无人值班变电站消防系统新方案

王 强

（甘肃省电力公司，甘肃 兰州 730000）

传统意义上的变电站消防系统，灭火设备仍然是人工手动式灭火器，在无人值守状态下，这些灭火器就形同虚设。为了提高无人值守变电站防火能力，从自动探测报警、联动灭火、封堵等3个方面制定变电站消防系统方案，力求使该消防系统能够在第一时间发现、自动扑灭早期火灾，确保整个供电系统的正常运行。

1 变电站的火灾探测、报警系统

变电站的火灾探测、报警系统由探测系统和联动控制系统组成。其主要功能是及早发现事故隐患，发出报警信号，以提示远方监控中心值班人员采取相应措施或自动启动联动控制系统扑灭初期火灾或抑制火灾扩大。

1.1 探测系统

变电站传统意义上的火灾报警系统其感烟、感温火灾探测技术，在电气控制屏柜内部发生早期火灾时，基本无法探测到早期极其微弱的烟雾信号。等到浓烟从屏柜内部蔓延出来，感烟探测器探测到火灾的发生时，火势已经很难得到控制，最佳灭火时机已过。

采用空气采样式感烟探测器来监测电缆夹层及主控制室。在电缆沟、夹层、竖井等电缆密集处还要铺设感温电缆以更直接、准确地探测到可能发生的危险信号。通过多种监测仪器组合，构成一个完整的变电站火灾报警系统，使之能够在第一时间准确探测到危险信号，即时通知监控中心或自动采取相应措施控制险情的发生。

空气采样式烟雾探测系统是一种主动式的探测系统。系统使用抽气泵通过延伸至保护区域的空气采样管路及采样孔，不断抽取空气样品进入探测腔进行检测，以监视保护区域中是否具有火灾的生成物烟雾颗粒。

一次火灾的发生分为以下几个阶段：

(1) 酝酿期：为火灾的阴燃阶段，产生不可见烟雾。从不可见烟雾到下一可见烟雾阶段的火灾酝酿期时间可长达0～120mIn；

(2) 可见烟雾到大火：燃烧期约为10mIn；

(3) 大火到烈火：燃烧期约10mIn；

(4) 烈火猛烈燃烧，约为10mIn。

在火灾发展的初始阶段，因为一些设备或线缆过电压、过电流而挥发出微量的烟雾粒子，人们看不到它，但能嗅到烟雾中的异味。这说明空气中已出现了烟雾，只不过烟雾的浓度低于人眼的视觉阈值，当然更低于普通报警探测器的报警阈值。即使产生了较浓的烟雾，由于空调及通风设备的大量采用，烟雾变得很稀薄，使普通感烟探测器无能为力。

而空气采样早期烟雾探测系统的工作原理是光散射测量技术，当激光照射到空气样品上时，不同直径的烟粒子发生的散射现象是不一致的。其多级过滤方式一方面将大的灰尘、脏物过滤掉，另一方面又将精细过滤后的洁净空气送回探测腔，时时刻刻清洗腔内的光学元件，而且空气采样早期烟雾探测系统还采用了结合激光技术的灰尘处理和识别分离功能。因此这种设备可以较长时间不用清洗和校正，不仅降低了误报率，而且延长了系统的使用寿命，满足了不间断火情监测的需要。

1.2 报警系统

高灵敏度的空气采样式烟雾探测器可以在火灾的萌芽—可见烟雾阶段，即检测出异常的迹象，同时发出分阶段的预警信号，通知人们注意，争取最早时效，采取适当措施，消灭未酿成之火灾因子，将隐患消弭于无形，避免灾难的发生。它可以探测到很微弱的烟雾，使火情报警时间大为提前，使值班人员有较充足的时间寻找火源，采取适当的措施，制止火灾的发生。

2 变电站的灭火系统

手动式灭火器，在有人及时发现的早期火灾情况下，或许有一定作用，但在无人值守状态或火势已经燃烧猛烈的情况下，这些手动式灭火器就无用武之地了。即使有人发现，使用这些灭火器去面对大火及大量的有毒烟雾，对有关人员的生命安全也是极其危险的。因此，采用在灭火技术及灭火效率方面都较先进的超细干粉自动灭火器来装备各个消防分区，以使各消防分区在得到火灾报警信号之后，自动控制灭火器材扑灭火势，能使电气设施及变电站其他财产得到有效保护。

2.1 高效干粉自动灭火系统介绍

目前已知的灭火剂和灭火技术，按灭火机理可分为物理灭火和化学灭火2种类型灭火剂和灭火技术。

物理灭火机理类灭火剂包括水、二氧化碳灭火剂、惰性气体灭火剂、泡沫灭火剂等。该类灭火剂的主要特点是采用窒息的物理方式灭火。有的灭火剂如水、泡沫灭火剂等，除了具有窒息燃烧的作用外，还具有降温作用。该类灭火剂的优点是对环境影响小，有的灭火剂如水基本不造成环境污染；其固有的缺陷是灭火效率低，灭火速度慢，对防护区技术要求高等。水灭火剂在北方寒冷的冬季更易结冰结冻，造成无法使用，会延误灭火的最佳时机。

化学灭火机理类灭火剂包括超细干粉灭火剂、热气溶胶灭火剂、哈龙灭火剂、七氟丙烷灭火剂等。该类灭火剂的灭火机理是采用切断火的燃烧链的方式灭火，因此具有灭火速度快、灭火效率高等优点；其固有缺陷是对环境影响较大。如哈龙灭火剂对大气臭氧层有强烈的破坏作用，七氟丙烷灭火剂在火灾现场裂解出的氢氟酸对保护物及人体有强烈的酸蚀作用，是强致癌物质。

超细干粉灭火剂，是一种平均粒径不大于5 μm的白色固体粉末灭火剂，经加压、喷射后以气溶胶的形态弥散于保护空间。在物理性质上表现为一种干燥的、易流动的并具有很好防潮、防结块性能的固体粉末。这种灭火剂采用了化学灭火与物理灭火2种灭火机理相结合，吸取了目前在用灭火剂的优点，克服了固有的缺陷。其环保性能、灭火性能、使用性能各项指标均处于国内领先水平，其灭火性能甚至处于世界先进水平。

超细干粉灭火组分中的微细颗粒是燃烧反应的不活性物质，当它们进入燃烧区与火焰混合时，可以同时捕获燃烧自由基。火焰中的燃烧自由基在超细干粉灭火组分的作用下，结合成不活泼的水蒸气及其它不活性体，结果使火焰燃烧自由基被消耗的速度大于产生的速度，燃烧自由基很快被耗尽，链式反应的历程被终止，火焰迅即熄灭。

超细干粉灭火剂不仅可有效扑灭有焰燃烧，还可有效扑灭一般固体物质的表面燃烧。超细干粉晶体粉粒与灼热的燃烧物表面接触时，发生一系列的化学反应，部分反应物质在固体燃烧物的表面被溶化并形成一个玻璃状覆盖层。这层玻璃状覆盖层将固体的表面与周围空气中的氧隔开，使燃烧窒息。

2.2 工作方式

该自动灭火器安装使用方便，安装时不受建筑物或保护物结构的影响，无需大量管道及附属设施，只需将装置悬挂固定于保护区或保护物上方即可，并且可以随变电站内部设备的变动而随意自由搬迁，极大地提高了设备的重复使用性。灭火装置采用更符合科学扑救火灾的3种启动方式，实现火灾早期发现，早期灭火，有效地减少火灾损失。

(1) 定温启动：当火灾发生，环境温度上升到灭火装置设定值时，灭火装置上的阀门自动打开，释放超细干粉灭火剂灭火。

(2) 超导启动：火灾发生时，安装在保护区上方或铺设在保护物上的超导感应线将火灾信号快速传导给灭火装置，使装置启动，释放灭火剂灭火。

(3) 电控启动：装置可以与火灾报警控制器联接，当火灾探测器探测到火灾信号时，控制器确认发生火情，启动灭火装置自动释放灭火剂灭火。

2.3 具体设置

(1) 各防火分区均采用悬挂式超细干粉灭火器。

(2) 主控制室控制屏柜采用小型悬挂式灭火器安装于屏柜内部，在独立空间起到最佳灭火效果。

(3) 电缆夹层、竖井采用中型悬挂式自动灭火器，在整个夹层组成一个灭火分区。

(4) 电缆沟采用小型自动灭火器，在防火墙分区内组成独立灭火分区。

通过对变电站进行防火分区的划分及分别设置灭火系统，使整个变电站组成一个完整的消防系统。该系统自动探测、报警、控制联动系统灭火，有效解决了无人值守变电站的安全隐患，保证了供电系统的安全运行。

3 防火封堵装置

变电站大量的电缆密集敷设在各个部位，尤其是电缆隧道、夹层、电缆沟等部位，一旦发生火灾，火势将顺着电缆延燃而蔓延到其他部位和其他楼层，从而造成重大的经济损失。同时由于电线电缆的燃烧散发出大量的烟和有毒有害气体，严重威胁着人们的生命安全。封堵系统是预防电缆火灾的发生及阻止火焰延燃、阻止有毒气体及烟雾扩散的有效举措，是变电站消防系统中不可或缺的组成部分。

3.1 组成及功能

防火封堵系统由防火门、防火阀、防火包、防火板、有机和无机防火堵料、防火涂料等组成。

(1) 防火门: 用于变压器室、开关室、电容器室、电缆夹层等防火分区的人员进出口。

(2) 防火阀: 用于变压器室的通风窗口，一旦确认火灾，它在灭火系统释放前关闭。

(3) 防火板: 用于电缆夹层中的电缆桥架，将上、下层电缆进行防火分隔。

(4) 防火包、有机和无机防火堵料和防火涂料:用于电缆分隔、设备的进出线端口、电缆穿越建筑物的洞口封堵。

3.2 防火封堵材料的分类

防火封堵材料用于各种贯穿和未保护开口,以限制热、火、气体和烟的蔓延传播。防火封堵材料按组份和性能特点分为无机防火堵料,有机防火堵料和阻火包等。

3.2.1 有机防火堵料

以合成树脂作粘接剂,配以防火剂、填料等经碾压而成的材料，具有可塑性和柔韧性，长久不固化,可以切割、搓揉,封堵各种形状的孔洞,施工、维修比较方便。为保证如电缆类贯穿物的散热性,可以使用膨胀型堵料,不必封堵严密。当火灾发生时,堵料膨胀,将缝隙或较小的孔口封堵严密,有效地阻止火灾蔓延和烟气的传播。

3.2.2 无机防火堵料

也称速固防火堵料，是以快干水泥为基料,配以防火剂、耐火材料等经研磨、混合均匀而成。该防火堵料无毒、无气味,有较好的耐水、耐油性能,施工方法简单。其氧指数为100,系不燃材料。耐火时间可达3

h以上。产品对管道或电线、电缆贯穿孔洞,尤其是较大的孔洞、楼层间孔洞的封堵效果较好。它不仅具有所需的耐火极限,而且还具有较高的机械强度。

无机防火堵料在封堵时,管道、电缆表皮需要堵一层有机堵料配合,以便贯穿物的检修和更换。

3.2.3 阻火包

阻火包形状如枕头,也叫阻火枕、耐火包。是用不燃或阻燃性布料把耐火材料约束成各种规格的包状体,在施工时可堆砌成各种形态的墙体,对大的孔洞封堵最为适用。它在高温下膨胀和凝固,形成一种隔热、隔烟的密封层,耐火极限可达3 h以上,起到隔热阻火作用。

阻火包主要应用于电缆隧道和竖井的防火隔墙和隔离层,以及贯穿大孔洞的封堵,制作或撤换均十分方便。施工时应注意管道或电线电缆表皮处需要和有机防火堵料配合使用。

3.3 防火封堵的重要部位

(1) 电缆的中间接头和终端部位，电缆通过易燃、易爆、危险品仓库、油箱、油管道以及其它易引发电缆火灾的区域。

(2) 中央控制室、主机室、配电室的电缆层、电缆通道进出口，布置有电缆的通风廊道等场所。

(3) 所有电缆贯穿的孔洞。

(4) 在电缆沟、电缆隧(廊)道或斜井的进出口处，交叉、分支处，长距离每隔60m～100

m处，应进行防火分隔处理。

(5) 在电缆夹层、电缆隧(廊)道或多层电缆架(桥架)上的动力电缆上下电缆层之间、动力电缆层与控制电缆层之间，宜用防火隔板或防火槽盒作层间分隔。

(6) 电缆竖井的上下两端口及进出电缆的孔洞。

(7) 电缆穿楼板孔洞、穿墙孔洞应采用防火封堵材料、防火隔板等防火材料组合封堵，封堵厚度宜与楼板或墙体厚度齐平。

(8) 电缆进入盘、柜、屏、台的孔应采用防火封堵材料、防火隔板和防火涂料等防火材料组合封堵。洞口一侧电缆宜涂刷防火涂料或缠绕阻燃包带，长度不小于1m。(9) 电缆夹层面积大于300m2应进行防火分隔处理，防火分隔宜采用设阻火段的方法。电缆夹层内的竖井、穿墙、穿楼板孔洞应按要求执行，电缆从桥架引出进入柜盘孔洞应先用有机堵料包裹，空余部位再用其他防火材料充填。