無(wú)人值班變電站消防系統(tǒng)新方案研究

作者簡(jiǎn)介：

胡杰仁（1991- ），男，漢族，江西進(jìn)賢人，本科，助理工程師，研究方向：變電站消防系統(tǒng)。

摘要：

本文通過(guò)案例分析法，結(jié)合35kV變電站的實(shí)際情況，從變電站的火災(zāi)探測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)、高效干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)、防火封堵裝置等幾個(gè)方面，論述了無(wú)人值班變電站消防系統(tǒng)的組成，分析了消防系統(tǒng)工作方式和具體設(shè)置方法。得出結(jié)論，無(wú)人值班35kV變電站消防系統(tǒng)新方案由火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)滅火系統(tǒng)、防火封堵裝置構(gòu)成，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)工作方式，恰當(dāng)設(shè)置。

關(guān)鍵詞：35kV變電站；火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)；高效干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)；防火封堵裝置

引言

近幾年，無(wú)人值班變電站的建設(shè)如火如荼，為變電生產(chǎn)效率的提升提供了支撐。某35kV無(wú)人值班變電站為單母線接線，采用TAS9000綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，包括1套后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)（含通信管理機(jī)TDC9628）和1面主變保護(hù)屏、1面載波屏、1面高頻開(kāi)關(guān)直流電源、1面蓄電池屏和交流配電盤(pán)等。在無(wú)人值班變電站運(yùn)行過(guò)程中，面臨著諸多消防風(fēng)險(xiǎn)，給變電站運(yùn)行安全帶來(lái)了較大威脅。因此，探究35kV無(wú)人值班變電站消防系統(tǒng)新方案具有非常重要的意義。

一、變電站火災(zāi)探測(cè)、報(bào)警系統(tǒng)

（一）探測(cè)系統(tǒng)

某35kV無(wú)人值班變電站火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)宜選擇紅外散射原理設(shè)計(jì)的智能光電型感煙火災(zāi)探測(cè)器。以JTY-GM-JLDS1點(diǎn)型光電感煙火災(zāi)探測(cè)器為例，探測(cè)器采用先進(jìn)火災(zāi)煙霧探測(cè)算法，內(nèi)置二線制無(wú)極性MCU（Microcontroller Unit，微控制單元/單片微型計(jì)算機(jī)）微處理器，經(jīng)先進(jìn)SMT（Surface Mounted Technology，表面組裝技術(shù)）貼片技術(shù)制造，兼具防潮、防腐蝕、防霉變、抗電磁環(huán)境干擾等優(yōu)良功能。

光電型感煙火災(zāi)探測(cè)器主要包括外殼、線路板、紅外發(fā)射傳感器、迷宮體、紅外光線接收傳感器、支座等幾個(gè)部分，工作電壓為DC24V，高電平DC21V-30V，低電平DC6V-12V，適應(yīng)-10℃-+50℃、95%以下的溫濕度環(huán)境。在35kV無(wú)人值班變電站智能光電型感煙火災(zāi)探測(cè)器運(yùn)行時(shí)，探測(cè)器經(jīng)紅外發(fā)射傳感器、接收光纖傳感器進(jìn)行煙霧濃度測(cè)量。因光電型感煙火災(zāi)探測(cè)器的迷宮為黑色（阻擋光線進(jìn)入）[1]。煙霧進(jìn)入迷宮內(nèi)，煙霧粒子將部分光束散射至紅外傳感器，在散射光束達(dá)到一定程度時(shí)，接通2mA及以下的報(bào)警電流，探測(cè)器指示燈常亮，直至復(fù)位控制器。同時(shí)，光電型感煙火災(zāi)探測(cè)器經(jīng)檢測(cè)回路探測(cè)器反饋火情信息，啟動(dòng)關(guān)聯(lián)火情控制設(shè)備。

（二）報(bào)警系統(tǒng)

35kV無(wú)人值班變電站火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)可采用電子編碼方式編址（1-200），與火災(zāi)報(bào)警控制器關(guān)聯(lián)使用。在智能光電型感煙火災(zāi)探測(cè)器正常運(yùn)行時(shí)，紅燈閃亮；在檢測(cè)到火災(zāi)警情信號(hào)時(shí)，紅燈常亮[2]。35kV無(wú)人值班變電站火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)可選擇JB-TGZL-JLV3系列火災(zāi)報(bào)警控制器（聯(lián)動(dòng)型）或JB-TBZL-JLV3系列火災(zāi)報(bào)警控制器（聯(lián)動(dòng)型）。

根據(jù)《火災(zāi)報(bào)警控制器》（GB4717）、《消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)》（GB16806）的相關(guān)規(guī)定，35kV無(wú)人值班變電站火災(zāi)報(bào)警控制器（聯(lián)動(dòng)型）結(jié)構(gòu)為壁掛式，設(shè)計(jì)模塊化軟件支持菜單式對(duì)話與漢字注釋、歷史記錄追查、黑匣子等，顯示為大屏幕漢字液晶屏，組網(wǎng)控制32臺(tái)及以上消防系統(tǒng)[3]。根據(jù)高度可靠、靈活配置、滅火聯(lián)動(dòng)的要求，圍繞無(wú)人值班變電站大中型火災(zāi)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)一體化需求，在主電源為35kV、運(yùn)行環(huán)境無(wú)凝露情況下，可選擇同一條報(bào)警總線進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警控制器與樓層顯示盤(pán)、總線式輸入輸出模塊的掛接，簡(jiǎn)化布線。一般系統(tǒng)可配置1回路到8回路，每一回路配置200個(gè)智能火災(zāi)報(bào)警控制器，連接12800個(gè)火災(zāi)探測(cè)器，各探測(cè)器經(jīng)“多主（或主從）”構(gòu)成多機(jī)組網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)資源共享，便于火警信號(hào)的高效傳遞、處理。

二、變電站的滅火系統(tǒng)

（一）高效干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)

高效干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)是無(wú)管網(wǎng)式自動(dòng)啟動(dòng)滅火系統(tǒng)，裝置不需火災(zāi)探測(cè)報(bào)警設(shè)備提供信號(hào)，也不需電源支持，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等特點(diǎn)，可設(shè)置在35kV變電站內(nèi)各種復(fù)雜易燃、狹小空間[4]。以貯壓式高效干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)為例，從系統(tǒng)組成來(lái)看，包括罩殼、高壓干粉貯藏室、連接架組、熱敏溫度傳感器幾個(gè)部分。其中，高壓干粉貯藏室位于罩殼內(nèi)，底部開(kāi)口位置裝配密封結(jié)構(gòu)，借助高壓氣泵完成加壓，對(duì)準(zhǔn)35kV無(wú)人值班變電站電纜排架以及電氣設(shè)備；連接架組位于墻壁、罩殼之間，電纜夾層選擇FZX-ACT4/1.2-X型落地式連接架，控制35kV無(wú)人值班變電站每層電纜橋架連接架組兩側(cè)間距小于2.5m。若選擇FZX-ACT-1.2-X型懸空式連接架組，需要控制連接架組兩側(cè)間距在2.0m以內(nèi)；熱敏溫度傳感器位于可調(diào)角度的連接架組內(nèi)（臨近火災(zāi)危險(xiǎn)位置），可以串聯(lián)相鄰滅火裝置。非貯壓式高效干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)由罩殼、干粉貯藏室、固體轉(zhuǎn)換劑、連接架組、熱敏溫度傳感器構(gòu)成，整體結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。

在運(yùn)行方面，35kV無(wú)人值班變電站高效干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)無(wú)須電源，不受電磁、灰塵、油煙影響，誤報(bào)概率較低。在維護(hù)方面，35kV無(wú)人值班變電站高效干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)無(wú)電氣部件，維護(hù)難度較小。一般在5年內(nèi)，自動(dòng)滅火系統(tǒng)不需特別維護(hù)，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較低。

（二）工作方式

在35kV無(wú)人值班變電站貯壓式高效干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，熱敏溫度傳感器檢測(cè)溫度超出預(yù)先設(shè)定數(shù)值時(shí)，高壓干粉貯藏室底部開(kāi)口位置裝配密封結(jié)構(gòu)快速加壓，大量高壓氣體沖破密封結(jié)構(gòu)，干粉快速擴(kuò)散，全面覆蓋火災(zāi)位置，在迅速滅火的同時(shí)，避免二次火災(zāi)出現(xiàn)[5]。在部分發(fā)電機(jī)艙無(wú)法應(yīng)用貯壓式高效干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)時(shí)，可以選擇非貯壓式高效干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)，在滅火裝置接收啟動(dòng)信號(hào)后，固體轉(zhuǎn)換劑被激活，罩殼內(nèi)氣體在短時(shí)間內(nèi)膨脹，內(nèi)部壓力增大，沖破噴嘴薄膜，干粉向35kV無(wú)人值班變電站周?chē)鷧^(qū)域噴射并迅速向四周彌散，形成全面淹沒(méi)滅火狀態(tài)，火焰在干粉的連續(xù)作用下被撲滅。

（三）具體設(shè)置

在35kV無(wú)人值班變電站內(nèi)，高效干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)撲滅帶電設(shè)備火災(zāi)，包括變壓器、電纜、配電柜、配電室、發(fā)電機(jī)房等，可設(shè)定熱敏溫度傳感器玻璃橋感溫啟動(dòng)參數(shù)為68℃，電熱啟動(dòng)器工作電壓小于DC24V，帶信號(hào)反饋啟動(dòng)電流小于1A-1.5A。在工作環(huán)境溫度處于-10℃—+50℃ 的情況下，根據(jù)滅火空間體積，設(shè)定適宜的高效干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)重量、噴射時(shí)間與貯藏壓力（局部見(jiàn)表1、表2）。

三、防火封堵裝置

（一）組成及功能

35kV無(wú)人值班變電站防火封堵裝置主要是依據(jù)《火力發(fā)電廠和變電所設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50229）的相關(guān)規(guī)定，借助柔性材料封堵局部位置。防火封堵裝置主要包括防火門(mén)、防火包、防火閥、防火板、防火涂料以及有機(jī)無(wú)機(jī)防火材料[6]。其中，防火門(mén)可以防控防火區(qū)域人員進(jìn)出通道的火災(zāi)，涉及配電室、電容器室、開(kāi)關(guān)室、電纜夾層等區(qū)域；防火閥主要防護(hù)35kV變電站變壓器室的通風(fēng)窗，在確定火災(zāi)警情后，關(guān)閉防火閥，可以提高火災(zāi)撲滅效率；防火板可以在上電纜、下電纜之間設(shè)置防火分隔，保證火災(zāi)發(fā)生時(shí)電纜夾層內(nèi)電纜橋架的安全。防火包、防火涂料以及有機(jī)無(wú)機(jī)防火材料均可以防控變電站設(shè)備進(jìn)出口、電纜穿越建筑物孔洞、電纜分割等部位的火災(zāi)，避免火災(zāi)從電纜或建筑物通道蔓延。例如，在電纜密集區(qū)，重要回路電纜采用有機(jī)電纜防火槽盒以及耐火電纜橋架、耐火電纜走線孔，并全部借助耐火材料封堵。

防火封堵裝置在35kV變電站內(nèi)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。一方面，科學(xué)設(shè)置防火封堵裝置，可以有效切斷火源，阻擋火災(zāi)繼續(xù)蔓延，保障人員人身安全。另一方面，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，防火封堵裝置可以將火災(zāi)控制在特定范圍內(nèi)，降低火災(zāi)對(duì)人員生命財(cái)產(chǎn)安全的威脅。同時(shí)，利用防火封堵裝置，可以在設(shè)計(jì)耐火時(shí)間內(nèi)與相應(yīng)防火構(gòu)件協(xié)同作業(yè)，阻擋熱量、煙氣、火災(zāi)，增加火災(zāi)發(fā)生后的反應(yīng)時(shí)間、救援時(shí)間，提升火災(zāi)處理效率。

（二）防火封堵材料的分類(lèi)

根據(jù)材質(zhì)的差異，35kV無(wú)人值班變電站防火封堵材料可以簡(jiǎn)單劃分為有機(jī)防火封堵材料、無(wú)機(jī)防火封堵材料、復(fù)合防火封堵材料等。其中，有機(jī)防火封堵材料是借助合成樹(shù)脂黏合防火劑及其他填料的材料，具有維修便捷、切割效率高等特點(diǎn)，可應(yīng)用于電纜類(lèi)貫穿物中，阻擋火災(zāi)煙氣蔓延；無(wú)機(jī)防火封堵材料是以快干水泥為基料，配合防火劑、耐火料進(jìn)一步研磨、混合而成，適用于大型施工孔洞或電纜貫通線；復(fù)合防火封堵材料是將有機(jī)無(wú)機(jī)材料復(fù)合而成的新材料，兼具有機(jī)無(wú)機(jī)材料優(yōu)勢(shì)，輕質(zhì)高強(qiáng)度、隔熱防火、成本低廉，但操作較繁雜。

根據(jù)類(lèi)型的差異，35kV無(wú)人值班變電站防火封堵材料可以劃分為阻火包、泡沫封堵材料、防火封堵板材、防火密封膠、防火密封漆、阻火圈等。根據(jù)用途的差異，35kV無(wú)人值班變電站防火封堵材料可以劃分為縫隙封堵材料、貫穿孔口防火封堵材料。其中，縫隙封堵材料可以選擇斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到50%、導(dǎo)熱系數(shù)小于0.035、耐火溫度達(dá)到2000℃的柔性有機(jī)防火泥；貫穿孔口防火封堵材料主要是在水平貫穿防火分隔墻體兩側(cè)、豎向貫穿防火分隔下的管道設(shè)阻火包帶、阻火圈。

（三）防火封堵的重要部位

電纜是35kV無(wú)人值班變電站防火封堵的重要部位之一。因電纜穿越易燃易爆高溫區(qū)域，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較高[7]。除在耐火或防火箱內(nèi)敷設(shè)密集電纜外，還可以利用防火膠帶、防火涂料保護(hù)由普通主通道分支引出的電纜。同時(shí)，利用分段處理方法，處理配電設(shè)備多段對(duì)應(yīng)通道，每間隔45m±5m處理長(zhǎng)距離通道通風(fēng)段以及變電站圍墻位置、配電通道入口位置，處理方式選擇180mm厚的有機(jī)或無(wú)機(jī)防火涂料。同時(shí)，在變電站圍墻與配電通道入口兩側(cè)5m位置涂抹防火涂料，沿著電纜外露接頭兩側(cè)2.5m±0.5m平行方向設(shè)置防火涂層。

對(duì)于35kV無(wú)人值班變電站高低壓配電柜、控制柜、機(jī)組集控室、電子設(shè)備室通道以及電纜進(jìn)入配電盤(pán)、配電屏、配電箱、配電柜孔洞，均借助阻燃水泥封堵。一般阻燃水泥是以水泥為基質(zhì)的耐火材料，斷裂伸長(zhǎng)率應(yīng)達(dá)到0.28，表觀密度應(yīng)達(dá)到1.6g/cm3，導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)小于0.035，封堵厚度應(yīng)超出6mm-24mm。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，35kV無(wú)人值班變電站消防系統(tǒng)涵蓋火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)與報(bào)警系統(tǒng)、高效干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)、防火封堵裝置等幾個(gè)部分。根據(jù)各消防新系統(tǒng)工作方式，應(yīng)分析裝置組成，科學(xué)設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，充分發(fā)揮消防系統(tǒng)新方案中探測(cè)報(bào)警與滅火裝置的優(yōu)勢(shì)，保障35kV無(wú)人值班變電站安全、平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]馮俊宗，何光層，代航，等.基于數(shù)據(jù)融合技術(shù)的無(wú)人值守變電站火災(zāi)探測(cè)算法研究[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2022（09）：81-86.

[2]陳濤，蔡成斌，王若宇.無(wú)人值守變電站智能輔助控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].中關(guān)村，2023（02）：92-93.

[3]殷垚，周劭亮，賴(lài)華堯.基于SCL映射的變電站消防信息即插即用接入技術(shù)[J].自動(dòng)化儀表，2020（11）：105-110.

[4]吳越鋒，王夢(mèng)齊，王朕偉，等.一種無(wú)源實(shí)時(shí)測(cè)溫加全氟己酮自動(dòng)滅火系統(tǒng)的新技術(shù)研究[J].黑龍江電力，2022（06）：478-481.

[5]李亞斌.變電站自動(dòng)滅火系統(tǒng)研究[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2020（06）：86-87.

[6]王猛，譚明甜，王彪.一種用于變電站的新型高分子防火封堵材料的研制[J].電工技術(shù)，2020（08）：128-129.

[7]陳月，孫進(jìn)，徐友剛，等.基于聲學(xué)定位技術(shù)的電力電纜防火封堵性檢測(cè)研究及應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2022（22）：106-109.