1.1    城市電網(wǎng)供配電系統(tǒng)概況

城市電網(wǎng)供配電系統(tǒng)是由供電電源,、輸配電網(wǎng)、電能用戶和監(jiān)控與配電網(wǎng)管理系統(tǒng)組成,。城市供電電源主要包括電廠（火力,、水力發(fā)電廠等）和區(qū)域變電所（站）等設(shè)施。城市輸配電網(wǎng)主要含城市變電所（站）,、換流站和輸送電線路等設(shè)施,。電能用戶主要指居民生活用電和工業(yè)用電。電力監(jiān)控系統(tǒng)以計算機(jī),、通訊設(shè)備,、測控單元為基本工具，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)采集,、狀態(tài)檢測和遠(yuǎn)程控制,。

國家電網(wǎng)公司對安全工作有詳細(xì)的規(guī)定，十分重視電網(wǎng)安全及電力可靠供應(yīng)問題,。隨著國家全面建成小康社會的腳步不斷深入,，電網(wǎng)安全顯得尤為重要，電網(wǎng)公司提出了“要全力確保大電網(wǎng)安全,、人身安全,、設(shè)備安全、網(wǎng)絡(luò)安全“四大安全”,，要狠抓重點(diǎn)領(lǐng)域隱患治理,，突出抓好特高壓設(shè)備安全、消防安全,、電纜及通道隱患整治和集體企業(yè)安全專項(xiàng)治理,。這相當(dāng)于對電網(wǎng)防災(zāi)提出了明確要求，需要從供配電系統(tǒng)的各主要環(huán)節(jié)入手,，尤其是最典型的供配電系統(tǒng)設(shè)施,，包括油浸變壓器、油浸電抗器,、高低壓配電設(shè)施等,。

1.2    城市電網(wǎng)供配電系統(tǒng)熱災(zāi)害與火災(zāi)危險性

總體而言,，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及電網(wǎng)安全防護(hù)技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)的安全防護(hù)越來越完善,，2002年5月國家經(jīng)貿(mào)委發(fā)布了《電網(wǎng)和電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及跳讀數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的規(guī)定》,，2006年電監(jiān)會印發(fā)《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》等,，都為電力系統(tǒng)安全建設(shè)提供了重要的指導(dǎo)作用,。盡管電力系統(tǒng)的安全防護(hù)不斷完善，但是我們也不得不面對巨量電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)施的安全防護(hù)問題,，據(jù)統(tǒng)計,，十三五期間我國僅297個地級以上城市10KV及以下配電站就將達(dá)到30萬座，電網(wǎng)供配電系統(tǒng)的熱災(zāi)害和火災(zāi)事故仍然不在少數(shù),，且有的破壞性還很強(qiáng),。

目前熱災(zāi)害和火災(zāi)預(yù)警防護(hù)的首要對象應(yīng)該是各級變配電所的油浸式變壓器、電抗器,，電力隧道/廊道,，GIS設(shè)備設(shè)施，高低壓配電室等,。以油浸式變壓器為例,，其內(nèi)含的可燃物是驚人的，變壓器油經(jīng)常達(dá)到幾十噸之多,，還包含電纜紙,、漆布、木材等絕緣材料,，這些均為可燃物,，而變壓器油燃燒的高溫特性又使得其撲救的難度巨高。

針對火災(zāi)危險性最大的油浸式變壓器進(jìn)行火災(zāi)危險性分析,，主要的內(nèi)因如下：

1) 繞組絕緣損毀產(chǎn)生短路,，引起火災(zāi)或爆炸事故。繞組絕緣損毀原因也比較多,，包括絕緣老化,、變質(zhì)、強(qiáng)度降低,、制造質(zhì)量等,，造成繞組匝間、層間短路,，而產(chǎn)生放電電弧,，其最高溫度可能高達(dá)3000℃以上，造成絕緣油分解出大量可燃?xì)怏w,，與空氣混合達(dá)到一定濃度而形成爆炸,。

2) 變壓器主絕緣擊穿,。造成這一問題的因素包括中性點(diǎn)不接地運(yùn)行、套管上部端子幅密封不良而造成引線根部繞組絕緣強(qiáng)度大大降低等,，這些因素引起的閃絡(luò),，會很快發(fā)展為變壓器的損毀事故。

3) 變壓保套管閃絡(luò),，引起爆炸起火,。變壓器套管事故在變壓器事故中占比也是比較高的，達(dá)到15.3%以上,。

4) 分接開關(guān)和繞組連接處接觸不良,，產(chǎn)生高溫。變壓器分接開關(guān)引起事故的比例僅次于套管閃絡(luò)事故比例,。

5) 磁路發(fā)生故障,、鐵心故障，產(chǎn)生渦流,、環(huán)流發(fā)熱,，引起變壓器故障。

油浸電抗器,、互感器和斷路器等其它油浸設(shè)備的火災(zāi)危險性內(nèi)因也很類似,，只是在機(jī)理上不盡相同而已。這類設(shè)備的外因當(dāng)然還包括雷擊,、異常天氣,、人為破壞等。

其他電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備的火災(zāi)可能的原因包括超負(fù)荷,、過熱,、機(jī)械損傷、老化,、電氣故障等而導(dǎo)致短路,，絕緣下降引發(fā)電氣火災(zāi)。電力電纜的火災(zāi)原因包括隧道主電纜接地或相間短路,、主電纜接頭故障,、電纜隧道/廊道附屬設(shè)施電氣故障等，當(dāng)然同樣還面臨外部因素,，例如施工,、人為破壞等。電氣設(shè)備或電纜的火災(zāi)主要的危害在于其往往發(fā)展速度快,，溫度高,，易傳播，恢復(fù)時間長等,。

1.3    現(xiàn)有火災(zāi)探測技術(shù)及問題

電網(wǎng)系統(tǒng)目前還比較多的采用傳統(tǒng)的火災(zāi)探測技術(shù),，分別包括：1）線型感溫火災(zāi)探測器,，通常包括分布式光纖感溫火災(zāi)探測器、準(zhǔn)分布式光纖光柵感溫火災(zāi)探測器和線型感溫電纜,，主要用于室外油浸式變壓器,、電抗器，室內(nèi)變壓器,、電抗器,，電纜溝、隧道或廊道等,；2）吸氣式感煙火災(zāi)探測器,，主要用于高低壓配電室,、計算機(jī)房等,；3）紅外火焰探測器，主要被用于變壓器或電抗器的場所,；4）點(diǎn)型感煙/感溫火災(zāi)探測器,，比較多的用于常規(guī)建筑內(nèi)，包括一些高低配電室等,。對于需要設(shè)置固定式滅火系統(tǒng)的場所,，通常采用兩種探測器進(jìn)行保護(hù)。各場所均需要設(shè)置手動報警按鈕,。

1.3.1   線型感溫火災(zāi)探測器

線型感溫火災(zāi)探測器被用于室外油浸式變壓器,、電纜隧道等場所，其中一個很重要的原因在于探測器理論上具有耐惡劣環(huán)境條件的特質(zhì),。不過典型的問題是：1）線型感溫火災(zāi)探測器均需要達(dá)到一定的溫度才能觸發(fā)報警,，不具備極早期探測能力；2）感溫電纜由于采用了負(fù)溫度系數(shù)熱敏材料或特定溫度軟化材料,，使得感溫電纜或者因?yàn)殛柟庾饔靡子谡`報警或者易于老化,；3）即便采用分布光纖感溫火災(zāi)探測器，也不可避免的存在誤報警,，或者較大的火才能觸發(fā)報警的問題,。光纖型線型感溫要想監(jiān)測電纜的實(shí)時溫度必須要緊貼電纜一對一敷設(shè)，而如此大量的應(yīng)用恐怕會產(chǎn)生適得其反的效應(yīng),。

1.3.2   吸氣式感煙火災(zāi)探測器

吸氣式感煙火災(zāi)探測器通常被認(rèn)為是一種高靈敏度探測器,，因此被較多的用于室內(nèi)高低壓配電室、計算機(jī)房等場所,，應(yīng)該說這些場所的應(yīng)用是可以體現(xiàn)其高靈敏特性的,。當(dāng)然也有人將其用于室內(nèi)變壓器等的火災(zāi)探測，這個就值得商榷了,。吸氣式感煙探測器是需要防護(hù)場所內(nèi)產(chǎn)生煙氣才能觸發(fā)報警,，而對于變壓器,、電抗器甚至配電柜這些設(shè)備，因?yàn)檩^多地采用了阻燃材料,，要揮發(fā)出氣體粒子,，溫度往往要達(dá)到250℃以上，而要產(chǎn)生煙霧要達(dá)到390℃以上,，如果真產(chǎn)生煙氣,，那一定出現(xiàn)了溫度異常甚至更惡劣的爆燃現(xiàn)象，因此吸氣式探測器的早期探測性能并不見得在電氣場所真能達(dá)到極早期探測,。

1.3.3   紅外火焰探測器

紅外火焰探測器通常會采用兩波段和三波段,，有一些應(yīng)用將其用于室外油浸變壓器和電抗器的火災(zāi)探測中。實(shí)際上,，這是存在一定問題的,，被保護(hù)設(shè)備設(shè)于室外，受陽光影響大,，夏天溫度較高,，可能出現(xiàn)誤報警多或者探測器飽和不能報警的問題。因此本文不主張其用于室外變壓器或電抗器場所的火災(zāi)探測,。

1.3.4   點(diǎn)型感煙/感溫火災(zāi)探測器

點(diǎn)型感煙/感溫火災(zāi)探測器在供配電系統(tǒng)常規(guī)場所使用,。總的特點(diǎn)來講,，就是早期預(yù)警能力很弱,。

1.3.5   熱解粒子電氣火災(zāi)探測器

該型探測器能夠探測電線、開關(guān)等高分子材料第一次熱解產(chǎn)生的氣體（異味,、無味氣體）,，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)早期探測。比較適用于環(huán)境較好的場所,，尤其可以考慮在重要且危險的電氣柜內(nèi)安裝使用,。

2.       整合解決方案的基本思路與實(shí)現(xiàn)

針對城市電網(wǎng)供配電系統(tǒng)的危險性以及以往災(zāi)害事故的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對于各類變電站,、換流站和供配電設(shè)施,，提出以下的解決方案：

1)對于油浸變壓器、電抗器,、GIS等設(shè)備或者場所（包括室內(nèi),、室外），重點(diǎn)采用AE989系列溫/煙/火三復(fù)合光譜成像火災(zāi)探測器,。對于與需要自動聯(lián)動固定式滅火系統(tǒng)的,，可以配用線型感溫火災(zāi)探測器。

2) 對于蓄電池室等重要且危險的場所,，宜采用AE989系列溫/煙/火三復(fù)合光譜成像火災(zāi)探測器,。

3) 對于電纜隧道/廊道等電纜區(qū)域,，重點(diǎn)采用AE919系列紅紫外雙光譜成像火災(zāi)探測器（紅紫外光束復(fù)合成像），對于需要與自動聯(lián)動固定式滅火系統(tǒng)的,，可以配用線型感溫火災(zāi)探測器,。對于大型電力電纜接頭的部位，建議增加使用iSense熱災(zāi)害探測儀,。

4)對于高低壓配電室,、開關(guān)柜室，可以采用吸氣式感煙火災(zāi)探測器或者AE909紅紫外雙鑒線型光束感煙火災(zāi)探測器,。重要且危險的電氣柜,，可以采用熱解粒子探測器和/或iSense熱災(zāi)害探測儀。

5) 其他區(qū)域采用常規(guī)火災(zāi)探測報警設(shè)備,。

6)在油浸式變壓器,、電抗器的消防防護(hù)中，當(dāng)采用了壓縮空氣泡沫炮作為原有水噴霧滅火系統(tǒng)的加強(qiáng)滅火設(shè)施時,，AE989溫/煙/火三復(fù)合光譜成像火災(zāi)探測器的作用不僅僅局限在火災(zāi)預(yù)警探測,，還可以提供火災(zāi)的定位信息，尤其是最高溫點(diǎn)或區(qū)域的定位信息,，以利于CAFS炮可以有效對準(zhǔn)指定坐標(biāo)區(qū)域進(jìn)行噴射滅火。

7) 針對國網(wǎng),、南網(wǎng)分區(qū)域或者整體建立災(zāi)害極早期預(yù)警探測云平臺系統(tǒng),，達(dá)到跨地域和分層分布式預(yù)警監(jiān)控體系，確保災(zāi)害的極早期預(yù)警報警,。

地域型災(zāi)害極早期預(yù)警探測云平臺系統(tǒng)建立的基本思想是,，通過在極早期預(yù)警方面提升傳統(tǒng)探測系統(tǒng)能力，實(shí)現(xiàn)地域內(nèi)或跨地域大范圍城市電網(wǎng)供配電系統(tǒng)的災(zāi)害預(yù)警數(shù)據(jù)的云端處理,、分析和預(yù)警,，核心計算則同時考慮邊緣計算和云計算相結(jié)合，充分整合融合各方面的數(shù)據(jù),，形成大型的云平臺系統(tǒng),。