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泉州市天龍電子科技有限公司

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電力極早期火災(zāi)應(yīng)用技術(shù)-天龍科技已在國網(wǎng)公司聯(lián)開研發(fā)試點(diǎn)成功

1 前言

1.1 項(xiàng)目背景

國家電網(wǎng)是全國能源供給核心，電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行關(guān)乎全國經(jīng)濟(jì)安全，是新常態(tài)國家安全的重要組成部分。電力核心系統(tǒng)，尤其是變電站/電纜遂道及電纜隧道等核心要害設(shè)備的消防預(yù)警是關(guān)系到國計(jì)民生的大問題，也是當(dāng)前著力防范化解重大風(fēng)險(xiǎn)，保持經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展社會大局穩(wěn)定工作的重要組成部分。

近年來，電力系統(tǒng)消防事故頻發(fā)，并有逐年上升的趨勢，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失與嚴(yán)重的社會影響。

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

2018年6月2日，國家電網(wǎng)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(fā)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(fā)電有限公司正常運(yùn)行中啟備變區(qū)域、2號高廠變區(qū)域冒煙著火，造成2號機(jī)組解列，2號高廠變、啟備變及部分設(shè)備受損。

2018年3月23日，國家能源集團(tuán)元寶山發(fā)電有限責(zé)任公司發(fā)生火災(zāi)事故。#2機(jī)組超低排放改造過程中，脫硫吸收塔發(fā)生火災(zāi)。

而電力系統(tǒng)火災(zāi)不同于其他的火災(zāi),具有破壞性大、火勢蔓延快的特點(diǎn)。著火后電力設(shè)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(nèi)存在跨步電壓和接觸壓，極易引起觸電事故，且部分電氣設(shè)備內(nèi)部充有大量油（如變壓器、電壓互感器等），著火后可能發(fā)生噴油、爆炸等，一旦電力系統(tǒng)著火，滅火處置難度極大。因此，對于電力系統(tǒng)的消防隱患提前發(fā)現(xiàn)、提前預(yù)警比事發(fā)后滅火要重要得多。

1.2勘察內(nèi)容

1)現(xiàn)場勘查及火災(zāi)和電氣火災(zāi)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(shè)施現(xiàn)狀；

5)變電站/電纜遂道所在地及周邊環(huán)境情況；

1.3現(xiàn)場勘查及火災(zāi)隱患分析

變電站/電纜遂道火災(zāi)通常可有多種原因誘發(fā)，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(shè)備工作特性的多種原因。

變電站/電纜遂道內(nèi)還有眾多開關(guān)柜和配電柜，這些電氣設(shè)備在長時(shí)間運(yùn)行過程中容易產(chǎn)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(xiàn)象，當(dāng)這些電氣火災(zāi)隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、預(yù)警和處置排查時(shí)，就容易產(chǎn)生電氣火災(zāi)，引燃柜內(nèi)的線纜并引發(fā)變電站/電纜遂道火災(zāi)。

1.4主要依據(jù)

1.4.1 國家電網(wǎng)相關(guān)政策

國家電網(wǎng)公司歷來高度重視消防工作。2017年公司安質(zhì)部下發(fā)了《國家電網(wǎng)公司關(guān)于印發(fā)國家電網(wǎng)公司電氣火災(zāi)綜合治理工作方案的通知》（國家電網(wǎng)安質(zhì)〔2017〕449號），運(yùn)檢部下發(fā)了《國網(wǎng)運(yùn)檢部關(guān)于印發(fā)輸變配設(shè)備設(shè)施電氣火災(zāi)綜合治理工作方案的通知》（運(yùn)檢技術(shù)〔2017〕81號），組織各單位開展了為期三年的電氣火災(zāi)隱患排查治理工作。近期針對天山換流站火災(zāi)事故，運(yùn)檢部又下發(fā)了《國家電網(wǎng)公司關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)電氣火災(zāi)綜合治理工作的通知》（國家電網(wǎng)運(yùn)檢〔2018〕320號）等三項(xiàng)文件，要求各單位進(jìn)一步強(qiáng)化變電站/電纜遂道（換流站）火災(zāi)隱患排查。

2020年5月設(shè)備部再次下發(fā)文件：《國網(wǎng)設(shè)備部關(guān)于進(jìn)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(shè)備變電（2020）30號），并并明確提出“提高火災(zāi)初期監(jiān)測預(yù)警能力，推廣應(yīng)用極早期火災(zāi)探測器等實(shí)用高效的新技術(shù)、新裝備”。

1.4.2主要參考資料

為貫徹國家有關(guān)規(guī)定和要求，在編制此任務(wù)書時(shí)依據(jù)和參照下列規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、文件和資料：

u 《電力設(shè)備典型消防規(guī)程》DL5027-2015

u 《火力發(fā)電廠與變電所設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50229-2006

u 《中華人民共和國消防法》

u 《火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50116-2013

u 《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB14287-2014

u 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014

u 《火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》 GB50166-2007

u 《火災(zāi)報(bào)警控制器》GB4717-2005

u 《消防聯(lián)動控制系統(tǒng)》GB16806-2006

u 《消防控制室通用技術(shù)要求》GB25506-2010

1.5主要原則

1）認(rèn)真學(xué)習(xí)國家有關(guān)規(guī)定，結(jié)合現(xiàn)代科技手段，建設(shè)變電站/電纜遂道的消防工程，做好早期火災(zāi)的探測和報(bào)警。只有把火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，才能真正有效的保護(hù)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(xiàn)代建筑，消防工程設(shè)計(jì)應(yīng)最大限度的保護(hù)變電站/電纜遂道的高壓供配電設(shè)備。前端探測器、管線敷設(shè)、應(yīng)做到對高壓供配電設(shè)備本體的最小干預(yù)。

3）建成后的消防系統(tǒng)整體為現(xiàn)代化、智能化的消防系統(tǒng)，應(yīng)具備預(yù)警準(zhǔn)確、報(bào)警及時(shí)、聯(lián)動到位等功能，系統(tǒng)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到國家有關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求。

4）在實(shí)現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)性和性能可靠的前提下，用好資金不浪費(fèi)，選型要經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，使購置的設(shè)備、器材達(dá)到最優(yōu)性價(jià)比。

5）加強(qiáng)消防專管隊(duì)伍的消防知識和專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，建立健全消防安全管理規(guī)章制度，有效預(yù)防和減少火災(zāi)發(fā)生，強(qiáng)化變電站/電纜遂道消防安全。

2 項(xiàng)目必要性

電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行是關(guān)系到國計(jì)民生的大問題，若變電站/電纜遂道發(fā)生火災(zāi)事故將使變電站/電纜遂道停止運(yùn)行，造成大面積停電、生產(chǎn)停頓、生活混亂，危及社會公共安全，造成非常嚴(yán)重的后果。因此變電站/電纜遂道的火災(zāi)防護(hù)首先要電氣故障隱患預(yù)警和火災(zāi)的早期報(bào)警，在發(fā)現(xiàn)有可能引發(fā)火災(zāi)電氣故障隱患時(shí)就及時(shí)處理，避免火災(zāi)發(fā)生。其次，對不能做到電氣故障隱患探測的火災(zāi)隱患，要在明火產(chǎn)生前盡早探測到，以及時(shí)處理，避免成災(zāi)。也就是要把火災(zāi)防范于未“燃”。

變電站/電纜遂道火災(zāi)通�？捎卸喾N原因誘發(fā)，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(shè)備工作特性的多種原因。

變電站/電纜遂道內(nèi)還有眾多開關(guān)柜和配電柜，這些電氣設(shè)備在長時(shí)間運(yùn)行過程中容易產(chǎn)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(xiàn)象，當(dāng)這些電氣火災(zāi)隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、預(yù)警和處置排查時(shí)，就容易產(chǎn)生電氣火災(zāi)，引燃柜內(nèi)的線纜并引發(fā)變電站/電纜遂道火災(zāi)。

因現(xiàn)有的消防設(shè)施，已經(jīng)不能勝任變電站/電纜遂道的消防安全，所以必須進(jìn)行消防能力提升建設(shè)工作。

1.1 必要性分析

通過近期國內(nèi)電力系統(tǒng)變電站/電纜遂道電氣火災(zāi)隱患排查治理調(diào)研工作，發(fā)現(xiàn)諸多影響變電站/電纜遂道安全性和可靠性的電氣火災(zāi)隱患，部分隱患已經(jīng)發(fā)展成為火災(zāi)事故，為國家和人民帶來了一定的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。

6.18西安變電力系統(tǒng)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(nèi)到外爆炸現(xiàn)象，形成明顯短路痕跡）為整個(gè)事故的起始點(diǎn)；因?yàn)殡娎|溝道空間窄小，通風(fēng)不良，電纜敷設(shè)密集，使事故不斷擴(kuò)大延伸。6.18西安變電站/電纜遂道爆炸事故就是一個(gè)沉痛的教訓(xùn)，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(shè)備損壞報(bào)廢，經(jīng)濟(jì)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(fù)荷24.3萬千瓦，占西安地區(qū)總負(fù)荷的7.34%，占陜西電網(wǎng)總負(fù)荷的1.48%，停電用戶8.65萬戶，占西安地區(qū)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(zāi)防護(hù)首先要對電氣火災(zāi)隱患做到早期預(yù)警和火災(zāi)的早期報(bào)警，在發(fā)現(xiàn)有可能引發(fā)電氣火災(zāi)的隱患時(shí)就及時(shí)預(yù)警及時(shí)處理，避免火災(zāi)的發(fā)生，就是要把火災(zāi)防范于未燃。變電站/電纜遂道的火災(zāi)危險(xiǎn)源就是變壓器、電線電纜和高壓開關(guān)柜等電氣設(shè)備，因此變電站/電纜遂道的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是防護(hù)變電站/電纜遂道的重要火災(zāi)預(yù)警設(shè)備。

通過近期對雅安漢碑110KV變電站/電纜遂道等進(jìn)行電氣火災(zāi)隱患調(diào)研工作時(shí)發(fā)現(xiàn)，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(shè)備規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)制定、定期檢查及持續(xù)整改方面做了大量工作，但是面臨復(fù)雜的設(shè)備狀態(tài)及日益嚴(yán)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(huán)節(jié)，突出表現(xiàn)在以上變電站/電纜遂道及輔助設(shè)施現(xiàn)有的消防設(shè)施急需能力提升建設(shè)，沒有設(shè)置專業(yè)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，缺乏火災(zāi)早期、極早期消防隱患預(yù)警手段等。因此，亟待進(jìn)行雅安市變電站/電纜遂道消防能力提升建設(shè)工作，提升雅安市變電站/電纜遂道的智慧消防和電氣火災(zāi)極早期報(bào)警技術(shù)水平，將變電站/電纜遂道電氣火災(zāi)隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

1.2 效益分析

通過近期變電站/電纜遂道電氣火災(zāi)隱患排查治理調(diào)研工作，發(fā)現(xiàn)諸多影響變電站/電纜遂道安全性和可靠性的電氣火災(zāi)隱患，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，將使變電站/電纜遂道停止運(yùn)行，造成大面積停電、生產(chǎn)停頓、生活混亂，危及社會公共安全，造成非常嚴(yán)重的后果。而電力系統(tǒng)火災(zāi)又不同于其他的火災(zāi)，滅火處置難度極大。本項(xiàng)目為變電站/電纜遂道提供電氣火災(zāi)極早期預(yù)警手段，把火災(zāi)防范于未燃。具有高可靠性、安全性、可擴(kuò)展性及易操作性等優(yōu)勢，為變電站/電纜遂道提供更有效、可靠的監(jiān)控、預(yù)警與維護(hù)手段。

2 項(xiàng)目需求分析

2.1 變電站/電纜遂道內(nèi)高壓配電柜的電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析

通過對變電站/電纜遂道（變電站/電纜遂道）內(nèi)高壓配電柜的現(xiàn)場勘察，這些配電柜運(yùn)行時(shí)間較長，柜內(nèi)元器件開始老化。開關(guān)接點(diǎn)熔蝕接觸不良產(chǎn)生電弧，絕緣端子絕緣水平降低等故障，易產(chǎn)生漏電、高溫和故障電弧而引起電氣火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。變電站/電纜遂道內(nèi)這些眾多的高壓開關(guān)柜和低壓配電柜，電氣設(shè)備在長時(shí)間運(yùn)行過程中容易產(chǎn)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(xiàn)象，當(dāng)這些電氣火災(zāi)隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、預(yù)警和處置排查時(shí)，就容易產(chǎn)生電氣火災(zāi)，引燃柜內(nèi)的線纜并引發(fā)變電站/電纜遂道火災(zāi)。

2.2 變電站/電纜遂道主變壓器的電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析

主變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，繞組和鐵芯導(dǎo)磁元件外殼產(chǎn)生大量的熱量，變壓器油溫最高可達(dá)90℃以上。如果變壓器過負(fù)荷運(yùn)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(fā)生老化，使絕緣強(qiáng)度降低，這樣當(dāng)變壓器發(fā)生穿越性故障時(shí)（如雷電）在過電壓沖擊時(shí)，極易使局部絕緣擊穿，造成匝間短路；使變壓器內(nèi)部溫度升高；在變壓器油質(zhì)劣化時(shí)或者變壓器進(jìn)水受潮時(shí)，都會引起變壓器絕緣擊穿，造成匝間短路，產(chǎn)生電弧使變壓器內(nèi)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(diǎn)為140℃，燃點(diǎn)為165~180℃左右，自燃點(diǎn)為332℃)，從而使變壓器內(nèi)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(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析

變電站/電纜遂道內(nèi)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(shí)間運(yùn)行過程中絕緣性能會發(fā)生老化現(xiàn)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(nèi)到外爆炸現(xiàn)象，形成明顯短路痕跡）為整個(gè)事故的起始點(diǎn)；因?yàn)殡娎|溝道空間窄小，通風(fēng)不良，電纜敷設(shè)密集，使事故不斷擴(kuò)大延伸。

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