变电站消防系统设计的分析

田志强

摘要：在变电站运行与发展过程中，变电站消防系统是十分关键的组成部分，对于变电站的防火产生了无可替代的积极作用。因为变電站在具体的形式、设计人员的工作习惯、建设规模以及投资控制等多种方面具有极大的不同，在很大程度上也会带来变电站消防系统设计中的差异。本文对变电站消防系统设计进行分析探讨。

关键词：变电站；消防系统；设计

1风力发电系统火灾的特点

（1）可燃物种类多，火灾荷载密度大。风力发电系统采用了大量的电气元件、电线电缆、电动设备、润滑油、液压油、隔热吸音棉，风机叶片、轮毂和机舱外壳也由可燃的玻璃钢复合材料制作，在窄小的空间内集中了大量的可燃固体和易燃液体；（2）火灾隐患多，容易发生电气火灾、固体火灾和液体火灾。控制柜、齿轮箱、刹车盘、发电机、电动机、变压器等都是容易引发火灾的重点部位，遭遇雷击起火也是机组需要重点预防的火灾隐患之一；（3）通风换气迅速，火焰蔓延速度快，风助火势，火助风威，一旦发生火灾，火势将快速蔓延到整个机组；（4）设备价值高，火灾损失大，一台风力发电机组的价值大多以千万元计，而且还会带来长期不能并网发电的间接损失；（5）容易引起附近建构筑物火灾、诱发森林火灾和草原火灾。火灾时，叶片和机舱内的火灾残片会掉落在机组周围的大片区域，这些带着火焰的高温碎片对附近其他建构筑物、森林和草原都是巨大的火灾威胁，尤其在秋冬干燥季节更是如此；（6）火灾扑救难度大，外部救援几无可能，且火灾坠落物严重威胁救援人员生命安全。风力发电机组大多位于地域偏远的山区、丘陵和近海，消防力量严重不足，很难快速到达，即使赶到，面对高高在上的机组火灾，现有的消防救援技术往往也无法奏效，力不从心。因此，对于风力发电系统火灾必须立足自救，防范于未然。

2变电站风力发电消防系统设计

2.1灭火药剂和灭火系统

灭火药剂和灭火系统的选择直接影响了灭火的效果。对于风力发电系统的不同部位，其使用安装的灭火药剂和灭火系统也不同。对于风力发电系统而言，灭火药剂应尽可能选择无残留、无腐蚀性和无导电性能的材料，同样也必须适应设备运行的环境条件（如温度、天气状况、受保护的设备的密封性）和燃烧负载，一般不推荐使用干粉灭火系统和粉尘式灭火装置，以避免给风力发电系统设备带来间接损坏。适用于风电场的灭火药剂主要有高压二氧化碳、惰性气体（如七氟丙烷、氮气、氩气等）、细水雾（添加有少量防复燃药剂）和泡沫液等。一般变流器、控制器等相对密封的空间可采用安全的惰性气体或高压二氧化碳。其他部件如刹车系统、发电机、齿轮箱、液压站、偏航系统和变压器等处于空气流动性较强的位置，可配备特殊无污染液体。根据选择灭火药剂的不同，灭火系统可分为气体灭火系统、液体灭火系统和粉末式灭火系统。为实现风力发电系统设备的有效灭火，应选择自动且稳定的气体灭火系统与细水雾液体灭火系统。这两种系统相结合的灭火方式是目前国内外风力发电系统使用最多的灭火方式。在给风力发电系统配备不同的灭火系统时，还应注意以下环节：①灭火系统应有效；②为了人身安全，应选择适当的气体浓度和喷水冲击水度；③考虑到复燃可能，气体灭火系统应确保有效的持续时间；④为保证灭火的成功率，喷水灭火装置的操作时间应充足；⑤由于年平均环境温度不同，灭火药剂释放时对气压的要求也不同，灭火时应考虑空间的密封性和释放时的气压；⑥灭火剂存储时应充分考虑到灭火药剂的用量及质量等；⑦由于风力发电系统的机舱空间有限，因此灭火药剂容器的选择应尽量小；⑧安装的消防设备应得到权威机构的认可，安装位置应考虑维修的方便；⑨可靠性，包括系统的强度、对故障的敏感度，以减少维修和检查周期。每种灭火系统都有其使用的优点及局限性，且每种系统依附的大量参数和现场环境都具有很大的可变性，为确保灭火系统的有效性，应对各应用场合所选择的灭火系统的适用性进行单独评估。

2.2火灾探测器

火灾探测器能及时探测到火灾的发生。在风力发电机的运行中，一方面希望其能及时查觉到火灾的发生，同时也要避免误报警现象的出现。因此，不仅要选择高精度的探测器，还要根据不同的位置选择不同类型的探测器；且同一位置至少选择2种不同报警等级的探测器。火灾探测器必须在监测区域可用，且对预期的火灾特性敏感。在选择和操作火灾探测器时，必须充分考虑到温度、湿度及共振等特殊的环境条件。风力发电系统自动消防用火灾探测器主要有烟感探测器、温感探测器、火焰探测器及空气采样探测器。烟感探测器是自动消防系统中常用的火灾探测器，它是一种对环境适用性较强又相对经济的探测器。根据灵敏度不同，其有不同的型号，可用于机舱内部、各种控制柜及变流器柜内的火灾监测，若某个控制柜内选择了灵敏度较高型号的烟感探测器作为一级报警，则灵敏度稍低的型号将作为二级报警。温感探测器一般安装在监测对象的附近，如距离太远，在火灾早期就无法起到监测作用。因此，温感探测器一般用作二级报警用探测器，安装在密封性较好的控制柜内。在风力发电系统的自动消防系统中若能用其他的探测器代替，则不选择温感探测器。火焰探测器用于监测飞起的火花或电弧，它较适合用来监测发电机定、转子接线盒，刹车系统或变压器的火灾情况，可用作一级报警。空气采样探测器是一种适用性很强的探测器，可用在各种位置及恶劣的工况下，且同一探测器可通过设置实现多级别火灾监测，但价格较昂贵。一般用于机舱或塔底这种空间密封性差、空气流动性大、噪音振动较大地方的火灾监测。

3结束语

综上所述，变电站设施中消防系统是至关重要的组成部分，积极做好变电站消防系统设计工作对于变电站的良好运行产生了重要作用。随着风力发电机的性能和容量的提升，价值也随之增加，若风力发电系统拥有一套稳定、可靠、安全的自动消防系统，将在激烈的风电市场竞争中占据一项很大的技术优势。

参考文献：

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[4]无人值班变电站消防系统技术探讨[J].岳剑雄.中国新技术新产品.2012（07）.

（作者单位：中国大唐集团有限公司赤峰分公司）