直流换流站换流阀火灾监视系统和自动灭火方案分析

战忠洋

摘要：直流换流阀运行安全性与可靠性对于电力系统稳定运行具有重要影响，所以需要通过有效的火灾监视系统以及自动灭火系统提供保障。对此，本文介绍了火灾监视系统，并提出了自动灭火方案，希望能够为相关单位与人员提供参考。

关键词：换流阀;火灾监视;自动灭火

前言：现阶段，中国已经投运近30条特高压与高压直流项目，其中核心设备是换流阀主要是转换交流电与直流电。换流阀长期运行于强电磁、大电流以及高电压的工作环境中，极易造成火灾事故，引发严重的经济损失，所以需要设计可靠的火灾监视系统[1]。

1 火灾监视系统

1.1极早期烟雾探测原理

该火灾检测设备也被称为空气采样式或是吸气式烟雾探测器，即VESDA。该系统依靠微处理器技术与光学空气技术实现，火灾发生初期即可以快速探测到空气中燃烧微粒、烟雾以及电弧生成物，之后进行报警，将火灾隐患完全消除掉。

VESDA主要是对空气进行收集采样的管网系统，同时向远方传输采样数据。该装置借助自带过滤设备，将空气中常规大分子滤除，收集燃烧前期形成的小分子微粒，并对这些微米级微粒进行检测，进而实现早期火情监测。VESDA能够和中央火灾报警的控制系统交换信息，并向控制室中的后臺管理系统同时传送信息，并形成报警，之后借助重要报警控制系统与消防系统进行联动。

1.2紫外光监测

在物质燃烧过程中，放出热量与产生烟雾过程中，能够产生光辐射。火焰探测设备主要是相应火灾光特性。就是扩散火焰闪烁频率与燃烧光照强度的火灾探测装置。按照火焰光特性分析，紫外光探测设备在短波长光辐射方面具有良好敏感性。此类设备属于敏感高强度火毒火焰发射紫外光谱的探测装置，其敏感元件主要采用固态物质。

该探测设备可以快速相应火焰紫外线，由于太阳辐射中含有大量紫外线，所以，该探测设备应该安装于室内。要想防止烟雾影响探测器运行性能，应该在与阀厅顶面相距1m的位置安装探测器。

1.3火灾监测系统的保护配置

每极阀厅的火灾监测系统中保护配置涵盖火灾报警的判断逻辑、紫外监测装置、VESDA、电源回路以及信号扩展传输回路。

阀厅火灾监测系统的配置主要是10个紫外火焰探测器、8个VESDA装置。其中，在阀塔顶部的钢构架中安装7个VESDA装置，在阀厅空调进风口的风道中安装1个VESDA装置，可以有效监测是否有烟雾进入阀厅中。在阀厅墙壁上均匀布置10个紫外探测器，可以有效监测整个区域中的紫外火焰。

VESDA系统涵盖消防总控制盘、中央处理器、显示模块、采样管网以及VLP激光探测设备。对于紫外光探测系统主要涵盖消防单元端子箱、监视模块与紫外光探测设备等内容。

所有的紫外探测器或是VESDA检测到信号之后向火警硬接点（3个）输送，一路传输到火灾报警系统中，另外两路串联，并通过VESDA的扩展箱将其分为A、B两路的110V直流信号，借助火灾报警的汇控箱向消防接口屏中A装置与B装置传输，之后向直流保护系统传输。紫外监测系统与VESDA系统直接向冗余直流保护系统中传送跳闸信号，并由直流保护系统对跳闸闭锁的命令进行执行。

火灾跳闸逻辑主要基于两种情况，首先，若是所有VESDA传感器中，有1个风险烟雾，并且阀厅中全部紫外探头中有1个发现弧光，在同时满足这两个条件情况下，允许跳闸。其次，如果进风口位置的VESDA装置发现室外存在烟雾，则闭锁极早期系统跳闸出口回路。若是进风口位置VESDA装置发现烟雾，并且至少有2个紫外探头发出报警，则允许跳闸[2]。

2 自动灭火方案

选择3MTMNovecTM1230灭火剂，其具有绝缘、无臭、无色、透明等特点，满足环保清洁要求，因为该灭火剂不导电、无腐蚀、环保、洁净以及无残留物，所以在国际上不断替代七氟丙烷、干粉以及二氧化碳等灭火方式。基于室温条件储存，该灭火剂呈现液态，喷放过程中呈现气态，灭火效果突出，机理主要是借助化学与物理方面实现灭火，不会影响换流阀元件。该灭火剂的灭火机理就是基于物理灭火，借助分子强烈运动将大量热量带走，进而实现冷却目的，吸热能力突出，可以让火焰的热量迅速丧失，进而将燃烧链式反应中断掉。对于化学灭火，主要是借助对自由基进行捕捉，进而将链式反应终止，阻断火焰传播。惰化作用能够释放可燃物附近氧气，或是将氧气消耗到低于燃烧浓度值的状态，实现惰化灭火目的。

将选择阻燃材料的管道预先安装于换流阀的阀塔中，在受热过程中虽然管道会软化，然而并不会燃烧，在阀塔各层换流阀组件中布置管道，通过一个总管道汇集各层管道，总管道借助阀厅向阀厅外延伸，同时与膨胀罐连接，同时对补液罐和膨胀罐连接可以提高灭火剂压力，可以对灭火剂及时进行补充，保证管道中充满灭火剂，在换流阀组发生火灾之后，热量会软化导管，基于压力作用能够让灭火剂基于管内压力作用，由导管软化部位向热源方向进行喷射，达到自动灭火目的[3]。

结语：综上所述，在直流换流站的阀厅中，紫外探测设备与VESDA装置应用非常普遍，在不断运行实践过程中，获得良好效果。借助健全的闭锁逻辑能够有效避免误跳闸问题，然而探测器内部结构非常精密，周边环境极易对其造成影响，可能出现误报警问题，所以需要相关人员及时制定合理隔离措施，避免设备误跳闸。

参考文献

[1]王抗， 郑卫红， 刘建国，等. 基于烟雾和紫外检测的高压直流换流阀火灾探测系统[J]. 湖北电力， 2017， 41（10）：62-65+70.

[2]王凯， 毛志云， 宋全刚，等. 换流阀防火监测装置结构设计及散热性能研究[J]. 新技术新工艺， 2021（02）：4-4.

[3]李忠芳. 消防自动报警系统及其联动控制设计[J]. 消防界：电子版， 2017（03）：1-1.

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