電力系統傳統上劃分為發電、輸電和配電三大組成系統,現在又增加了儲能系統。發電系統發出的電能經由輸電系統的輸送,最后由配電系統分配給各個用戶。一般將電力系統中從降壓配電變電站(高壓配電變電站)出口到用戶端的這一段系統稱為配電系統。配電系統包括變壓器、電抗器、電容器、高低壓開關等設備,直接關聯到千家萬戶,一旦發生火災事故將造成大面積停電,或整個系統瓦解,甚至人員傷亡。因此配電系統消防安全是電力安全運行的重要保障,設置高效的滅火系統,對預防火災事故的發生至關重要。
1、配電系統火災特點
由于配電系統分布廣泛、長期持續運行、設備高度集中,線路配件通常相對封閉,在高負荷運行下,容易出現發熱、電弧、局部放電,甚至是陰燃等現象,火災初期時不易被火災報警系統發現,也不易為肉眼所觀察到,并且可燃物較多,發生火災后,煙霧易聚集、溫度高、難以救援、撲救困難。該類火災具有分布性、持續性和隱蔽性?;馂陌l生后蔓延迅速、疏散困難,火場溫度高,極容易造成人員傷亡、設備損壞等重大事故。
2、配電系統消防現狀
《建筑防火通用規范》(GB55037-2022)對配電系統場所設置消防設施沒做要求?!断涝O施通用規范》(GB55036-2022)也僅提出了細水霧滅火系統在油浸變壓器室的持續噴霧時間大于或等于20min?!督ㄖO計防火規范》(GB50016-2014(2018年版))規定:“單臺容量在40MV·A及以上的廠礦企業油浸變壓器,單臺容量在90MV·A及以上的電廠油浸變壓器,單臺容量在125MV·A及以上的獨立變電站油浸變壓器;”和“充可燃油并設置在高層民用建筑內的高壓電容器和多油開關室”應設自動滅火系統,大多數配電場所沒有設置。而且現行消防標準只是對配電場所的建筑進行保護,沒有考慮設施設備自身的火災撲救。當設備內部火災發生時,外部建筑消防設施火無法及時發現和撲救,滅火設施釋放的滅火劑難以進入設備內部,造成設備損毀。如果對配電系統進行保護,需要同時保護建筑和設施設備,有針對性的在設備內部設置自動探測和滅火系統。
3、全氟己酮滅火技術
全氟己酮常溫常壓下是液體,沸點49.2℃,凝固點-108℃,臭氧損耗潛能值為0,溫室效應值小于1,滅火效率高,吸熱降溫,對人安全,絕緣性強(大于110kV),潔凈環保,是哈龍和氫氟碳化物(HFCs)溫室氣體滅火劑的優良替代品。全氟己酮滅火技術作為目前最高效環保的滅火技術被國際消防屆廣泛認可,已在美國和歐洲應用了二十年。其滅火機理是通過物理和化學兩方面的作用:一是降溫滅火,全氟己酮液體霧化噴出后遇熱(48℃)汽化,迅速吸熱降溫,降到燃點以下,中斷燃燒。二是覆蓋窒息滅火,全氟己酮比重大,與空氣混合物比較重,在下落的過程中可以隔絕空氣中的氧氣滅火。三是化學抑制滅火,全氟己酮在高溫下發生分解,捕捉燃燒產生的自由基,終止引起火焰傳播的鏈式反應滅火。
4、配電系統滅火的適用性
由于電氣火災溫度高、蔓延快,如不及時斷電故障點會持續放熱,引發復燃,而且重要部位有人值守,因此應對配電系統火災不單純是撲滅明火,還應快速降溫、對人無毒害、對設備無損害。根據全氟己酮滅火原理,滅火時由液態變為氣態,通過相變大量吸熱。試驗證明,全氟己酮在滅火過程中,環境熱輻射會出現明顯下降,有良好的降溫效果(如圖)。同時滅火劑本身絕緣,具有滅弧功能,無毒環保,潔凈無污染,非常適合配電系統的消防安全保護。
山東電力研究院聯合山東省科學院、山東天康達安防科技有限公司,進行了配電室、電纜溝、配電柜等多場景全氟己酮滅火研究和試驗,均取得了成功。試驗證明,全氟己酮滅火技術適用于配電系統的火災撲救,可以應用到各類配電場所和設施設備。
5、配電系統實際應用
全氟己酮滅火技術有多種應用形式,可靈活配置,既能局部應用,也可組合分配全淹沒應用。目前國內已在變電站、配電室、電氣柜內部以及電化學儲能電站等場所實際應用。
全氟己酮滅火技術雖然在國內剛起步,但因為其高效的滅火、優良的性能,已被消防行業認可,市場規模迅速增長。特別是隨著我國《基加利修正案》履約和“碳達峰,碳中和”戰略目標的實施,該技術將會得到更廣泛的應用,促進配電系統更加安全穩定的運行。