國家電網(wǎng)北京電力檢修分公司 張笑迪 戴瑞成 沙 斌 劉吉昀 周 凱 李 哲

目前大部分特高壓換流站都采用了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)[1]用于火災(zāi)的報(bào)警，并以消防炮或泡沫消防炮以及泡沫水噴霧作為換流變的主要滅火設(shè)備[2-3]，與此同時(shí)越來越多的消防設(shè)備被應(yīng)用于換流站消防安全提升工作上。文獻(xiàn)[4]針對(duì)已建特高壓換流站增設(shè)或改造消防設(shè)施方案提出建議，為提高撲救特高壓直流換流變壓器火災(zāi)的可靠性提供技術(shù)支持；文獻(xiàn)[5]則從泡沫消防系統(tǒng)、閥廳屋面噴淋降溫系統(tǒng)、應(yīng)急消防車等3個(gè)方面提出了特高壓換流站消防能力提升的應(yīng)對(duì)措施。本文針對(duì)延慶換流站消防設(shè)施現(xiàn)狀及所存在的問題，提出了通過應(yīng)急消防隊(duì)伍建設(shè)和加設(shè)移動(dòng)消防機(jī)器人的方式提升換流站消防能力的方案。

1 延慶換流站消防設(shè)施現(xiàn)狀分析

換流站目前采用了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)用于火災(zāi)的報(bào)警與聯(lián)動(dòng)（表1），還配有泡沫消防炮系統(tǒng)，運(yùn)行人員接到換流變、聯(lián)絡(luò)變火警后可使用泡沫消防炮進(jìn)行滅火。

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。采用消防集中控制并具備相應(yīng)聯(lián)動(dòng)控制，由火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)和消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成。其探測(cè)區(qū)域包括閥廳、主/輔控樓、換流變、綜合樓、GIS室、繼電小室及綜合水泵房等全站主要建筑物。

泡沫噴霧系統(tǒng)。目前將其作為主要的滅火方式之一，主要包括儲(chǔ)液罐、合成泡沫滅火劑、氮?dú)飧灼?、電?dòng)控制閥、電磁閥、控制模塊等。其泡沫噴霧設(shè)計(jì)連續(xù)供給時(shí)間不小于15分鐘，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不超過60秒。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，泡沫噴霧系統(tǒng)接收到火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置的火災(zāi)信號(hào)，向相應(yīng)的起火設(shè)施噴射泡沫噴霧實(shí)現(xiàn)滅火。

表1 換流站火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)動(dòng)情況

泡沫消防炮系統(tǒng)。用于換流變壓器與聯(lián)絡(luò)變壓器區(qū)域的滅火，由泡沫發(fā)生部分和就地滅火部分組成。其中泡沫發(fā)生部分包括泡沫原液及原液罐、平衡式比例混合裝置、給水穩(wěn)壓增壓裝置、消防管網(wǎng)等，主要用于現(xiàn)混產(chǎn)生泡沫。系統(tǒng)設(shè)計(jì)總流量滿足兩臺(tái)消防炮、兩支消火栓水槍同時(shí)使用，推薦使用3%水成膜泡沫液，要求其連續(xù)供給時(shí)間不小于60分鐘，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不超過5分鐘。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重火災(zāi)時(shí)，平衡比例混合裝置將泡沫原液與水混合，再經(jīng)過泡沫消防管路將泡沫混合液輸送到消防炮噴灑高壓泡沫，即便泡沫原液耗盡后仍可繼續(xù)噴水滅火。

2 延慶換流站消防面臨問題分析

固定消防炮位于換流變單側(cè)，機(jī)動(dòng)性差，無法實(shí)現(xiàn)360°全覆蓋。依據(jù)站內(nèi)消防炮設(shè)置情況，由于消防炮與消火栓全部布置于換流變閥側(cè)，一旦換流變發(fā)生火情，尤其是靠近網(wǎng)側(cè)的中性點(diǎn)接地套管炸裂引起的火情，消防炮的泡沫水溶液噴射路線很容易受到閥側(cè)套管與網(wǎng)側(cè)套管的阻擋導(dǎo)致泡沫水溶液不能及時(shí)達(dá)到著火點(diǎn)。

消防炮無紅外自動(dòng)瞄準(zhǔn)功能，需運(yùn)維人員手動(dòng)操作，自動(dòng)化程度較低。消防炮具有遠(yuǎn)程手動(dòng)控制、現(xiàn)場手動(dòng)控制二種控制方式。遠(yuǎn)程手動(dòng)控制可在控制室通過監(jiān)控圖像，遠(yuǎn)程手動(dòng)控制炮嘴瞄準(zhǔn)火源，啟動(dòng)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)火災(zāi)設(shè)備噴射泡沫滅火；現(xiàn)場手動(dòng)控制盤具有優(yōu)先控制功能，手動(dòng)控制炮嘴瞄準(zhǔn)火源，啟動(dòng)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)火災(zāi)設(shè)備噴射泡沫滅火。此外泡沫消火栓則需要現(xiàn)場救火人員安裝消防水槍后人為操控泡沫水槍進(jìn)行滅火，自動(dòng)化程度較低。

3 柔直換流站消防提升主要方法

3.1 駐站消防車的應(yīng)用

目前在運(yùn)的換流站中大部分已經(jīng)配置了駐站消防隊(duì)，其余換流站也分別采用共用消防隊(duì)或通過周邊消防隊(duì)的方式提升了換流站消防安全。而根據(jù)近年來換流站事故分析，使用壓縮空氣泡沫車可有效提升駐站消防隊(duì)的滅火能力。壓縮空氣泡沫消防車由汽車底盤、上裝部分、液罐、消防水泵、壓縮空氣泡沫比例混合系統(tǒng)、空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)、系統(tǒng)控制板、電器及控制設(shè)備組成。一旦換流變或聯(lián)絡(luò)變發(fā)生火情時(shí)，泡沫消防車迅速到達(dá)火災(zāi)區(qū)域，消防隊(duì)員將泡沫滅火槍對(duì)準(zhǔn)火災(zāi)點(diǎn)啟動(dòng)滅火操作系統(tǒng)，此時(shí)驅(qū)動(dòng)消防泵工作，通過消防泵、泡沫比例混合裝置將水和泡沫原液按照一定比例混合，再經(jīng)泡沫滅火槍噴出滅火。

3.2 泡沫細(xì)水霧炮消防機(jī)器人的應(yīng)用

3.2.1 泡沫細(xì)水霧炮消防機(jī)器人的構(gòu)成與優(yōu)勢(shì)

其主要由渦扇炮滅火機(jī)器人、車載控制系統(tǒng)、視頻圖傳系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、自動(dòng)尋的遠(yuǎn)程有線控制系統(tǒng)和自動(dòng)行駛系統(tǒng)等構(gòu)成。消防機(jī)器人可經(jīng)過水龍帶和固定增壓裝置與泡沫消防栓相連接，發(fā)生火情后后臺(tái)將通過多種模式的人機(jī)交互，包括自動(dòng)定位控制、無線遙控控制和中控室遠(yuǎn)程控制對(duì)消防機(jī)器人進(jìn)行控制，使其到達(dá)火場完成滅火。

其主要滅火設(shè)備渦扇炮系統(tǒng)結(jié)合了細(xì)水霧或泡沫噴霧的滅火優(yōu)勢(shì)，以及渦扇的強(qiáng)大動(dòng)力系統(tǒng)，將最高效的滅火劑輸送到火場，達(dá)到高效、快速的滅火控火目的。將傳統(tǒng)噴霧造雪技術(shù)經(jīng)過提升后應(yīng)用到消防領(lǐng)域，通過提升渦扇風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，改變渦扇炮筒的截面和流道等，增加出口風(fēng)速。通過擴(kuò)大渦扇炮的出口口徑，將霧環(huán)噴嘴數(shù)增加一倍，同時(shí)增加中心噴嘴，達(dá)到增加水霧流量的效果，同時(shí)使得噴霧覆蓋面積更大。調(diào)整渦扇炮噴霧環(huán)噴嘴的安裝角度，減少噴霧霧柱的直徑，使得霧柱噴出后更集中、不易分散，從而噴射距離更遠(yuǎn)。

3.2.2 泡沫細(xì)水霧炮消防機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)

基于融合感知技術(shù)的路徑規(guī)劃。通過融合感知技術(shù)利用雷達(dá)、攝像頭對(duì)路況進(jìn)行探測(cè)，主要包括車輛道路識(shí)別、障礙物識(shí)別、道路標(biāo)識(shí)識(shí)別等，為后面的軌跡規(guī)劃與跟蹤控制提供環(huán)境信息。而后進(jìn)行行駛路徑規(guī)劃，基于融合感知模塊處理后的定位和環(huán)境信息對(duì)路況等做出判斷，規(guī)劃出車輛行駛最佳路徑。

基于紅外圖像分析的火災(zāi)探測(cè)技術(shù)?；诩t外熱成像和火焰紅外視頻圖像分析技術(shù)相結(jié)合，對(duì)保護(hù)區(qū)域進(jìn)行早期的溫度與火焰探測(cè)復(fù)合技術(shù)的研究；采用多光譜圖像火災(zāi)探測(cè)技術(shù)進(jìn)行早期火災(zāi)、溫度場分布識(shí)別探測(cè)關(guān)鍵難題，量化火災(zāi)的參量特征，提取和變電站火災(zāi)發(fā)展過程緊密相關(guān)的特征參量信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)換流變異常區(qū)域的智能尋的。

3 結(jié)語

柔直換流站消防安全提升對(duì)于保障換流站的正常運(yùn)行，提升供電可靠性具有重要意義。文章從駐戰(zhàn)消防車和泡沫細(xì)水霧炮消防機(jī)器人的應(yīng)用兩個(gè)途徑對(duì)換流站消防能力提升進(jìn)行了探索，對(duì)后續(xù)換流站消防安全能力的提升提供了可以參考的方案，同時(shí)也對(duì)今后特高壓直流工程、柔性直流輸電工程換流站的消防安全具有一定的借鑒作用。