无人值班升压站消防系统技术探讨

汪永奎 张新利 吴小中

摘要：

在现代社会，电力系统是国家基础设施的重要组成部分，其安全稳定运行直接关系到国家经济发展和人民生活水平提高。随着电力系统的快速发展，升压站作为电力传输的关键节点，其安全运行显得尤为重要。特别是在无人值班升压站中，如何保障其安全运行成为一个挑战。

关键词：无人值班；升压站；消防系统技术

引言

预防为主，安全第一和“防患于未然”的原则一直是所有行业安全生产的核心理念，这意味着在设计和运营阶段，需要考虑各种潜在的风险和应对措施，确保在发生问题时能够及时有效处理[1]。在此背景下，采用先进的自动灭火系统成为保障无人值班升压站安全运行的关键。先进的自动灭火系统能够在火灾初期自动检测并迅速反应，有效控制甚至扑灭火灾，从而保护设备免受损害[2]。

一、火灾探测系统

（一）多点布局策略的具体实施

部署在无人值守升压站的火灾探测系统，特别是利用感温电缆和空气采样式烟雾探测器的多点布局策略，是一种高效且先进的安全措施。在电缆密集区域，如电缆沟、夹层和竖井等，感温电缆被密集布置，形成一个全方位的监测网络，这些电缆对温度变化的精准响应能力使其能够及时发现并报告潜在的火灾隐患。在实施这种多点布局策略时，关键在于确保感温电缆覆盖所有关键区域，特别是容易引发火灾的地方。例如，在电缆沟中，电缆需要沿整个长度布置，确保任何异常热点都能被迅速侦测到。在夹层和竖井等垂直或难以观察的空间中，感温电缆的布置尤为关键，因为这些地方往往是火灾发生的隐蔽区域。结合空气采样室烟雾探测器，这个系统不仅能够在火灾发生初期及时发现火灾，还能通过烟雾粒子的分析精确定位火源，这种探测器通常安装在升压站的关键位置，如控制室、设备室等，能够实时监测空气质量，并在检测到烟雾时立即触发警报[3]。

（二）自动化和远程监控系统的优化

在无人值守的升压站中，自动化火灾探测系统是确保安全的关键组成部分。其不仅要具备及时检测火灾的能力，更应当实现自动通报功能，包括但不限于自动拨打紧急电话或向监控中心发送警报。首先，自动化系统的优化要求集成高级数据分析功能，这意味着系统需要具备智能分析能力，能够在实时情况下评估火灾风险，并提供可靠的决策支持。通过对大量数据的快速分析和处理，系统能够迅速识别异常情况并做出精准的火灾风险评估，为后续的应对措施提供更加可靠的依据。其次，远程监控功能的优化至关重要。操作人员需要能够通过远程接入系统，实时了解现场情况。这需要一个可靠、安全的远程接入通道，确保操作人员迅速获取实时数据并做出相应决策，这种实时访问能力允许操作人员快速响应火灾威胁，制定并执行相应的应对措施，比如远程启动消防系统。

（三）深入理解阶段性火灾发展

在酝酿期，火灾通常不易被察觉，这一阶段的关键在于早期识别，这需要通过高灵敏度的烟雾探测器来检测微量烟雾粒子。在无人值守升压站中，这些探测器能够持续监测空气质量，以便在火灾刚刚开始时即刻发出警报。此时，迅速采取措施，如启动自动灭火系统或通知消防部门，可以有效防止火灾扩大。随着火灾进入发展期，它的行为变得更加复杂和危险。此时，应用数据分析技术，特别是机器学习和人工智能成为关键，这些技术可以分析历史火灾数据和实时监测数据，识别潜在的火灾模式，预测火灾发展趋势。消防系统不仅能够及时响应当前的火灾，还能预测火灾蔓延路径，为救援资源的有效部署提供重要的决策支持。最后，在火灾蔓延期，快速有效响应至关重要。在这一阶段，综合利用监测系统提供的数据，如温度、烟雾浓度和火焰行为，可以更准确指导消防人员进行灭火操作[4]。

二、火灾报警系统

高灵敏度的空气采樣式烟雾探测器是一种先进的火灾预防技术，特别适用于无人值班升压站等场所，这种探测器的工作原理是基于对空气中微弱烟雾粒子的高度敏感检测。这种早期探测能力意味着即使在火源尚未形成明显火焰时，也能发出警报。对于无人值班升压站来说，这是一个重要的安全特性，因为它在人员到达现场之前，就能够对潜在的火灾隐患进行早期干预。在实际应用中，这种探测器与自动喷水灭火系统或其他自动灭火设备相结合，以实现快速反应。一旦检测到异常烟雾水平，系统自动启动，采取措施控制或熄灭初期火灾。同时，它也能通过远程监控系统，将火灾警报实时传送到监控中心，确保及时的人工干预。此外，这种探测器的灵敏度和准确性对于预防误报也至关重要。误报不仅会导致资源浪费，还可能使人员对真正的火警警报产生麻痹感。因此，这种高灵敏度探测器在保证响应速度的同时，也必须具备高度的判别能力，以区分正常环境下的烟雾和实际的火灾烟雾。

三、无人值班升压站主变消防技术

（一）二氧化碳灭火系统

二氧化碳灭火系统是一种高效的消防设备，主要用于无人值守场所，如升压站，这种系统利用二氧化碳的窒息和冷却作用来扑灭火灾。由于二氧化碳来源广泛且价格低廉，它成为防火系统中的首选。在无人值班升压站等关键场所，二氧化碳灭火系统尤其重要，因为这些地方人员不易及时到达，火灾风险相对较高，这种灭火系统通常包括全淹没和局部施用两种类型。全淹没灭火系统会在整个区域内释放二氧化碳，以达到设计浓度（通常为34%或更高），这对人体是致命的。因此，安全措施至关重要，如在防护区外设置喷射指示灯、自动手动转换开关和专用呼吸器。局部施用系统则专门针对特定区域，但可能不如全淹没系统有效。为了确保安全和效率，这些系统需要精确自动控制，同时也应配备手动操作装置。手动装置通常设置在防护区外或远离保护对象的地方，以便在自动系统失效时能够迅速介入。此外，这些系统还应配备紧急手动启动装置，以应对两种控制方式同时失效的情况。二氧化碳系统的设计还应考虑适当的通风配置。在防护区域，应安装机械排风装置，排风口位于下部，进风口位于上部，以确保二氧化碳能有效覆盖整个区域[5]。

（二）水喷雾灭火系统

水喷雾灭火系统是一种高效且环保的固定灭火技术，广泛应用于无人值班升压站等场所。其主要组成部分包括水源、水压维持系统、高压水泵、输水管道、报警系统和灭火控制系统，这一系统的核心在于其能够在火灾发生时迅速响应，自动启动高压泵，将水转化为细小的水雾，通过特制的喷头喷射出去，这些细小的水珠在火灾区域迅速蒸发，不仅有效冷却燃烧物质，还能通过形成的水幕隔绝空气，从而窒息火焰，达到快速灭火的效果。这种灭火方法的优点在于其可靠性高、适用范围广泛、维护简单且对环境无污染。在无人值班升压站中，通常会有多台主变压器并排设置。水喷雾灭火系统在这样的环境下显得尤为重要。由于升压站的特殊性，单台主变压器通常不设独立的变压器室，而是通过设置防火墙来隔离。在这种布局下，使用水喷雾灭火系统时需要特别注意，因为其产生的水雾会影响到相邻的主变压器，从而带来安全隐患。因此，在设计和实施水喷雾灭火系统时，需要精确控制喷雾范围和水量，确保在灭火效果最大化的同时，不对相邻设备造成不利影响，这要求系统的报警装置和控制阀具备高精度和灵敏度，以确保在火灾发生时能够精确控制喷雾动作，既有效灭火又保障了电站的安全运行[6]。

（三）高效超细干粉自动灭火系统

“超细干粉灭火剂”是一种创新的化学灭火剂，它在无人值班升压站消防系统中发挥着重要作用。该灭火剂通过切断火的三要素：燃料、氧气和热量，有效阻止火势蔓延。其工作原理是在经过加压喷射后，灭火剂迅速升华成气溶胶状态，在空气中弥散，从而有效阻隔氧气与可燃物的接触，切断燃烧链。在无人值班升压站中，超细干粉灭火剂的使用尤为关键。由于这些地点通常无人监管，因此需要高效且可靠的灭火系统。其喷射系统通常与火灾探测器联动，一旦探测到火灾迹象，系统便会自动启动，迅速将灭火剂喷洒至火源处。超细干粉灭火剂采用了高科技的启动方式，确保在火灾发生时能够快速而精准进行灭火。三种启动方式分别是定温启动、超导启动和电控启动。在定温启动中，温度探测器感知到周围环境的温度变化，一旦达到设定的启动温度，灭火装置将自动启动，释放超细干粉灭火剂。超导启动则通过超导装置将火灾信号快速传导到灭火装置，实现快速启动。电控启动则与火灾报警系统连接，当火灾发生时，探测器将火灾信息传送至控制器，控制器确定火情后启动灭火装置，实现自动灭火。具体的安装设置也是设计这种灭火系统所需要考虑因素。灭火器和主控制室的控制柜均采用悬挂式安装，这不仅方便安装，还能够达到最佳的灭火效果。电缆夹层和竖井选择中型悬挂式灭火器，将夹层分区，确保灭火覆盖面积，提高系统的可靠性。而电缆沟则采用小型灭火器，形成独立分区，从而局部灭火，防止火势蔓延[7]。

四、防封堵设置技术

在无人值班升压站的消防系统技术中，关注点主要在于有效应对电缆区域的火灾风险以及采取必要的预防和封堵措施，防止火灾蔓延和毒物弥散。防火封堵装置的组成包括各种关键元素，如防火门、防火阀、防火包、防火板、有机和无机防火堵料以及防火涂料。在火灾防护领域，特别是针对电缆区域的保护，关键元素的作用是阻止热量、有毒烟雾和气体在火灾中扩散，有效密封电缆区域，从而降低火灾带来的损害。在选择防火堵料时，有机和无机材料成为主流选项。有机材料基于有机合成树脂作为粘合剂，展现出高度的可塑性、优良的柔韧性和易于加工的特性，它们能够填补各种空间形状的缺口，有效限制火势蔓延和有害物质散播。无机防火堵料通常以水泥为基础，混合了防火剂和耐火材料，这种混合物無毒、无味，且具有良好的水性和耐油性，提供了卓越的封堵效果。防火封堵的关键区域包括电缆中间接头和末端、中央控制室、主机室、配电室的电缆层以及电缆通道的进出口和电缆穿过的孔洞等位置。针对这些关键部位，采用防火隔板、防火槽盒、防火封堵材料等组合封堵措施[8]。

结语

综上，为了增强无人值守升压站的火灾防控能力，关键在于应用自动化的火灾探测和灭火技术。现有的升压站消防系统多依赖于人工操作灭火器，但在无人值守的情况下，这些设备的有效性受到限制。因此，通过实施自动探测报警和联动灭火技术，可以及时识别并自动扑灭初期火灾，从而确保供电系统的连续稳定运行。

参考文献

[1]

冯俊宗，何光层，代航，等.基于数据融合技术的无人值守升压站火灾探测算法研究[J].消防科学与技术，2022，41（09）：6.

[2]张涛，裴月玲.高速公路无人值守升压站太阳能供热系统设计[J].公路，2019.

[3]黄金魁.智能升压站三维实景无人值守感知系统的应用研究[J].电测与仪表，2020，57（04）：6.

[4]黄金魁.智能升压站三维实景无人值守感知系统的应用研究[J].电测与仪表，2019，57（04）.

[5]王广慧，董新伟，杨飞，等.某煤矿110kV无人值守升压站全寿命周期成本建模及敏感性分析[J].中国矿业，2021，30（01）：6.

[6]李游，龙伟迪，魏绍东.基于微型红外双光机载装置的升压站无人机巡检系统研究[J].湘潭大学自然科学学报，2020，42（05）：118-126.

[7]邱宁，王晖.特高压升压站消防重点与规范问题探讨及改进措施[J].变压器，2019，56（08）：5.

[8]王露露，郑艳芳，宋磊，等.基于物联网的消防综合信息系统设计探讨[J].消防科学与技术，2018，37（03）：4.