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電化學儲能電站中儲能電池的安全風險較高,熱失控將引起嚴重后果。為此，電化學儲能電站大規(guī)模應用急需解決儲能電站的消防問題。本文將介紹儲能電站消防系統(tǒng)的設計結構及功能
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消防系統(tǒng)設計
消防系統(tǒng)包括站區(qū)消防設施系統(tǒng)、集中式火災報警系統(tǒng)和氣體滅火系統(tǒng)等部分。根據(jù)電化學儲能工程特點及相關防火規(guī)范，按同一時間1起火災數(shù)確定，站區(qū)設有消防設施系統(tǒng)，儲能設備艙內設置氣體滅火系統(tǒng)。在箱變預制艙、站用變預制艙、一次設備預制艙、二次設備預制艙等場所設置相應的感煙、感溫探測器，蓄電池艙采用復合型探測模塊。站區(qū)內配置消防器材，倉體內設置滅火器箱，箱內放置磷酸銨鹽干粉滅火器MF/ABC5(3A)，同時艙外設置2個消防栓。
站內設置集中式火災報警系統(tǒng)，消防主機設在警傳室，采用編碼傳輸總線制信號回路對儲能設備艙、站用變預制艙等火災信號和消防設備進行監(jiān)視及控制，能接收各艙體配置的感溫、感煙、可燃氣體探測器信號，能聯(lián)動及遠程操控儲能設備艙體內氣體滅火系統(tǒng)。當一次艙、二次艙、站用變艙各艙內2個及2個以上火警點 (煙感或溫感)報警時，集中式火災報警系統(tǒng)聯(lián)動，脫扣本艙低壓配電箱總開關，切除艙內用電，同時啟動本艙的聲光報警器，在主機復位后可恢復。當箱變艙內有火警時，集中式火災報警系統(tǒng)聯(lián)動，脫扣本艙低壓配電箱總開關，切除艙內用電，同樣在主機復位后可恢復。
蓄電池艙室采用雙側外開門維護集裝箱一體化設計，箱內集成有電池簇 (含三級BMS、高壓盒)、匯流柜、空調系統(tǒng)、全氟己酮消防系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、配電和照明系統(tǒng)等。在每個電池艙內布置的1套全氟己酮氣體滅火裝置配合16個復合型監(jiān)測模塊對電池實現(xiàn)監(jiān)測、告警。艙體火災探測機理如下圖所示，通過對溫度、煙霧、CO、VOC多參數(shù)的實時監(jiān)測，中央處理器復合判斷，及時發(fā)現(xiàn)蓄電池工作中的異常狀況，實現(xiàn)火災預警，并根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，判斷熱失控階段，啟動分級報警。一級報警時，聲光報警器紅燈閃爍，蜂鳴器發(fā)出聲音；二級報警時，聲光報警器紅燈閃爍頻率和蜂鳴器聲音頻率會增加，此時手動按下開關，系統(tǒng)會啟動滅火；三級報警時,系統(tǒng)會自動啟動。
圖 艙體火災探測原理圖
發(fā)生火警時，煙感或溫感探測器報警，設在該保護區(qū)域內的報警裝置將動作，火災報警控制器通過與監(jiān)控系統(tǒng)的接口將火災信號遠傳至中心站或調度，值班人員可立即趕到現(xiàn)場處理。
如果火情繼續(xù)蔓延，報警級別上升，防 區(qū)內的聲光報警器發(fā)出尖銳的警報聲和閃爍的白光，那么此時防護區(qū)內工作人員應馬上撤離。
當達到三級報警級別時，消防系統(tǒng)會發(fā)出聯(lián)動信號，并在延時時間內自動關閉防火門、閥、窗，停止相關的通風系統(tǒng)；經(jīng)過預先設定的延時后，啟動滅火系統(tǒng)，滅火介質經(jīng)管道噴放到防護區(qū)，控制面板噴放指示燈亮。
在系統(tǒng)處于延時階段，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤動作,或確有火災發(fā)生但規(guī)模較小，使用艙內配置的消防器材即可撲滅火災時，可按下設在安全區(qū)域的緊急停止開關，使氣體滅火系統(tǒng)暫時停止釋放滅火介質。此外，系統(tǒng)具備自檢功能，出現(xiàn)監(jiān)測模塊傳感器故障、數(shù)據(jù)采集異常、CAN通信掉線故障、防護裝置系統(tǒng)故障等情況時亦可及時發(fā)出故障報警信息，確保系統(tǒng)運行的可靠性。
氣體滅火系統(tǒng)中滅火介質采用的是全氟己酮(化學式為CF3CF2COCF(CF3 ))。全氟己酮常溫下是清澈、無色、微味的液體，與常見滅火介質對比見表1。全氟己酮不含溴、氯等元素，滅火后無殘留物，對設備無腐蝕，不會造成二次污染，具有良好的環(huán)保性。其沸點達到49.2℃，常溫下為液態(tài)，與橡膠材料和金屬材料相容性好，因此儲存運輸時無需使用高壓鋼瓶，大大降低了成本。
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本文對消防系統(tǒng)實現(xiàn)多參數(shù)實時監(jiān)測、分級告警、滅火功能進行介紹，同時采用全氟己酮作為滅火試劑，提升滅火性能，為電化學儲能新應用場景的探索提供方案支撐與參考經(jīng)驗。
