解析特高压直流换流站的消防系统
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。作者以金华换流站消防系统为例，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。
浙江金华换流站是溪洛渡左岸-浙西±kV特高压直流输电工程的受端换流站，该工程是国家十二五重点工程，额定直流输送功率为0MW，额定直流电流A，站内运行设备数量大、技术复杂、运行温度高，属于国家重点消防防火单位。一旦发生火灾，不仅会造成重大的经济损失，还会对电网的安全稳定运行造成极大的破坏。
为此，金华站设计安装了复杂完善的火灾消防系统，它具有独立的监控主机平台，并能与其他辅助系统进行消防联动。站内的四座换流阀厅是全站的核心设备，价格昂贵且极易发生火灾。为此，该站特别设计了阀厅火灾报警跳闸系统。
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换流变雨淋阀系统
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启动雨淋阀喷水灭火；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。此外，其启动回路中还串入换流变所在kVGIS交流场串的开关常闭接点，确保换流变所在串的边开关及中开关都在分位即换流变不带电时，雨淋阀才具备启动条件，防止换流变带电运行时雨淋阀系统误动作。
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。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、RB1、RB2、RB3继电保护室、直流场、滤波场等区域四周。
正常情况下消防系统水压稳压泵将水压维持在0.8Mpa。当水压低于0.7Mpa时稳压泵自动启动保持管网压力，达到0.8Mpa时自动停止。消防用水时，稳压泵运行到消防管网的压力继续下降至0.65Mpa时，一台电动消防水泵自动投运，同时稳压泵停运。若水压继续下降至0.6Mpa时，另一台电动消防水泵自动投运。此时若电动消防泵启动失败，则柴油机消防泵自动启动，保证了消防用水的可靠性。
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A，一旦换流阀设备故障，极易引发火灾。为了及早发现阀厅火情,防止火灾隐患的扩大，金华换流站特别配置了阀厅火灾报警跳闸系统，控制保护采用许继公司的WPI-A微机型保护接口装置。
1金华站阀厅火灾报警跳闸系统的构成
每座阀厅均安装了极早期烟雾探测器及14个紫外探测器。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(VESDA)又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，极早期探测器区别于一般的火灾探测器，甚至可以称之为预防火灾的装置。
低端阀厅安装了8个极早期烟雾探测器。其中7个极早期烟雾探测装置的吸气管安装于阀塔正上方的横梁上，1个极早期烟雾探测器的吸气管安装于阀厅空调设备间的新风口。因空间较大，高端阀厅安装了10个极早期烟雾探测器，其中9个极早期烟雾探测装置的吸气管安装于阀塔正上方的横梁上，1个极早期烟雾探测器的吸气管安装于阀厅空调设备间的新风口。
每个紫外探测器、极早期烟雾探测器的火警和故障信号都会接入信号扩展箱，如图1所示。信号扩展箱将一副火灾报警的常开节点扩展成3对常开节点、3对常闭节点。这3对接点分别送至阀厅火灾跳闸保护接口屏（双套装置）和消防主机使用。阀厅火灾跳闸接口屏同时接入一副常开接点和一副常闭接点以构成RS触发，防止探测器故障误动，接线方式如图2所示。
图1安装于阀厅巡视走道上的信号扩展箱图2信号扩展箱接线示意图2阀厅火灾报警跳闸系统的逻辑
2.1阀厅内任意一个紫外探测器或极早期探测器动作，阀厅火灾跳闸保护接口屏报警。
2.2当紫外探测器或极早期探测器故障时，阀厅火灾跳闸接口屏不再将该故障探测器的动作情况参与逻辑判断。
2.3跳闸逻辑一如图3所示。若空调进风口极早期探测器正常工作未检测到烟雾时，当阀厅内任意一个紫外探测器和任意一个极早期烟雾探测器动作时判定阀厅火灾，此时保护动作跳闸，跳闸信号经控制保护系统切换后，出口跳开阀组交流侧进线开关。
图3火灾跳闸保护接口屏动作逻辑一2.4若空调进风口极早期探测器故障或检测到烟雾时，阀厅内的极早期探测器的动作情况不再参与阀厅火灾跳闸逻辑判断，避免阀厅外由于秸秆焚烧或雾霾天气等产生的污染空气被阀厅空调带入阀厅，从而干扰阀厅火灾跳闸接口屏的逻辑判断，防止阀厅火灾跳闸接口屏系统误动。
跳闸逻辑二如图4所示，此时阀厅火灾跳闸保护接口屏逻辑为阀厅内任意两个或以上紫外探测器检测到火灾时判定阀厅火灾，此时保护动作跳闸，跳闸信号经控制保护系统切换后，出口跳开阀组交流侧进线开关。
图4火灾跳闸保护接口屏动作逻辑二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，按预设逻辑完成与其它辅助系统相关的各项消防联动功能的系统[5]。
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，启动阀厅内声光报警。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，启动该层楼声光报警。任意两点动作后启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，启动声光报警。任意两点动作时，切除该建筑物内所有空调电源、风机电源。
结论本文以金华换流站消防系统为例，系统的介绍分析了换流站消防系统的结构、组成、主要功能以及和其他系统的相关联动和配合关系，对其它新建换流站的消防系统设计和调试具有一定的借鉴作用。
本文编自《电气技术》，论文标题为“特高压直流换流站消防系统分析”，作者为潘俊锐、曹俊生。
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