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1、变电所防火技术方案摘要：对变电所各易发火灾部位进行分析，将变电所分电缆、电缆沟、开关柜、变压器四个模块，分析不同模块的火灾原因，提出不同的防火措施，并介绍了火灾监控的组成及发展方向，总结指出人在变电所防火中的关键作用。关键词：变电所，防火，监控1 前言变电所是变配电系统的核心区域，大量的变压器、开关柜、电缆聚集于此，承担着变配电的重任。变电所是防火的重要部位，一旦发生火灾，会造成所内设备设施大量损毁，供电区域大面积停电，甚至有人员伤亡发生，修复时间较长，给国民经济造成巨大损失，后果极其严重。比如2002年10月29日凌晨3时，广西壮族自治区南宁市矿务局二塘煤矿井下发生一起特大电气火灾事故，造成
2、30人死亡，直接经济损失198.8万元。事故直接原因是该矿四采区变电所变压器超负荷运行（所安设变压器容量为320千伏安，而其供电负荷为347.7千瓦，变压器长期满负荷和超负荷运行，导致电缆加速老化、绝缘性能降低、温度升高）和变压器低压侧接线错误，距接线端子500毫米、距地板100毫米高处的橡套电缆短路，产生电弧火花，点燃积存在地板上的高压防爆配电箱漏出的绝缘油及渗漏在地板上的变压器油。装机总容量1300MW的电厂，在7号机启动中，4号启动变压器6kV侧绝缘母线多相接地短路，烧断一相，烧伤两相，紧接着位于负四米夹层处的该电缆多处接地短路，爆炸起弧，电弧引燃所跨越的三处架上的控制电缆，火势蔓延，烧
3、坏7号、8号机的启动、绝缘母线和5号、6号机的控制电缆，迫使7号机停止启动，正在运行的5号机被迫停运，临检后准备启动的8号机无法按期启动，500kV升压站因失去风扇电源也被迫停电，至联络线解列。由于着火时烟雾大，现场没有防毒面具，进入电缆夹层灭火十分困难，在外单位帮助下，两个多小时以后才将火彻底扑灭。经初步统计，此次事故烧坏电气控制电缆1102根，热工电缆125根，总长约1.5万m，烧坏低压配电盘7面。这次着火中，凡是封堵好的电缆竖井均未发生延燃，而未封诸好的尽管采用了阻燃电缆，仍然由零米层很快延燃到4.3m的热工电缆层。造成事故的另一个重要原因，是电缆夹层中的电缆与电缆之间未按消防规范采取隔
4、离措施，使绝缘母线接地起弧而引燃相邻的控制电缆。变电所发生火灾，主要原因可以归纳为如下几点：电缆因过载、短路、接地等故障引发火灾；电缆沟、竖井内有易燃易爆气体、粉尘或易燃物引发火灾；开关柜、控制柜、直流屏等因过载、短路、接地等故障和人为操作失误引发火灾；变压器绝缘击穿和油中出现气体或水引起的故障引发火灾；雷击过电流引发火灾1. 变电所的防火策略根据变电所发生火灾的原因和着火点，如果变电所的防火措施落实到位，那么大多数火灾是可以避免或控制的。变电所的防火可针对不同的功能区域分别对待。1.1 电缆沟、穿墙孔洞的防火电缆沟是电缆进出变电所的通道，也是变电所火灾的主要引发点。传统的电缆防火技术措施主要
5、采取“封、堵、涂、隔、包”的方式。但对电缆大量“涂、包”，一是不经济，费工费时成本高，二是对于紧排在一起的多根电缆很难保证涂刷的质量，而且用于“涂、包”的材料时间长了易脱落失效。随着科技的发展，“封、堵、隔”所用的材料也在逐渐进步，最常用的有电缆沟充沙，后来出现无机堵料、有机堵料封堵，阻火包封堵等，各有优缺点。近年来出现了一种XPM防火膨胀模块，综合了无机防火堵料封堵严密可靠和有机防火堵料便于拆换的优点。该模块可以广泛应用在电缆沟进出线口，内部隔断和穿墙孔洞的封堵，该模块采用少量胶联材料，加上特有的凹凸自锁形状，使得封堵墙孔机械强度高，不易倒塌。由于可塑性好，还可以根据孔洞和电缆外径实际尺寸进
6、行现场切割、开孔，施工非常方便。如图2.1图2.1 XPM防火膨胀模块施工安装图该模块耐火时间长达280min，比国家一级标准（180min）超出100min。实测抗压强度5.6Mp，是传统阻火包（0.05Mp）的112倍，由于该模块采用高效胶联材料富有弹性，有利于保护电缆和后续电缆扩容。1.2 电缆的防火引起电缆火灾的原因主要有以下几种：(1)电缆老化。绝缘层损坏。发生短路；(2)电缆铺设不当影响通风散热；(3)人为误操作引起电缆火灾；(4)电缆外部堆积的煤粉自燃。电缆火灾的主要特点有以下几点：(1)发烟量大且燃烧产物有毒；(2)火灾初期难以发现；(3)场地复杂，不利于火灾扑救；(4)管道井
7、空隙多，助长火势蔓延；(5)损失严重，影响范围广。电缆的防火过去采用涂刷防火涂料或采用防火包带对电缆做防火阻燃处理，近年来阻燃电缆得到了进一步的广泛推广，从本质上解决电缆着火及延燃的问题。阻燃电线电缆是指电缆成束敷设时电线电缆具有阻止延燃的特性，它可将电线电缆的烧损区限制在2.5m的范围内,从而使火灾的损失减小。除了对电缆采取采取“封、堵、涂、隔、包”的方式防火外，电缆运行环境的本质安全值得重视。创造良好运行环境避免电缆绝缘加速老化，避免电缆长期过载运行，带病运行，避免施工损伤、和小动物噬咬；加强电缆的预防性试验。电缆预防性试验不能只看试验数据合格不合格，还应该对数据进行比较和分析。既可以和相
8、同电缆的试验数据进行比较，也可以和本电缆历史试验数据进行比较，探求试验数据的规律加强对电缆头制作质量的管理和运行监控。一般来说，电缆头是电缆绝缘的薄弱环节，因电缆头故障而导致的电缆火灾、爆炸事故占电缆事故总量的70左右。电缆中间头一定不要放在电缆沟、电缆隧道、电缆槽盒、电缆夹层内。对置于电缆沟、电缆隧道、电缆槽盒、电缆夹层内的中间电缆头必须登记造册，并使用多种监测设备进行监测和人工巡检。发现电缆头有不正常温升或有气味、烟雾时，应及早退出运行，避免电缆头在运行中着火。防止其他设备着火引燃电缆。电缆沟内的混入易燃易爆气体、粉尘、油污类物质和易燃物等，当遇到明火时，极易发生火灾、爆炸事故，烧毁电缆，
9、造成事故扩大。因此对电缆沟能充沙的要尽量充沙，不能充沙的要做到封堵、分隔，保持电缆沟内清洁、干燥。1.3 开关柜的防火开关柜着火主要有两个来源，柜内回路自燃和电缆沟蹿火。解决柜内电气回路自燃的重点在防短路、防过载上，负荷高峰期要定期检查接线端子、螺栓处是否过热，检查柜内母线、线缆是否过热。检查的方法有多种，可以用红外线测温仪、温度贴以及各种在线温度检测系统，其中最方便、直观的当属红外线监测仪。 防止电缆沟蹿火和阻止火势向电缆沟蔓延的方法是开关柜底部封堵，主要通过在电缆入口压盖板安装防火隔板，然后封堵防火堵泥或防火模块来实现。火探管式灭火装置是一种新型的灭火设备，可由传统的气体灭火系统对较大封闭
10、空间的房间保护改为直接对各种较小封闭空间的保护，特别适宜于扑救相对密闭、体积较小的空间或设备火灾【1】；直接式火探灭火装置可以在容积不大于10m3的防护区内灭火，非常适合于单个开关柜的内部空间灭火如图2.2。图2.2 直接式火探灭火装置火探管通过容器阀连接到灭火剂容器上，进行火源探测，遇火时火探管爆破，利用火探管中的压力下降，启动容器阀，通过装在容器阀出口处的转换接头，将灭火剂（CO2或HFC-227ea）输送到原火探管爆破孔释放。灭火剂的设计用量可按式2-1 计算：M=QV （式2-1）式中 M火探管式自动灭火装置灭火剂设计用量（kg） Q每个单位容积所需灭火剂的最小量（kg/m3） V防护
11、区的容积（m3）1.4 变压器的防火变压器是变（配）电所的心脏，一旦变压器因种种原因发生火灾，变（配）电所将失去动力，处于瘫痪状态。由于油浸变压器是目前配变的主导产品所以做好油侵式变压器的防火工作对整个配网的运行是至关重要的。油浸变压器可能发生的起火部位主要为线圈、铁心和接线柱，起火的原因有接触不良，电弧闪络，短路，外力破坏等几种情况。当火灾隐患发生时，油和可燃材料就有可能因高温或电火花、电弧作用而分解、膨胀以致气化，使变压器内部压力剧增，严重时引起变压器外壳爆炸，大量绝缘油喷出燃烧，燃烧着的油流又会进一步扩大火灾危险【2】。变压器产生火灾后燃烧蔓延敏捷、扑救难度大。 运行中变压器要注意以下事
12、项： 不能过载运行：长期过载运行，会引起线圈发热，使绝缘逐渐老化，造成短路。 经常检验绝缘油质：油质应定期化验，不合格油应及时更换，或采取其它措施。 防止变压器铁芯绝缘老化损坏，铁芯长期发热造成绝缘老化。 防止因检修不慎破坏绝缘，如果发现擦破损伤，就及时处理。 保证导线接触良好，接触不良产生局部过热。 防止雷击，变压器会因击穿绝缘而烧毁。 短路保护：变压器线圈或负载发生短路，如果保护系统失灵或保护定值过大，就可能烧毁变压器，为此要安装可靠的短路保护。 保护良好的接地。 通风和冷却。如果变压器线圈导线是A级绝缘，其绝缘体以纸和棉纱为主。温度每升高8其绝缘寿命要减少一半左右；变压器正常温度90以下
13、运行，寿命约20年；若温度升至105，则寿命为7年。变压器运行，要保持良好的通风和冷却。变压器室还应做到：油浸电力变压器室应采用一级耐火等级的建筑，门为非燃烧体或难燃烧体；油浸变压器一般应安装在变压器室内，并应有贮油设施；变压器室内应有良好的自然通风，室内温度不应超过45。如果室温过高，应采取 机械通风；变压器外壳与墙壁间应留有一定的距离，并符合有关要求；变压器室内不允许堆放其他物品，并应保持清洁，地面无油污和积水。与电缆沟、配电室做好防火隔离2. 监控系统除了做好变电所防火的基础工作外，对变电所火灾隐患的及时发现，抢先处理也是防止变电所火灾进一步蔓延、失控的重要措施。正因如此，电气火灾监控系
14、统的得到了广泛应用。近年来，电气火灾监控系统逐渐向智能化、网络化、系列化、模块化的方向发展，这些先进的监控系统多有友好的人机界面和高性能的数字化总线，具有自诊断、自测试的功能和灵活多样的编程方式，GB14287-2005电气火灾监控系统对电气火灾监控产品提出了强制性的要求。它包括三个部分：“电气火灾监控设备”、“剩余电流式电气火灾监控探测器”、“测温式电气火灾监控探测器”。 根据GB14287-2005的定义以及工程实践经验，一个完整的电气火灾监控系统应包括：电气火灾监控设备（监控主机）；若干个分布于变配电系统各关键点的监控探测器（剩余电流式和测温式）；连接监控主机与各探测器的通讯网络:485
15、通信（接口、通讯总线及分支线、护线管槽）； 确保系统信息正确传递的中继器件。 并非任何场所的电气火灾监控系统都必须齐备上述所有部分。在总线敷设路径简单且距离不长的较小系统中，中继器件不是必需的。在监控点少于8个且场所面积小于1500m2的独立区域，则可以只设置能控制断路器分闸的独立式探测器而不一定要连结成系统。电气火灾监控探测器数量超过8个，或场所面积大于1500m2时，应将其连接成系统并设置电气火灾监控设备。电气火灾监控设备应设置在消防控制室内或有人值班的场所。电气火灾监控设备输出的报警信息和故障信息可以接入消防控制室内的火灾报警系统显示装置集中显示；此时火灾报警系统的软件设置应作相应匹配，使该类信息的显示与火灾报警信息有明显区别。绝大多数情况下，电气火灾监控主机与火灾报警系统主机同室并列放置。在设计阶段，应对网络拓扑、线路走向、集线器接入点、导线型号、敷设方式等及早作出规定，并参照监控主机（及系统）技术说明书，对施工提出明确要求，严格按设计施工。随着科技的发展，变电所的防火方式日趋多样，效果也愈加完美。但是，在依赖防火设备设施的同时，我们也必须更加重视“人”这一重要因素在防火中的作用。从变电所的设计、施工到正常运行，至火灾苗头发生，火灾扑救，善后处
