国家电网北京电力检修分公司 张笑迪 戴瑞成 沙 斌 刘吉昀 周 凯 李 哲

目前大部分特高压换流站都采用了火灾自动报警系统[1]用于火灾的报警，并以消防炮或泡沫消防炮以及泡沫水喷雾作为换流变的主要灭火设备[2-3]，与此同时越来越多的消防设备被应用于换流站消防安全提升工作上。文献[4]针对已建特高压换流站增设或改造消防设施方案提出建议，为提高扑救特高压直流换流变压器火灾的可靠性提供技术支持；文献[5]则从泡沫消防系统、阀厅屋面喷淋降温系统、应急消防车等3个方面提出了特高压换流站消防能力提升的应对措施。本文针对延庆换流站消防设施现状及所存在的问题，提出了通过应急消防队伍建设和加设移动消防机器人的方式提升换流站消防能力的方案。

1 延庆换流站消防设施现状分析

换流站目前采用了火灾自动报警系统用于火灾的报警与联动（表1），还配有泡沫消防炮系统，运行人员接到换流变、联络变火警后可使用泡沫消防炮进行灭火。

火灾自动报警系统。采用消防集中控制并具备相应联动控制，由火灾探测报警系统和消防联动控制系统构成。其探测区域包括阀厅、主/辅控楼、换流变、综合楼、GIS室、继电小室及综合水泵房等全站主要建筑物。

泡沫喷雾系统。目前将其作为主要的灭火方式之一，主要包括储液罐、合成泡沫灭火剂、氮气缸瓶、电动控制阀、电磁阀、控制模块等。其泡沫喷雾设计连续供给时间不小于15分钟，系统响应时间不超过60秒。当发生火灾时，泡沫喷雾系统接收到火灾自动报警装置的火灾信号，向相应的起火设施喷射泡沫喷雾实现灭火。

表1 换流站火灾自动报警系统设备联动情况

泡沫消防炮系统。用于换流变压器与联络变压器区域的灭火，由泡沫发生部分和就地灭火部分组成。其中泡沫发生部分包括泡沫原液及原液罐、平衡式比例混合装置、给水稳压增压装置、消防管网等，主要用于现混产生泡沫。系统设计总流量满足两台消防炮、两支消火栓水枪同时使用，推荐使用3%水成膜泡沫液，要求其连续供给时间不小于60分钟，系统响应时间不超过5分钟。当发生严重火灾时，平衡比例混合装置将泡沫原液与水混合，再经过泡沫消防管路将泡沫混合液输送到消防炮喷洒高压泡沫，即便泡沫原液耗尽后仍可继续喷水灭火。

2 延庆换流站消防面临问题分析

固定消防炮位于换流变单侧，机动性差，无法实现360°全覆盖。依据站内消防炮设置情况，由于消防炮与消火栓全部布置于换流变阀侧，一旦换流变发生火情，尤其是靠近网侧的中性点接地套管炸裂引起的火情，消防炮的泡沫水溶液喷射路线很容易受到阀侧套管与网侧套管的阻挡导致泡沫水溶液不能及时达到着火点。

消防炮无红外自动瞄准功能，需运维人员手动操作，自动化程度较低。消防炮具有远程手动控制、现场手动控制二种控制方式。远程手动控制可在控制室通过监控图像，远程手动控制炮嘴瞄准火源，启动系统对准火灾设备喷射泡沫灭火；现场手动控制盘具有优先控制功能，手动控制炮嘴瞄准火源，启动系统对准火灾设备喷射泡沫灭火。此外泡沫消火栓则需要现场救火人员安装消防水枪后人为操控泡沫水枪进行灭火，自动化程度较低。

3 柔直换流站消防提升主要方法

3.1 驻站消防车的应用

目前在运的换流站中大部分已经配置了驻站消防队，其余换流站也分别采用共用消防队或通过周边消防队的方式提升了换流站消防安全。而根据近年来换流站事故分析，使用压缩空气泡沫车可有效提升驻站消防队的灭火能力。压缩空气泡沫消防车由汽车底盘、上装部分、液罐、消防水泵、压缩空气泡沫比例混合系统、空气压缩机系统、系统控制板、电器及控制设备组成。一旦换流变或联络变发生火情时，泡沫消防车迅速到达火灾区域，消防队员将泡沫灭火枪对准火灾点启动灭火操作系统，此时驱动消防泵工作，通过消防泵、泡沫比例混合装置将水和泡沫原液按照一定比例混合，再经泡沫灭火枪喷出灭火。

3.2 泡沫细水雾炮消防机器人的应用

3.2.1 泡沫细水雾炮消防机器人的构成与优势

其主要由涡扇炮灭火机器人、车载控制系统、视频图传系统、无线遥控系统、自动寻的远程有线控制系统和自动行驶系统等构成。消防机器人可经过水龙带和固定增压装置与泡沫消防栓相连接，发生火情后后台将通过多种模式的人机交互，包括自动定位控制、无线遥控控制和中控室远程控制对消防机器人进行控制，使其到达火场完成灭火。

其主要灭火设备涡扇炮系统结合了细水雾或泡沫喷雾的灭火优势，以及涡扇的强大动力系统，将最高效的灭火剂输送到火场，达到高效、快速的灭火控火目的。将传统喷雾造雪技术经过提升后应用到消防领域，通过提升涡扇风机的风量，改变涡扇炮筒的截面和流道等，增加出口风速。通过扩大涡扇炮的出口口径，将雾环喷嘴数增加一倍，同时增加中心喷嘴，达到增加水雾流量的效果，同时使得喷雾覆盖面积更大。调整涡扇炮喷雾环喷嘴的安装角度，减少喷雾雾柱的直径，使得雾柱喷出后更集中、不易分散，从而喷射距离更远。

3.2.2 泡沫细水雾炮消防机器人的关键技术

基于融合感知技术的路径规划。通过融合感知技术利用雷达、摄像头对路况进行探测，主要包括车辆道路识别、障碍物识别、道路标识识别等，为后面的轨迹规划与跟踪控制提供环境信息。而后进行行驶路径规划，基于融合感知模块处理后的定位和环境信息对路况等做出判断，规划出车辆行驶最佳路径。

基于红外图像分析的火灾探测技术。基于红外热成像和火焰红外视频图像分析技术相结合，对保护区域进行早期的温度与火焰探测复合技术的研究；采用多光谱图像火灾探测技术进行早期火灾、温度场分布识别探测关键难题，量化火灾的参量特征，提取和变电站火灾发展过程紧密相关的特征参量信息，实现对换流变异常区域的智能寻的。

3 结语

柔直换流站消防安全提升对于保障换流站的正常运行，提升供电可靠性具有重要意义。文章从驻战消防车和泡沫细水雾炮消防机器人的应用两个途径对换流站消防能力提升进行了探索，对后续换流站消防安全能力的提升提供了可以参考的方案，同时也对今后特高压直流工程、柔性直流输电工程换流站的消防安全具有一定的借鉴作用。