高压开关柜自动灭火系统的研制

高压开关柜自动灭火系统的研制

吴俊1，2，3

（1.安徽中电兴发与鑫龙科技股份有限公司技术中心安徽芜湖241008；

2.安徽省电器设备电磁兼容（EMC）省级实验室安徽芜湖241008；

3.安徽中电兴发与鑫龙科技股份有限公司安徽芜湖241008）

摘要：在电力需求总量日益增长的今天，我国各地的输配电网络建设工程也在加速建设过程中，为构建安全稳定的输配电系统，电气设备设计组装人员应从加强系统组件的安全性能和智能化出发，优化输配电系统的各组件工作性能，为输配电系统的运行流畅作出研发努力。而今，随着全国范围内输配电网系统中无人值守变电站及智能化配电装置等设备的大量应用，高压开关柜的安全质量管理工作也应做出优化改进举措。本文就高压开关柜的自动灭火系统的研制展开对其理念，原理及方案的论述。

关键词：电力系统；输配电线路；高压开关柜；自动灭火系统；研制

在电力系统的日常运行过程中，由于各组件的老化严重，表皮损毁，接触不良等原因，高压开关柜的爆炸起火现象时有发生，即使在灭火人员及时到场扑救的情况下，高压开关柜的起火仍会对电力系统各组件造成不可低估的损害，甚至会对人们的生命财产安全造成不小的损失。为了提高高压开关柜灭火系统的运行效率，最大程度上保全人们的生命财产安全，降低火灾对电力系统其他组件的损毁，高压开关柜自动灭火系统的研制工作变得愈加重要起来。

1高压开关柜自动灭火系统的概念

1.1压开关柜的概念

开关柜是用于各种电力系统下控制子系统的一种电气设备，开关柜的作用是多面统筹的，开关柜的设置，能够综合各电气组件开关控制。在开关柜的内部设置中，一般来说都先将外线投入开关柜的主控开关，然后引接各分控开关接口，形成完整的连接结构以后，具体对各电气组件的控制，需要人工设置。

高压开关柜属开关柜的一类产品，高压开关柜主要应用在电网布置中的输配电工作中，能良好地作用于电力系统发电，输配电，电能储存转化，电气组件控制，保护电器系统等。在设置有高压开关柜的电器系统中，高压等级的电器产品基本能够完整保护，例如高压断路器，高压负荷开关装备等。

在我国，高压开关柜的生产标准应为GB3906-1991"3-35kV交流金属封闭开关设备的制定标准，在高压开关柜的的整体设计中，应有柜体及断路器的完整布置。

1.2高压开关柜自动灭火系统的设计背景

电力系统中，高压开关柜长期处于高负荷运转工作状态下，长时间的运行，工作人员难以及时对运行环境进行综合整理，线路老化，负载不均等问题的发生，极有可能会直接导致高压开关柜内局部线路环境温度急剧升高，电弧，管线起火等现象出现，高压开关柜内部一旦出现起火灾害，柜体被燃烧损毁，那么整个电力系统就会失去控制保护制动功能，无法正常运行，为电力系统运行区域带来不小的经济损失甚至会造成人员伤亡。

近年来，我国的各项经济建设工作多方面展开，国民用电量和需电量年年增高，现有的输配电网格局下，各地的电力系统运转已经出现了不同程度上的吃力状况。电力系统长期负载运行，原有电力系统配件长期不得更新换代，各类组件暗病难以被检修人员察觉等等此类现象的出现，造成了近年来我国电力设备火灾事故的频发。为保证电力系统的平稳运行，防止因高温环境引起管线起火燃烧，减少火灾事故对电力系统组件的损毁，最大程度上保全人们的人身财产安全，在火灾事故频发的高压开关柜装置上，技术人员应就高压开关柜的灭火性能进行升级改进调整，将自动灭火系统的研制工作划为研发重点，并付出研制实践。

2高压开关柜自动灭火系统的设计原理

2.1高压开关柜起火的原因

一般来说，高压开关柜发生火灾的原因不仅有内部原因，外部原因也应纳入高压开关柜的起火因素之内，一般来说，高压开关柜起火的原因有此几种：

（1）天气影响：雷电天气，雷电过电到高压线路中，引起高压开关柜无法控制高压电流的运行，过高的电流直穿于电器系统中，引发短路故障，最后造成高压开关柜的内部起火。

（2）高压开关柜长期在高温环境中运行：高压开关柜的通常为电力系统的总开关控制设备，保护着各电气组件的平稳运行，内部设置了较多的管线及电气设备配件，各配件长时间共同工作运行，电负荷长期处于极限状态，长此以往，高压开关柜内的绝缘材料老化严重，出现破损，绝缘功能丧失，这就导致了高压开关柜失去了电气系统保护的功能，高压开关柜内部组件运行过程中出现电流超额流通的情况下，将直接引起高压开关柜内部组件短路故障，出现火灾故障。

（3）内部组件质量问题：高压开关柜的内部的组件选用必须使用符合国家电气设备相关规定的产品，在内部组件生产质量不过关的情况下，组件的绝缘体表皮层极易出现脱落现象，或者直接导致短路故障的发生，组件产品的质量问题也是导致高压开关柜起火的原因。

（4）限压器选用不当：各电力系统的负荷值不同，各组件的运行状况也不同，总体电压限定值也有差别，在高压开关柜内部的限压器选用上，应根据各参数值进行考究，确定限压器的最终选用型号，不当的限压器选用会诱发高压开关柜内部起火。

2.2高压开关柜自动灭火系统的设计理念

较多高压开关柜火灾事故的发生都源于内部组件运行的不流畅及系统运行状态的全程监察无法实现，籍此，本文对高压开关柜自动灭火系统的设计理念将以以下理念为主：

（1）温升监测功能的实现：发生高压开关柜火灾事故的主要原因之一就在于工作人员无法全程监测高压开关柜的工作运行状态，稳定运转的情况下，各存在于高压开关柜中的运行暗病不能被工作人员以肉眼看出。所以，在高压开关柜自动灭火系统中，应将温升监测功能的实现作为主要研制点，通过对高压开关柜内部的温度变化监测及感应装置的全程监测，及时掌握高压开关柜的运行状态，有效控制高压开关柜的总温升变化情况，在发生火灾时第一时间与警报装置联合工作，提高自动灭火系统的制动时效性。

（2）严格选用适应高压开关柜的灭火装备：研制高压开关柜灭火系统时，应注意高压开关柜内部各电气组件的型号适配情况。自动灭火系统的设计运行，应符合高压开关柜的电压限定值的规定标准内，不得与其他电气组件发生电压冲突，不然后果就得不偿失了。其次，在灭火系统的选用上，也应注意适配情况。目前国内外的高压开关柜的自动灭火系统的研制类型众多，湿式自动喷水灭火系统、干式自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统、淋雨自动喷水灭火系统等。高压开关柜属于多电气组件组合布局的电气装置，在自动灭火系统的研制工作中，应注意的问题是高压开关柜的起火燃烧载体为内部管线电器配件，而不是普通的可燃物，所以，上述的湿式自动灭火系统是不适配高压开关柜的灭火系统的设置的，设计人员应非导电型灭火系统中选用适配的自动灭火系统进行装配。

（3）分级火灾警报：高压开关柜内部电气元件构成复杂，一旦发生火灾，人们往往很难通过肉眼观察到内部起火元件的烧毁情况和应应使用的灭火措施。所以，在高压开关柜自动灭火系统的研制理念中，研制人员应注重高压开关柜自动灭火系统的智能型，提高系统运行的自动化水平，利用全程监测设备的安装设置，细化调节自动灭火系统的火灾警报功能，将高压开关柜内部起火状况分类，将内部元件的烧毁情况进行分类，以适配的灭火剂及灭火扑救措施实现高效，精准的自动灭火，最大程度上降低灭火成本，提高自动灭火系统的运行效率，将高压开关柜的安全保护工作加以升级改造。

3高压开关柜自动灭火系统的研制方案

3.1火灾监测装备的设置

在高压开关柜内部设置光电传感器与温升监测设备，以光电传感器及温升监测设备所传输的数据信号作为火灾监测装备的主要工作依据。光电传感器在摄像过程中，能够拍摄以火灾发生状况的黑白图像，温升装置的全程监测能够提供高压开关柜内部温升指数数据，二者结合应用，就能够为高压开关柜自动灭火系统提供较为准确的火灾信息采集装置，在中央控制器接收到图像信息数据和温升变化数据后，综合分析高压开关柜的运行状况，做出起火预判或起火状态判定，从而实现对起火状况的即时掌控。

3.2火灾处理装置的研制

在中央控制器做出精准的火灾警报判断后，高压开关柜的探测器能够直观反映监测高压开关柜内部的火灾发生状况，在火灾发生初期自动识别，做出火灾事故警报分类，确定起火元件的构成，并迅速拟定自动灭火方案，调配高压开关柜自动灭火系统的制动装备，迅速切断起火装备的电源，阻隔火灾蔓延，进而做出灭火工作，在整个灭火过程中，加以全程记录。

3.3灭火剂的选用

与其他物件的起火原因和火灾蔓延状况不同，高压开关柜的起火原因基本与电气元件有关，在发生内部起火时，湿式的灭火剂不能良好的应用于灭火工作，应选用非导电性能的灭火剂适配高压开关柜的自动灭火系统。例如七氟丙烷灭火剂，这种灭火剂的灭火剂材料是不具备导电性能的，还具备环保性，无腐蚀性，能在最大程度上保护其他电气元件的不受破坏，不会对环境构成威胁，极适配高压开关柜自动灭火系统的工作。

高压开关柜自动灭火系统的运行意义极大，不但能够维护电气系统的平稳运行，同时能够在火灾发生时做到即时灭火，抢救高压开关柜的内部元件，保全财产安全。相关研制人员应就高压开关柜自动灭火系统的制动性能上做出研究改进，以使高压开关柜的安全性能得以最大程度发挥。

参考文献：

[1]尉耀稳，陈军良.智能化中压成套开关设备的应用与发展.电工技术杂志，2003.11