张 鹏，王 希，刘英春

（1.国网山东省电力公司检修公司，山东 济南 250018；2.中国电建山东电建一公司，山东 济南 250102）

0 引言

特高压变电站是目前国内电压等级最高的变电站，其容量大、输送能力强，在电网中具有重要地位。特高压变电站消防是确保其安全生产的重要环节之一。特高压变压器单相器身油量在170 t以上。特高压变压器储油量是750 kV变压器的1.7倍，是500 kV变压器储油量的2.8倍［1］。特高压变压器储油量大，具有燃烧热值高、燃烧时间长及灭火难度大的特点。固定式灭火系统是目前特高压变电站大型充油设备的重要灭火方式之一，在火灾事故初期，可以控制火势，避免火灾事故扩大，为驻站消防队伍及社会消防队伍救援赢得时间。

本文对特高压变压器固定式灭火系统在响应速度、动作可靠性、灭火系统喷淋覆盖范围等方面存在的问题进行了分析，结合工程实际对灭火系统改造提升中的技术要点和验收要点进行了探讨，提出了相关的措施和建议，为特高压变压器固定式灭火系统的改造与建设提供参考。

1 固定式泡沫灭火系统工作原理和组成

目前国家电网公司在运特高压变电站固定式灭火系统采用水喷雾灭火系统、泡沫灭火系统两种方式，其中超过80%特高压变电站采用泡沫喷雾灭火系统。

1.1 工作原理

泡沫灭火系统灭火机理为隔氧窒息、辐射热隔阻、吸热冷却。泡沫灭火剂的水溶液通过化学、物理作用，充填大量气体后形成无数小气泡，覆盖在燃烧物表面，使燃烧物与空气隔绝，阻断火焰的热辐射，从而灭火。

当火灾发生时，火灾探测器将火警信息上传至火灾报警灭火控制器，如果满足火灾报警控制器动作逻辑条件，火灾报警控制器发出启动命令，打开启动瓶电磁驱动器，释放启动气体，启动气体通过启动管路打开动力瓶组。动力源气体经减压阀、高压软管和集流管进入储液罐，推动泡沫灭火剂经过分区控制阀和灭火剂输送管道输送到防护区。安装在管网末端的泡沫喷雾喷头将泡沫灭火剂雾化成泡沫喷至变压器上。泡沫灭火系统工作原理如图1所示。

图1 泡沫灭火系统工作原理

1.2 组成结构

固定式泡沫喷雾灭火系统主要由储液罐、合成泡沫灭火剂、启动源、氮气动力瓶、控制阀、泡沫喷雾喷头、火灾探测器、消防火灾报警控制器及管网组成，如图2所示。

图2 固定式泡沫喷雾灭火系统组成结构

2 改造提升技术要点分析

2.1 固定式灭火系统控制方式完善

现有各组变压器的灭火系统控制方式未分别独立设置，存在一组变压器运维检修会影响其他在运变压器选择自动状态的问题。为优化系统设置，本文将变电站内不同变压器组的固定式灭火系统的控制方式分别设置。一组变压器检修时，将相应固定式灭火系统退出自动启动状态或采取措施隔离自动启动回路，不影响变电站内其他在运变压器的启动控制。

2.2 缆式线型感温火灾探测器布置完善

特高压变压器感温电缆覆盖范围有限，仅限于变压器本体，且采用单根感温电缆缠绕，存在误报、误动的风险。为提高泡沫灭火系统的可靠性和准确性，需要优化完善、规范缆式线型感温电缆的敷设方式和覆盖范围，同时对变压器本体、油枕、升高座、套管根部、顶面、冷却器油管等组件均进行有效布线，火灾探测器完善后布置示意图如图3所示。

图3 火灾探测器完善后布置示意图

2.3 联动控制启动条件完善

泡沫喷雾灭火系统投入“自动启动”时存在误动风险，为提高泡沫喷雾灭火系统动作可靠性，防止泡沫喷雾灭火系统误动作，要求灭火系统动作条件为：

1）2个及以上独立的火灾探测器同时发信号，或者一只火灾探测器与一只手动火灾报警按钮同时报警。

2）特高压变压器断路器跳闸［2］。特高压变压器跳闸位置可根据其各侧断路器的常闭辅助接点进行判断，并接入泡沫喷雾系统的自动启动出口回路，或作为输入信号接入报警控制器参与逻辑判断。为防止特高压变压器发生火灾时，如果一侧断路器未断开或跳闸位置信号未上传，消防灭火系统无法启动，可以在消防报警主机上增加断路器位置解锁把手，解除断路器位置对消防灭火系统的闭锁。联动控制启动条件如图4所示。

图4 联动控制启动条件

2.4 泡沫喷头覆盖范围扩大

变压器火灾可能为立体火灾，现行规范中的保护面积为水平投影面积，没有考虑变压器侧面四周保护，同时变压器起火后容易从绝缘套管部位开裂。特高压变压器结构较复杂，外形不规则，本体器身及其与散热器的连接管路较多，因此喷头的设置应使泡沫覆盖变压器油箱顶面、散热片、油枕等部位，且每个变压器进出线绝缘套管升高座孔口应设置单独的喷头保护，以使喷洒的泡沫覆盖其孔口［3］。

2.5 监控系统信号光字牌完善

变电站固定式泡沫灭火系统存在监控系统信号未按规定接入或者接入不全的问题。固定式泡沫灭火系统关键部位的告警、动作、故障信号应上传至监控后台［4］，包括灭火系统的手动、自动及故障状态，电磁阀、分相电动阀的正常工作状态和动作状态，感温电缆的故障与动作信号，灭火系统的启动、停止信息等，便于运行或值班调控人员监控。此类问题主要分为两种情况，一种是报警主机已采集这些信号，只是没有接入监控系统；另一种是就地信号没有上传至报警主机。因此，需要改造报警主机信号上传回路或者灭火系统的就地信号回路。

2.6 手动与机械启动防护措施完善

手动与机械应急启动方式都将绕开自动启动的逻辑条件闭锁，存在被人为误动的风险。除了做好人员培训外，需加装手动与机械应急启动防护安全措施。为防止人为误动或误碰导致泡沫喷雾系统误动，将泡沫液喷在运行特高压变压器上，应在启动瓶电磁阀增加手动启动插销或者保护罩，消防主机屏增设柜门或者多线盘上加装防护罩、启动允许钥匙。

3 改造提升验收要点分析

3.1 缆式线型感温电缆验收要点

缆式线型感温电缆采用热敏绝缘材料，能够对沿着其安装长度范围内任意一点的温度变化进行探测。当温度上升至响应值时，感温电缆线芯间的阻值跃变，导线间就会产生响应信号，从而判断有无火情。验收时注意感温电缆缠绕的长度一般不超过200 m，中间应连续无抽头、无分支布线，电缆弯曲部分通过阻燃卡具固定良好，弯曲半径要大于100 mm，缆式线型感温电缆采用具有抗机械损伤能力的带防护结构层的产品。2套线型感温电缆接入各自独立的消防模块，形成2套完全独立的火灾探测器报警动作信号。缆式线型感温电缆应设有自检功能，当其故障而非设定的温度报警动作时，应有故障信号输出并送至火灾自动报警系统。

3.2 泡沫喷头验收要点

喷头的设置应使泡沫覆盖变压器油箱顶面、散热片、油枕等部位，同时保护绝缘套管升高座孔口喷头的雾化角宜为60°，其他喷头的雾化角不应大于90°。除了常规的检查外，还应注意喷头与带电部位的安全距离，如带电距离不满足要求，将带来巨大的安全隐患。固定式泡沫灭火系统安装完成后，在投运前应进行一次水喷淋试验，一是检查管道有无渗漏点或者喷头有无堵塞，二是检查喷头的雾化角和喷淋覆盖范围是否满足要求。建议泡沫罐体底部排污阀设置与消防栓相适配的阀门，方便进行水喷淋试验及更换泡沫液；对于地处低温地区的变电站，在泡沫喷淋管道的最低点设置检查井和排空阀门，便于试喷结束后及时排空管道内的水，防止冬季降温消防管道断裂。

3.3 固定式泡沫灭火系统联动试验要点

改造后的固定式泡沫灭火系统投运前，应进行联动试验，模拟火灾报警，报警主机应能自动启动泡沫喷雾灭火系统。联动试验可以验证开关闭锁回路和消防报警主机逻辑启动条件是否得到满足。联动试验前应做好安全措施，防止灭火系统误动作，具体试验步骤如下：

1）消防系统改造完毕后，在报警主机进行各阀门的点动测试，检查各系统组件的状态正常。

2）在监控后台、消防主机、泡沫消防间及设备区安排专人值守并保证实时对讲，此时报警主机处于手动模式。

3）拆除启动瓶上的总电磁阀，保证总电磁阀不会误出口。

4）在设备区依次进行单个感温电缆、手报报警信号的点动模拟测试，报警主机能够正常接收反馈信号并上报监控后台。

5）分合特高压变压器三侧断路器，三侧断路器在分闸位置情况下，报警主机能够正常接收反馈信号并上报监控后台。

6）复位报警主机，再次检查泡沫灭火的联动程序是否正确，确认无误后将消防报警主机由手动改为自动。

7）特高压变压器三侧断路器在分闸位置情况下，两个及以上感温电缆动作或者一个感温电缆和手动报警器动作，上传消防主机后，主机联动启动瓶上的瓶头阀（电磁阀指示灯亮起），表示驱动装置动作。此时泡沫灭火系统相关动作信号传送至监控后台。30 s后联动启动对应相的分相阀，待阀门开到位后，阀门开到位信号反馈至报警主机，注意消防系统动作响应时间（从感温电缆动作到分相电磁阀打开）不应超过60 s。

8）依照消防联动试验逻辑验收表，逐一验证不同逻辑条件下的联动试验结果并做好记录，验收完毕后报警主机由自动改为手动。

4 结语

本文结合特高压变压器固定式灭火系统改造提升工作经验，从控制方式、火灾探测器布置、联动控制启动条件、泡沫喷头覆盖范围、监控系统信号、防护措施等方面分析了升级改造技术要点，同时对感温电缆、泡沫喷头、联动试验等验收要点进行了探讨，对后续的工程实践具有一定的借鉴意义。