IG 541 灭火系统在世博变电站的应用

　　气体消防 IG 541 灭火系统在世博变电站的应用

　　摘　要 :气体消防 IG 541 灭火系统采用氮气、氩气和二氧化碳作为灭火剂 ,不会污染环境 ,不会损坏电气设备。超高压电网采用集控模式后受控站不安排值班运行人员 ,灭火系统采用自动控制非常重要。500 kV世博变电站引入该套消防灭火系统在世博会期间起到了十分重要的作用。介绍了该系统的特点以及设计和应用情况 ,该项目的应用 ,为自动气体消防灭火系统在变电站的推广应用提供了经验。

　　关键词 :IG 541 气体灭火系统 ;变电站 ;吸气式感烟探测器

　　合气体 ,IG,213581k4,10V12.,V消550m防0 k灭3V8,火2I0G,3-系5V1202,0统1%0(.2O5(,I它6NGDm2是P5)4)上1,,-海4206地%1.,5区I m变,电中图分类号 :X934 　　文献标志码 :B

　　目前超高压输变电公司所辖变电站内的消防设备主要有消防栓、灭火器、水喷淋系统等上海世博会期间世博变电站引入了一套混

　　站第一次采用自动气体消防灭火系统。本文将介绍该系统的特点以及设计和应用情况。

　　1气体灭火系统的特点

　　在 500 世博站共设有个气体消防防护区 ,它们分别是通信机室、号站用变室、号继电器室、2 号继电器室、站用电室和35 kV GIS 室。其中 , 站用电室位于地下层 , 2 号继电器室位于地下层其余保护区位于地下 - 层大部分房间都是通信设备和继电保护及自动装置等较贵重的弱电设备。

　　气体消防系统使用的范围很广几乎适合所有封闭房间。因为它的灭火介质为气体不导电 , 所以特别适合配置在含有大量电器设备的封闭房间。如通信机房、继保室等。在电力系统特别是大型变电站有着广阔的应用前景。

　　按照使用气体的不同如今广泛应用的气体灭火系统主要有七氟丙烷气体灭火系统、G541 混合气体灭火系统、二氧化碳气体灭火系统、三氟丙烷气体灭火系统和气体灭火系统等。考虑到对臭氧耗损、温室效应排放等因素 , 500 kV世博变电站最终选用混合气体灭火系统。

　　IG54 混合气体由的氮气、的氩气和 8 %的二氧化碳组成个组成成分均为大气基本成分,对臭氧耗损潜能值为零、温室效

　　应潜能值( GWP) 为零。

　　IG541 混合气体消防系统采用窒息式灭火方式 ,灭火效果好 ;灭火时不会发生化学反应 ,不会污染环境、无毒、无腐蚀、电绝缘性能好 ;特别是灭火过程不喷射液体等导电介质 ,所以对电气设

　　备没有任何损伤3 。混2合气体3 IG25413在喷放时不产生雾,现场人员可以清楚地看到紧急出口。由于 IG541 混合气体消防系统采用窒息灭火方式 , 因此对现场人员的安全很不利 ,需要及时疏散到安全防护区 ,这是应用该系统的主要缺点。另外 , IG541混合气体消防系统投资较大 ,储存气体的钢瓶需要专门的房间放置以及日常维护。

　　2灭火钢瓶的配置

　　变电站灭火需要的 IG541 混合气体量与防护区的空间体积成正比。通常 ,灭火剂混合气体设计灭火体积浓度为 40 %,考虑到泄漏和留有一定的裕度 ,取系数为 130 %,灭火气体钢瓶的容积大约为2. 32 m 。根据500kV世博变电站各室的大小 ,可以算出应有的钢瓶配置量 ,参见表 1。

　　表1　500 kV世博变电站气体灭火系统钢瓶配置

　　层高面积净容积灭火剂设计钢瓶量防护区名称

　　/ m/ m/ m用量/ m/ 瓶

　　通信机室5 560280145. 60 12 0号站用变室 5 77.9389.5202. 54 16

　　1号继电器室 5 423.4 2 1171 101. 84 84 35kV GIS室 5 243.6 1 218633. 36 50

　　2号继电器室 5250.21 376715. 5256

　　380V 站用电室 5136.5655.3340. 7626

　　3气体消防灭火系统的配置

　　整个气体灭火系统由药剂储存及喷放设施、

　　- 57 -

　　火灾报警及控制设施两部分组成。药剂储存及喷放设施主要由高压气体储存钢瓶、钢瓶固定支架、瓶头阀电动及手动启动器、防护区选择阀、气体输送管道等设备组成 ;报警及控制设施主要由火灾探测器、气体灭火系统控制盘、手动开关、紧急停止开关、手动/ 自动选择开关、警铃、蜂鸣器及闪灯等设备组成。系统具有自动/ 手动均喷放气体灭火 ,并报告火灾危险和反馈系统状态等功能。

　　在 500 kV 世博站地下 - 6. 5 m 层 ,专门设气

　　气溶胶生成等无可见烟雾生成阶段2) 进行探测与体灭火钢瓶室一间 ,房间内放置 IG 541 气体灭火系统所需的混合气体钢瓶 ,共 84 瓶。当某一防护区内发生火灾时 ,感应检测装置检测到火灾信息 , 启动火灾报警及控制装置 ,经过报警及控制设施的逻辑判断及延时之后 ,启动气体钢瓶及喷放设施 ,大量释放混合气体通过气体输送管道和防护区选择阀到达相应的防护区 ,并通过防护区内装设的喷头和喷嘴释放气体 ,在1 min之内达到设计浓度 ,通过窒息方式实施灭火。

　　500 kV 世博站主要采用了吸气式感烟探测器。火灾初期有一个阴燃的阶段 ,在阴燃阶段会产生大量的烟和少量的热 ,但很少甚至没有火焰辐射的区域。吸气式感烟探测器通过分布在被保护区域内的采样管网采集空气样品 ,经过过滤装置滤去灰尘之后 ,送至一个激光探测器 ,空气样品在探测器中经分析 ,将空气中燃烧产生的微粒加以测定 ,由此给出准确的烟雾浓度值 ,并根据使用者事先设定的报警烟雾浓度值发出火灾警报。

　　吸气式感烟探测器具有极高的灵敏度 ,探测灵敏度调节范围可达 0. 005 %～20 % ,而点型感烟探测器灵敏度只有 3 %～5 %。吸气式感烟探测器能够在火灾初期 (过热、闷烧、或低热辐射和

　　报警 ,可以在火灾发生早期发现机房内的常规火情 ,甚至可以发现由于线路过载产生的微小烟雾 , 报警时间比传统探测设备大大提早 ,在火灾生成初期就能消除火灾隐患 ,使火灾损失降到最小。

　　4气体消防灭火系统的控制策略

　　当火灾引起某一防护区内的探测器动作 ,报警信号经控制盘送至消防主监控盘 ,关闭该区域的通风系统 ,并启动该防护区内外的蜂鸣器及闪灯进行气体预喷放声光报警 ,告知防护区内的工作人员发生火灾和灭火气体即将喷放 ,并应尽快

　　- 58 -

　　撤离。30 s后 ,控制系统打开相应数量的气体储瓶瓶头阀电磁启动器和有关防护区选择阀 ,将气体经组合分配管路和喷头均匀输送至该防护区 , 在60 s之内达到最小设计浓度的 95 % ,从而迅速灭火。同时 ,设在气体输送管路上的压力开关动作信号反馈至消防控制盘 ,确认气体释放。

　　500 kV 世博站的 IG2541 气体灭火系统的消

　　系统具有自动控制、手动控制和机械应急操作三种启动方式。每个保护区气体灭火系统还可以在控制盘或消防主监控盘上遥控启动 ,特殊情况下 ,还可在钢瓶站通过各保护区所对应的手动启动器紧急机械启动。

　　当系统处于自动状态延时喷放阶段 ,如发现是误动作 ,或确有火灾发生但用手提式灭火器即可扑灭时 ,可按下门外的紧急停止开关 ,使系统暂时停止喷放气体。

　　气体消防灭火的流程

　　此外 ,保护区的每个出入口外侧还设置手动/ 自动选择开关、紧急停止开关和电气式手动开关 , 其中手动/ 自动选择开关正常时为自动状态 ,也可将其切换至手动状态 ,如发生火警 ,先由工作人员进行视觉检查 ,然后决定是否采用手提式灭火器灭火 ,或打开门外的电气式手动开关 ,气体灭火系统将不经过延时而直接启动灭火。

　　对于设有气体灭火装置的电气设备房 ,进出电气设备房的通风管道上 ,设置具有电信号和 70 ℃自动关闭和具有自动复位功能的防火排烟隔断挡板。在设有气体灭火装置的电气设备室 ,其通风、空调系统的通风机、空调机组和防火排烟隔断挡板(如有) 由消防控制系统根据室内火灾探测

　　在电力系统的日常生产过程中 ,电力系统运行人员的岗位操作技能被认为是影响电力系统运行安全可靠性的一个重要因素。传统的培训模式缺乏真实感 ,主要采用与实际变电站 1∶1 的开关控制屏和保护屏硬件组成培训系统主控室和保护室 ,投入成本高、操作复杂、速度慢 ,培训效果差强人意。现在普遍采用的是对全站进行纯软件模拟的方式 ,包括开关控制屏、保护屏、模拟屏、室内外设备的三维模型仿真 ,经济、功能全面、可移植性、可操作性强 ,使学员操作技能培训变得更加直观

　　系统的报警信号联动控制。当房间内发生火灾时 ,由消防控制中心发出信号 ,自动关闭房间内的防火隔断挡板、停运空调设备及通风设备。当火灾熄灭时 ,由消防控制中心发出信号 ,打开排烟挡板、事故排风机进行排烟。排烟结束后 ,恢复到正常工作状态。

　　5结语

　　现今上海超高压电网采用的是集控模式 ,部分的受控站由集控站集控 ,受控站本身不安排值班运行人员。受控站的消防如果采用传统的自动喷淋系统 ,一旦发生火灾喷淋系统将自动启动 ,喷淋水对于继电保护和自动装置设备将是致命的打击 ,即使火灾得到及时控制 ,这些贵重的弱电设备也无疑将全部报废 ,损失巨大。

　　对于未配置自动喷淋装置的变电站 ,发生火灾后必须由运行人员或者消防人员及时赶到现场进行扑灭 ,这些贵重的电气设备也不可能得到充方便。在变电站仿真培训系统的实现方法上 ,现在各高电压等级地上变电站都已采用二维界面与三维界面结合的方式进行模拟仿真 ,在实现方法上各有不同 ,功能也基本满足地上变电站培训要求。但由于静安世博地下变电站是我国第一座 500 kV 等级的超高压地下变电站 ,没有成熟的运行经验可以借鉴。500 kV 地下变电站采用的设备、技术都有其独特性 ,比如大容量水冷变压器的应用、户内绝缘母线或通管的应用、超高压电缆的应用以及复杂地下辅机系统的应用 ,造成了地下

　　分保护 ,有可能毁于火灾。在日后大集控运行模式下 ,更有必要加强消防配置 ,减少火灾损失。

　　500 kV世博站采用的 IG541 气体灭火系统是上海地区变电站第一次采用自动气体消防灭火系统 ,该系统的设计运行实践为推广自动气体消防灭火系统积累了成功的经验,也表现出自动气体消防灭火在其他变电站中广阔的应用前景。

　　现阶段对于每个受控站,可考虑在继保室、通信室、控制室这 3 个房间内配置气体消防灭火系统 ,而其他设备房间可根据具体情况选用气体消防灭火系统。随着现代变电站自动化程度越来越高 ,无人化运行越来越普及 ,气体消防 IG541 灭火系统以其独特的优势 ,必将得到更加广泛的应用。