電力極早期火災應用技術-天龍科技已在國網公司聯開研發試點成功

1 前言

1.1 項目背景

國家電網是全國能源供給核心，電力系統的安全運行關乎全國經濟安全，是新常態國家安全的重要組成部分。電力核心系統，尤其是變電站/電纜遂道及電纜隧道等核心要害設備的消防預警是關系到國計民生的大問題，也是當前著力防范化解重大風險，保持經濟持續健康發展社會大局穩定工作的重要組成部分。

近年來，電力系統消防事故頻發，并有逐年上升的趨勢，給企業帶來巨大的經濟損失與嚴重的社會影響。

2018年4月7日，國家電網公司±800千伏天山換流站極I高端Y/D-B相換流變突發故障，引發設備著火，造成部分設備燒損。

2018年6月2日，國家電網有限公司±800千伏宜賓換流站極Ⅱ低端Y/Y-A相換流變突發故障著火，造成該換流變燒損。

2018年6月17日，國電投朝陽燕山湖發電有限公司正常運行中啟備變區域、2號高廠變區域冒煙著火，造成2號機組解列，2號高廠變、啟備變及部分設備受損。

2018年3月23日，國家能源集團元寶山發電有限責任公司發生火災事故。#2機組超低排放改造過程中，脫硫吸收塔發生火災。

而電力系統火災不同于其他的火災,具有破壞性大、火勢蔓延快的特點。著火后電力設備可能仍帶電，因電氣絕緣損壞或帶電線纜斷落接地，在一定范圍內存在跨步電壓和接觸壓，極易引起觸電事故，且部分電氣設備內部充有大量油（如變壓器、電壓互感器等），著火后可能發生噴油、爆炸等，一旦電力系統著火，滅火處置難度極大。因此，對于電力系統的消防隱患提前發現、提前預警比事發后滅火要重要得多。

1.2勘察內容

1)現場勘查及火災和電氣火災隱患分析；

2)變電站/電纜遂道消防救援條件；

3)變電站/電纜遂道的消防組織管理概況；

4)變電站/電纜遂道的消防設施現狀；

5)變電站/電纜遂道所在地及周邊環境情況；

1.3現場勘查及火災隱患分析

變電站/電纜遂道火災通常可有多種原因誘發，其中包括自然的原因，也包括基于變壓器、配電柜等各類電氣設備工作特性的多種原因。

變電站/電纜遂道內還有眾多開關柜和配電柜，這些電氣設備在長時間運行過程中容易產生局部接觸不良、局部高溫、電弧、部分元器件老化擊穿等故障現象，當這些電氣火災隱患不能及時發現、預警和處置排查時，就容易產生電氣火災，引燃柜內的線纜并引發變電站/電纜遂道火災。

1.4主要依據

1.4.1 國家電網相關政策

國家電網公司歷來高度重視消防工作。2017年公司安質部下發了《國家電網公司關于印發國家電網公司電氣火災綜合治理工作方案的通知》（國家電網安質〔2017〕449號），運檢部下發了《國網運檢部關于印發輸變配設備設施電氣火災綜合治理工作方案的通知》（運檢技術〔2017〕81號），組織各單位開展了為期三年的電氣火災隱患排查治理工作。近期針對天山換流站火災事故，運檢部又下發了《國家電網公司關于進一步加強電氣火災綜合治理工作的通知》（國家電網運檢〔2018〕320號）等三項文件，要求各單位進一步強化變電站/電纜遂道（換流站）火災隱患排查。

2020年5月設備部再次下發文件：《國網設備部關于進一步加快變電站/電纜遂道消防隱患治理和消防能力提升的通知》（設備變電（2020）30號），并并明確提出“提高火災初期監測預警能力，推廣應用極早期火災探測器等實用高效的新技術、新裝備”。

1.4.2主要參考資料

為貫徹國家有關規定和要求，在編制此任務書時依據和參照下列規范、標準、文件和資料：

u 《電力設備典型消防規程》DL5027-2015

u 《火力發電廠與變電所設計防火規范》GB50229-2006

u 《中華人民共和國消防法》

u 《火災自動報警系統設計規范》GB50116-2013

u 《電氣火災監控系統設計規范》GB14287-2014

u 《建筑設計防火規范》GB50016-2014

u 《火災自動報警系統施工及驗收規范》 GB50166-2007

u 《火災報警控制器》GB4717-2005

u 《消防聯動控制系統》GB16806-2006

u 《消防控制室通用技術要求》GB25506-2010

1.5主要原則

1）認真學習國家有關規定，結合現代科技手段，建設變電站/電纜遂道的消防工程，做好早期火災的探測和報警。只有把火災消滅在萌芽狀態，才能真正有效的保護變電站/電纜遂道的安全。

2）變電站/電纜遂道消防工程有別于其他現代建筑，消防工程設計應最大限度的保護變電站/電纜遂道的高壓供配電設備。前端探測器、管線敷設、應做到對高壓供配電設備本體的最小干預。

3）建成后的消防系統整體為現代化、智能化的消防系統，應具備預警準確、報警及時、聯動到位等功能，系統指標應達到國家有關技術指標要求。

4）在實現技術先進性和性能可靠的前提下，用好資金不浪費，選型要經濟實惠，使購置的設備、器材達到最優性價比。

5）加強消防專管隊伍的消防知識和專業技術培訓，建立健全消防安全管理規章制度，有效預防和減少火災發生，強化變電站/電纜遂道消防安全。

 

2 項目必要性

電力系統的安全運行是關系到國計民生的大問題，若變電站/電纜遂道發生火災事故將使變電站/電纜遂道停止運行，造成大面積停電、生產停頓、生活混亂，危及社會公共安全，造成非常嚴重的后果。因此變電站/電纜遂道的火災防護首先要電氣故障隱患預警和火災的早期報警，在發現有可能引發火災電氣故障隱患時就及時處理，避免火災發生。其次，對不能做到電氣故障隱患探測的火災隱患，要在明火產生前盡早探測到，以及時處理，避免成災。也就是要把火災防范于未“燃”。

變電站/電纜遂道火災通常可有多種原因誘發，其中包括自然的原因，也包括基于變壓器、配電柜等各類電氣設備工作特性的多種原因。

變電站/電纜遂道內還有眾多開關柜和配電柜，這些電氣設備在長時間運行過程中容易產生局部接觸不良、局部高溫、電弧、部分元器件老化擊穿等故障現象，當這些電氣火災隱患不能及時發現、預警和處置排查時，就容易產生電氣火災，引燃柜內的線纜并引發變電站/電纜遂道火災。

因現有的消防設施，已經不能勝任變電站/電纜遂道的消防安全，所以必須進行消防能力提升建設工作。

1.1 必要性分析

通過近期國內電力系統變電站/電纜遂道電氣火災隱患排查治理調研工作，發現諸多影響變電站/電纜遂道安全性和可靠性的電氣火災隱患，部分隱患已經發展成為火災事故，為國家和人民帶來了一定的經濟損失和社會影響。

6.18西安變電力系統爆炸事故的起因即是:35KV韋里Ⅲ電纜中間接頭處短路（接頭處有明顯從內到外爆炸現象，形成明顯短路痕跡）為整個事故的起始點；因為電纜溝道空間窄小，通風不良，電纜敷設密集，使事故不斷擴大延伸。6.18西安變電站/電纜遂道爆炸事故就是一個沉痛的教訓，事故直接造成1臺330KV變壓器、2臺110KV變壓器燒毀，部分110KV、35KV電氣設備損壞報廢，經濟損失400萬元。事故造成330KV西安南郊電全停，周邊8座110KV變電站/電纜遂道失壓。共損失負荷24.3萬千瓦，占西安地區總負荷的7.34%，占陜西電網總負荷的1.48%，停電用戶8.65萬戶，占西安地區總用戶是4.32%，造成了不好的社會影響。

因此變電站/電纜遂道的火災防護首先要對電氣火災隱患做到早期預警和火災的早期報警，在發現有可能引發電氣火災的隱患時就及時預警及時處理，避免火災的發生，就是要把火災防范于未燃。變電站/電纜遂道的火災危險源就是變壓器、電線電纜和高壓開關柜等電氣設備，因此變電站/電纜遂道的電氣火災監控系統是防護變電站/電纜遂道的重要火災預警設備。

通過近期對雅安漢碑110KV變電站/電纜遂道等進行電氣火災隱患調研工作時發現，雖然電力公司各級主管部門均具有較高的安全意識，并在電力設備規劃、標準制定、定期檢查及持續整改方面做了大量工作，但是面臨復雜的設備狀態及日益嚴峻的消防形勢，部分變電站/電纜遂道仍存在消防安全薄弱環節，突出表現在以上變電站/電纜遂道及輔助設施現有的消防設施急需能力提升建設，沒有設置專業電氣火災監控系統，缺乏火災早期、極早期消防隱患預警手段等。因此，亟待進行雅安市變電站/電纜遂道消防能力提升建設工作，提升雅安市變電站/電纜遂道的智慧消防和電氣火災極早期報警技術水平，將變電站/電纜遂道電氣火災隱患消滅在萌芽狀態。

1.2 效益分析

通過近期變電站/電纜遂道電氣火災隱患排查治理調研工作，發現諸多影響變電站/電纜遂道安全性和可靠性的電氣火災隱患，一旦發生火災事故，將使變電站/電纜遂道停止運行，造成大面積停電、生產停頓、生活混亂，危及社會公共安全，造成非常嚴重的后果。而電力系統火災又不同于其他的火災，滅火處置難度極大。本項目為變電站/電纜遂道提供電氣火災極早期預警手段，把火災防范于未燃。具有高可靠性、安全性、可擴展性及易操作性等優勢，為變電站/電纜遂道提供更有效、可靠的監控、預警與維護手段。

 

2 項目需求分析

2.1 變電站/電纜遂道內高壓配電柜的電氣火災風險分析

通過對變電站/電纜遂道（變電站/電纜遂道）內高壓配電柜的現場勘察，這些配電柜運行時間較長，柜內元器件開始老化。開關接點熔蝕接觸不良產生電弧，絕緣端子絕緣水平降低等故障，易產生漏電、高溫和故障電弧而引起電氣火災的風險。變電站/電纜遂道內這些眾多的高壓開關柜和低壓配電柜，電氣設備在長時間運行過程中容易產生局部接觸不良、局部高溫、電弧、部分元器件老化擊穿等故障現象，當這些電氣火災隱患不能及時發現、預警和處置排查時，就容易產生電氣火災，引燃柜內的線纜并引發變電站/電纜遂道火災。

2.2 變電站/電纜遂道主變壓器的電氣火災風險分析

主變壓器在正常運行時，繞組和鐵芯導磁元件外殼產生大量的熱量，變壓器油溫最高可達90℃以上。如果變壓器過負荷運行，油溫將會更高。變壓器里的絕緣材料如電纜紙、棉紗、布料、木塊等在較高溫度作用下將逐步發生老化，使絕緣強度降低，這樣當變壓器發生穿越性故障時（如雷電）在過電壓沖擊時，極易使局部絕緣擊穿，造成匝間短路；使變壓器內部溫度升高；在變壓器油質劣化時或者變壓器進水受潮時，都會引起變壓器絕緣擊穿，造成匝間短路，產生電弧使變壓器內部溫度升高。在電弧的高溫作用下，迅速使油分解氣化、閃燃并著火(變壓器油的閃點為140℃，燃點為165~180℃左右，自燃點為332℃)，從而使變壓器內部壓力急劇增加，造成外殼爆裂，大量噴油著火。

2.3 變電站/電纜遂道電纜及線路電氣火災風險分析

變電站/電纜遂道內有大量的電線和電纜，這些線纜在電纜層、電纜豎井和電 纜隧道之中，長時間運行過程中絕緣性能會發生老化現象使絕緣性能下降。

西安6.18變電站/電纜遂道爆炸事故的起因即是：35KV韋里Ⅲ電纜中間接頭處短路（接頭處有明顯從內到外爆炸現象，形成明顯短路痕跡）為整個事故的起始點；因為電纜溝道空間窄小，通風不良，電纜敷設密集，使事故不斷擴大延伸。