城市地下变电站中火灾自动报警系统的应用设计
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2 0 0 8 年第3 期 上 海 电力 城市地下变电站中火灾 自动报警系统的应用设计 王宇卫(上海电力设计院有 限公 司,上海2 0 0 0 2 5)摘要:地下变 电站 的火灾 突发性 强,而且蔓延迅 速,不易扑救。文章结合 上海新建 的地下 2 2 0 k V 济南变 电 站,介绍 了地下变 电站 内的火 灾 自动报警系统及其联动 的特 点。对地 下变电站火灾 自动报警探测器类 型的选 择、与暖通和灭火设施 的联动、消防设备 的供 电、信号上传等方 面进行 了探讨。关键词:地下变 电站;火灾 自动报警系统;灭火;联 动 中图分 类号:T M6 3 2 文献标识码:B 1 引 言 随着 中国经 济 的不 断快 速 发展,一方 面 使 城 市 中心地区的用 电负荷猛增,迫使变 电站需要深 入到城 市 中心人 口密 集 区,另 一 方 面 城 市 中心 土 地 使用 资源 紧张 十分 突 出,没 有 充 足 的土 地 来 供 变 电站 使用。结 构 紧凑、土 地 利 用 充 分 的 地 下 变 电站成 为 了解 决 这 一 矛 盾 的好 方 法。目前,在 北 京、上海 等特 大 型城市 的市 中心,已经有 一批 地 下 变 电站 开始 建设 和投 入使 用。由于地 下 建 筑 火 灾 的特 点 和 变 电 站 的特 殊 性,使地下变电站的火灾 自动报警系统面临了新 的问题 和 挑 战。本 文 结 合 上 海 新 建 的地 下 2 2 0 k V济南变电站,对地下 变电站火灾 自动报警 系 统 及其联 动 的应 用设计 作 一探讨。2 地 下变 电站火 灾的特点 地下 建筑 一 般 比较 密 闭、建筑 结 构 复 杂 且 通 风、照 明条件差,因此地 下 建筑通 常 都具有 火 灾蔓 延快、烟雾 扩 散快、浓 烟积 聚不 散、灭 火 扑 救 困难 以及 人 员逃脱 难等 特点。变 电站 内的火 灾 多 数 由 电气 事 故 引 起,火 灾 早期 不易 发现,突发 性强。而且一 旦 爆发 火灾,蔓 延迅 速,不 易扑 救。变 电站作 为 电 网 的重 要 设 施,一 旦 发 生 变 电 站 火灾 断 电,特 别是 大城 市 中心地 区的变 电站,将 会 引起 巨 大 的经济 损失 和社 会影 响。变 电站一般 都 为 无 人 值 班,一 旦 变 电 站 内 发 生 火灾,人 员很 难 在 第 一 时 间发 现 并 及 时 采取 措 施,完全 需 要依 赖站 内的相关 消 防设施。3火灾 自动报警 系统 3 1 火灾 自动 报警 系统 的构 成 2 2 0 k V 济 南 变 电 站位 于上 海 市 中心卢 湾 区 黄 陂南 路 与徐家 汇 路交 界处。整个 变 电站仅 一 幢 建 筑,分 为 地下 三 层 和 地 上 一 层。除 了主 变及 电 抗 器 的散 热 器位 于地 上 外,其 他 高 压 电气设 备 全 部 都布 置在 地下。火 灾 自动报 警 系统 由火灾 自动报警 中央控制 器、各 类火 灾探 测 器、声 光 报警 设 备、消 防联 动设 备等 组成。一旦 被 保 护 区域 内发 生 火灾,位 于保 护 区 内的火 灾探 测 器 会 根据 火 灾 的物 理 特性(例 如温度、烟雾、气体、辐射光强等)做出响应并输 出 信号 给 中央控 制 器,中 央控 制 器 触 发 声光 报 警 设 备报 警,同 时联 动 相关 通 风 设 备、灭 火设 备 等,并 将相关信号上传至上一级火灾 自动报警中心或者 集 中控制 中心。3 2 火 灾 自动报 警探 测器 的选 择 由于地下变 电站 的重要性,在 变电站 内所有 的 电气设备 房 内都 应 该装 设 各种 火灾 自动报警 探 测 E 3 韩璞,等 火 电站仿 真机原 理及应 用 M 天津 科学技 术 出 版社,1 9 9 8 E 4 冷杉 论 虚拟 分 散控 制 系统 技术 J 中 国电力 2 0 0 3,3 6 (2)E 5 高伟 计算 机控制 系统 M 北京:中国电力 出版社,2 0 0 5 收 稿 日期:2 0 0 8 0 6 0 6 作者简介:钱虹(1 9 6 7 一),工程硕士,副教授,主要 专业方 向 为 热 工 控 制 系 统,电站 集 散 控 制 系 统 和 电 站 仿 真 机 技 术;张斌(1 9 6 7 一),高级 工程 师,从 事发 电厂检 修和 管理 工 作。(责 任 编 辑:吕斌)一3】一 维普资讯 http:/ l 海 电 力 Z O O 8 年第3 期 器。2 2 0 k V济南变电站的火灾 自动报警系统采用 了“全保护”的方式,即在站内除 了卫生间、排风 口 和消防楼梯外所有房间都设置了火灾 自动报警探 测器。根据济南 变 电站房 屋 的结构 和变 电站 火灾 的特点,火灾 自动报警探测 器的选择如表 l 所 示。3 3 与 火灾 自动 报警 系统 的相关联 动 为 了在 火灾 发 生 后避 免 火 灾 的蔓延、保 护人 员疏散 以及 及 时灭 火,火 灾 自动报 警 系 统 还应 与 其他各系统进行联动。由于地下变电站火灾的特 点复杂,因此 相关 的联 动也 比较多 且 复杂。表 1 2 2 0 k V济南变电站火灾 自动报警探测器类型 被保护区域 火灾自动报警探测器类型 备注 主变及散热器室 感温电缆 设备含油 电抗器及散热器室 感温电缆 设备含油 2 2 0 k V配电装置室 线形光束感烟探测器 房间楼层高 接地变室、站用 点型感温探测器 设备含油 室变、电容器室 电缆层、电缆竖井 早期空气采样探测器 燃烧会产生大量烟 继保室 监控室、点型感烟探测器 走廊、办公室等 3 3 1 与暖通 设 备和建 筑设 备 的联动 为了使变电站地下部分能够顺利的通风以及 维持 电气设 备 的 正 常运 行,在 地 下 变 电站 需 要 设 置大 量 的暖通设 备 和建筑设 备,例如 风机、防火 调 节 阀、防火 百 叶、排 烟 防 火 阀、空 调、防 火 门、防火 卷帘 门等。在 2 2 0 k V 济 南 变 电 站 中 有 一 百 多 个 暖 通 设 备 和建 筑 设 备,而 这 些 设 备 都 需 要 与 火 灾 自 动报警系统联动。一旦 火灾 自动报 警中央控制 器 探 测 到 站 内某 区 域 发 生 火 灾,则 控 制 器 立 即 联动相应的控制 模块。控 制模 块输 出电信号联 动关 闭 全 站 空 调、火 灾 区 域 的 防 火 百 叶、防 火 门、防火 卷 帘 门 等 设 备,以 防 止 火 灾 蔓 延 和 加 速;打 开排 烟 风 机 和 排 烟 防火 阀等 设 备 以 保 护 人 员 及 时疏 散。同 时 控 制 模 块 接 受 其 联 动 设 备 的动 作 反馈 信 号。3 3 2与灭 火 系统 的联动 地下 变 电站 由 于人 工 灭 火 困难,而且 一 般 都 为无 人值 班 变 电站。因此必 须要 对一些 重要设 备 房间设置固定式灭火设施。以便在发生火灾和无 人工干预的情况下能够 自动启动灭火设施,从而 迅速及 时地 将 火灾扑 灭。2 2 0 k V 济 南 变 电站 的 固定式 灭火 也 采 用 了“全 保护”的 方式,即采 用 了多 种灭 火 方 式 以达 到 一3】2一 全覆 盖保 护,具体设 置如 表 2所示。除上 述 固定式 灭 火 系 统 以外,还 在 全 站 每 个 楼 面设 置 了一 定数量 的室 内消 火栓。3 3 3 与 水喷 雾灭 火设 施的联 动 当设 置 了水 喷雾 灭火设 施 的保护 区域探 测 到 火 灾且 相关 高压 电气 设 备失 电后,则 火 灾 自动 报 警 中央控 制 器联动 控制 模块 来打 开相 关水 喷雾 雨 淋 阀,当雨淋 阀被 打 开 后 其 出 口处 的压 力开 关 动 作启 动相 应水 喷雾 消防 泵组。水 喷雾灭 火 系统 既 能够 自动 启动 又能 就地 和远方 手动 启动。表 2 2 2 0 k V 济南 变 电 站 采 用 的 灭火 系统 被保护区域 采用的 固定式灭火系统 主变室及其散热 器室、电抗器室及 水喷雾灭火系统 其散热器室、站用 变室、接地变室 烟烙尽全 淹没 气体灭 火 系 继电器室、1 1 0 k V就地继保室 统 除主变室及其散热器室、电抗器室 及其散热器室、站变室和卫生间以 预作 用水喷淋 系统 外 的所有 电气设备房间、辅助房间 和 走 廊 为避 免 高压 电气 设 备在带 电情 况下 进行 水喷 雾而 导致 短路跳 闸或 者触 电事 故 发 生,水 喷雾 自动 动 作条件 中加入 了高压 电气设 备失 电的信号 的闭 锁、在 2 2 0 k V 济 南 变 电 站 内主 变 的失 电 信 号 由 高、中、低压 三侧 的断路 器 断开信 号 的辅 助接 点 串 连 而成,即只有确 保 主变 不 带 电 的情 况 下 才 能 够 进行 水 喷雾灭 火。接地 变 的失 电信 号与 主变失 电 信号 为 同一信 号。站用 变 和电抗 器失 电信 号为其 断路 器 断开 的辅助 接点 信号。3 3 4与气体 灭火 设施 的联 动 当设 置 了气体 灭火设 施 的保护 区域 内 的探测 器 一 点监测 到火 灾 时,立 即将 报 警 信 号 传 至火 灾 自动报 警 中央控 制 器,中央 控 制 器 将 火 警信 号 通 过模 块 送 至相关 区域 的火灾 灭火 控 制箱。气体 灭 火控制箱鸣响位于该气体灭火区内的警铃。当中 央控制器监测到探测器两点报警时,同样通过模 块将 信 号传 至相 应 区域 的气 体 灭 火 控 制 箱,同 时 关 闭相关 的 防火 阀和 电动 多 叶调 节 阀,气 体 灭 火 控 制 箱启 动声 光报警 器,同 时延 时 3 0 s 打 开 瓶 头 阀 和选择 阀,待 气体 开始灭 火 时启 动放气 指 示灯。3 3 5 与预作 用水 喷淋 灭火设 施 的联 动 当设置 了预 作 用保 护 区域 内发 生 了火 灾,位 于保护 区域 内 的探 测 器 监 测 到 火警,并 将 报 警 信 号 传 至火 灾 自动 报 警 中 央控 制 器。同 时 由 于 高 温,火灾 区域 的喷 淋头(熔丝)被 打破,使 预作用 管 维普资讯 http:/ 2 0 0 8 年第3 期 上 海 电力 道 中压力 开关 动作 并将 动作 信号 通过 模块 反馈 至 中央 控制 器。当 以上 两个 条 件 同时 满 足 时,中央 控制 器打 开预 作 用 水 喷淋 报 警 阀,当报 警 阀被 打 开后,其 出 口处 的压 力 开关动 作,启动 消 防泵并 发 信号 至火 灾报 警控 制器。在 2 2 0 k V 济 南 变 电站 中,继 电器 室 和 1 1 0 k V就 地继 保 室 既 采 用 了 气 体 灭 火 系 统,又采 用 了预 作用水 喷 淋灭火 系 统。由于 继 电 器室 和 1 1 0 k V 继保 室 内 均 为 电子 设 备,一 旦 喷 水 可 能 会 导 致 电子设备 短路 而发 生 故障,对变 电站 影 响 巨大。因此,当上 述房 间发 生火 灾后,先 自动启 动 气体 灭 火 系统;当气 体灭 火 系统 不能 有效 扑灭 火灾 时,再 通 过人 工手 动启 动预 作用 水 喷淋进 行灭 火。3 3 6与 室 内消火栓 设 施 的联动 在 地下 变 电站 中一般 都会 设置 一定 数 量 的室 内消火 栓。由于室 内消 火 栓 为 手 动设 备,消 火栓 按 钮直 接将 信号 接 至 消 火 栓 泵 的控 制 回路 内,火 灾 自动报 警 系统仅 通 过模块 接 受 消火栓 按钮 动作 信 号和 消火 栓泵 的状 态和 故 障信号。4 信 号传输 现在大 量的变 电站都为无人 值班变 电站,地 下 变 电站也不例 外。因此 必须 将 火灾 自动报 警 系 统 的相关信号上传至集控站,以便位于集控站 内的值 班人 员能够及 时 了解 无人 值班 变 电站(即受控 站)内火 灾 自动报警 系统的情况,做 出相应措 施。无人值班变电站一般都配置一套综合 自动化 系 统,并 与集 控站 的综 合 自动 化 系 统 通过 光 纤 相 连,以实现 集 控站 对 于 受控 站 的“三 遥”(遥 信、遥 测、遥控)。火 灾 自动报 警 系统 正是利 用该 套 系统 将 信号上 传至 集控 站 内。但 由于站 内 自动化 系统 的信号接 人点 有 限,不 可 能将 所 有 的火 灾 自动 报 警系统的所有信号上传,因此必须根据站 内使用 火灾 自动报 警 设备 的实 际情 况,将 火 灾 自动 报 警 系统 中 的重要 信号合 并 上传。在 2 2 0 k V 济 南 变 电站 中,火 灾 自动 报 警 系 统将火 灾报 警信 号、系统 失 电信号、系统 故 障信 号 和消 防设备 故 障及动 作信 号通 过硬 接线 送 至站 内 自动 化系统,再 由 自动 化 系 统 送 至集 控 站。其 中 消 防设备及 动作 信号 包括 了空 气采 样装 置 的故 障 失 电信号、消 防泵 的动作 故 障信号、雨淋 阀及报 警 阀的动作 信号、水 位计 报 警 信 号 等 重 要 的 消 防 信 号。信号合并上传既能保证集控站能及 时准确了 解 受控 站 内火 灾 自动报 警 系统 的情 况,又 可 不 占 用变 电站 综合 自动 化太 多 的资源。5消防设备 的供 电 消防设备 由于其重 要性都应该采 用消 防电 源,即拥有 两路 来 自于不 同段 的 电源。在 变 电 站 内,两 路不 同段 的 电源 可 以理 解 为分 别 来 自于 两 台不 同变 压器低 压侧 的站用 变 电源。由于地 下 变 电站 的重要 性,还 必 须 引 入变 电站 外 的市 电 作 为 备 用 电源,即“第 三路 电源”。在 济南变 电站中,火灾 自动报警 中央控 制器 的 电源引 自于具 有高可靠性 的站 内逆 变 电源,由站 内 蓄电池供 电。同 时,中央 控 制 器 本 身 需 自带 蓄 电 池,以维持 在 外 部 失 电情 况 下 能 正 常工 作 8 h以 上。由于站 内灭火 方 式 多,各 类 消 防泵 也 比较 多,因此 在消 防泵 房 内设置一 个消 防电源柜,为这些 消 防泵 供 电。消 防电源柜共 三路供 电,其 中两路 来 自 于两 台不 同站用 变低压侧,另外一路 引 自于市 电的 站用 电屏,其 中站 用变 来 的两 路 电源 能相 互 自切,市 电备用 电源 可在紧急情况 下手动投 入。6 结语 如何 有效 预 防变 电站 内火 灾 以及在 发生 火灾 后将 损 失降 到最 小 相 当重 要,特 别 是对 于城 市 中 心 的地 下变 电站 来 说,由于 承 担 负 荷 的重 要 性 和 地下 建筑 火 灾 的 特 殊性,需 要 引起 特 别 重 视。作 为地 下变 电站 的火 灾报 警 和保 护的 火灾 自动报 警 系统 必须 通过 持续 不 断 的探 索 改进,同时与建 筑、暖通、给排水等各专业密切配合,使地下变电站的 火灾 自动 报警 系统 及其 联 动能更 加 完善。参考文献:1 盛佑 明,李运江 地下建筑火灾 的特点及 其对策 J 武汉轻 工设计,2 0 0 4(4)2 邹碹 变 电所火 灾 自动 报警系统设 计 的探 讨 J 西北 电力 技术,2 0 0 4(3)3 董杰 火灾 自动 报警系统 与消 防设 备 的联 动 J 科技情 报 开发与经济,2 0 0 5,1 5(1)4 对城 区地下 变电站与 民用建筑合建 的探讨 中国毕业论 文 网 h t t p:www b i y e l u n we n c n 5 GB 5 0 1 1 6-9 8 火灾 自动报警系统设计规 范 收稿 日期:2 0 0 8 0 2 0 5 作者简 介:王 宇卫(1 9 8 2 一),男,上海人,本科,助理工程 师,主 要 电 气设 计 工 作。(责 任 编辑:吕 斌)一31 3 维普资讯 http:/
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