马云龙
国家电网有限公司直流建设分公司 北京 100032
摘要：从特高压换流站近期发生的事故来看，换流站消防系统的应急能力对于保障设备运行安全、挽回财产损失具有重要意义。以往特高压换流站消防系统主要包含换流变水喷雾系统、火灾自动报警系统、消防水池及其管网系统和移动式灭火器等部分组成，其布置主要集中在换流变区域，其火灾响应与消防应急机动能力不足以满足当前特高压换流站消防需求。
关键词：特高压换流站；消防能力；水喷雾系统；泡沫消防系统；
一、常规消防策略
1.1换流变水喷雾消防系统。换流变压器是特高压直流换流站核心设备之一，体积巨大，是整个换流站最大的含油设备，通常情况下800kV换流变含油150 t左右，如若发生火灾，将威胁全站安全稳定运行，为此特高压换流站每台换流变均设计水喷雾消防系统有效覆盖变压器油箱本体、油枕及油坑。换流变水喷雾消防系统主要由雨淋阀、换流变压器感温电缆(感温电缆缠绕在换流变本体上)、水雾喷头和火灾探测报警自动控制系统等组成。当换流变本体上的感温电缆探测到温度升高时，感温电缆检测模块会发送信号到消防系统主机。
1.2消防管网系统。消防管网系统由消防水池、消防管网和消防水泵房组成。消防管道连接室外消防栓，铺设于主控楼、综合楼外围、备品备件库、综合水泵房、消防水泵房、继电保护小室、直流场、滤波场等区域四周。消防水池的消防储水量应该满足换流站内一次灭火最大消防用水量确定，消防水池池液位由消防泵房的控制柜自动控制，水池低于一定值时自动补水，保证了消防水池不会因液位过低而影响消防用水。室内消防管网通常采用镀锌钢管，室外埋地消防管网通常采用钢丝网骨架聚乙烯复合给水管。消防水泵房设置50%容量电动消防水泵3台(流量为120 L/s，压力程为90 m，两用一备)，消防稳压装置一套(包括两台消防稳压泵及一个消防稳压罐)。正常情况下消防系统水压维持在0.8 MPa，当水压低于0.8MPa时稳压泵自动起动。
1.3火灾自动报警系统。特高压换流站火灾自动报警系统采用消防集中控制，并具备相应联动控制，由火灾探测报警系统和消防联动控制系统构成，包括火灾报警控制主机、火灾探测器、手动报警器、电动警铃等设备。其探测区域涵盖高/低端阀厅、主/辅控楼、换流变、综合楼、GIS室、继电小室及综合水泵房等全站主要建(构)物。火灾自动报警系统按照Ⅰ类负荷供电标准设置，两路220V工频交流电源和一路直流备用电源。当一路交流电源故障时，系统自动切换至另一路交流电源；两路交流电源均消失则系统切换至直流备用电源。当发生火灾时，火灾探测器将火灾信号送至火灾监视模块，再通过火灾监视模块将报警信号上传给火灾报警主机；火灾报警主机判断火情区域向运行人员发出声光报警信号，并按照预定的联动程序启动相关消防联动措施。而全站消防联动控制主要包含以下几个方面：（1）火灾探测报警与换流变水喷雾消防系统的消防联动。当换流变区域出现火灾时，火灾报警控制主机接收到该区域火灾探测器的报警信号，通过换流变两侧断路器切断该区域电源，自动或手动启动该区域换流变水喷雾消防系统的雨淋阀，同时启动消防水泵，实现消防联动。（2）火灾探测报警与空调通风系统的消防联动。全站建筑物的空调通风系统的通风管、空调风管在穿越防火分区处均设置有防火阀。当建筑物内发生火灾时，火灾报警控制主机接收到该区域火灾探测器的报警信号，通过预定程序关闭防火阀确保风路断开，不使火灾顺通风、空调管道蔓延成灾，同时切断该区域送风系统和空调系统电源，并通过排风系统进行排烟控制。
1.4移动式灭火系统。按照GB 50140—2008《建筑灭火器配置设计规范》和电力行标DL 5027—2015《电力设施典型消防规程》的要求，特高压换流站所有建筑物的门厅、走廊、楼梯，主/辅控楼的电缆夹层间及重要设备场所均需配备不同类型的移动式灭火器，且需要成组设置，每组灭火器箱内的灭火器应为2~5具。
二、消防提升对策
2.1泡沫消防系统。为提高特高压换流站灭火系统灭火能力，保障换流站核心设备运行安全，特高压换流站应增设泡沫消防系统，主要用于换流变压器区域的灭火。该系统由泡沫发生部分和就地灭火部分组成。其中，泡沫发生部分包括泡沫原液及原液罐、平衡式比例混合装置、给水稳压增压装置、消防管网等，主要用于现混产生泡沫，当发生严重火灾时，打开比例混合器进水阀和出液阀；压力水流经比例混合器时，泡沫消防泵的驱动装置(自动或者手动)启动消防水泵抽取泡沫原液罐内的泡沫原液，注入比例混合器中，进而得到一定比例的泡沫混合液，再经过泡沫消防管路将泡沫混合液输送到消防炮塔，消防炮塔上的消防炮自动捕捉火灾区域，喷洒高压泡沫。当泡沫消防泵的出口压力波动时，平衡阀根据消防水的压力和泡沫原液的压力自动调节泡沫原液进口大小，以保证混合比维持在一定范围内。而就地灭火部分包括固定式泡沫消防炮、泡沫消火栓等。固定式泡沫消防炮主要布置在换流变压器的两侧，具有远程手动控制、现场手动控制二种控制方式。远程手动控制可在控制室通过监控图像，远程手动控制炮嘴瞄准火源，启动系统对准火灾设备喷射泡沫灭火；现场手动控制盘具有优先控制功能，手动控制炮嘴瞄准火源，启动系统对准火灾设备喷射泡沫灭火。
2.2阀厅屋面喷水降温系统。特高压换流站高/低端阀厅为全站最主要的建筑物，其厅内主要配置有：换流变出线套管、交/直流避雷器、交流电压测量装置、换流阀、直流电压测量装置、接地开关、直流穿墙套管等设备。在建成的特高压换流站中上述设备多数采用悬吊式布置结构，保证了整个阀厅的布局紧凑。换流阀作为阀厅内最核心的设备，也是数量最多设备，为避免火灾发生，其电气元件均采用无油化设计，且留有足够的设计裕度；同时，换流阀内的非金属材料均具备阻燃性和自熄灭功能。然而，已建成的特高压换流站的设计均采用换流变压器区域和阀厅面对面布置结构，当换流变压器发生严重火灾时，其火势将极可能蔓延至阀厅内部，危及换流阀的设备安全。为此，在阀厅屋面设置喷水降温系统是十分必要的。阀厅屋面喷水降温系统由消防管网、消防喷头和控制箱等部分组成。阀厅屋面喷水降温系统的消防管网(镀锌钢管)沿检修步道布置，当换流变压器发生严重火灾时，手动开启该系统，对阀厅屋面进行喷水降温，以保证阀厅及其内部设备的安全。
2.3应急消防车。为破解特高压换流站火灾难题，提升全站消防灭火机动性，需在特高压换流站中配备泡沫消防车，以确保换流站核心设备安全。泡沫消防车由汽车底盘和其上装部分的专用装置构成。其专用装置是泡沫消防车灭火的核心设备，包括泡沫比例混合装置、取力器、器材箱、容液罐、泵房、消防泵、消防炮、管路电器系统及操作系统等，当火灾出现时，泡沫消防车迅速到达火灾区域，人工将泡沫灭火枪对准火灾点，启动灭火操作系统，此时取力器利用汽车底盘发动机的动力输出驱动消防泵工作，通过消防泵、泡沫比例混合装置将水和泡沫原液按照一定比例混合，再经泡沫灭火枪喷出灭火。
结束语：换流站作为特高压直流输电工程的核心组成部分，是国家重要资产保护单位，提升换流站消防应急能力对保障特高压换流站设备运行安全，破除换流站火灾难题，保护国有资产具有重要意义。
参考文献：
[1]赵洪，中国电力与能源.2018.
[2]王振亚.关于特高压换流站消防能力提升措施.2019.Q