抽水蓄能电站主变压器消防设施配置及联动控制逻辑设计探讨

李铁成 王德兵 郑应霞

摘 要 抽水蓄能电站主变压器在火灾探测器及自动灭火系统的选型、设置，特别是消防联动控制逻辑设计不够完善，通过分析主变压器特点和火灾原因，探讨并提出了抽水蓄能电站主变压器火灾报警探测器、自动灭火系统的选型和设置要求以及消防联动控制逻辑方式。

关键词 抽水蓄能电站;主变压器;火灾自动报警系统;自动灭火系统;联动控制逻辑

前言

主变压器是抽水蓄能电站极其重要的电气设备，国内不同区域的抽水蓄能电站点多面广、建设年代跨度大，随着有关消防规范不断更新，造成很多抽水蓄能电站主变压器的消防配置及联动控制逻辑不尽相同，给抽水蓄能电站主变压器的消防安全管理带来了一定困难，也不利于提升主变压器的消防安全水平。

1主变压器火灾危险性分析

主变压器本体内部充有大量变压器绝缘油，并含有大量可燃物，如纸板、棉纱、木材等有机可燃材料。常规的变压器油是碳氢化合物，其工作油温一般在50～70℃，最高油表面温度不会超过95℃，闪点温度为130℃左右，燃点为165～190℃，是可燃的绝缘液体，当温度大于400℃时，变压器油将分解出甲烷、乙烷、氢等可燃性气体。

主变压器的过负荷运行、油质劣化、各绕组间电阻失衡以及主变压器运行过程中受到来自变压器外部或内部的瞬时过电压或过电流的作用均会导致绝缘材料老化，内部很容易发生短路等电气故障，电气短路引发的电弧产生的高温引燃绝缘油，甚至造成绝缘油分解、膨胀以致气化，使变压器内部的压力急剧增加，导致外壳爆裂引发火灾。主变压器火灾不易扑救， 变压器内部填充的大量绝缘油会加速火灾的发展、蔓延， 具有很大的火灾危险性[1]。

2主变压器消防配置

2.1 火灾自动报警系统

主变压器内部电气故障是引起火灾的主要原因，在散热系统的作用下，其表现特征为主变压器外表面温度的快速升高，因此探测主变压器火灾的探测器应选择感温火灾探测器为主，由于抽水蓄能电站主变压器室高度一般超过12米，点型感温火灾探测器不适用于抽蓄主变压器火灾探测。缆式线型感温火灾探测器由两根用热敏材料绝缘的钢丝组成， 可根据不同的场合选用不同额定动作温度，感温电缆结构稳定，抗干扰性及抗拉性能强，适用于主变压器火灾探测。

缆式线型感温火灾探测器用于主变压器室火灾探测时，感温电缆分上、中、下三层缠绕在主变压器侧面，感温电缆固定于钢丝绳上，钢丝绳缠绕于主变压器侧面，钢丝绳两头连接处用螺栓拉紧，防止钢丝绳从变压器侧面松脱，一台变压器用3根感温电缆，分别缠绕上中下三层，感温电缆的微机调制器、终端盒和监视模块均布置于主变专用消防报警端子箱内。

采用多种探测手段相结合，能有效防止误报，提高报警的准确性和及时性。鉴于抽水蓄能电站主变压器室的实际情况，可选用缆式线型感温火灾探测器与红外光束感烟探测器或火焰探测器相结合的组合探测手段[2]。

2.2 自动灭火系统

水喷雾灭火系统是利用水喷雾喷头把水粉碎成细小的水雾滴之后喷射到正在燃烧的物质表面，通过表面冷却、窒息及乳化、稀释的同时作用实现灭火。水喷雾系统不仅可以提高扑灭固体火灾的灭火效率，同时由于水雾不会造成液体飞溅，电气绝缘性好，因此在扑灭可燃液体火灾、电气火灾中得到广泛应用。抽水蓄能电站因其水质较好，埋深大，取水方便，因此推荐主变压器消防灭火采用自动水喷雾灭火方式。

根据相关规范要求，主变水喷雾灭火的工作水压应满足喷头前的供水压力不小于0.35MPa的要求。主变压器本体上设计喷雾强度不应小于20L/（min.m2），主变压器周围集油坑上的设计喷雾强度不应小于6L/（min.m2）。抽水蓄能电站主变压器的灭火水源取自下水库，每台主变的消防水取自主变消防供水总管，经手动阀、雨淋阀、自动化元件等供至变压器室，在变压器周围设置环管，喷头布置在环管引出的支管上，一般布置2～3层喷头，以保证能全部包络变压器本体及油坑[3]。

3联动控制逻辑

对于抽水蓄能电站主变压器火警的联动控制逻辑，在现有相关规范中已有所规定，但相关规定并不统一。为了合理处理主变压器电气故障或火灾事故，同时兼顾抽水蓄能电站的生产管理需求，主变压器的消防联动控制逻辑建议采用以下方式：

（1）当有且仅有一路探测器报警时，发火警信号;当两路探测器同时报警时，通过硬布线回路输出信號给计算机监控系统，计算机监控系统接收信号后输出控制信号作用于发电机停机。

（2）当主变压器可带电进行灭火时，其自动灭火装置的联动控制信号应采用两个独立的火灾探测器报警信号的“与”逻辑组合，直接自动触发灭火设施。

（3）当主变压器可带电进行灭火时，其自动灭火装置的消防控制室可直接手动启动灭火设施。

（4）当主变压器不可带电进行灭火时，其自动灭火装置的联动控制信号应采用两个独立的火灾探测器报警信号的“与”逻辑组合，且自动启动回路中应具有主变保护电气量或非电气量动作闭锁信号。

（5）当主变压器不可带电进行灭火时，其自动灭火装置的消防控制室手动启动控制回路中应具有主变保护电气量或非电气量动作闭锁信号[4]。

4结束语

主变压器的火灾防控是抽水蓄能电站消防工作的重点，尽管现行的标准规范对变压器的消防设计有相应的规定，但在火灾探测器的选型、设置，特别是消防联动控制逻辑设计环节规定得不够完善，造成很多抽水蓄能电站主变压器的消防设施选型、配置及联动控制逻辑不尽相同，给抽水蓄能电站的消防安全管理带来了一定困难。本文提出的主变压器消防配置及联动控制逻辑，希望对提升抽水蓄能电站消防工作标准化水平和消防设施安全管理效率能有所借鉴。

参考文献

[1] GB 50872-2014.水电工程设计防火规范[S].北京：中国标准出版社，2014.

[2] GB 50116-2013.火灾自动报警系统设计规范[S].北京：中国标准出版社，2013.

[3] GB 50219-2014.水喷雾灭火系统技术规范[S].北京：中国标准出版社，2014.

[4] 傅胜兰，黄建伟，林洁.油浸电力变压器消防设计技术研究[J].消防科学与技术，20l0，（12）：1089-1091.