无人值守变电站变压器固定灭火系统控制策略研究

无人值守变电站变压器固定灭火系统控制策略研究

华森

南京地铁运营有限责任公司供电分公司

摘 要：现变压器固定灭火系统是扑灭变压器火灾的重要设施，必须正常投入自动运行。变压器火灾时运维人员赶至无人值守变电站，将错失灭火的最佳时期，应有远方遥控启动灭火功能。为了防止灭火系统在开关检修等特殊情况可靠启动，应有完善的启动方案。为了防止灭火系统误动作，应有可靠的防误措施。本文提出的无人值守变电站变压器固定灭火系统控制策略完善的解决了以上问题，有推广运用价值。

关键词：变压器 排油注氮 可靠性 可靠性 分析

引言

大型油浸式电力变压器是变电站最主要的设备，也是变电站的核心，其内部有几十吨仍至上百 吨的变压器油，在变压器内部故障发生闪络时，油受热分解产生大量可燃性气体，如故障不能及时切除，极有可能形成火灾，造成重大损失^[1][2] ，因此大型油浸式电力变压器应安装固定灭火系统。

为了保证变压器固定灭火系统可靠运行，必须对固定灭火系统的控制策略进行研究。

1 变压器固定灭火系统现状

1.1 固定灭火系统的配置

GB 50229、DL 5027等仅规定了变压器固定灭火装置的配置要求，提出了水喷雾、泡沫喷雾、细水雾、排油注氮、气体灭火系统或其它固定式灭火系统。

各种类型的固定灭火系统各有优缺点：

一、水喷雾灭火系统具有无污染、持续灭火能力强等优点，但该系统对水量需求大，消防水泵房和消防水池等设施占地面积大，投资相对较高。

二、泡沫喷雾灭火系统多用气压式喷雾，具有无需动力电源、启动可靠性好、无需水池和排水设施、安装及操作简单等优点，但该系统泡沫灭火剂维护成本高、泡沫液储罐体积大。

三、排油注氮灭火系统可用于油浸式变压器内部火灾早期灭火。具有对环境和变压器无污染、成本低廉等优点，但排油注氮装置与变压器本体直连，装置渗漏容易造成装置误动及变压器故障，运行风险大，不能扑灭变压器外部火灾。

四、细水雾灭火系统可用于室内变压器、电抗器、电缆层等多种场所，具有无污染、持续灭火能力强、用水量少等优点，但系统管网工作压力高、初期投资大、对水源水质要求高。

五、气体灭火系统灭火气体具有窒息作用，多用于建筑物内配电所、配电房，本文中不再详细说明。

1.2 固定灭火系统的控制方式

对固定灭火系统的控制方式，不同的灭火系统技术规范有不同的规定。

水喷雾灭火系统：GB 50219《水喷雾灭火系统技术规范》第6.0.1节要求：系统应具有自动控制、手动控制和应急机械启动三种控制方式。自动控制指水喷雾灭火系统的火灾探测、报警部分与供水设备、雨淋报警阀等部件自动联锁操作的控制方式；手动控制指人为远距离操纵供水设备、雨淋报警阀等系统组件的控制方式；应急机械启动指人为现场操纵供水设备、雨淋报警阀等系统组件的控制方式。

细水雾灭火系统：GB 50898《细水雾灭火系统技术规范》第3.6.1节要求：瓶组系统应具有自动、手动和机械应急操作控制方式，其机械应急操作应能在瓶组间内直接手动启动系统。泵组系统应具有自动、手动控制方式。

泡沫灭火系统：GB 50151《泡沫灭火系统设计规范》第7.4.6条要求：系统应同时具备自动、手动和应急机械手动启动方式。

排油注氮灭火系统：GA 835《变压器排油注氮灭火装置》第5.5.3条要求：排油注氮灭火装置消防控制柜应有自动、手动启动和远程启动灭火装置功能。自动状态、手动状态应有明显标志并可相互转换。无论消防控制柜处于自动或手动状态，手动操作启动必须始终有效。

以上各类灭火系统的控制方式，较为多样，不易统一执行，且与无人值守变电站的应用场景相适应，如均为远程启动方式，故需研究一种运用于无人值守变电站通用的控制方式。

2 变压器固定灭火系统控制策略

为了提高变压器固定灭火系统运行的可靠性，保证固定灭火系统在变压器火灾时能可靠地动作灭火，发挥其应用的作用，把火灾控制在初期、初起，本文提出变压器固定灭火系统的完善的控制策略。

2.1 固定灭火系统的控制方式

固定灭火系统的控制方式统一确定为：自动方式、手动方式、机械方式。

自动方式：灭火系统的火灾探测报警部分与灭火执行部件自动联锁操作的方式，其特点是变压器灭火发生时自动启动灭火装置。

手动方式：在变电站二次室灭火系统控制屏上手动启动灭火系统，或在现场固定灭火装置控制柜上手动启动灭火系统。其特点是手动启动，电动操作。

机械方式：在现场固定灭火系统装置上直接进行械操作，启动灭火装置，一般用于自动、手动电动操作失灵或装置控制回路失电时。其特点是手动机械操作。

各种控制方式示意图如图1

图1：各种控制方式示意图

正常情况下，灭火系统应采取自动方式，当自动操作失灵时，采用手动方式，当手动操作失灵时，采用机械操作方式。

为了明确各类控制方式，在二次室的系统控制屏上安装“自动/手动”切换开关。

需要说明的是，放“自动”位置时不应闭锁远方手动启动回路，即使在自动位置时远方也能启动灭火，防止灭火系统在自动方式下未能正确动作。

2.2 固定灭火系统的操作方式

在变压器固定灭火系统非“自动方式”下，手动启动灭火系统的操作方式(或操作层次)应分为：遥控操作、远方操作、就地操作。

遥控操作：远方监控中心通过网络下达命令至变电站监控系统，遥控手动启动灭火系统。运维人员在变电站监控后台上直接遥控手动启动灭火系统。

远方操作：在变电站二次室固定灭火系统控制屏上手动启动灭火系统。

就地操作：在变电站现场固定灭火装置控制柜内手动或机械操作启动灭火装置，机械操作也可能在固定灭火装置上进行。

手动启动固定灭火系统的顺序为：有人值班的监控中心控制启动灭火，变电站有人或运维人员赶到变电站后，在二次室系统控制屏上远方启动灭火，当遥控或远方操作失灵后，在现场装置控制柜内就地启动灭火。当所有电动启动失灵后，在灭火装置上机械启动灭火，故机械启动是就地操作的一种方式。

2.3 固定灭火系统的启动策略

固定灭火系统自动启动灭火必须满足一定的条件.

自动控制方式下，固定灭火系统启动的条件为：火灾探测器动作+变压器断电。

水喷雾、泡沫喷雾、细水雾灭火系统自动启动逻辑判据为“两路火灾探测器报警,主变各侧（或进电侧）断路器跳闸”。

排油注氮灭火系统具有灭火自动启动方式和防爆自动启动方式。灭火自动启动逻辑判据为“至少一路火灾探测器报警且主变重瓦斯保护动作且主变各侧（或进电侧）断路器跳闸”。防爆自动启动逻辑判据为“压力释放阀动作且重瓦斯保护动作且主变各侧（或进电侧）断路器跳闸”。正常情况下，排油注氮灭火系统一般采用灭火自动启动方式进行工程设计。

图3：灭火启动逻辑图

特殊情况下，变压器发生火灾时，由于起火点较小、起火点位置特殊、火灾探测器未能正确动作，将造成固定灭火装置不能正确动作。为了避免这种情况，应在固定灭火系统控制柜上设置手动报警按钮，人员在现场发现变压器火灾时，在系统控制柜上按手动报警按钮，解除火灾探测器动作闭锁条件。同时应在监控系统后台手动报警软按钮，监控人员通过变电站视频发生变压器火灾时，按下此软按钮，遥控启动灭火。

4 结语

变压器固定灭火系统是扑灭变压器火灾的重要设施，必须正常投入自动运行。变压器火灾时运维人员赶至无人值守变电站，将错失灭火的最佳时期，应有远方遥控启动灭火功能。为了防止灭火系统误动作，应有可靠的防误措施。本文提出的无人值守变电站变压器固定灭火系统控制策略完善的解决了以上问题，有推广运用价值。

参考文献：

[1] 罗晓梅，孟宪章.消防电气技术[M]. 北京，中国电力出版社，2013.

[2] 范明豪，李伟，汪书苹，武海澄.变电站火灾风险分析一与评估[M].北京，中国电力出版社，2013.

[3] 中华人民共和国建设部，GB50229－2006　火力发电厂和与变电站设计防火规范[S]，2006

[4] 国家电网公司运维部. 变压器类设备典型故障案例汇编:2006～2010年[M].北京，中国电力出版社，2012