文档介绍：变电站消防设计浅谈
陈世颜 摘要:从技术、经济角度,对变电站常用的各种灭火系统进行了分析及比较。提出了目前变电站消防设计中主变灭火系统、消火栓及其他消防设施配置的原则。
关键词:变电站消防;水喷雾;泡沫喷雾;排油充氮;消火标,按行业标准《合成型泡沫喷雾灭火系统应用技术规程》设计喷雾强度为4L/min?m2,连续供给时间为10分钟。参照水喷雾相关规范,主变油坑也是保护对象,计算泡沫灭火剂设计用量的面积建议按油坑面积(保护对象的水平投影面积)计算,喷头的布置应确保按泡沫能覆盖变压器顶面和油枕。
泡沫喷雾灭火系统总造价包括泡沫灭火装置及其附件(含变压器泡沫喷雾管网、火灾报警装置、储液罐及灭火剂等)和泡沫设备间两个部分组成。按照变电站变压器台数,泡沫喷雾灭火系统投资情况见表2。
灭火机理:当变压器内部发生故障,油箱内产生大量可燃气体,引起气体继电器动作闭合触点,使断路器跳闸,此时若变压器油箱压力继续增大,超过压力释放和压力控制器设定值,则启动防火灭火程序,打开排油阀排油卸压,防止变压器爆炸起火。同时,断流阀动作,自动切断油枕到变压器箱体的补油油路,杜绝高位油枕的“火上浇油”。排油3秒后,压力氮气从变压器箱体底部注入,搅拌变压器油,强制冷却故障点及油温,并形成氮气保护层,隔绝氧气的进入。
排油充氮装置由灭火箱、氮气瓶、开启瓶、注氮管路、排油管路、快速排油阀、探测器、关闭阀和控制箱等组成。每台或每相主变设置一套排油充氮装置,布置在变压器的旁边,不需设专用设备间,不需要额外占地。
排油充氮装置造价与变压器台数成正比,详见表3。
主变压器灭火系统的选择
水喷雾系统因为要设置水泵房和水池,因此占地较大,设备用电负荷也较大,水池还需要定期换水,运行维护较麻烦。由于变电站一般不设专门的水务管理人员,且投资较大,在广西等一些地方最近几年的变电站工程中已很少使用,但从全国范围来说仍然是使用最广泛的灭火系统。当变电站为用户变电站时,由于变电站所处的厂区已经有水消防系统,可以节省泵房和水池投资,此时采用水喷雾灭火系统有一定的优势。
泡沫喷雾灭火系统因其占地较少,投资介于排油注氮和水喷雾灭火系统之间,设备简单,安装、操作、维护都很方便,在国内已经得到广泛的使用。目前泡沫喷雾灭火系统方面因为尚无国标,一般参照行业标准《合成型泡沫喷雾灭火系统应用技术规程》(CECS 156:2004)执行。由于是新产品正处于发展中,有不断完善的过程,目前正在审定中的国家标准《泡沫灭火系统设计规范》对泡沫喷雾灭火系统做了新的规定,泡沫系统有三种可选择:1) 由压缩氮气驱动储罐内的泡沫预混液经泡沫喷雾喷头喷洒泡沫到防护区(目前使用的就是这种型式);2) 由耐腐蚀泵驱动储罐内的泡沫预混液经泡沫喷雾喷头喷洒泡沫到防护区;3) 由压力水通过泡沫压力比例混合器输送泡沫混合液经泡沫喷雾喷头喷洒泡沫到防护区(云南省有少量变电站采用)。其中值得注意的是,泡沫混合液(或泡沫预混液)供给强度由4 L/min?m2改为不应小于8 L/min?m2,连续供给时间由10min改为不应小于15min,保护面积明确为按变压器油箱本体水平投影且四周外延1m计算确定。这些参数的修改将意味着,将来那些采用此系统的变电站扩建主变时很多都需要跟换更大的泡沫装置。此外泡沫液每隔5年左右也需要更换,更换的费用也不低。
对于220kV变电站,采用排油充氮装置投资最省,而主变三相分体式的500kV变电站,由于变压器台数较多,排油充氮装置比泡沫喷雾系统投资略大。排油充氮装置优点主要是不需要额外占地,布置在主变油坑旁即可。排油充氮装置对供电要求简单,易于实现,维护方便,因此在国内某些地区也在广泛使用。比如最近几年广西投产的变电站采用此装置比例约为50%。排油充氮装置在变压器发生火灾后,给变压器注入氮气搅拌绝缘油,降低变压器和油表面温度达到灭火目的。由于该装置在动作后会启动快速排油阀和隔离油枕,为了防止误动作,除了由火灾探测器动作启动外,还需变压器断路器跳闸才能启动。一旦发生误动作,则后果较严重。
前述三种灭火系统各有特点,从技术上都可行,在变电站中都有广泛使用,具体采用何种系统,除考虑技术、经济因数外,还需要考虑水源情况和当地消防部门的意见,因地制宜。
3. 消火栓系统
220kV变电站建筑物主要包括主控通信楼、配电室和警传室内等,而500kV变电站还有保护小室。变电站内的建筑物等级都不低于二级,当建筑体积不超过3000m3时,可不设置室内消火栓系统,否则应该设置室内消火栓系统。设置室内消火栓系统时同时设计设计室外消火栓系统。当主变采