柴知霞
上海电气承广电力工程有限公司 上海市 201108
摘要：目前变压器自动灭火系统有好多种，常用有的水喷雾灭火系统、细水雾灭火系统、泡沫喷雾灭火系统。一般情况下户外变压器固定自动灭火系统优先选用水喷雾灭火系统，室内变压器固定自动灭火系统优先选用水喷雾或细水雾灭火系统。水资源不充足的情况下宜选用泡沫喷雾灭火系统。本文以国网上海嘉定供电公司110kV启秀站消防设施改造项目为依托，对高压细水雾在变电站消防中的应用进行深入探讨，逐步掌握高压细水雾主要设备保护功能、设备配置情况及控制方式等，给变电站消防设计提供参考。
关键词：主变；高压细水雾；灭火系统;
一、项目背景介绍：目前随着电网技术的不断发展，变电站自动化水平的不断提高，变电站运维管理从有人值班向无人值守转变，这对变电站的消防安全管理提出了新的更高的要求。目前许多35千伏及以上变电站主变及电缆层、电容器室等防火重点部位和灭火危险等级较高的场所仅安装火灾报警装置，固定的灭火系统中无细水雾灭火设施，存在一定安全隐患，不利于消防安全管理，对变电站安全运行存在潜在隐患，运行维护不便。为降低电网运行风险，提高消防安全，提高运行维护效率，有必要对35千伏及以上变电站消防系统设备进行改造；改造工程完成后，变电站的主变、电缆夹层等重要部位的固定消防系统得以更新，消除故障隐患，满足运行持续性、安全性要求，符合国网电力公司生产技术改造原则，也满足现行国家规范要求。
二、变电站选用高压细水雾作为主变灭火系统的理由：
目前城市中的变电站大多为室内变压器，宜优先选用细水雾灭火系统作为主变及其它重要电气设备的消防设施。细水雾灭火系统包含中压细水中压细水雾灭火系统与高压细水雾灭火系统，两都主要区别在于：
1）安全效能方面比较
中压细水雾灭火系统在发生火灾时，部分水会直接流入事故油池，事故油池本身因结构原因无法安装油水分离装置并不具备将分离后的水外排。这样将导致火灾发生后5-15分钟内如果火情还没有扑灭，水将充满事故油池，主变的流淌油火将四处流淌，造成非常严重的后果。中压细水雾灭火系统针对室内变压器油火的窒息效果没有高压细水雾效果好，并且针对中压细水雾目前无法确保在一定污秽等级情况下可以进行短时间带电喷雾而损坏设备或是其它闪络等事故。因此从安全效能方面比较而言，高压细水雾灭火系统较优。
2）占地面积方面比较
中压细水雾灭火系统需要更多的水来满足灭火要求，所以需要更大的消防水箱，由于本工程的为已建成的变电站，提供的水泵房空间较小，因此从占地面积方面比较而言，高压细水雾灭火系统优。
3）设备全寿命周期成本比较
因高压细水雾灭火系统压力较高，导致工程造价也较高，使用寿命较短，因此从设备全寿命周期成本比较而言，中压细水雾灭火系统较优。
从安全效能性、占地面积和设备全寿命周期成本等方面进行全面比选后，考虑选择综合性能更优的高压细水雾，作为主变及其它重要电气设备的消防实施方案。即选用较为可靠的高压细水雾灭火系统。高压细水雾系统采用开式布置。
.png)
图1 细水雾集成设备图
三、系统设计概述
本文依托的项目为国网上海嘉定供电公司110kV启秀变电站，高压细水雾消防系统保护总面积约341.6m,主要保护区域为1#主变及散热器、2#主变及散热器。考虑其保护区火灾特点选开式系统，设置一套高压细水雾泵组进行保护。
四、高压细水雾系统组成
高压细水雾系统由高压细水雾不锈钢九柱塞立式泵组、细水雾喷头、区域控制阀组、不锈钢管道以及火灾报警控制系统等组成
1）喷头选型：油坑、油枕采用K=0.5的开式喷头，q=4.5L/min，安装间距1.0m。其余保护区采用K=1.0的开式喷头q=9.5L/min，安装间距不大于3.0m，不小于1.5m。
2）泵组选型：本系统设计流量按照开式系统最大保护区同时开启喷头数流量的1.05倍计算,本系统最大流量防护区为主变室,设计流量为同时开启20只开式K=1.0和26只开式K=0.5喷头流量之和，其系统设计流量为Q=322.35L/min。系统工作压力按照最不利点进行水力计算，计算公式Darcy-Weisbach(达西-魏斯巴赫)公式。
根据计算结果选用高压细水雾泵组一套（泵组电机采用三用一备），Q=336L/min, H=13MPa,N=90KW,含稳压泵(一用一备)流量: Q=11.7L/min,H=1.2MPa,N=0.55KW，泵组尺寸：2300mmx1100mmx1600mm（长x宽x高）。
3、系统供水及水质要求
1）系统的水质不应低于现行国家标准《生活饮用水卫生标准》GB 5749的规定。
2）高压细水雾灭火系统供水压力要求:压力不低于0.2MPa，且不得大于0.6MPa。
高压细水雾灭火系统的供水应满足两路可靠的水源和水量,本项目不能满足上述要求,需设置消防水箱，水箱尺寸3000mm*2500mm*1500mm, 容积为11.25m 。为保证高压细水雾系统高压泵组水量水压需要,设补水增压泵两台。具体参数：Q=5L/s,H=32m,N=4.0kW，一用一备，高压细水雾泵组补水电磁阀开启时，同时启动补水增压泵。
五、系统工作原理及控制方式
1、开式系统工作原理：在预备工作状态下，从泵组出口至区域阀前的管网内的水压由稳压泵维持在设定的压力, 区域阀后的管网是空管。发生火灾后，由火灾报警系统联动依次开启对应的区域控制阀和主泵，喷放细水雾灭火；或者手动开启对应的区域控制阀，管网降压自动启动主泵，喷放细水雾灭火。经人员确认火灾扑灭后，手动关闭主泵和区域控制阀，火灾报警系统复位，管网恢复、系统复位。
开式系统控制方式：细水雾灭火系统具备四种控制方式：自动、手动、远方遥控和应急操作。控制屏上，“自动、手动”控制方式的选择应具有选择开关。为了预防误操作，手动或遥控操作至少需要两个操作步骤方可出口动作。
1）自动控制方式：火灾报警控制器接收到保护区内一路探测器报警后，联动开启消防警铃；接收到两路探测器报警后，火灾报警控制器联动开启声光报警器、关闭防火阀与空调、联动开启对应的喷雾指示灯,并接收主变压器各侧（或进电侧）断路器断电信号，联动打开对应的区域控制阀和主泵，喷放细水雾灭火。区域阀内的压力开关反馈喷放信号。
2） 手动控制方式：变电站现场运行人员确认火灾，按下现场相应阀箱启动按钮或消防报警控制器相应阀箱启动按钮，并接收主变压器各侧（或 进电侧）断路器断电信号，打开相应区域控制阀，管网降压自动启动主泵，喷放细水雾灭火。区域阀内的压力开关反馈喷放信号，灭火报警主机联动开启对应的喷雾指示灯。
手动控制方式的操作地点在：（1）火灾报警控制器处；（2）细水雾分区控制阀箱处。
3）应急操作方式包括变电站现场机械应急操作和监控中心远程应急启动。
（1）远程应急启动方式：当火灾探测器失效、自动运行方式失效或主变断路器拒跳，监控中心人员遥视发现火灾，在人工确认主变断电后，授权人员操作变电站智辅系统的消防子系中相应保护区启动按钮和断电闭锁失效按钮，远方直接启动灭火装置。
（2）现场机械应急启动方式：当自动、远程应急启动方式失效时，运行人员到达现场，经授权人员按下消防报警控制器相应阀箱启动按钮，打开对应的区域控制阀，管网降压启动自动启动主泵，喷放细水雾灭火。细水雾喷放信号上传至消防报警控制器。
七、高压细水雾系统与火灾自动报警专业说明
细水雾保护区域内的火灾报警控制系统及与细水雾系统的联动控制部分由设计院的相关专业统一设计。具体要求如下：
1）需针对开式和预作用系统的每个保护区设置两路火灾探测器或两路不同种类的火警信号；
2）需针对开式和预作用系统的每个保护区主要出入口的内侧设置消防警铃或声光报警器，外侧设置声光报警器和喷雾指示灯；
3）针对高压细水雾泵组，在消防控制中心设置远程手动控制高压细水雾泵组启动、停止，并能接收泵组运行及泵组故障信号的装置。
4）控制每个保护区对应的消防警铃、声光报警器、释放指示灯；
5）控制每个保护区对应的（开式和预作用）区域阀组，并接收压力开关的返回信号；
八、总结
在室内变电站内的主变室与散热气室加装高压细水雾灭火系统，能大大改善站内运行环境，提高报警可靠性，保障变电站的安全运行，提高生产的安全性，防止事故的发生。
参考文献：
《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB50229-2019
《细水雾灭火系统技术规范》GB50898-2013
《电力设备典型消防规程》DL 5027—2015
《国家电网公司电力安全工作规程变电部分》Q/GDW 1799.1-2013