2014年注冊電氣工程師《供配電》專業(yè)輔導(dǎo):變電所消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　變電所消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　變電所消防系統(tǒng)的正常運(yùn)行對于安全生產(chǎn)極為重要。本文從設(shè)計(jì)的角度，介紹了變電站消防系統(tǒng)的組成和各部分設(shè)計(jì)的原則，對各類氣體滅火系統(tǒng)作了比較分析，提出消防設(shè)計(jì)需要貫穿設(shè)計(jì)全過程和各專業(yè)的緊密配合。

　　變電所火災(zāi)自動報警系統(tǒng)氣體滅火主變排油注氮滅火系統(tǒng)

　　隨著西部大開發(fā)的展開，西部地區(qū)城鎮(zhèn)化進(jìn)程也在加快。在城網(wǎng)改造建設(shè)過程中，市區(qū)變電所的建設(shè)數(shù)量呈上升趨勢。為了節(jié)省用地、減少建筑面積、控制工程造價和與城建規(guī)劃相協(xié)調(diào)，許多變電所都設(shè)計(jì)為綜合自動化無人值班變電所，采用全戶內(nèi)或半戶內(nèi)布置方案。在此種情況下，消防系統(tǒng)的正常運(yùn)行對于變電所的安全生產(chǎn)顯得更為重要。對于變電所的消防設(shè)計(jì)，要采取一定的技術(shù)措施，貫徹執(zhí)行“預(yù)防為主、防消結(jié)合”的消防工作方針，滿足一旦火災(zāi)發(fā)生時能夠及警和有效防范的要求。

　　變電站消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可分為火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)和防火封堵等幾部分內(nèi)容，以下對各個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則作一簡略介紹。

　　一、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)

　　火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是用于盡早探測初期火災(zāi)并發(fā)出警報，以便采取相應(yīng)措施;">防火卷簾、防煙、排煙風(fēng)機(jī)等)的系統(tǒng)。常用的一般分為區(qū)域報警系統(tǒng)、集中報警系統(tǒng)、控制中心報警系統(tǒng)。

　　區(qū)域報警系統(tǒng)比較簡單，但使用面很廣。它是由通用報警控制器或區(qū)域報警控制器和火災(zāi)探測器、手動報警按鈕、警報裝置等組成的火災(zāi)報警系統(tǒng)。其原理框圖，如下圖所示：

　　集中報警控制系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有一臺集中報警控制器和兩臺以上區(qū)域報警控制器。根據(jù)管理情況，集中報警控制器設(shè)在消防控制室，區(qū)域報警控制器設(shè)在各區(qū)域，以便與管理。集中報警系統(tǒng)加上消防聯(lián)動控制設(shè)備就構(gòu)成了控制中心報警系統(tǒng)，其主要用于大型綜合樓工程。

　　在設(shè)計(jì)區(qū)域報警系統(tǒng)時，根據(jù)規(guī)范要求應(yīng)符合下列幾點(diǎn)：

　　在一個區(qū)域系統(tǒng)中，宜選用一臺通用報警控制器，最多不超過兩臺;

　　區(qū)域報警控制器應(yīng)設(shè)在有人值班的房間;

　　該系統(tǒng)比較小，只能設(shè)置一些功能簡單的聯(lián)動控制設(shè)備;

　　當(dāng)區(qū)域報警控制器安裝在墻上時，其底邊距地面或樓板的高度為1.3~1.5米，靠近門軸的側(cè)面距離不小于0.5米，正面操作距離不小于1.2米;

　　報警系統(tǒng)的各組成部分中：

　　1)火災(zāi)探測器是組成火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的重要組件，是系統(tǒng)的感覺器官，其作用是監(jiān)視被保護(hù)區(qū)域有無火災(zāi)發(fā)生。若發(fā)現(xiàn)火情，可將火災(zāi)的特征物理量，如溫度、煙霧、氣體和輻射光等轉(zhuǎn)換成電信號，并立即動作，向火災(zāi)報警控制器發(fā)送報警信號?；馂?zāi)探測器根據(jù)探測火災(zāi)參數(shù)的不同，可劃分為感煙、感溫、感光、氣體和復(fù)合式。按結(jié)構(gòu)造型也可分為點(diǎn)型和線型兩大類?；馂?zāi)探測器的主要技術(shù)性能要求有：可靠性、工作電壓和允差、響應(yīng)閾值和靈敏度、監(jiān)視電流、允許的最大報警電流、報警電流、保護(hù)范圍、工作環(huán)境條件等。點(diǎn)型火災(zāi)探測器的探測區(qū)域內(nèi)的每個房間至少應(yīng)設(shè)一只探測器。探測器的保護(hù)面積和保護(hù)半徑應(yīng)按GB50116-98《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定執(zhí)行。

　　2)手動火災(zāi)報警按鈕在每個防火分區(qū)至少應(yīng)設(shè)置一只。從一個防火分區(qū)的任何位置到最鄰近的一個火災(zāi)報警按鈕的步行距離不應(yīng)大于30米。手動火災(zāi)報警按鈕宜設(shè)置在公共活動場所的出入口處，按鈕應(yīng)設(shè)置在明顯的和便于操作的部位，安裝在墻上時其底邊距地高度宜為1.3~1.5米，且應(yīng)有明顯的標(biāo)志。

　　3)火災(zāi)報警控制器是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的重要組成部分，火災(zāi)報警控制器擔(dān)負(fù)著為火災(zāi)報警提供穩(wěn)定的工作電源;監(jiān)視探測器及系統(tǒng)自身的工作狀態(tài);接受、轉(zhuǎn)換、處理火災(zāi)探測器輸出的報警信號;進(jìn)行聲光報警;指示報警的具體部位及時間;同時執(zhí)行相應(yīng)輔助控制等任務(wù)。

　　在全戶內(nèi)布置的變電所內(nèi)，在主變壓器室、配電裝置室、電容器室、消弧線圈及接地變室、地下電纜室、二次設(shè)備室、通信室等重要場所均應(yīng)設(shè)置配套的離子感煙、定溫報警探測器，在主變本體、電纜隧道、豎井、二次設(shè)備室及通信室活動地板下的電纜層之間敷設(shè)感溫電纜。當(dāng)變電所內(nèi)有火災(zāi)發(fā)生或有煙氣散發(fā)時，火災(zāi)報警主機(jī)發(fā)出報警聲光信號并顯示火災(zāi)地點(diǎn)或聯(lián)動啟閉消防設(shè)備和通風(fēng)設(shè)施。系統(tǒng)通過接點(diǎn)及數(shù)字通信接口接入變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)，并遙信控制中心報警。這就是自動報警系統(tǒng)的工作過程，從中可見其在整個消防系統(tǒng)中的重要性。規(guī)范對報警系統(tǒng)形式規(guī)定的很原則，設(shè)計(jì)時應(yīng)在符合基本原則的條件下，根據(jù)工程實(shí)際情況和聯(lián)動控制的復(fù)雜程度，對市場上的各類產(chǎn)品多加了解，選用較好的產(chǎn)品，以便設(shè)計(jì)出可靠的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。

　　二、滅火系統(tǒng)變電所內(nèi)的滅火系統(tǒng)有水噴霧滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、移動式滅火系統(tǒng)等多種形式。

　　水噴霧滅火系統(tǒng)一般設(shè)置在室外，在北方地區(qū)，會給設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行維修等帶來許多問題。而氣體滅火系統(tǒng)尤其是1301鹵代烷氣體滅火系統(tǒng)由于具有滅火效率高、無水漬、無腐蝕、不污染、毒性低、絕緣性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)多年來被廣泛使用，但1971年美國科學(xué)家提出氟氯烴類釋放后進(jìn)入大氣層，會在平流層中破壞對地球起屏蔽紫外線輻射作用的臭氧層。1987年9月聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署在蒙特利爾會議上制定了限制對環(huán)境有害的五種氟氯烴類物質(zhì)和三種鹵代烷生產(chǎn)的《蒙特利爾議定書》。根據(jù)議定書的規(guī)定，發(fā)達(dá)國家到公元2000年將完全停止生產(chǎn)和使用氟里昂、鹵代烷和氟氯烴類物質(zhì)。人均消耗量低于0.3kg的發(fā)展中國家，這一限期可延遲至2010年。我國作為議定書的簽約國和發(fā)展中國家，也制定了一系列政策逐步停止鹵代烷的應(yīng)用。根據(jù)公安部消防局公消[1996]169號文“關(guān)于印發(fā)《哈龍?zhí)娲吠茝V應(yīng)用的規(guī)定》”，對于應(yīng)設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)的場所推薦使用二氧化碳和惰性氣體滅火系統(tǒng)，也可使用含氫氟烴的滅火系統(tǒng)。這些滅火系統(tǒng)都屬于潔凈藥劑滅火系統(tǒng)，所謂潔凈藥劑滅火系統(tǒng)是指由美國國家防火協(xié)會在它所制定的NFPA2001標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的一系列被稱為潔凈藥劑的滅火劑所構(gòu)成的滅火系統(tǒng)。NFPA2001標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，所有被稱為潔凈藥劑的滅火劑都必須是氣態(tài)的，不導(dǎo)電，很容易揮發(fā)，并且在揮發(fā)后無任何殘留物。因此，如今在變電站的消防設(shè)計(jì)中，若采用氣體消防，已不能再設(shè)計(jì)采用1301滅火系統(tǒng)，而是應(yīng)該使用潔凈藥劑滅火系統(tǒng)中的某一類氣體消防系統(tǒng)。這些滅火系統(tǒng)與1301系統(tǒng)的對比，可參見表1。

　　1)二氧化碳滅火系統(tǒng)：工業(yè)發(fā)達(dá)國家應(yīng)用二氧化碳滅火系統(tǒng)時間較長。二氧化碳廣泛、價格低廉。二氧化碳以物理作用滅火，其中窒息作用為主，冷卻作用其次。可撲救的火災(zāi)類型有：

　　液體或可熔化的固體火災(zāi);

　　固體表面火災(zāi)及部分固體深位火災(zāi);

　　電氣火災(zāi);

　　氣體火災(zāi);

　　二氧化碳滅火系統(tǒng)的防護(hù)區(qū)大多是重點(diǎn)要害部位或是可能無人在場的場所。因此需要自動控制，但要求在具有自動控制系統(tǒng)的同時應(yīng)設(shè)有手動操作裝置。手動裝置要設(shè)在防護(hù)區(qū)外或遠(yuǎn)離保護(hù)對象的場所。此外，需考慮兩種控制方式同時失靈時，有緊急手動啟動消防系統(tǒng)的裝置。二氧化碳系統(tǒng)防護(hù)區(qū)應(yīng)采用機(jī)械排風(fēng)裝置，排風(fēng)口設(shè)在防護(hù)區(qū)下部，進(jìn)風(fēng)口設(shè)在上部。根據(jù)保護(hù)對象空間是否封閉，二氧化碳滅火系統(tǒng)分為全淹沒系統(tǒng)與局部施用系統(tǒng)兩種類型。全淹沒滅火系統(tǒng)使用的二氧化碳設(shè)計(jì)濃度為34%或更高，對人是致命濃度。所以在設(shè)有自動控制的防護(hù)區(qū)外，需設(shè)置噴射指示燈和自動手動轉(zhuǎn)換開關(guān)及專用的呼吸器，以避免對人可能產(chǎn)生的危害。

　　2)惰性氣體滅火系統(tǒng)：煙烙盡藥劑是三種惰性氣體的混合物，即52%氮?dú)狻?0%氬氣、8%二氧化碳。它是把氧氣濃度降低到不能支持燃燒來撲滅火災(zāi)。煙烙盡氣體噴放后氧濃度降低，二氧化碳濃度提高，促使加快人的呼吸頻率，使人員獲得更多的氧氣，保證即使有人在防護(hù)區(qū)也不至于產(chǎn)生危害。系統(tǒng)類型為全淹沒方式，設(shè)計(jì)時，應(yīng)把滅火噴放情況下對處于保護(hù)區(qū)內(nèi)的人的危害減低到最低程度。滅火劑以干燥有壓氣態(tài)方式貯存，滅火劑在管路中膨脹并噴放到保護(hù)區(qū)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)包括手動操作裝置使得人可以操作，延遲藥劑噴放，讓人員可以撤離完畢和關(guān)閉保護(hù)區(qū)。

　　3)FM200滅火系統(tǒng)：此種滅火系統(tǒng)是作為1301滅火系統(tǒng)的替代品出現(xiàn)的，它具有鹵代烷1301滅火劑的全部優(yōu)點(diǎn)，同時又對環(huán)境無害。FM2000滅火系統(tǒng)使用的設(shè)備、管道及配置方式與1301幾乎完全相同。

　　4)EBM氣溶膠滅火系統(tǒng)：這是一種新型滅火系統(tǒng)。EBM氣溶膠是一種煙霧型全淹沒式滅火劑，由不含鹵族元素的固體含氧物質(zhì)合成，采用固體火箭推進(jìn)技術(shù)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以燃燒化學(xué)、空氣動力學(xué)為基礎(chǔ)，點(diǎn)火燃燒時形成氣溶膠煙霧，并迅速向四周擴(kuò)散。EBM氣溶膠釋放后，空間含氧量無明顯變化。此種滅火劑滅火效率高、無毒害、無污染、電絕緣性良好、設(shè)計(jì)安裝維護(hù)管理簡便可靠、存儲不需壓力容器、處于常溫常壓狀態(tài)。但EBM氣溶膠釋放后能見度差，對火場逃生有不利影響。

　　對于主變的消防系統(tǒng)，還可以采用主變排油注氮滅火系統(tǒng)。電力變壓器是變電站中最昂貴最重要的設(shè)備之一。變壓器本體內(nèi)含有大量的易燃性物質(zhì)，變壓器著火時，會將火噴至附近的設(shè)備，所以需要特別注意對變壓器的保護(hù)。變壓器爆炸及燃燒一般是因內(nèi)部絕緣破壞引起的，原因可能是過負(fù)荷、操作過電壓和雷電過電壓、絕緣逐漸退化、油位下降、潮濕或油酸解及絕緣套管損壞等。針對這些情況，法國SERGI公司研制出變壓器防爆防火保護(hù)系統(tǒng)，通過在油剛一著火的時侯啟動滅火程序來防止變壓器爆炸及著火。目前我國已引進(jìn)并進(jìn)行了國產(chǎn)化，取得了較好的應(yīng)用效果。此系統(tǒng)是通過兩種信號來啟動的，一是保護(hù)變壓器的斷路器跳閘和壓力釋放裝置動作;二是溫度保護(hù)和瓦斯保護(hù)動作。系統(tǒng)收到信號后，打開快速排油閥將壓力釋放，防止變壓器爆炸。同時關(guān)閉油枕斷流閥，使變壓器本體油位下降至頂蓋下方20厘米，并將油枕內(nèi)的油與本體隔離。在油排出3秒后，氮?dú)鈴淖儔浩鞯撞窟M(jìn)入本體內(nèi)，氮?dú)獾淖⑷牒驮谟椭械臄嚢?，使得油溫立刻降低到閃點(diǎn)之下，使火在1分鐘內(nèi)熄滅。注入氮?dú)鈱⒊掷m(xù)45分鐘以冷卻變壓器本體及頂蓋，防止重燃。主變排油注氮滅火系統(tǒng)集報警與滅火系統(tǒng)于一身，可防止變壓器爆炸，制造較簡單，價格較低，系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用較小，但需對變壓器本體進(jìn)行改造，一旦系統(tǒng)發(fā)生誤動作，對整個系統(tǒng)和變壓器的影響會很大。

　　在變電所內(nèi)，除了配置氣體滅火系統(tǒng)外，還需根據(jù)房間面積和規(guī)范要求配置移動式滅火器。變電所的滅火器宜按中級危險和B類火災(zāi)危險場所配置，撲救B類火災(zāi)的滅火器類型有：

　　干粉滅火器;

　　泡沫滅火器;

　　鹵代烷滅火器;

　　二氧化碳滅火器;

　　在同一滅火器配置場所，宜配置操作方法相同的滅火器，以在滅火時避免混亂，且便于訓(xùn)練和維修。不同種類滅火器應(yīng)能相容，即要求滅火器充裝的滅火劑在同時或先后滅火時，不應(yīng)產(chǎn)生相互破壞而導(dǎo)致不利滅火的反作用。滅火器設(shè)置位置應(yīng)明顯，便于取用和不影響安全疏散。

　　可見，變電站內(nèi)可采用的滅火系統(tǒng)是多種多樣的，而且這些系統(tǒng)目前正在發(fā)展完善之中。為此，設(shè)計(jì)時應(yīng)根據(jù)不同情況，充分考慮各種影響因素，做好經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價，選擇可靠、經(jīng)濟(jì)、管理維護(hù)簡單的系統(tǒng)，保障變電所的安全運(yùn)行。

　　三、防火封堵系統(tǒng)

　　防火封堵系統(tǒng)有防火門、防火閥、防火隔板、防火堵料和防火涂料。封堵的主要目的就是防止火災(zāi)順電纜或建筑物通道燃燒，阻止火勢蔓延。

　　防火門是在建筑物中，能不同程度阻止火災(zāi)蔓延或延緩火災(zāi)蔓延的門，設(shè)置在為達(dá)到防火分區(qū)的目的而設(shè)置的分隔設(shè)施―防火墻上。防火閥用于變壓器室的通風(fēng)窗口，它與報警裝置聯(lián)動，在確認(rèn)火災(zāi)后，將在滅火系統(tǒng)啟動前關(guān)閉通風(fēng)窗。此外變電所內(nèi)電纜從室外進(jìn)入室內(nèi)的入口處、電纜豎井的出入口處、電纜接頭處、電纜夾層之間及長度超過100米的電纜溝和電纜隧道均應(yīng)采取防止電纜火災(zāi)蔓延的阻燃或分隔措施。如采用阻火墻，電纜溝阻火墻可用有機(jī)堵料、無機(jī)堵料、阻火包等防火阻燃材料構(gòu)筑，電纜可涂刷防火涂料或纏繞防火包帶，對重要部位電纜安裝防火槽盒保護(hù)。

　　總之，變電所的消防系統(tǒng)是一個立體的綜合性系統(tǒng)。以上各方面并不能包含消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全部內(nèi)容，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中，從總平面布置、電氣設(shè)備選型開始，就始終要將消防設(shè)計(jì)貫穿其中，建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、給排水、采暖空調(diào)等各個專業(yè)要協(xié)同配合，共同努力，全面考慮，力求使得變電所消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，為日后變電所的安全運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)。

　　火力發(fā)電廠與變電所設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50229-96中國計(jì)劃出版社1997年

　　火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50116-98中國計(jì)劃出版社1999年

　　二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50193-93中國計(jì)劃出版社1993年

　　建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ140-90中國計(jì)劃出版社1990年

　　鹵代烷1301滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50163-92中國計(jì)劃出版社1993年

　　建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GBJ16-87中國計(jì)劃出版社1995年

　　35～110KV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范GB50059-92中國計(jì)劃出版社1998年

　　35～110KV無人值班變電所設(shè)計(jì)規(guī)程DL/T5103-1999中國電力出版社2000年

　　劉汝義杜世鈴發(fā)電廠與變電所消防設(shè)計(jì)實(shí)用手冊中國計(jì)劃出版社1999年

　　西北電力設(shè)計(jì)院編電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊第一冊：電氣一次部分中國電力出版社1996年