输变电站开关柜保护 VESDA吸气式感烟火灾预警系统

输变电站开关柜保护

VESDA吸气式感烟火灾预警系统

技术方案说明

2018-11

· 背景介绍

近些年来，输配电设施配电柜、开关柜火灾事故屡有发生。据不完全统计，平均每个地市每年都会发生几次柜内火灾事故，尤其是中高压开关柜。很多事故由于未造成严重的人员伤亡和社会影响，只是损失了几面柜子。因此，大部分企业会选择内部自行处理，使用维修资金，更换新的柜体就完了。但是，消防火灾的风险却是一直存在的。俗话说水火无情，我们不能抱有侥幸心理，既要防止大灾大难的发生，又要尽量的将隐患危险扼杀在摇篮中。

针对柜内早期电气火灾的探测，吸气式烟雾探测系统具有无与伦比的优势。它能通过抽气泵，经由采样管道，毛细管，采样头等通道，将柜内的空气送去VESDA激光探测腔进行24小时不间断的采样监测。一旦柜体内的电子器件、电容开关、电缆接头等发生年久老化、过载过热阴燃等情形，VESDA探测系统会在不可见烟出现的第一时间给出警告。提醒值班人员远程查看或现场巡视等，确认险情现象已经出现时，可以第一时间切断线路供电，实施抢救抢修措施等。从而达到中断火灾发生的条件，保护电力设施安全，防止业务的中断，最大限度止损等目的。

· 实施方案

吸气式感烟火灾探测系统主要由VESDA吸气式感烟火灾探测器、空气采样管路、供电电源等组成。目前，我们在很多行业已经有了较为成熟的应用。在保护柜体方面，变电站保护区以机柜间为主，尤其开关柜是重点。因此，针对开关柜的烟雾极早期预警保护方案采用的是柜内采样。

1.    柜内采样方式可以由毛细管采样方式来解决，传统的进柜方式都是依据烟雾向上飘的原理，采样柜顶打孔、柜顶采样的方式。如下图：

2.    另外，如果开关柜顶上本身就存在现成的孔或者通气缝等，可以采用末端变径的方式进入柜体，变径后的毛细孔外径约4-6毫末直径，如下图示例。

3.    又或者如下图所示，可在柜顶找可拆卸下来的活动板或者泄压板，施工过程中，先将活动板拆下来，拿到安全区域去打孔施工，处理干净后在装回柜体。针对不同的现场，这样的方式最大的好处就是存在了不停电施工的可能性。

因为柜体内存在较高的电压，尤其中高压开关柜，因此进入柜体物体的材质与距离的安全问题尤为重要。因此无论是采样接头还是采样管，我们建议选择绝缘性优良的材料（详见下面介绍，参数来自网络），并且进入柜体仅仅是越过柜体表面很短的距离（PE管进入，小于10mm,采样头的方案，是20mm左右）。其主要目的就是可以采样到柜内的空气，分析烟雾粒子浓度，从而达到更精确的保护。

由于毛细采样头采用PVC材质和毛细采样管采用PE材质，都为良好的阻燃绝缘材料。

其中PE材料，俗称聚乙烯，分子结构中没有极性基团，因此具有优异的电性能，即PE的体积电阻率非常高，介电常数和介电损失因数较小，几乎不受频率的影响。又因PE具有吸湿性，电性能不受环境潮湿度影响，因此PE管材具有介电损耗低、介电强度大的电性能优异，即可以做调频绝缘材料、耐电晕性塑料，又可以做高压绝缘材料。具体电性能可参考下图表：

采样头为PVC材质，从电学性能上来讲，比采样管PE材质稍差，但介电强度仍大于15kV mm.

4.    高压开关柜易燃点分布在柜体的中上部的真空断路器附近和柜底的进线接头处，柜体中间由于存在隔板，虽然两个空间有气流交换的小通道，但仍是有些相对的密闭。如果条件允许，建议两个空间（独立的防火分区）采用独立的两个采样点来保护，效果更佳。

· 总结：

    针对输变电站机柜房的早期火灾预警保护，空气采样VESDA给出的方案是相对来说最有效的。无论是传统方式从房间房顶上进行采样，对整个空间的保护；还是深入柜内的毛细采样，都能准确提早预警，进而可以大大增加宝贵的处置时间，将火灾的隐患扼杀在摇篮之中。相比来讲，前者兼顾外围，后者直面危险源，更迅速更直接。