变电站火灾报警系统存在问题分析及解决方案

2014-01-31张辉钱怡

机电信息 2014年15期

张辉钱怡

（1.国网河南省电力公司技能培训中心，河南南阳473009；2.河南南阳供电公司，河南南阳473000）

0 引言

随着电网的快速发展，220kV及以下变电站基本上实现了无人值班，但是在电气设备现场的实际运行中，绝缘老化、受潮、腐蚀或机械损伤等会造成设备的绝缘强度降低、短路，熔断器熔体烧断等；在运行中电气设备或线路严重超负荷也会产生电火花、电弧或危险高温，从而导致电气设备火灾和爆炸事故的发生，给电网的运行带来极大的危害。

1 变电站发生火灾的原因及危害

1.1 设备严重过负荷

设备严重过负荷是指设备运行时的功率和电流极大地超过了其额定值规定的范围。造成设备严重过负荷的原因有以下几个方面：

（1）设备安装设计存在问题，导致设备的额定容量小于实际运行负荷容量；或者在设备运行中由于各种原因随意装接其他设备，增加了负荷。

（2）在运行中检修维护不当，巡视检查不及时，使设备长期处于异常运行状态。

设备绝缘材料一般由油、纸、麻、丝和棉的纺织品、树脂、沥青、漆、塑料、橡胶等制成，具有可燃性，严重过负荷时，导体和绝缘物会局部过热，达到一定温度，超过可燃点时，就会引起火灾。

1.2 短路、电弧和电火花

短路是指除了正常运行以外的一切相与相之间或相与地之间的短接，短路会引起电流突然增大，在极短的时间内发热量也很大，不仅会造成绝缘燃烧，而且能使金属熔化，引起附近的可燃、易燃物质燃烧。造成短路引起火灾的原因主要有：

（1）电气设备的选用、安装、使用与所处环境不符，其绝缘体长期在高温、潮湿、酸碱环境条件下运行，失去绝缘能力。

（2）维护不当，使设备长期异常运行；或者设备使用时间过长，大大超过其使用寿命，导致绝缘老化。

（3）雷电过电压或者操作过电压使设备绝缘击穿。

（4）人为的误操作，安装、修理人员接错线路，或带电作业时造成人为碰线短路。

1.3 导线接头处接触电阻过大

运行中的导线有很多接头，当接头接触不良时，会引起接触电阻增大，形成局部温度过高，积累很高的热量。其主要原因是：

（1）安装时，破坏了电气接头表面，引起接头处接触电阻增大。

（2）运行中，接头表面会产生导电不良的氧化膜，维护中未及时清除。另外，在振动或者热的作用下，连接处发生虚接松动现象。

（3）有的接头处是铜铝连接，两者之间存在电位差，在空气潮湿时会发生电解作用，时间一长，就会使铝腐蚀，引起接触不良。

1.4 雷电和静电的影响

当发生雷击时，雷云尖端放电产生极大的电能，这个能量能达到易燃易爆物质可燃能量的100万倍，足可引起火灾。

静电危害主要表现在静电放电引起火灾和爆炸。静电的发生有以下几种形式：两种物质互相摩擦、两种物质紧密接触后再分离、物质受压或受热、物质发生电解以及物质受到其他带电体的感应等。静电电荷不断积聚会形成很高的电位，在一定条件下，可对金属物或地放电，产生有足够能量的强烈火花，导致飞絮、粉尘、可燃气体等燃烧起火。

2 火灾报警系统的工作原理及联网方案

如图1所示，火灾报警系统主要由自动监测报警和自动控制灭火两部分组成。其原理是：当被监控现场发生火灾，火灾探测器就会检测到火灾信息，如烟雾、温度、火焰光、可燃气等，探测器将这些信息转换成电信号送往报警控制器，报警控制器通过与整定值比较、判断，若确认火灾，将会产生四路输出信号，一是输入消防联锁控制系统，使消防设备动作，并关闭建筑物空调系统、启动排烟系统、启动消防水加压泵系统等；二是输入到灭火控制装置，启动灭火装置；三是两路输入报警显示装置，分别在本机显示和上传至监控终端。

图1 火灾报警系统原理图

每个变电站火灾报警主机上增加安装1个联网接口卡、1个过滤器、1个光纤转换器及光纤跳线2根，通过站与站之间已联通的光纤进行信号传输，可以显示每个设备的具体位置。主机可以对从机进行消音、复位、屏蔽及启动、停止设备等操作，主机或从机可以任意定义，例如，将其中一个集控中心站的火灾报警主机设置为主机，其他站的主机设置为从机，集控中心站的火灾报警主机显示其他站所有从机的信息，包括故障信息、火警信息，且能多点显示每个站每个点的位置信息、动作时间等。

信号传输过程：火灾报警主机收到的信息依次经过联网接口卡、过滤器、光纤转换器，通过站与站之间已联通的1路光纤（共需2路光纤通道，1路发信号，另外1路收信号，且光纤已融有光纤接头、FC接头或ST接头，1根光纤可有多条光纤通道）将信号传送到集控中心主机。当然，集控中心的火灾报警主机的信息或命令依次经过联网接口卡、过滤器、光纤转换器，通过站与站之间已联通的另外1路光纤（共需2路光纤通道，1路发信号，另外1路收信号，且光纤已融有光纤接头、FC接头或ST接头，1根光纤可有多条光纤通道）将信号或命令传送到相关从机。

3 火灾报警系统存在的问题分析

目前虽有火灾报警控制器以及站内安装的探头结合监控视频系统对站内设备的消防状况进行监视，但经过长时间的运行监控观察，变电站火灾报警系统存在着以下问题：

火灾报警信号多数情况是误报，即便真是火灾报警信号报出，也存在2种可能，一是夏季室内温度高，加上设备运行产生的高温散发不出去，感温探头达到温度阈值，就会发出火灾报警信号；另外就是室内有工作造成烟雾过多，光电感烟探头达到阈值也会发出火灾报警信号。另外，当真正发生电气设备着火现象时，由于室内灯光的照射，从视频画面上看现场并不一定有烟雾。所有这些都将影响运行人员的正确判断，给设备安全运行和事故发生时的及时处理带来一定困难。

4 解决方案

为了克服目前后台机及视频不能有效监视现场，从而不能对现场设备是否发生发热、爆炸、着火的情况进行正确判断的问题，我们对控制器的程序定义编码进一步细化、完善，增加一外部通风设备的控制，对光电感烟探头的阈值进行数据化采集上报监控后台，对火灾报警信号的单一上报，细化到是温度高烟雾报警并附带温度值还是烟雾浓度达到阈值报警并附带烟雾浓度值，另外，对火灾报警探头故障引起的火灾报警信号加以自动屏蔽，以减少火灾误报的几率，监控人员也能根据细化的信号，准确地与现场运维人员进行沟通；在夏季结合温度高报警信号，在温度高报警的同时，火灾报警控制器能自动启动该室内的通风设备，加以散热，以减少运维人员的工作量，而运维和监控人员也不会因为看到火灾报警信号而立即精神紧张，只须增加设备的测温巡视；在同时报出温度高和烟雾报警信号时，因为现场火灾控制器已启动了通风设备进行通风，运维人员知道有烟雾，可结合现场情况确定是否求助消防人员，如有必要查看现场情况应及时穿上防毒服，减少对自身的伤害。