特高壓變電站消防重點與規(guī)范問題及改進措施研究

馬志宏 張玉

摘要：

社會經(jīng)濟快速發(fā)展背景下，各行各業(yè)對電力資源的需求量持續(xù)增加。同時，特高壓變電站建設(shè)速度加快，為電力資源傳輸提供支持。特高壓變電站具有特殊性，一旦發(fā)生火災(zāi)事故將會造成不可挽回的損失。因此，消防工作是運行維護的重要一環(huán)。本文就特高壓變電站消防重點與規(guī)范問題及改進措施展開探討。

關(guān)鍵詞：特高壓變電站；消防重點；規(guī)范問題；改進措施

不同于一般工程，特高壓變電站由國家建設(shè)，其容量非常大，而且傳送能力比較強，是電網(wǎng)的重要組成部分。由于特高壓變電站的重要性，其對消防設(shè)計也提出了更高要求。為了進一步提升消防水平，需要根據(jù)特高壓變電站運行維護特點進行消防設(shè)計，從而保證變電站安全穩(wěn)定運行。

一、特高壓變電站消防特點分析

特高壓變電站建筑區(qū)是電網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分。一般情況下，人員活動比較少，建筑物規(guī)模較小，建筑物、消防給水與滅火設(shè)施等和常規(guī)變電站消防設(shè)計基本相同，因此火災(zāi)危險性類別不高。然而，特高壓變電站的特殊性在于變壓器儲油量大，一旦發(fā)生火災(zāi)后果將非常嚴重。通過查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，一起500千伏變電站變壓器火災(zāi)事故，滅火時間比較長。特高壓變電站主變壓器儲油量大，所以發(fā)生火災(zāi)后會持續(xù)燃燒數(shù)十小時，這不僅會燒毀相關(guān)設(shè)備，而且對周圍設(shè)備環(huán)境造成較大威脅。結(jié)合以往特高壓變電站變壓器事故特點來看，其破壞性非常大，因此為了能夠應(yīng)對變壓器火災(zāi)事故，必須做好消防設(shè)計工作。

二、特高壓變電站消防設(shè)計重點

（一）針對變壓器儲油量大的預(yù)防措施

1.特高壓變壓器發(fā)生事故后緊急排油

特高壓變電站變壓器發(fā)生火災(zāi)時，由于變壓器儲油量大，會出現(xiàn)一直燃燒的情況。為了盡可能縮短燃燒時間，采用對變壓器排油的方法，減少燃燒原料，使火災(zāi)得到有效控制。一旦發(fā)生變壓器發(fā)生火災(zāi)事故，應(yīng)該采用人為主動排油的措施，快速啟動排油泵，將變壓器中的油排到儲油室中，變壓器燃燒時會因缺乏燃料，減少燃燒時間。針對特高壓變電站變壓器火災(zāi)事故后排油，某一企業(yè)開展了相關(guān)試驗，并在過程中詳細記錄數(shù)據(jù)信息。試驗結(jié)果顯示，通過快速排油，使火災(zāi)燃燒時間大大縮短，避免事故范圍進一步擴大。[1]

2.優(yōu)化消防控制

針對特高壓變電站變壓器火災(zāi)，要第一時間啟動固定滅火系統(tǒng)，并采取滅火措施，從而將危害性降到最低。特別是在火災(zāi)剛開始出現(xiàn)時，這一時期滅火非常關(guān)鍵，控制得當(dāng)將避免火災(zāi)范圍擴大。為了確保達到良好滅火效果，可以采用多種措施。第一，裝設(shè)火焰探測器，當(dāng)設(shè)備探測到有火焰時會及時啟動滅火系統(tǒng)，保證滅火的時效性。第二，對變壓器所處環(huán)境進行分析，并對火焰探測器進行合理布置，確保具有合理性，可以實現(xiàn)多角度、全方位監(jiān)測，避免出現(xiàn)監(jiān)測漏洞，這有助于提升滅火的準確性。同時，要善于總結(jié)經(jīng)驗，對裝置方案不斷優(yōu)化，確?；鹧嫣綔y器發(fā)揮出有效作用，保證變壓器安全。[2]

3.提升固定滅火系統(tǒng)

現(xiàn)階段，為了應(yīng)對變壓器火災(zāi)，絕大多數(shù)變電站內(nèi)部都配備了各類滅火系統(tǒng)，常見為水噴霧以及泡沫。在對特高壓變電站變壓器進行消防設(shè)計時，執(zhí)行的標準是220千伏變壓器標準，這與特高壓變電站實際情況不相符合。對《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》研究，其中提到了水噴霧滅火系統(tǒng)對變壓器滅火模擬試驗，分析變壓器模型，無論是尺寸還是油量都與特高壓變壓器存在明顯差距。為了了解特高壓變電站變壓器情況，需對多個設(shè)備進行分析，并獲得準確數(shù)據(jù)。另外，儲油柜和散熱器對試驗會產(chǎn)生一定影響，這點一般容易被忽視，需要特別注意。試驗與實際火災(zāi)情況還有所差異，因此需要深入研究，保證試驗的可行性。

（二）避免變壓器發(fā)生火災(zāi)后對其他設(shè)備造成破壞

開展特高壓變壓器消防設(shè)計主要目的不單是降低對設(shè)備本身的損壞，更要防止事故范圍擴大，對周邊設(shè)備和建筑物產(chǎn)生影響，因此變電站要將阻止火勢蔓延作為消防重點。特高壓變電站變壓器所處位置要與周邊建筑、設(shè)備等保持足夠遠的距離，利用防火墻將每相變壓器隔離，防火墻上方設(shè)有鋼構(gòu)架。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，因鋼材料的材質(zhì)特性，導(dǎo)致構(gòu)件快速升溫，這對強度產(chǎn)生不利影響。通常情況下，缺乏防火保護的鋼結(jié)構(gòu)耐火時間較短，在火災(zāi)中容易遭受破壞。某電廠進行了相關(guān)試驗，鋼構(gòu)架距離火焰中心較近時，由于溫度升高導(dǎo)致構(gòu)件支撐力下降，發(fā)生連續(xù)倒塌情況。構(gòu)件倒塌產(chǎn)生的破壞會影響到防火墻及相鄰變壓器、相關(guān)設(shè)備，使火災(zāi)事故范圍變得更大。從現(xiàn)有規(guī)范來看，其中有關(guān)構(gòu)筑物的防火設(shè)計缺乏規(guī)定，沒有采取相應(yīng)防火措施。結(jié)合火災(zāi)事故經(jīng)驗來看，鋼構(gòu)架防火處理得當(dāng)，將在事故中發(fā)揮出有效作用。因此，為了有效應(yīng)對火災(zāi)事故，要不斷提升鋼構(gòu)架防火涂層的質(zhì)量和工藝。[3]

（三）駐站消防隊

在我國，特高壓變電站一般位于偏遠地區(qū)，距離城市消防隊比較遠。一旦發(fā)生了火災(zāi)事故，由于距離的原因，消防隊很難及時到達火災(zāi)現(xiàn)場開展滅火救援工作。在這期間，如果火勢得不到控制，將會對周邊設(shè)備和建筑物造成危害?！端畤婌F滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中指出水噴霧持續(xù)噴霧時間要超過24分鐘，《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中指出泡沫噴霧持續(xù)時間要超過15分鐘?？偟膩砜矗涝O(shè)計持續(xù)時間以規(guī)范要求的最小值為準。如果消防隊到達滅火救援現(xiàn)場超過了這個時間，噴霧系統(tǒng)用水量耗盡，火勢會進一步擴大，事故也會變得更加嚴重。[4]因此，為提升特高壓變電站消防能力，駐站消防是解決這一問題的有效途徑。在特高壓變電站中配置專業(yè)消防隊伍，發(fā)揮消防隊的作用，可以及時應(yīng)對發(fā)生的火災(zāi)，并消除火災(zāi)影響。特高壓變電站要加強駐站消防隊力量建設(shè)，不僅要提升消防隊員專業(yè)性，還要配備完善的基礎(chǔ)設(shè)施，滿足消防需求，確?；馂?zāi)發(fā)生時及時進行處置。

三、特高壓變電站消防設(shè)計規(guī)范問題及提升措施探討

（一）特高壓變壓器事故后緊急排油

當(dāng)變壓器發(fā)生嚴重火災(zāi)時，為了有效控制火勢，以往會采用排油處理的方式。為了盡快將油排出，應(yīng)有效運用排油注氮滅火系統(tǒng)，并對事故緊急排油措施進行設(shè)置。

（二）固定滅火系統(tǒng)消防控制優(yōu)化

現(xiàn)階段，雙纜感溫模式在特高壓變電站中實現(xiàn)了普遍應(yīng)用，聯(lián)動控制方式主要依據(jù)常規(guī)變電站，即兩類探測器在同一階段響起警報，同時各個斷路器出現(xiàn)跳閘時，系統(tǒng)便會即刻啟動。實際啟動過程中，可以通過加裝火焰探測器，這種方法的優(yōu)勢在于提升了變壓器火災(zāi)探測器類型搭配的合理性。將探測器布設(shè)在合理位置上，全面監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)，這對于提升滅火系統(tǒng)的運行水平有很大幫助，從而減少火災(zāi)影響范圍。在使用了火焰探測器以后，變壓器聯(lián)動控制啟動條件就會出現(xiàn)明顯變化，系統(tǒng)在啟動過程中必須實現(xiàn)兩項條件，一個是探測器本身的動作信號，另一個是斷路器在跳閘時自身的位置信號。[5]

（三）提升固定滅火系統(tǒng)

1.合理選擇固定滅火系統(tǒng)

國家標準GB50229-2006《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火規(guī)范》對泡沫噴霧系統(tǒng)做出明確規(guī)定，可以得知每一個變電站自身的容量為125MVA，也確定了變壓器滅火系統(tǒng)，促使系統(tǒng)能夠得到正常使用。相較于水噴霧滅火系統(tǒng)，泡沫噴霧滅火系統(tǒng)操作非常簡單。但結(jié)合目前情況來看，尚無成功撲滅大型帶油設(shè)備火災(zāi)的經(jīng)驗，特高壓變電站變壓器具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，泡沫噴霧系統(tǒng)應(yīng)用面臨諸多問題，泡沫噴霧系統(tǒng)能否運用于特高壓變電站變壓器消防還需要進一步研究。水噴霧滅火系統(tǒng)當(dāng)前已逐漸成熟，且運行成本較低，特高壓變電器的整體結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜，內(nèi)部管路偏多，在水源條件充足情況下，固定滅火系統(tǒng)可以優(yōu)先考慮水噴霧滅火系統(tǒng)。[6]

2.優(yōu)化水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計

從當(dāng)前情況來看，水噴霧滅火系統(tǒng)試驗過程中，通常很難有效凸顯特高壓變壓器的基本特色，查閱相關(guān)資料可知，世界不同國家對水噴霧滅火系統(tǒng)的供給強度標準不同。對于特高壓變壓器而言，由于儲油量相對較大，固定滅火系統(tǒng)自身的供給強度會隨之得到加強。關(guān)于水噴霧滅火系統(tǒng)噴霧持續(xù)時間，我國規(guī)定的是24分鐘，但是只注重滅火時間，未能將沒有成功滅火的情況考慮進來。相較而言，美國、日本等國家的水噴霧滅火系統(tǒng)持續(xù)時間都比較長，約為90到120分鐘。因此，我國應(yīng)借鑒其他國家經(jīng)驗，將滅火失效后的措施考慮進來。同時，要考慮駐站消防隊在發(fā)生火災(zāi)事故后的反應(yīng)時間，從而確定固定滅火系統(tǒng)持續(xù)供給時間，保證對火災(zāi)事故可以有效控制，避免火勢蔓延。[7]

（四）避免火災(zāi)事故擴大的防范措施

1.防火墻設(shè)計提升措施

GB50229-2006《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火規(guī)范》中指出：防火墻高度要高于變壓器儲油柜，長度也有相關(guān)規(guī)定。美國NFPA消防規(guī)范中油量在某一標準或者以上時，防火墻要高于變壓器外殼和儲油柜。關(guān)于套管爆炸對防火墻的沖擊也要考慮到，我國防火墻設(shè)計主要運用框架填充墻結(jié)構(gòu)，為了避免爆炸損壞到防火墻，可以采用防火墻表面加鋼絲網(wǎng)粉刷層的方式或者采用混凝土框架澆筑+砌塊結(jié)構(gòu)，增加防火墻墻體強度。

2.提高管理人員綜合素質(zhì)

特高壓變電站火災(zāi)事故擴大和人為因素有著一定關(guān)系，因此應(yīng)提高管理人員的專業(yè)水平，并做好管理工作。管理人員應(yīng)做到防患于未然，增強預(yù)防意識，避免火災(zāi)事故發(fā)生。對于特高壓變電站發(fā)生事故，管理人員要在第一時間內(nèi)采取相應(yīng)措施，實現(xiàn)對火勢的控制，防止火災(zāi)事故擴大，將經(jīng)濟損失降到最低。因此，特高壓變電站應(yīng)建立起一支專業(yè)管理隊伍，發(fā)揮出人員主觀能動性，對火災(zāi)事故進行有效控制，并在最短時間內(nèi)消除。

3.鋼架構(gòu)防火措施

現(xiàn)階段，為了提升土地資源利用率，變壓器主變構(gòu)架會設(shè)置在主防火墻上，雖然可以起到節(jié)約用地的作用，但是應(yīng)考慮到發(fā)生火災(zāi)事故時對構(gòu)架的影響。根據(jù)相關(guān)要求，在確定鋼結(jié)構(gòu)防火保護措施及構(gòu)造時，需要對各方面進行考慮，保證達到安全可靠的標準?；馂?zāi)事故會影響到鋼構(gòu)架，所以應(yīng)采取消防措施，構(gòu)架應(yīng)與變壓器保持一定距離，確保達到防火要求，構(gòu)架應(yīng)采用耐火性能較高的材料。因此，對于鋼結(jié)構(gòu)防火措施，需要對火災(zāi)事故特點進行分析，并采用多種消防措施，這樣防火效果才會達到最好，從而起到保護構(gòu)架的作用。

（五）基于周邊消防救援能力采取的措施

為了消除特高壓變電站火災(zāi)事故，需要消耗大量水資源，此時消防車需要站外取水，這對救援會產(chǎn)生不利影響。考慮到這一點，特高壓變電站應(yīng)建立消防水池，并保證消防水池有足夠的水量，確保滿足消防救援需求。另外，應(yīng)提升特高壓變電站的消防救援能力，加強消防隊伍建設(shè)，配備完善消防設(shè)施等，從而為應(yīng)對火災(zāi)事故做好充足準備。特高壓變電站應(yīng)考慮到消防救援不足的地方，通過完善來提升消防救援水平，有效應(yīng)對發(fā)生的火災(zāi)事故。

四、特高壓變電站消防設(shè)計提升措施

關(guān)于特高壓變電站消防設(shè)計提升措施，包括以下幾個方面。第一，增加變壓器火災(zāi)事故后緊急排油措施；第二，在固定滅火系統(tǒng)中增加火災(zāi)探測器；第三，固定滅火系統(tǒng)開展試驗，根據(jù)實際情況進行分析。當(dāng)水資源較為充足時，建議采用水噴霧滅火系統(tǒng)，適當(dāng)提升水噴霧強度，噴霧時間也要延長；第四，對變壓器間防火墻上的鋼架構(gòu)采用防火處理措施，避免對架構(gòu)的影響；第五，適當(dāng)增加防火墻高度，考慮變壓器爆炸對防火墻的影響，并采取有效措施應(yīng)對；第六，為變電站配置專職消防隊伍。[8]

結(jié)語

綜上所述，本文就特高壓變電站消防重點與規(guī)范問題及改進措施進行研究，對特高壓變電站特點進行分析，明確目前消防設(shè)計存在的問題，并提出改進措施，從而確?？梢杂行?yīng)對火災(zāi)事故。安全是特高壓變電站運行的重要保障，應(yīng)不斷提升消防設(shè)計水平，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)事故時可以進行有效應(yīng)對。

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