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电力极早期火灾应用技术-天龙科技已在国网公司联开研发试点成功

1 前言

1.1 项目背景

国家电网是全国能源供给核心，电力系统的安全运行关乎全国经济安全，是新常态国家安全的重要组成部分。电力核心系统，尤其是变电站/电缆遂道及电缆隧道等核心要害设备的消防预警是关系到国计民生的大问题，也是当前着力防范化解重大风险，保持经济持续健康发展社会大局稳定工作的重要组成部分。

近年来，电力系统消防事故频发，并有逐年上升的趋势，给企业带来巨大的经济损失与严重的社会影响。

2018年4月7日，国家电网公司±800千伏天山换流站极I高端Y/D-B相换流变突发故障，引发设备着火，造成部分设备烧损。

2018年6月2日，国家电网有限公司±800千伏宜宾换流站极Ⅱ低端Y/Y-A相换流变突发故障着火，造成该换流变烧损。

2018年6月17日，国电投朝阳燕山湖发电有限公司正常运行中启备变区域、2号高厂变区域冒烟着火，造成2号机组解列，2号高厂变、启备变及部分设备受损。

2018年3月23日，国家能源集团元宝山发电有限责任公司发生火灾事故。#2机组超低排放改造过程中，脱硫吸收塔发生火灾。

而电力系统火灾不同于其他的火灾,具有破坏性大、火势蔓延快的特点。着火后电力设备可能仍带电，因电气绝缘损坏或带电线缆断落接地，在一定范围内存在跨步电压和接触压，极易引起触电事故，且部分电气设备内部充有大量油（如变压器、电压互感器等），着火后可能发生喷油、爆炸等，一旦电力系统着火，灭火处置难度极大。因此，对于电力系统的消防隐患提前发现、提前预警比事发后灭火要重要得多。

1.2勘察内容

1)现场勘查及火灾和电气火灾隐患分析；

2)变电站/电缆遂道消防救援条件；

3)变电站/电缆遂道的消防组织管理概况；

4)变电站/电缆遂道的消防设施现状；

5)变电站/电缆遂道所在地及周边环境情况；

1.3现场勘查及火灾隐患分析

变电站/电缆遂道火灾通常可有多种原因诱发，其中包括自然的原因，也包括基于变压器、配电柜等各类电气设备工作特性的多种原因。

变电站/电缆遂道内还有众多开关柜和配电柜，这些电气设备在长时间运行过程中容易产生局部接触不良、局部高温、电弧、部分元器件老化击穿等故障现象，当这些电气火灾隐患不能及时发现、预警和处置排查时，就容易产生电气火灾，引燃柜内的线缆并引发变电站/电缆遂道火灾。

1.4主要依据

1.4.1 国家电网相关政策

国家电网公司历来高度重视消防工作。2017年公司安质部下发了《国家电网公司关于印发国家电网公司电气火灾综合治理工作方案的通知》（国家电网安质〔2017〕449号），运检部下发了《国网运检部关于印发输变配设备设施电气火灾综合治理工作方案的通知》（运检技术〔2017〕81号），组织各单位开展了为期三年的电气火灾隐患排查治理工作。近期针对天山换流站火灾事故，运检部又下发了《国家电网公司关于进一步加强电气火灾综合治理工作的通知》（国家电网运检〔2018〕320号）等三项文件，要求各单位进一步强化变电站/电缆遂道（换流站）火灾隐患排查。

2020年5月设备部再次下发文件：《国网设备部关于进一步加快变电站/电缆遂道消防隐患治理和消防能力提升的通知》（设备变电（2020）30号），并并明确提出“提高火灾初期监测预警能力，推广应用极早期火灾探测器等实用高效的新技术、新装备”。

1.4.2主要参考资料

为贯彻国家有关规定和要求，在编制此任务书时依据和参照下列规范、标准、文件和资料：

u 《电力设备典型消防规程》DL5027-2015

u 《火力发电厂与变电所设计防火规范》GB50229-2006

u 《中华人民共和国消防法》

u 《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013

u 《电气火灾监控系统设计规范》GB14287-2014

u 《建筑设计防火规范》GB50016-2014

u 《火灾自动报警系统施工及验收规范》 GB50166-2007

u 《火灾报警控制器》GB4717-2005

u 《消防联动控制系统》GB16806-2006

u 《消防控制室通用技术要求》GB25506-2010

1.5主要原则

1）认真学习国家有关规定，结合现代科技手段，建设变电站/电缆遂道的消防工程，做好早期火灾的探测和报警。只有把火灾消灭在萌芽状态，才能真正有效的保护变电站/电缆遂道的安全。

2）变电站/电缆遂道消防工程有别于其他现代建筑，消防工程设计应最大限度的保护变电站/电缆遂道的高压供配电设备。前端探测器、管线敷设、应做到对高压供配电设备本体的最小干预。

3）建成后的消防系统整体为现代化、智能化的消防系统，应具备预警准确、报警及时、联动到位等功能，系统指标应达到国家有关技术指标要求。

4）在实现技术先进性和性能可靠的前提下，用好资金不浪费，选型要经济实惠，使购置的设备、器材达到最优性价比。

5）加强消防专管队伍的消防知识和专业技术培训，建立健全消防安全管理规章制度，有效预防和减少火灾发生，强化变电站/电缆遂道消防安全。

2 项目必要性

电力系统的安全运行是关系到国计民生的大问题，若变电站/电缆遂道发生火灾事故将使变电站/电缆遂道停止运行，造成大面积停电、生产停顿、生活混乱，危及社会公共安全，造成非常严重的后果。因此变电站/电缆遂道的火灾防护首先要电气故障隐患预警和火灾的早期报警，在发现有可能引发火灾电气故障隐患时就及时处理，避免火灾发生。其次，对不能做到电气故障隐患探测的火灾隐患，要在明火产生前尽早探测到，以及时处理，避免成灾。也就是要把火灾防范于未“燃”。

变电站/电缆遂道火灾通常可有多种原因诱发，其中包括自然的原因，也包括基于变压器、配电柜等各类电气设备工作特性的多种原因。

变电站/电缆遂道内还有众多开关柜和配电柜，这些电气设备在长时间运行过程中容易产生局部接触不良、局部高温、电弧、部分元器件老化击穿等故障现象，当这些电气火灾隐患不能及时发现、预警和处置排查时，就容易产生电气火灾，引燃柜内的线缆并引发变电站/电缆遂道火灾。

因现有的消防设施，已经不能胜任变电站/电缆遂道的消防安全，所以必须进行消防能力提升建设工作。

1.1 必要性分析

通过近期国内电力系统变电站/电缆遂道电气火灾隐患排查治理调研工作，发现诸多影响变电站/电缆遂道安全性和可靠性的电气火灾隐患，部分隐患已经发展成为火灾事故，为国家和人民带来了一定的经济损失和社会影响。

6.18西安变电力系统爆炸事故的起因即是:35KV韦里Ⅲ电缆中间接头处短路（接头处有明显从内到外爆炸现象，形成明显短路痕迹）为整个事故的起始点；因为电缆沟道空间窄小，通风不良，电缆敷设密集，使事故不断扩大延伸。6.18西安变电站/电缆遂道爆炸事故就是一个沉痛的教训，事故直接造成1台330KV变压器、2台110KV变压器烧毁，部分110KV、35KV电气设备损坏报废，经济损失400万元。事故造成330KV西安南郊电全停，周边8座110KV变电站/电缆遂道失压。共损失负荷24.3万千瓦，占西安地区总负荷的7.34%，占陕西电网总负荷的1.48%，停电用户8.65万户，占西安地区总用户是4.32%，造成了不好的社会影响。

因此变电站/电缆遂道的火灾防护首先要对电气火灾隐患做到早期预警和火灾的早期报警，在发现有可能引发电气火灾的隐患时就及时预警及时处理，避免火灾的发生，就是要把火灾防范于未燃。变电站/电缆遂道的火灾危险源就是变压器、电线电缆和高压开关柜等电气设备，因此变电站/电缆遂道的电气火灾监控系统是防护变电站/电缆遂道的重要火灾预警设备。

通过近期对雅安汉碑110KV变电站/电缆遂道等进行电气火灾隐患调研工作时发现，虽然电力公司各级主管部门均具有较高的安全意识，并在电力设备规划、标准制定、定期检查及持续整改方面做了大量工作，但是面临复杂的设备状态及日益严峻的消防形势，部分变电站/电缆遂道仍存在消防安全薄弱环节，突出表现在以上变电站/电缆遂道及辅助设施现有的消防设施急需能力提升建设，没有设置专业电气火灾监控系统，缺乏火灾早期、极早期消防隐患预警手段等。因此，亟待进行雅安市变电站/电缆遂道消防能力提升建设工作，提升雅安市变电站/电缆遂道的智慧消防和电气火灾极早期报警技术水平，将变电站/电缆遂道电气火灾隐患消灭在萌芽状态。

1.2 效益分析

通过近期变电站/电缆遂道电气火灾隐患排查治理调研工作，发现诸多影响变电站/电缆遂道安全性和可靠性的电气火灾隐患，一旦发生火灾事故，将使变电站/电缆遂道停止运行，造成大面积停电、生产停顿、生活混乱，危及社会公共安全，造成非常严重的后果。而电力系统火灾又不同于其他的火灾，灭火处置难度极大。本项目为变电站/电缆遂道提供电气火灾极早期预警手段，把火灾防范于未燃。具有高可靠性、安全性、可扩展性及易操作性等优势，为变电站/电缆遂道提供更有效、可靠的监控、预警与维护手段。

2 项目需求分析

2.1 变电站/电缆遂道内高压配电柜的电气火灾风险分析

通过对变电站/电缆遂道（变电站/电缆遂道）内高压配电柜的现场勘察，这些配电柜运行时间较长，柜内元器件开始老化。开关接点熔蚀接触不良产生电弧，绝缘端子绝缘水平降低等故障，易产生漏电、高温和故障电弧而引起电气火灾的风险。变电站/电缆遂道内这些众多的高压开关柜和低压配电柜，电气设备在长时间运行过程中容易产生局部接触不良、局部高温、电弧、部分元器件老化击穿等故障现象，当这些电气火灾隐患不能及时发现、预警和处置排查时，就容易产生电气火灾，引燃柜内的线缆并引发变电站/电缆遂道火灾。

2.2 变电站/电缆遂道主变压器的电气火灾风险分析

主变压器在正常运行时，绕组和铁芯导磁元件外壳产生大量的热量，变压器油温最高可达90℃以上。如果变压器过负荷运行，油温将会更高。变压器里的绝缘材料如电缆纸、棉纱、布料、木块等在较高温度作用下将逐步发生老化，使绝缘强度降低，这样当变压器发生穿越性故障时（如雷电）在过电压冲击时，极易使局部绝缘击穿，造成匝间短路；使变压器内部温度升高；在变压器油质劣化时或者变压器进水受潮时，都会引起变压器绝缘击穿，造成匝间短路，产生电弧使变压器内部温度升高。在电弧的高温作用下，迅速使油分解气化、闪燃并着火(变压器油的闪点为140℃，燃点为165~180℃左右，自燃点为332℃)，从而使变压器内部压力急剧增加，造成外壳爆裂，大量喷油着火。

2.3 变电站/电缆遂道电缆及线路电气火灾风险分析

变电站/电缆遂道内有大量的电线和电缆，这些线缆在电缆层、电缆竖井和电 缆隧道之中，长时间运行过程中绝缘性能会发生老化现象使绝缘性能下降。

西安6.18变电站/电缆遂道爆炸事故的起因即是：35KV韦里Ⅲ电缆中间接头处短路（接头处有明显从内到外爆炸现象，形成明显短路痕迹）为整个事故的起始点；因为电缆沟道空间窄小，通风不良，电缆敷设密集，使事故不断扩大延伸。

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