全户内GIS变电站主变消防探讨

来源：职称驿站所属分类：电子技术论文发布时间：2012-07-11 09:42:49浏览：次

　　摘要：全户内GIS变电站通常是按照无人值守要求设计的，油浸式电力变压器是变电站消防的最大安全隐患，主变消防是变电站设计的重中之重。本文从设计的角度，介绍了全户内无人值守GIS变电站变电站消防系统的组成和各部分设计的原则，对主变各类气体灭火系统作了比较分析，提出主变消防设计需要贯穿设计全过程和各专业的紧密配合。
　　关键词：GIS变电站，二氧化碳灭火系统，水喷雾灭火系统，变压器充氮灭火
　　
　　
　　1引言
　　随着中小城市建设迅速发展，相应的城市电网建设任务也随之加大，其变化的最大特点是城市用地规划越来越精细，电网建设受到用地规划的诸多因数制约。为了节省用地、减少建筑面积、控制工程造价并与城建规划相协调，许多变电站都设计为综合自动化无人值班变电站，采用全户内GIS变电站在中小城市越来越多。但主变为油浸式变压器，与户内电器设备距离较小。这样多主变消防提出更高要求。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。
　　
　　2变电站消防设计原则
　　变电站的火灾绝大部分是带油电器设备所引起的。这类火灾用普通的水消防作用不明显，有时还会造成对未着火设备、仪表的污损，而且设置水消防系统的费用对大量的变电站宜采用费用较低的化学灭火器。化学灭火器中干粉及卤代烷两种灭火器对油类火灾的灭火效能较高，而且允许存放的时间也较长，检查及维修工作较少，使用也比较灵活方便，不需要专业消防队伍，投资较少，因此子啊变电站工程中被广泛采用。变电站的消防的一个重要措施就是严格执行《火力发电厂与变电站设计防火规范》的规定。无人值班变电说，宜设置火灾自动报警装置；枢纽变可装设自动灭火装置。
　　
　　3全户内GIS变电站消防系统的组成
　　根据变电站消防设计原则：在全户内GIS变电站内各设备室均可布置化学灭火器中干粉及卤代烷两种灭火器，按照无人值班变电站要求设置火灾自动报警系统，在各配电室间设置防火隔离墙。
　　对于全户内GIS变电站，通常位于城区，无人值守；搜有电器设备安装于户内，选用全封闭组合电器GIS设备10kv开关柜内配置真空断路器，电缆也常选用阻燃电缆，这些有利于消防设计。但是油浸式变压器（简称主变）是变电站中最昂贵最重要的设备之一，主变主体内含有大量的易燃性物质，变压器着火时难以控制，对建筑物及其它设备均有影响。主变消防是全户内GIS变电站消防设计中的重中之重，户内主变消防主要采用二氧化碳灭火系统、主变充氮灭火装置或水喷雾灭火系统，同时配置二氧化碳灭火器。
　　
　　4GIS变电站主变消防
　　变压器本体内含有大量的易燃物质，变压器着火时，会将火喷至附近的设备，所以需要特别注意对变压器的保护。变压器爆炸及燃烧一般是因内部绝缘破坏引起的，原因可能是过负荷、操作过电压和雷电过电压、绝缘逐渐退化、油位下降、潮湿或油酸解及绝缘套管损坏等。针对这些情况，主变消防设计思路以“预防为主，防消结合”。主变消防主要有二氧化碳灭火系统、水喷雾灭火系统和变压器充氮灭火系统。
　　4.1二氧化碳灭火系统
　　二氧化碳灭火系统二氧化碳来源广泛、价格低廉。二氧化碳以物理作用灭火，其中窒息作用为主，冷却作用其次。二氧化碳灭火系统的防护区大多是重点要害部位或是可能无人在场的场所。因此需要自动控制，但要求在具有自动控制系统的同时应设有手动操作装置。手动装置要设在防护区外或远离保护对象的场所。此外，需考虑两种控制方式同时失灵时，有紧急手动启动消防系统的装置。二氧化碳系统防护区应采用机械排风装置，排风口设在防护区下部，进风口设在上部，根据保护对象空间是否封闭，二氧化碳灭火系统分为全淹没灭火系统与局部施用系统两种类型。全淹没灭火系统使用的二氧化碳设计浓度为34%或更高，对人是致命浓度。所以在设有自动控制的防护区外，需设置喷射指示灯和自动手动转换开关及专用的呼吸器，以避免对人可能产生的危害。
　　二氧化碳灭火系统采用局部施用系统难以达到主变灭火效果，采用全淹没系统高浓度的二氧化碳对人危害极大，不便于事故时人员施救。因此二氧化碳灭火系统不宜对城区或城郊的全户内GIS变电站主变消防。
　　4.2水喷雾灭火系统
　　水喷雾灭火系统是一种固定灭火系统。它的优点是性能可靠、适用范围广、维护简便、不污染环境等。
　　水喷雾灭火系统主要由水源、水压保持系统、高压水泵、输水管道、报警系统及灭火控制系统组成。水喷雾灭火系统的水源必须满足要求。发生火灾时自动启动高压泵产生高压水通过喷头形成雾状水，这些水粒在燃烧区迅速气化，一方面对燃烧变压器冷却，同时形成的水幕（气化水）将空气与变压器隔绝，产生窒息而灭火。从启动消防系统到火完全熄灭，整个过程十分迅速。该系统安装喷雾喷头，喷头喷水由火灾自动探测报警装置通过阀来控制。
　　全户内GIS变电站通常是2~3台主变并排布置，同位于主变压器室，主变之间设置防火墙，但单台主变没有独立的变压器室，采用水喷雾灭火系统产生的雾状水会降低相连主变的电器距离，对相连主变运行带来安全隐患。因此，采用水喷雾灭火系统事故时不利相连主变安全运行。
　　4.3变压器充氮灭火
　　变压器充氮灭火装置是在同时接收到感温元件报警信号和重瓦斯报警信号后，可自动或手动启动消防，启动后，排油阀快速打开，将变压器邮箱顶部热油迅速排出，释放压力，降低油位防止燃油溢出；同时控流阀关闭，切断油枕的不由通道。排油数秒后，氮气从油箱底部注入，强制热冷油交换，使油温迅速降至燃点以下；同时氮气覆盖油面，降低氧气浓度度，使油面的明火在60s内迅速熄灭。之后氮气被连续注入油箱至少10min以上，使变压器充分冷却，防止复燃。
　　改产品具有如下突出特点：
　　1）以防为主，防消结合。可以有效防止油浸变压器爆裂所产生的火灾，避免重大损失，利于变压器安全运行。
　　2）不用水或泡沫等灭火截至，免除了消防排水设计和相关设施。
　　3）属环保产品，该设施不对环境和变压器本身造成任何污染。
　　4）造价低，运行管理简单，维护方便。
　　5）本装置需有两个信号发生，与逻辑后立即灭火，排出误动的可能，灭火时间短。
　　6）限制内部故障引起火灾的损坏范围，减少变压器火灾造成的损失。
　　7）结构紧凑，易于安装。
　　因此变压器充氮灭火是全户内GIS变电站主变消防较为理想的灭火系统。
　　
　　5主变消防与其他专业配合
　　
　　各专业在变电站设计时充分考虑主变消防，为捡来变电说安全可靠运行提供技术保障。主变消防设计应贯穿整个变电站设计全过程，各专业之间应紧密配合主变消防设计。
　　5.1土建专业配合
　　土建设计中应根据油浸式主变特点，主变之间应设置防火墙，设置防火墙是为了把每个变压器独立隔离，以保护每个变压器及其它设备。防火墙应高出油枕顶，墙长应大于贮油坑两侧各0.5m。在变压器周围应设计一个混凝土的集油池，贮油池的长宽吃寻宜较设备外廊尺寸每边大1m，其容量不小于单台主变油量的60%。总事故油池按有油水分离的功能进行设计，其出口应引至安全处所。把贮油坑用管道连接到事故油池，以便将火从变电站的主要设备和建筑物处引开。
　　5.2与电气一次专业配合
　　电气一次设计中应充分考虑户内主变运行环境，在设计时应指明主变安装位置（户内/户外），还应对主变冷却方式、温升等指标提出相应要求。
　　5.3与暖通专业配合
　　由于主变运行时要产生大量热量，且位于户内。因此暖通专业应充分考虑变压器室的通风，应合理设置抽风机和送风机以满足主变安全运行要求。
　　5.4与二次专业配合
　　电气设计中应将主变运行的绕组温度、油面温度、瓦斯等各种信号接入计算机监控系统，实时反映主变运行情况使运行人员实时了解主变情况，合理安排运行方式。
　　5.5与通信专业配合
　　全户内GIS变电站通常是无人值守变电站，通信设计中应设计图像监控系统，在变压器室设置探头，将变压器室实时图像即使上传调度主站和集控中心，同时通信设计应将变电站计算机监控系统的各种保护、信号及火灾报警系统信号实时上传调度主站和集控中心，实行变电站自动化的要求。
　　
　　参考文献
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