摘要：特高压换流站作为国家电力系统重点单位,消防系统对保证电力设备的安全运行极为重要。本文介绍了换流站消防系统的组成、功能以及与其他相关系统的联动关系,重点分析了阀厅火灾报警跳闸系统,具有十分重要的现实意义。
关键词：特高压换流站；消防系统
一、火灾监测系统
1、VESDA监测系统
VESDA不易受环境气流等因素的影响，适合特高压直流换流站各种不同复杂的安装环境要求，尤其适用于大空间和具有通风空调的环境，使得其更适用于阀厅火灾的防范与报警。极低的误报率：首先由于采用二级过滤器，可防止粉尘颗粒造成的误报; 同时通过设置参考探测器，通过与参考探测器探测的结果进行比较确认报警是否为真，从而避免误报; 报警延时功能也在一定程度上减少了误报; VESDA 采样管采用 PVC 塑料管，还具有磁干扰的现场运行环境。在软件设计上，通过Auto Learn，即环境自及分析，智能化地调整灵敏度以适应环境要求，以确保在此环境下达到最高灵敏度和最低的误报率。 安装方式灵活，易于维护；采样管网可以安装在天花板上或地板下，也可将特有的毛细管式采样管插入站内的 VBE 机柜和控制机箱内部，还可以把采样管铺设在电缆夹层及通道中，或者安装到通风系统的回风口。
2、换流站火灾监测方法
换流站火灾监测方法除了对换流站内阀厅火灾的有效预防外，火灾监测系统在阀厅必不可少。 目前，火灾监测方法有多种: 如烟雾探测器、紫外、红外传感器、可见红外摄像、工业电视、空气粒子探测、 弧光探测等。适用于换流站内火灾监测的有以下三种：
（1）粒子探测系统，早期应用在换流站的粒子探测系统叫做早期火灾检测装置。它的工作原理如下: 取出的空气样品加雾湿润，然后用真空泵突然降压，使空气中的雾气在每个粒子上聚成液滴，形成云雾后送到检测器检测。燃烧粒子比一般的埃尘粒子小得多，测量起来非常困难，但水滴的大小几乎与粒子的大小无关。从某种意义来说，粒子探测系统相当于一种测量烟的粒子计数器。由于系统的四区共用一只传感器，因而不能识别故障区域。一旦传感器故障，则所有区域都会失去检测。另外，由于机械切换加长了动作时间，不适宜做快速扩展的火灾检测。 为了克服这一缺点，单区域探测器面世。这种探测器称做特早期烟雾探测装置，每个保护区都有一个检测器。检测器包括一个风扇，并且，设计换流站内的消防系统时应考虑换流阀着火和穿墙套管着火两种情况。穿墙套管的灭火采用 AFFF( Aqueous Film Forming Foam) AFFF与水混合浇到燃烧处，AFFF 添加剂浓雾可能导致控制室人员中毒，腐蚀污秽设备，因此进行消防灭火时，应考虑烟雾控制，可在烟雾渗出处加隔离层，防止烟雾外泄。 滤器进行更换即可，因而维护方便，费用低廉。
（2）弧光探测系统
弧光探测属于快速保护型监测系统，它能迅速探测出阀厅内早期火灾，它的原理是利用光敏传感器探测火光的存在。用六块测光表测量光的强弱。所有的电子设备装在阀厅外部，用光纤把光输入送到测光计上。阀厅光导的末端有一面透镜，每个阀厅装有六个透镜，相应地就有六块测光计。阀厅的换流变侧装有四个对准阀的透镜，另外两个装在阀厅两侧的地面并对着后墙。前面四个透镜检测的是直接光，边上两个透镜检测的是通过后墙反射后的阀弧光。这样，至少有两个传感器能在任何时候监视到阀厅发出的弧光闪络故障。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但由于它采用光敏感器，容易受到外界光源影响而产生误动。
（3）烟雾探测系统
普通的烟雾探测器也可用在阀厅火灾监测中，并且造价低廉，安装方便。但是，烟雾探测器对安装位置要求较高。鉴于阀厅内空间过大和换流阀的复杂结构，烟雾探测器在实际运行中，对于阀厅某一小区域内发生火灾燃烧时并不起作用。 因此，需妥善选取烟雾探测器的安装位置，将其安装在易燃的位置或者风道上会有较好效果。
二、消防报警及灭火系统
1、消防探测器材
为了防止和减少建筑火灾危害，保护人身和财产安全，本着电力行业“ 安全第一” 的原则和消防工作“ 预防为主，防消结合” 的方针，换流站配备了如：感烟探测器、感温探测器、火焰探测器以及气体探测器等消防探测器材，可有效预警，及时发现早期火情。同时，换流站还配备了一些常规的消防设施。主要包括室外消防栓、移动式灭火器、消防沙池等。
2、换流站雨淋阀系统
换流变压器含有大量的绝缘油，发生火灾时，蔓延速度快，传统消防水泵不能及时有效覆盖着火区域，为此特别设计了雨淋阀系统。该系统主要由雨淋阀、换流变压器感温电缆( 感温电缆缠绕在换流变本体上) 、水雾喷头和控制装置组成。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。如果主机屏设置为手动模式，系统会提醒运行值班人员手动起动雨淋阀喷水灭火；如果主机屏设置为自动模式时，主机会发控制命令至雨淋阀就地控制箱，雨淋阀自动打开，喷水灭火。
3、消防管网系统
消防管网系统包括消防水池、消防管网和消防水泵房。消防管网系统单独有一座消防水池，水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。
4、阀厅火灾报警跳闸系统
换流阀是直流输电工程的核心设备，其价值约占换流站成套设备总价的1／4。特高压金华换流站换流阀运行时的额定直流电流达到5000A，一旦换流阀设备故障，极易引发火灾。为了极早发现阀厅火情，防止火灾隐患的扩大，可在阀厅安装极早期烟雾探测器，紫外探测器是一种能够发现敏感火焰发射的紫外光谱的探测器，它使用一种固态物质作为敏感元件，如碳化硅或硝酸铝。也可使用一种充气管作为敏感元件，安装于阀厅内部四周横梁上，分别指向6组阀塔。当阀塔上有电弧放电时，它能够准确探测到并报警。极早期烟雾探测器也叫吸气式感烟火灾探测器，这种探测器灵敏度非常高，可以在物体的阴燃阶段探测到气流区域中的极低浓度烟。
5、火灾联动控制系统
火灾联动控制系统是指火灾自动报警系统中，接受火灾报警控制器发出的报警信号，按预设逻辑技术与应用完成与其他辅助系统相关的各项消防联动功能的系统。
（1）阀厅区域内火灾联动
阀厅内任意一点火灾探测装置或手动报警装置动作时，起动阀厅内声光报警。任意两点动作且经后台人工确认后，会自动切断阀厅空调电源，关闭阀厅空调进风口，关闭出风口的电动防火阀。火警解除后，电动防火阀会自动打开。
（2）多层建筑物内火灾联动
主控楼、综合楼、辅控楼等多层建筑物内任一层任意一点火灾探测装置或手动报警装置动作时，起动该层楼声光报警。任意两点动作后起动相邻楼层声光报警，切除所有空调电源、风机电源，将电梯迫降至一层并始终打开轿厢门，自动打开门禁系统，方便逃生。
（3）单层建筑物内火灾联动
GIS室、继电保护小室、站用电小室、备品备件库等单层建筑物内任意一点火灾探测装置或手动报警装置动作时，起动声光报警。任意两点动作时，切除该建筑物内所有空调电源、风机电源。
结论
本文通过对截至目前的高压直流换流站内火灾事故发生原因的总结，以及特高压直流换流站阀厅的防火设计、监测措施与消防系统的研究。得到如下结论: 换流阀结构复杂，元件数量庞大，运行电压、容量较高，是火灾发生的重要隐患。换流站内引起火灾的通常并不是换流阀的主设备晶闸管，而是一些辅助设备，如 TE 器、电容器及阀内冷却系统等均为易于引起火灾事故的薄弱环节。 从换流站的设计角度，应尽可能从电气设计、元件选型、阻燃材料选取及机械结构设计等几个方面充分考虑到设备对火灾的预防。
参考文献
[1]高压直流输电工程技术〔M〕．北京: 中国电力出版社，2004.
论文作者:李延钊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/22
标签：火灾论文; 探测器论文; 系统论文; 烟雾论文; 粒子论文; 站内论文; 弧光论文; 《防护工程》2018年第34期论文;