智能变电站消防灭火系统优选探究

王 瑞，郝志刚

（1.中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西 太原 030001；2.国网山西省电力公司，山西 太原 030002）

0 引言

目前，智能变电站通常为无人值守，而消防配置仍按有人值守考虑，消防系统不能达到变电站智能化消防的要求，遇到火情不能有效实现灭火。因此，需要依托智能变电站的“智能化监测、智能化分析、智能化防控”构成设备运行、火灾探测、灭火执行系统的消防监控系统。

智能变电站消防系统的智能化能提供从设备接入安装、配置管理到设备实时监测、状态告警的一体化在线服务，有效实现消防配置合理化、消防反应时间缩短化、消防通信及远程控制智能化，方便运维人员及时掌握现场运行情况，尽快处理故障，降低运维成本，提高工作效率，做到实时防护、及时灭火的常态化消防安全工作，保障电网安全、稳定运行，以智能化手段解决无人值守变电站消防配置滞后的现状，实现本质化安全的消防目标。

1 智能变电站消防灭火系统架构

依据《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB 50229—2006、《电力设备典型消防规程》DL 5027—2015、《建筑防火设计规范》GB 50016—2014的相关要求，变电站消防系统涵盖了主控制室、通信机房、电缆层、电缆竖井和电缆隧道、继电器室、电抗器室、电容器室、配电装置室、蓄电池室、电抗器、变压器等，常规变电站消防设施配置及灭火系统仅考虑了在油浸式变压器、油浸式电抗器设置固定灭火介质及系统，其他建筑物和设备仅考虑设置火灾探测器。

本文提出的智能变电站各重点部位的灭火系统，配合基础的安全运行措施和火灾自动报警系统，实现无人值守智能变电站消防报警、灭火、远程控制和联动功能，在火灾初期就做到及时发现隐患、消除隐患，满足智能电站的消防安全管理要求，真正解决无人值守变电站“只防不消”的现状，提高电网消防工作的安全性、灵活性、可靠性和资源优化配置水平。

2 智能变电站各重点部位灭火系统优选

2.1 主变压器灭火系统优化选择

目前变电站中主变压器、所用变压器、配电设备的配电主变压器等大多使用油浸变压器，而该类型变压器发生火灾的几率很高，火灾比例占变电站火灾的31%。油浸式变压器采用绝缘材料，铁芯的支架和衬垫有可燃材料，内部贮有大量的绝缘油。主变各灭火系统的灭火特性、技术可靠性、经济适用性等综合对比分析见表1。

表1 4种灭火系统的综合比较

通过综合比较，主变压器灭火系统有如下特点。

a）水喷雾灭火系统的消防泵房和消防水池可同时供水喷雾灭火系统和消火栓系统共同使用，如站内需要设置消防给水系统，水喷雾灭火系统的投资较低。但是水喷雾灭火系统会导致消防水池容积增加，站区管道布置难度增大，对站区的建构筑物的整体布置产生一定影响。

b）合成型泡沫喷雾灭火系统消防管道管径相对较小，对总平面布置相对有利，且泡沫喷雾灭火系统在低温天气中可靠性更高，但后期维护（补充、更换泡沫）费用较高，主要应用于北方寒冷地区的变电站。

c）排油注氮灭火系统在土建成本、事故（火灾）损失、适用条件、后期维护、经济性等方面占有一定优势，在山西省常规变电站应用较多。新型排油注氮灭火系统提供了一种可有效防止主变排油注氮灭火装置误动的控制方式，其灭火系统如图1所示。该装置解决了现有无人值守变电站主变排油注氮灭火装置不能有效、及时启动的技术难题。

因此，主变压器灭火系统推荐采用新型排油充氮灭火系统，油浸式高压电抗器灭火系统可按照主变压器灭火系统采用。

图1 新型主变充氮灭火系统图

2.2 配电室及二次设备室灭火系统优化选择

随着防火规范的不断完善和公安部对公共安全行业标准的强制性要求，气体灭火系统在变配电场所的设置已经引起足够的重视。智能变电站配电室、二次设备室灭火系统一般采用气体灭火系统和火探管式自动探火灭火装置。配电室、二次设备室灭火系统综合性能对比如表2所示。

从灭火介质、灭火系统形式对比分析气体灭火系统和火探管式灭火装置可知，火探装置作为国际创新型的集探火、灭火功能为一体的小型装置，不受空间的限制，尤其是对于相对密闭、空间体积较小的设备保护，如变配电柜、通信机柜等有相对密闭外壳的机柜设备，具有显著的优越性。因此，配电室、二次设备室灭火系统推荐选用火探管式自动探火灭火装置。

表2 灭火系统比较

2.3 电缆沟（电缆隧道）灭火系统优化选择

电缆密集布置在多层电缆桥架内，初期火灾为隐燃，具有遮挡特性，易复燃，火灾烟气腐蚀电缆，电缆火灾传播速度很快，且火灾极不容易被及时发现，常规的消防措施难以施展，其火灾隐患极大。目前，电缆隧道消防安全仅考虑线型感温火灾探测，或增加防火封堵，对如何设置自动灭火系统，加强自动扑灭初期火灾的措施尚欠缺。

根据电缆沟（电缆隧道）火灾特性及火灾事故分析，为提高智能变电站电缆沟（电缆隧道）的消防本质安全化，通常可采用火探管式自动探火灭火装置、超细干粉灭火装置以及气溶胶灭火系统。电缆沟（电缆隧道）灭火系统比较见表3。

综合比较上述灭火装置可知，超细干粉灭火装置灭火效率高、速度快，可自动启动灭火，同时造价低，安装维护方便。因此，电缆沟（电缆隧道）灭火系统优选超细干粉灭火装置。

2.4 自动灭火消防系统设置

在利用现有火灾自动报警装置措施的基础上，应充分利用无人值班智能变电站的远程监控系统（如变电站主要设备运行状态监测、视频监控技术等）实现自动灭火消防系统的设置。

a）主变压器及高压电抗器采用新型排油充氮装置通过系统控制、自动联动的改进措施，解决误动的问题，实现自动投入使用。

b）配电室、二次设备室选用火探管式自动探火灭火装置。火探装置具有现场参数采集的能力，并能实时处理，同时向控制器传递正常、火警信号，并可向控制器上报现场烟浓度的数据。

c） 电缆沟（电缆隧道） 选用超细干粉灭火装置。当火灾发生时，分布于保护对象的超细干粉自动灭火装置上的热敏线接收信号后直接启动灭火装置实施灭火动作，并将灭火信号通过该区域的火灾探测器传到消防报警主机。

表3 电缆沟（电缆隧道）灭火系统比较

3 结论

智能变电站消防系统要满足智能化需求，依据相应规范，需采用技术稳定、灭火高效、经济合理的智能化消防装置，以及时扑救变电站火灾，最大化减少损失。因此，主变压器、高抗灭火系统推荐采用新型排油注氮灭火系统；配电室、二次设备室优先选用火探管式自动探火灭火系统；电缆沟（电缆隧道）选用超细干粉灭火系统。同时，充分利用无人值班智能变电站的远程监控系统，通过系统控制、自动联动，实现智能化监测、智能化分析、智能化防控，从而使智能变电站在无人值守情况下以智能化手段达到本质化安全的消防目标。