220kV變電站主變壓器泡沫噴淋滅火系統(tǒng)防誤動控制方案研究

220kV變電站主變壓器泡沫噴淋滅火系統(tǒng)防誤動控制方案研究害著電力生產(chǎn)安全。以220kV變電站主變壓器泡沫噴淋自火災(zāi)對變電站的危害極大，對火災(zāi)的防范是保障電力設(shè)備安全、確保電力供應(yīng)優(yōu)質(zhì)可靠的重要課題。為了保障變

動控制或手動控制，消防主機自動發(fā)出命令，接通起動鋼瓶電子起動閥（電磁閥），起動源將動力源中的高壓氮氣充入泡沫合成罐中，經(jīng)15～30s延時消防主機電子自動起動發(fā)出命令，接通主變壓器電磁閥，使電磁閥門驅(qū)動裝置動作，儲液罐內(nèi)的合成泡沫滅火劑在高壓氮氣驅(qū)動下，通過管道和水霧噴頭將泡沫滅火劑噴射到發(fā)生火災(zāi)的變壓器上，迅速冷卻油表面，并產(chǎn)生一層阻燃薄膜，隔AC220電站的安全、穩(wěn)定運行，作為變電站最

主變壓 接重要的設(shè)備之一，主變壓器必須設(shè)置一種高可靠性、高靈敏度，同時不易產(chǎn)生誤動作的自動滅火系統(tǒng)，而目前常規(guī)的

滅劑傳輸 噴

自動手動以220kV主變壓器常用的合成泡沫

噴淋滅火系統(tǒng)為例，對目前的主變壓器自動滅火系統(tǒng)誤動原因和聯(lián)動控制方案存在的問題進行分析，提出電氣控制回路的改進方案，有效降低主變壓器自動合成泡沫噴淋滅火系統(tǒng)[1-3]是采用儲存于儲液罐中的高效合成泡沫滅火劑進行滅火的一種滅火系統(tǒng)。如圖1所示，當(dāng)變壓器發(fā)生火災(zāi)時，主變壓器感溫電纜發(fā)出報警信號，通過火災(zāi)自動報警聯(lián)

1主變壓器泡沫噴淋系統(tǒng)原理常用的合成泡沫噴淋滅火系統(tǒng)起動方案為：發(fā)生火災(zāi)時，通過感溫電纜發(fā)出報警信號至火災(zāi)報警控制器，通過火災(zāi)自動報警聯(lián)動控制或手動控制發(fā)出控制信號至泡沫噴淋端子箱，直接起動電磁閥和電動閥，對主變壓器泡沫噴霧滅變電站屬于強磁場環(huán)境，主變壓器主變壓器模塊箱聲光報警電磁閥制控警報災(zāi)火2聯(lián)動控制系統(tǒng)大的電磁干擾，而常用的泡沫噴淋系統(tǒng)電氣回路電源為DC24V，回路中有大量的低壓電氣模塊，且常用感溫電纜的報警電流不大于20mA。如圖3所示，以國家電網(wǎng)公司220－A1－1典型方案中主變壓器消防系統(tǒng)平面布置圖為例，主變壓器感溫電纜模塊箱、泡沫消防間和主控樓消防主機相互間距離較遠，三者之間電氣回路的電纜及電氣模塊需要穿過或布置于主變壓器或220kV配電裝置場地等強磁場區(qū)域，一旦再產(chǎn)生干擾信號，極易引起信號回路誤報警或起動回路誤噴。目前市場上的主變壓器泡沫噴淋系統(tǒng)多為民用級，其電氣回路在抗電磁干擾方面考慮不足，難以適應(yīng)變電

第4.4.2條第4款要求：在平時無人工作的防護區(qū)，可設(shè)置無延時的噴射，應(yīng)在接收到滿足聯(lián)動邏輯關(guān)系的首個聯(lián)動觸發(fā)信號后按本條第3款規(guī)定執(zhí)行除起動氣體滅火裝置、泡沫滅火裝置外的聯(lián)動控制；在接收到第二個聯(lián)動觸發(fā)信號后，應(yīng)起動氣體滅火裝置、泡沫滅火裝置。因此可以認為，在無人值班的變電站，泡沫噴淋系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置在自動控制工作狀態(tài)。常規(guī)方案系統(tǒng)回路中未設(shè)置防誤動閉鎖回路，一旦出現(xiàn)感溫電纜誤報警或起動回路誤動，均可能在主變壓器帶電運行時誤起動滅火系統(tǒng)，導(dǎo)致誤噴，引起主變壓器跳閘停電，危害變電站或電網(wǎng)的安全運行。220220kV主變壓器主變壓器主變壓器 主變壓器主變壓器35kV3220－A1－1典型方案主變壓器消防系統(tǒng)平面布置目前多數(shù)變電站按無人值班設(shè)計，根據(jù)GB50116—2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》[6]

發(fā)生火災(zāi)，消防主機警鈴響，面板報“主變壓器感溫電纜火警”信號，自動手動按鈕顯示“手動”位置。保安人員到現(xiàn)場觀察確定主變壓器有明火，并電話匯報運維站本部，運維人員通過監(jiān)控畫面及保護動作信號進行遠方火災(zāi)確認后，運維值班負責(zé)人用錄音電話許可保安人員操作起動主變壓器泡沫滅火系統(tǒng)。保安人員優(yōu)先選擇消防主機面板起動，當(dāng)消防主機起動無效時，該方案不符合GB5016—2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中第4.4.2條第4款“無延時的噴射”要求。未能根本上解決自動模式下自動滅火系統(tǒng)誤動作火災(zāi)，很難在火災(zāi)初期及時起動滅火裝置滅火，整個流程中的關(guān)鍵節(jié)點和操作主要依賴變電站保安人員，對保安人員的個人能力要求較220kV變電站主變壓器配置有兩套電氣主保護、兩套電氣后備保護和本體非電量保護，若主變壓器本體及套管附近區(qū)域發(fā)生故障均會瞬時跳開主變壓器三側(cè)開關(guān)，即主變壓器一旦發(fā)生火災(zāi)，主變壓器保護會立即動作跳開主變壓器三側(cè)開關(guān)。因此，為解決在自動控制工作狀態(tài)下泡沫噴淋的誤動問題，可以考慮將主變壓器三側(cè)開關(guān)信號作為防止泡沫噴淋系統(tǒng)在主變壓器帶電時誤噴的閉鎖信號，根據(jù)閉鎖信號串入的位置不同，在感溫電纜報警信號輸入回路中串入主變壓器三側(cè)開關(guān)跳閘信號作為閉鎖回路，開關(guān)量輸入該方案聯(lián)動控制原理圖如圖5所示。主變壓器定溫電纜接入主變壓器模塊箱，在主變壓器模塊

DLDL高DL中DL火短 開關(guān)隔離 輸災(zāi)報警控制多線模塊多線模 電動聲光報警電磁閥5方案一聯(lián)動控制系統(tǒng)箱內(nèi)將主變壓器三側(cè)開關(guān)跳閘信號通過開關(guān)量輸入模塊串聯(lián)接入，作為防止主變壓器泡沫滅火誤動的措施，最后經(jīng)短路隔離器接入火災(zāi)報警控制器，主變壓器三側(cè)跳閘信號和主變壓器感溫電纜同時報警應(yīng)當(dāng)起動主變壓器合成泡沫噴淋系統(tǒng)，火災(zāi)報警控制器通過聯(lián)動外控電源起動電磁閥及各主變壓器噴淋管道的電動閥，實現(xiàn)對主變壓器在火災(zāi)報警主機輸出回路中串入主變壓器三側(cè)開關(guān)跳閘信號作為閉鎖回路，開關(guān)量輸入裝置該方案聯(lián)動控制原理圖如圖6所示。在火災(zāi)報警主機輸出端串入主變壓器三側(cè)開關(guān)跳閘信號，作為防止主變壓器泡沫滅火誤動的措施，出現(xiàn)誤報警時，若主變壓器三側(cè)開關(guān)未跳閘，主變壓器火災(zāi)DL高DL中DL報警控制多線模塊多線模 電動聲光報警電磁閥6方案二聯(lián)動控制系統(tǒng)帶電時閉鎖信號將切斷報警主機到泡沫小室輸出回路的24V電源，泡沫噴淋系統(tǒng)將無法起動。方案三：電動（磁）在主變壓器泡沫噴淋系統(tǒng)電氣回路的末端即電磁閥及電動閥起動回路串入閉鎖信號，開關(guān)量聯(lián)動控制系統(tǒng)圖如圖7所示，將主變壓器三側(cè)跳閘信號串入電氣回路的最末端即主變壓器泡沫噴淋電磁閥和電動閥起動回路，作為防止主變壓器泡沫滅火誤動的措施，即使電磁閥和電動閥之前的電氣回路出線任何誤動或干擾，只要主變壓器三側(cè)開關(guān)未跳閘，都無法起動泡沫噴淋系統(tǒng)，主變壓器三側(cè)跳閘信號和主變壓器感溫電纜報警同時動作時起動主變壓器合成泡沫噴淋系統(tǒng)。為提高抗電磁干擾能力，輸入到泡沫小室的主變壓器三側(cè)跳閘信號采用220V或10V直流信號，在泡沫小室內(nèi)通過大功率隔離繼電器轉(zhuǎn)換信號。DL高DLDL聲光報警電磁閥制控警報災(zāi)火7方案三聯(lián)動控制系統(tǒng)缺點：雖然在火災(zāi)探測信號回路串入了主變壓器三側(cè)開關(guān)位置信號，但在主變壓器感溫電纜模塊箱至火災(zāi)報警主機及火災(zāi)報警主機至泡沫噴淋室間均無有效的防誤動措施，該部分電氣回路為24V系統(tǒng)，且報警主機至泡沫小室間電纜經(jīng)過主變壓器附近的強磁場區(qū)域，容易受電磁干擾產(chǎn)生誤動，不能實現(xiàn)主變壓器泡沫噴淋滅火系統(tǒng)整個

回路的防誤動閉鎖控制，若泡沫噴淋在自動模式該方案若主變壓器三側(cè)不跳閘則感溫電纜報警信號進不了報警主機，當(dāng)出現(xiàn)主變壓器著火而主變壓器三側(cè)未跳閘時，消防主機將無報警信優(yōu)點：閉鎖范圍大于方案一，實現(xiàn)了感溫電纜到報警主機間的電氣回路防誤閉鎖，且感溫電缺點：在報警主機至泡沫噴淋室起動電磁閥及電動閥間無有效地防誤動措施，該部分電氣回路暴露在強磁場區(qū)域，容易受電磁干擾產(chǎn)生誤優(yōu)點：閉鎖范圍大于方案一、方案二，方案三在電氣回路的末端即電磁閥和電動閥的起動回路增加主變壓器三側(cè)開關(guān)位置信號進行閉鎖判暴露在強磁場區(qū)域的閉鎖信號回路采用220V或110V直流電源，提高了抗電磁干擾能力，保證缺點：該方案閉鎖回路需增加大功率變隔離主變壓器正常操作三側(cè)開關(guān)檢修時，上述三種方案均存在泡沫噴淋裝置誤起動的風(fēng)險。為防止主變壓器正常操作三側(cè)開關(guān)檢修時誤動，方案三泡沫噴淋裝置應(yīng)改為手動方式，此要求應(yīng)列入通過以上比較，方案三抗干擾能力和防誤動閉鎖范圍均優(yōu)于方案一、方案二，方案三有效地問題。目前，方案三已在浙江省湖州地區(qū)220kV變電站試點運行，至今為止運行效果良好，主變壓器泡沫噴淋滅火系統(tǒng)誤動率得到有效降低，驗證對目前220kV主變壓器常用的合成泡沫噴淋220kV變電站主變壓器泡沫噴淋滅火系統(tǒng)防誤動控制方案研究滅火系統(tǒng)，誤動原因及聯(lián)動控制方案存在的問題進行分析，提出主變壓器泡沫噴淋系統(tǒng)防誤動改進方案，并進行多方案分析比較，最終推薦通過在電氣回路末