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·变电站消防系统探讨
说明:
    变电站在整个输变电系统中承担着承上启下的重要作用,而变电站能否安全运行,消防又是重要的环节。针对突发事件,消防系统能否正常投入运行,实现压制和扑灭早期火灾是非常重要的。
根据规范变电站消防系统由报警系统、灭火系统和防火封堵组成。
    一、变电站的报警系统
    变电站的报警系统由探测系统和联动控制系统组成。
    10 探测系统
    探测系统由烟感探测器、温感探测器、烟温复合式探测器、可燃气体探测器、红外对射探测器、感温电缆、信号输入模块、手动报警按钮等组成。针对不同的保护区域设置不同的探测器,实现对不同类型的火灾探测。配置如表一:
    11 探测器的选择
    感烟型探测器用于一般建筑物的火灾报警。
    红外对射型和复合感烟、感温型探测器主要针对室顶梁高大于300mm的建筑。一般用于GIS室。
    感温电缆主要用于电缆桥架上的电缆,一般以正弦波的方式敷设在电缆上方。
    可燃气体型是为了防止有可能产生天然气或煤气泄露,并可能顺电缆隧道进入变电站可燃气体。设置在电缆隧道的进端。
    变压器室的探测:由于变压器室高度一般都大于8米,最高的能达到14米。因此用传统的探测方式,不能满足规范要求。我们采用感温电缆加变电站内的继电保护提供的信号,作为变压器的火灾探测信号。
    12 联动控制
    采集探测系统的火灾报警信号,发出火灾声光信号。在满足灭火条件情况下,自动启动或手动启动相关的灭火设备,关闭相应的防火阀,切断非消防电源。
    系统由报警主机、控制用操作盘、后备电源组成。
    13 系统功能
    系统具有采集全变电站内的建筑物和电气设备的火灾信号。并根据火灾情况启动相关的灭火设备,关闭相关的防火阀,开启电缆隧道的通风系统,驱动警铃或声光报警器,发出火警信号,并可以根据要求将火灾信号上传到中心变电站或调度中心。
    二、灭火系统
    变电站灭火系统分水喷雾灭火系统、气体灭火系统和移动式灭火系统。对于主变压器在室外布置的变电站,采用水喷雾灭火系统;对室内主变压器、电容器室、电缆夹层、接地变压器等采用气体灭火系统。
    21 水喷雾灭火系统
    水喷雾灭火系统由水雾喷头、供水网管、雨淋阀(或电动蝶阀)、泵房组成。
    2.1.1 水喷雾原理
    水喷雾灭火设备是利用水雾的冷却、水雾挥发的水蒸气窒息、水雾的冲击力以及水雾在燃烧物表面形成的水膜进行灭火的设备。其灭火原理如下:
    a水雾的冷却作用:
    水喷雾灭火设备的特点是雾状水的粒径小,且喷雾面积较小。因此,水喷雾在燃烧区与周围的接触面积比直流水枪射流的接触面积大数万倍,充分发挥水对燃烧物区和爆炸物品的冷却作用,使燃烧区或燃烧物品表面的温度迅速下降,当然燃烧物品的温度达到燃点以下时,火焰熄灭,燃烧停止。
    b水雾的窒息作用:
    水雾喷到燃烧区后,由于水雾的温度瞬时升高,微小粒径的雾状水将迅速汽化,在汽化过程中吸收大量热,使燃烧区的温度进一步大幅度下降,与此同时,挥发出大量水蒸气,充斥燃烧区空间,这种不燃水蒸气的增加,导致燃烧区氧气的浓度不断下降,使燃烧空间严重缺氧,火焰因窒息熄灭。
    c水膜的覆盖作用
    喷雾射流扩散面积大,在较短的时间内,使燃烧物的表面形成一层水膜, 起到隔绝空气和冷却物品的作用,使可燃物难以继续燃烧。
    d冲击乳化作用:
    喷雾射流的起始流速(即离开喷头时的流速)很大,具有较大的能量。当与非水溶性的液体,特别与油的油面接触时,由于冲击力的作用,在油品的液面形成“油息水”、“水包油”、“油上水”的混合物。该混合物呈牛乳状,飘浮在可燃液体的表面上,虽然这种乳状物的产生和消失是瞬时的,但由于喷雾射流连续作用,因而乳状物也是具有连续性的特征,由于这种乳状物是不燃的(或难以燃烧的),故起着阻燃的作用。
    e稀释作用
    喷雾水与水溶性液体能很好融合,因而使水溶液体稀释,浓度降低。当降到一定浓度后,就不会继续燃烧。
在实际火灾上,喷雾水的灭火作用往往是起综合作用的,对某些固定部位,可能其中一、两个要素起着重要作用,而其它灭火是辅助的。
    212 喷雾喷头
    系统喷头布局分三层,按变压器外型特征布点。顶部层对变压器顶部覆盖,中层、下层对变压器侧面覆盖,另设两点对油枕覆盖。水雾喷射强度为大于20升/秒.平方米。水雾的粒径小于07mm,水雾具有喷射距离远和有较大的冲击力,以保证喷雾系统有很好灭火冷却效果。
    213 供水网管
    供水网管由干式系统和湿式系统组成。雨淋阀到主变压器本体周围的网管为干式系统,平时不存有水。雨淋阀到水泵为湿式系统,平时有3公斤压力的水,保证系统启动后快速反应。反应时间小于45秒。采用环状管道以保证各喷头水压力基本均等,达到最佳的喷雾效果。管材全部选用热镀锌钢管,提高抗腐能力,对湿式系统采用保温措施,提高系统的抗冻能力。
    214 水泵组
    供水水泵采用一用一备方式以保证系统在任何情况下的可靠运行。水泵启动控制柜采用自动顺序启动水泵组,出现故障、自动投入备用水泵,同时设有紧急情况下的手动强行启动水泵功能。
    22 气体灭火系统
    气体灭火系统由喷头、管网、钢瓶、灭火药剂和钢瓶分盘构成。
    根据要求不同,系统可划分为2-8个防火分区,设置如表二。
    系统采用全淹没组合分配方式。以最大的灭火区域设计用量,这样既能满足灭火要求,又可降低系统造价。
目前常用的灭火气体有以下几种:
    221 气体灭火原理
    1)1301气体:分子量为14893,比空气重;沸点-5780℃。对燃烧反应起抑制作用,中断燃烧的连锁反应。卤素在火焰高温作用下受热分解,首先形成游离基Br,即CF3Br→CF3+Br。游离基Br同燃料中的氢反应生成溴化氢,即RH+Br→R+HBr。然后溴化氢同活泼的自由基OH-反应,生成不燃烧的水蒸气,并游离出Br,即HBr+OH→H2O+Br,Br再与燃料反应,重复上述过程,直到火焰熄灭。
    2)CO2气体:CO2在常温常压下是无色、无味、不导电,化学上呈中性、不腐蚀的惰性气体。分子量为44,密度为1977g/L,气态CO2在常温下施加709Mpa压力可液化为无色液体。在灭火时,液态CO2钢瓶经管路从喷嘴喷出,立即汽化,带走大量的汽化热,冲淡燃烧区的可燃气体,减少空气中氧的含量,使保护区的氧浓度降低至10%以下,从而使燃烧区缺氧窒息而灭火。
    222 主变压器灭火系统启动条件
对于主变压器,要求灭火系统即可靠动作,同时又不能误动作。因此灭火条件选择是保证系统可靠自动启动关键。
在系统中灭火条件确定,(1)敷设在变压器顶部的感温电缆报警。(2)变压器重瓦斯动作信号。(3)变压器两侧(或三侧)开关跳闸信号,当这三个条件同时满足时灭火系统自动启动实现灭火。手动状态以感温电缆或变压器重瓦斯动作,人工现场确认后,按下现场紧急启动按钮,实现灭火。上述三个条件确保了灭火系统即可靠运行,又不会误动作。
    三、防火封堵
    变电站防火封堵设置范围:变压器室、电缆夹层、所有设备的进出线端口和电缆穿越的建筑物洞口。
    30 系统组成
    封堵系统由防火门、防火阀、防火包、防火板、有机和无机防火堵料、防火涂料组成。
    31 系统设置
    防火门:用于变压器室、电容器室、电缆夹层等防火分区的人员进出口。
    防火阀:用于变压器室的通风窗口,一旦确认火灾,它在灭火系统释放前关闭。
    防火板:用于电缆夹层中的电缆桥架,将上、下层电缆进行防火分隔。
    防火包、有机和无机防火堵料和防火涂料:用于电缆防分隔、设备的进出线端口、电缆穿越建筑物的洞口。
    32 系统功能
    封堵的目的是防止火灾顺电缆或建筑物通道燃烧,阻止火势蔓延。
    变电站消防系统是立体的、多方位的,上述做法是我们在多年变电站消防工程设计和施工中的一点认识,供大家参考。
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