Типовые проекты систем пожаротушения трансформаторной подстанции. Тушение пожаров в электроустановках - тушение пожаров в трансформаторах и распределительных устройствах. Расчёт секции пожаротушения кабельной линии

Страница 17 из 26

Основными средствами тушения пожаров трансформаторов являются воздушно-механическая пена, распыленная вода и порошковые составы. Оптимальные интенсивности подачи раствора для пень низкократной и средней кратности составляют 0,15 л X Хм-2 с"1, распыленной воды -0,2 л-м~2-с-1, порошковых составов -0,3 кг- м-2 с-1.
Во всех случаях при горении масла на трансформаторе или под ним необходимо отключать его от сети со стороны высокого и низкого напряжений, снять остаточное напряжение и заземлить. После снятия напряжения тушение пожара можно производить любыми средствами (распыленной водой, пеной, порошками). При горении масла на крыше трансформатора у проходных изоляторов его необходимо ликвидировать распыленными струя ми воды, низкократной воздушно-механической пены или порошковыми составами. Если поврежден корпус трансформатора в нижней части и происходит горение под ним, то горение масла ликвидируется пеной, а масло следует спустить в аварийный резервуар. В случае воздействия пламени на корпус соседнего трансформатора его необходимо защищать распыленными струями воды с интенсивностью подачи на обогреваемую поверхность 0,15-0,18 л-м_2-с Спуск масла из соседних трансформаторов обычно не производят, так как пустой корпус более благоприятен для горения обмоток и опасен в отношении взрыва.
Пожары трансформаторов в закрытых взрывных ячейках ликвидируются аналогично, но, кроме того, имеется возможность заполнения объема ячейки пеной сред ней кратности, паром или инертным газом. При этом ячейки не открывают, а пеногенератор вводят через предварительно вскрытые вентиляционные решетки.
В некоторых случаях тушение пожаров трансформа торов водой исключается из-за невозможности сооружения систем противопожарного водоснабжения или в связи с большими капитальными затратами. В этих случаях среди имеющихся в настоящее время на вооружении пожарной охраны огнетушащих средств наиболее эффективными являются сухие порошковые составы типа ПС. и ПСБ.
Автоматическая установка порошкового тушения включает сосуд для порошка, систему трубопроводов с насадками-распылителями и систему автоматики, включающую в действие установку при возникновении пожара. При возникновении пожара в помещении, где установлен трансформатор, от датчика срабатывает электромагнитный клапан. Азот из баллонов по трубопроводам поступает в сосуд с огнетушащим порошком и далее, захватывая порошок, устремляется через насадки-распылители к месту пожара. Насадки устанавливаются над трансформатором таким образом, чтобы вся защищаемая поверхность равномерно опылялась эффективной частью струи порошка.

Количество насадков, необходимое для защиты трансформатора, определяется пропускной способностью насадка, требуемой интенсивностью подачи порошка и площадью защищаемой поверхности. Площадь защищаемой поверхности рассчитывается исходя из диаметра и высоты, охватывающих крайние точки трансформатора. В том случае, если охладители устанавливаются в стороне от трансформатора, их защищают как отдельные объекты. Расход порошка через распылитель при рабочем давлении составляет 0,65-0,7 кг-с-1.
Сосуды установок порошкового тушения должны эксплуатироваться в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением». В процессе эксплуатации необходимо тщательно следить за состоянием порошка в сосуде и наличием образовавшихся комков.
Для определения влажности порошка берут навеску в 5 г и высушивают ее при температуре не более 60 °С. Процентное содержание влаги определяется по формуле

где А - масса навески до сушки, г; В- масса навески после сушки, г.
Допускается влажность не более 0,5 %. Наличие азота в транспортных баллонах следует проверять не реже 1 раза в месяц. При падении давления ниже 12 МПа баллоны должны быть заменены. Одновременно с проверкой степени заполнения баллонов производится осмотр редукторов, проверяется наличие пломб, исправность соединении, трубопроводов, правильность положений запорных органов, кранов и т. п. Не реже 2 раз в год необходимо осматривать насадки-распылители и в случае необходимости прочищать их выходные отверстия.
После каждого срабатывания установки система трубопроводов должна быть тщательно продута сжатым азотом из отдельного баллона через редуктор, понижающий давление.
При внутреннем повреждении трансформатора с выбросом масла через выхлопную трубу или через нижний разъем (в случае среза болтов или деформации фланцевого соединения) и последующем возникновении пожара внутри трансформатора средства пожаротушения следует подавать внутрь него через верхние люки и через деформированный разъем.
При развившемся пожаре на трансформаторе необходимо также защищать от воздействия высокой температуры с помощью водяных струй несущие металлические конструкции, проемы и находящееся вблизи электрооборудование; при этом с ближайшего оборудования, находящегося в зоне действия водяной струи (особенно ее компактной части), должно быть снято напряжение и оборудование должно быть заземлено.
При возникновении пожара на трансформаторе не допускается производить слив из него масла, так как это может привести к повреждению внутренних обмоток и значительно усложнит тушение пожара.
Пожары на трансформаторных подстанциях тушат также при помощи пены средней кратности. В этих случаях тушение начинают с ликвидации горения разлившегося около трансформатора масла, а после этого пеногенераторы переводят для подачи пены непосредственно на поверхности трансформатора.
При пожарах в распределительных устройствах горение изоляции кабелей, муфт, воронок может быть ликвидировано воздушно-механической пеной, водой, двуокисью углерода, порошковыми и галоидопроизводными составами. Горение масла ликвидируется аналогично вышеописанному. При горении изоляции аварийная камера должна быть во всех случаях отключена от системы сборных шин. При тушении пожара внутри помещений рекомендуется применять стволы-распылители малой производительности, поскольку требуемая интенсивность подачи огнетушащего средства обычно незначительна, а излишнее количество пролитой воды и особенно пены может послужить причиной перекрытия фаз, пробоев изоляции и КЗ.

Для успешной борьбы с пожарами в распределительных устройствах часто возникает необходимость удаления дыма и снижения температуры в помещениях. Для этой цели обычно используются дымососы, имеющиеся на вооружении пожарных подразделений; дымососы следует использовать для работы на выброс с отводом дыма за пределы помещения. При удалении дыма дымососами необходимо, чтобы все жалюзийные решетки в здании были закрыты, а дверные проемы защищены брезентовыми перемычками.
Пример 12. Пожар произошел на ГЭС из-за КЗ в приставном кабельном вводе на 220 кВ с последующим взрывом блочного трансформатора.
При взрыве верхняя часть металлического кожуха ввода весом 50 кг была отброшена на расстояние 30 м и упала на покрытие машинного зала; началось горение масла в трансформаторе и приямке дренажной системы. Под трансформаторами, имеющими по 59 т масла, располагался кабельный туннель. На каждый блочный трансформатор работали четыре агрегата ГЭС.
При возникновении пожара включились два пожарных насоса и спринклерная система пенного тушения аварийного трансформатора. Однако верхняя часть (покрытие) трансформатора и горянке в нем масло оказались вне зоны действия стационарной системы пенного тушения.
Дежурный инженер, получив множество сигналов об аварии на трансформаторе и не разобравшись в обстановке, с пульта управления включил стационарные системы водяного тушения в четырех отсеках кабельного туннеля под трансформаторами. На первой минуте работы в спринклерной системе пенного тушения аварийного трансформатора произошел разрыв водопроводной трубы диаметром 200 мм и подача пены практически прекратилась. Разрыв трубы и включение стационарных систем тушения в четырех кабельных отсеках привели к резкому падению давления в противопожарном водопроводе. Запуск третьего (резервного) пожарного насоса на насосной станции ожидаемого эффекта не дал. В результате организованной первой пенной атаки пожарными подразделениями было ликвидировано горение масла в приямке дренажа под аварийным трансформатором и тем самым был обеспечен доступ к заглушке, установленной на фланце задвижки слива масла. Заглушка была снята и был начат выпуск масла из трансформатора в дренажную систему. После второй атаки пожар был ликвидирован.
На практике в качестве предохранительного защитного устройства, выполняющего функции противопожарной преграды, может использоваться противопожарная водяная завеса. Она предназначена для снижения интенсивности теплового излучения от очага горения, например от горящего трансформатора. Устройство водяной завесы целесообразно в том случае, если отсутствует возможность соблюдения нормированного промежутка между трансформаторами, смежными группами трансформаторов или между трансформаторами и другим оборудованием. Обычно такая ситуация возникает при отсутствии необходимой площади.
Различают три типа водяных завес: струйные, водяного распыления и водяных штор. Тип водяной завесы выбирают в зависимости от высоты защищаемых объектов и требуемой высоты самой завесы. Последний показатель определяется в зависимости от наличия вводных изоляторов у трансформатора. В табл. 6 приведены некоторые сравнительные характеристики водяных завес по зарубежным данным.
Таблица 6. Сравнительные характеристики водяных завес

Обеспечение пожарной безопасности на электрических подстанциях (ПС) требует грамотного и ответственного подхода, ведь несмотря на то, что вероятность пожара в подстанции мала, последствия возгорания могут стать катастрофическими из-за тонн взрывоопасного трансформаторного масла. Чтобы свести все возможные риски к нулю, при установке защитных систем требуется использовать только самое надёжное оборудование. На примере крупнейшей подстанции Подмосковья - «Одинцово» - рассмотрим передовые технологии в области пожарной безопасности.

Новый энергообъект Подмосковья

Сегодня ПС «Одинцово» обеспечивает электроэнергией более 40 тыс. потребителей в промышленном, социальном и жилом секторах одноимённого района Московской области. Подстанция была построена ещё в 1938 году. За прошедшее время от первоначальной установки практически ничего не осталось, так как объект постоянно модернизируется и совершенствуется. В 2014 г. завершилась очередная реконструкция, ставшая самой масштабной в энергетической отрасли Подмосковья за последние несколько лет. Основной задачей проведённых работ было увеличение мощности подстанции со 120 до 286 МВА. Для этого потребовалось строительство КРУЭ 1 110 кВ, монтаж четырёх трансформаторов (два по 63 МВт внутренней установки и два по 80 МВт наружной), монтаж закрытых распределительных устройств (10 и 6 кВ). Проект финансировался по губернаторской программе «Наше Подмосковье», капиталовложения составили 1568,9 млн. руб 2 .

Реконструкция помогла решить давнюю задачу - ликвидировать дефицит мощности в Одинцовском районе. Энергообъект позволит построить почти 1,5 млн кв. м нового жилья - это пятая часть от общего показателя во всём Подмосковье и два годовых объёма в Одинцовском районе и западной части Новой Москвы. Благодаря ПС «Одинцово» стало возможным появление первой ветки наземного метро на участке Москва – Одинцово. Кроме того, повышение мощности подстанции увеличило надёжность электроснабжения железнодорожных веток на Белорусском и Киевском направлениях.

Питающий центр нового поколения

При оборудовании распределительной подстанции в Одинцово использовались разработки только ведущих производителей - компаний «Бреслер», ОАО «Электрозавод», Siemens, GRUNDFOS и пр. Впервые в Московском регионе на базе ПС «Одинцово» началось использование КРУЭ 110 кВ, разработанного китайской компанией XD Electric и произведённого в России. Олег Бударгин, глава ОАО «Россети», отметил, что реализация данного проекта является показательным примером успешного международного энергетического сотрудничества России и Китая и открывает широкие возможности для дальнейшей реализации программы развития электроэнергетики Московской области. КРУЭ отличается компактностью: если ранее комплектное распределительное устройство занимало более 5800 кв. м, то сейчас оно располагается в зале площадью всего 238 кв. м, то есть в 24 раза меньшей. За счёт того, что оборудование КРУЭ находится в закрытом помещении, оно полностью защищено от воздействия внешней среды, экологично и бесшумно.

Подстанция «Одинцово» максимально отвечает требованиям надёжности, эффективности и безопасности. В ходе проекта смонтированы новейшие цифровые системы связи, телемеханики, оптоволоконные каналы связи. Организован отвод масла от силовых трансформаторов, благодаря которому исключается возможность загрязнения почвы нефтепродуктами. Безопасность ПС и окружающих её построек обеспечивает современная система пожаротушения, которая стала одним из самых технически сложных и грамотных с инженерных решений, реализованных за последнее время. Проект признан лучшим в номинации «Безопасность» на региональном этапе всероссийского конкурса «Премия Грундфос-2014» 3 . Ознакомимся подробнее с устройством защиты от огня на рассматриваемой ПС 110 кВ.

Защита от огня

Пожаротушение ПС «Одинцово» выполнено в соответствии со всеми действующими нормативными документами, в частности СО 34.49.101-2003 «Инструкция по проектированию противопожарной защиты энергетических предприятий» и СП 5.131130.2009 «Система противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические». Для обеспечения безопасности предусмотрено:

• Автоматическое пожаротушение автотрансформаторов распылённой водой при помощи дренчерных оросителей ОПДР-15;
• Автоматическое пожаротушение кабелей закрытой подстанции при помощи дренчерных оросителей ДВВо-10;
• Наружное пожаротушение зданий и сооружений из пожарных гидрантов, установленных на кольцевом противопожарном водопроводе;
• Внутреннее пожаротушение в зданиях из пожарных кранов.

Грамотно подобрать оборудование для каждого из указанных процессов помогли соответствующие вычисления. Так, расчётный расход воды для пожаротушения на подстанции складывается из трёх составляющих: объём воды на автоматическое тушение трансформатора, расход из внутренних пожарных кранов и от наружного пожаротушения. В итоге суммарное расчётное потребление воды на нужды пожаротушения составляет 118,4 л/с, или 427,0 м3/час, а требуемый напор в системе – 82,0 м. Необходимое давление воды в системе противопожарного водопровода достигается при помощи комплектной насосной установки Hydro MX от GRUNDFOS, ведущего мирового производителя насосного оборудования. Это оборудование может применяться в спринклерных и дренчерных системах водяного и пенного пожаротушения, а также в системах с гидрантами.

Данная установка Hydro MX базируется на двух консольно-моноблочных насосах серии NB (один рабочий, один резервный) производительностью 427,0 м3/час, напором 62 м и мощностью 110 кВт каждый. Управление насосами осуществляется при помощи системы управления Control MX. Такое решение способно в случае аварии быстро обеспечить подачу больших объёмов воды. «Помещение, в котором установлено оборудование пожаротушения, имеет небольшую площадь, что сыграло существенную роль при реализации проекта, но благодаря компактным размерам установки Hydro MX мы успешно справились с данным ограничением, - отмечает Евгений Стренаков, проектировщик компании «СевЗап НТЦ» филиал «Институт Тулаэнергосетьпроект», занимавшейся реализацией проекта на ПС «Одинцово». - На сегодняшний день система пожаротушения подстанции «Одинцово» прошла испытания и введена в эксплуатацию».

Всё по-новому

Решающим фактором при выборе оборудования для системы пожаротушения стало то, что установки Hydro MX собираются в России, в подмосковном городе Истра, а их компоновка и алгоритмы функционирования разработаны в соответствии с ФЗ №123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» и сводом правил СП 5.131300.2009 «Системы противопожарной зашиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические». Кроме того, в 2014 г., после вступления в действие нового ГОСТ Р 53325-2012 «Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики», «ГРУНДФОС» представил обновлённые установки Hydro MX 1/1 с приборами управления пожарными (ППУ) Control MX 1/1.

Оборудование стало универсальным: теперь одна установка может использоваться для дренчерного и спринклерного пожаротушения и в системе с кранами и гидрантами. Также расширены возможности регулирования - при помощи ППУ можно выявлять такие неисправности силовых и сигнальных линий, как обрыв и короткое замыкание, а также управлять одной задвижкой с электроприводом (3х380 В). «Несмотря на то, что после принятия ГОСТ Р 53325-2012 прошло почти 1,5 года, его требованиям соответствует лишь 20% противопожарного оборудования, присутствующего сейчас на рынке, - акцентирует внимание Роман Марихбейн, руководитель по развитию бизнеса Департамента промышленного оборудования компании «ГРУНДФОС». - Главное преимущество обновлённых установок Hydro MX от GRUNDFOS - полное соответствие всем отечественным нормам».

Самый печальный пример пожара на трансформаторной подстанции в истории отечественной энергетики - возгорание ПС на Васильевском острове в Санкт-Петербурге в 2002 году. Тогда в огне оказались четыре масляных трансформатора, и каждую минуту мог прогреметь взрыв. Сотрудники полиции эвакуировали людей и оцепили потенциально опасную зону. Чтобы ликвидировать аварию, пришлось обесточить огромный район - сотни домов, больницы и детские сады остались без электричества, пропала связь со станциями «скорой помощи», остановился электротранспорт. Город оказался на грани чрезвычайного положения. Как выяснилось позже, загоревшаяся подстанция была построена в 1926 году, а последний ремонт и замена оборудования проводились на ней в 1970-х гг. Этот случай ещё раз доказывает важность своевременной реконструкции энергообъектов и необходимость использования опыта уже реализованных проектов, таких как ПС 110 кВ «Одинцово».

Пресс-служба компании «ГРУНДФОС»

1 Комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией

2 Согласно данным «Схемы перспективного развития электроэнергетики Московской области на период 2014-2018 гг.»

3 Традиционный всероссийский конкурс компании «ГРУНДФОС», цель которого – развитие современных инженерных систем зданий и сооружений. В 2014 г. за звание лучшего боролись более 830 проектов из всех федеральных округов.

Промышленное серийное производство трансформаторных подстанций налажено многими предприятиями. Проекты подстанций различного типа предусматривают не только их надежную функциональность в качестве преобразующего и распределительного узла, но и безопасную эксплуатацию.

Многие КТП устанавливаются в населенных пунктах, на предприятиях, вблизи транспортных магистралей. Пожарная безопасность трансформаторных подстанций - одно из главных требований при монтаже и эксплуатации.С этой целью разработаны определенные правила строительства и оборудования трансформаторных подстанций, обязательные для выполнения как строителями, так и энергетиками.

Эти правила собраны в специальных документах - «Руководстве по защите ТП от пожаров», «Требованиях пожарной безопасности» относительно КТП и других сборниках. В них проанализированы основные причины возгораний и указаны возможности минимизации последствий.

Основные источники возможных возгораний

Риск возгорания кабелей при коротком замыкании, воспламенение масляных высоковольтных выключателей, трансформаторов тока довольно велик и возможность возникновения пожара по вине электрооборудования полностью устранить нельзя. Но можно многократно уменьшить последствия этих возгораний.

• • Одна из наибольших опасностей возгорания угрожает кабельным линиям. Кабели и провода от трансформаторных станций к распределительным щитам должны прокладываться в огнестойких каналах раздельного типа и быть оборудованы негорючей изоляцией. Все линии электропередач внутри и снаружи здания должны оборудоваться автоматикой аварийного отключения при перегрузках или КЗ.

• • Линии, к которым подключены устройства пожарной безопасности, оборудуются огневой защитой или изоляцией с таким классом огнестойкости, чтобы при пожаре система могла сохранять работоспособность столько времени, сколько требуется по нормативам, чтобы эвакуировать весь персонал.

• • Трансформаторные подстанции типа КТПБ - одни из самых безопасных в плане пожарной безопасности. Несгораемые стены и пол позволяют локализовать пожар внутри здания без угрозы его распространения. Но внутри помещений не должны храниться горючие материалы, баллоны с газом, ветошь и другие опасные в пожарном отношении вещества.

• • Все работы внутри подстанции, сопряженные с появлением искр или высокой температурой - сварка, резка болгаркой, сверление производятся только при полном соблюдении соответствующих правил и наличии средств оперативного пожаротушения.

• • Распределительные щиты выполняются из негорючего материала и надежно изолируются от оборудования. Все электрораспределительное оборудование и трансформаторы должны соответствовать классу помещения по взрывоопасности и пожароопасности и регулярно проверяться согласно плану ТО.

• • Вся растительность, угрожающая распространением горения от подстанции, или способная привлечь огонь от сторонних источников к ТП должна удаляться по всему периметру участка, на котором расположен трансформатор. Кровли и перекрытия подстанций выполняются из несгораемых материалов. Все деревянные элементы обрабатываются антипиренами.

Я воспользовался услугами компании «Вариант Безопасности». Помимо подготовки проекта пожарной безопасности трансформаторной станции они занимаются установкой пожарно-охранной сигнализации в театрах, школах, дошкольных учреждениях, гостиницах, работают с другими предприятиями. Если интересно, в Москве их можно найти здесь.

Наиболее сложной и достаточно распространенной проблемой является пожаротушение трансформаторов. Ведь именно трансформаторы считаются достаточно пожароопасными объектами на всей подстанции. Такое суждение сформировалось ввиду использования горючего масла в качестве охлаждающей жидкости, а также изоляции. И только правильная эксплуатация трансформатора становится залогом того, что масло не вспыхнет от возможного короткого внутреннего замыкания.

Оперативно проведенное пожаротушение в случае непредвиденных обстоятельств может значительно снизить количество человеческих жертв либо же возникшие в связи с этим убытки. Поэтому на современных трансформаторных подстанциях предусмотрено использование определенных технических средств, принадлежащих к автоматической пожарной системе. И их наличие обеспечивает своевременное обнаружение, локализацию, а также тушение пожара.

Пожаротушение трансформаторных станций – виды автоматических установок

На самом деле наличие подобной автоматической системы не может быть панацеей от всех бед, но сможет существенно облегчить жизнь.

• пенные;
• аэрозольные;
• водяные;
• порошковые;
• газовые;
• комбинированные.

Системы, которые используются при автоматическом пожаротушении трансформаторов, также могут классифицироваться и по другим признакам. Например, по степени их автоматизации они бывают либо же ручными, либо же автоматическими, автоматизированными. В зависимости от способа тушения различают поверхностные, локально-поверхностные, объемные или же применяются локально-объемные. Системы по виду самого привода делятся на электрические, с механическим приводом, пневматические или гидравлические.

В любом случае подобные системы являются гарантом вашей безопасности, ведь никто точно не знает, насколько быстро прибудет пожарная служба в случае с загоранием трансформаторной подстанции. А именно тогда каждая минута идет на вес золота – пожар может распространяться на огромные площади очень быстро. При этом даже малейшее промедление может стоить чьей-то жизни.