变电站防火型高压并联电容器填补国内外空白

　　“电容器的消防安全问题的确是运行人员的一大心病。”“尤其在夏天走进电容器室，看得是心惊肉跳。”“这几年国外发生了不少起因电容器着火而引发的变电站爆炸、大面积停电事件，我们要引起重视。”“这个课题值得好好研究，确实很有必要，也很有价值。”……
　　2013年1月，在国网基建部组织的依托工程科技项目开题评审会上，江苏电力经济技术研究院上报的《防火型高压并联电容器研究》课题引起了专家们的热烈讨论。

　　给电容器多穿件“外套”
　　高压并联电容器作为变电站无功补偿装置的主要设备之一，其内部元件一般采用薄膜为绝缘介质，绝缘油为浸渍散热介质的结构形式。绝缘油是易燃材料，如果电容器发生故障，就可能导致内部温度过高、压力增大，引起电容器外壳破裂、绝缘油泄漏，一旦着火，绝缘油先行燃烧，火灾事故就会扩大，甚至会引起爆炸。
　　电容器的消防安全问题，一直是影响变电站安全运行的重要因素，江苏电力经研院提出，要从变电站防火设计优化以及电容器产品本身优化两个角度来共同解决这个问题，这对于变电站的安全运行，尤其对于户内变电站和地下变电站而言具有重要意义。该项目顺利立项，江苏电力经研院全面开展电容器防火措施和性能的研究，并依托220千伏尚家变电站（原名岱山变电站）工程，将项目成果进行实践应用。
　　2013年2月起，江苏电力经研院迅速组建了防火型电容器设计研究的专家团队，并联系了国内在新型电容器研制方面处于领先地位的设备公司，强强联合，共同攻关。“我们的思路是给电容器多穿件‘外套’。”研究团队负责人郭炜介绍。这件“外套”实际上就是在每个电容器单元外增加一层保护层，在保护层中间充上能够防火和灭火的介质，当电容器出现故障，绝缘油会先漏到装有防火介质的密闭空间，不与空气接触，这样就能够有效地控制火情的蔓延。
　　“这个思路虽然简单，却是最经济、最有效的方法，但是防火介质的选取，是我们面临的最大难题。”郭炜继续补充说，“项目团队与厂家紧密配合，经过反复的试验研究，终于研制出一种新型的液态防火介质，它具有良好的灭火、散热、抗腐蚀和环境适应性。”该院技术人员成功攻克了难题，研制的防火型电容器通过了试验,并获得了国家专利。项目团队还依托工程实际，提出了电容器平面布置及保护配置方案，搭建了电容器室火灾蔓延模型，提出了详实的防火设计方案。
　　2013年11月，项目顺利通过国家电网公司验收结项，研究成果得到专家们的一致认可。2014年4月，防火型高压并联电容器装置纳入国家电网公司工程设计新技术推广实施目录。

　　危险等级从丙级降到丁级
　　2014年10月，220千伏尚家变电站正式开工建设。尚家变电站是一座220千伏户内变电站，坐落于南京市江宁区，它的建成将有助于加强南京地区220千伏电网的主网架，增强电网运行稳定性。作为防火型电容器科技项目的依托工程，尚家变电站本期配置了3套6兆瓦的防火型高压并联电容器。
　　“由于防火型电容器是一种新型设备，项目建设管理人员对它的成本和运行使用都提出了质疑。”尚家变电站设计项目经理李晓泉回忆说，“物资报送也是个难题，为了保证新设备能顺利招标，我们下了不少工夫，针对防火型电容器专门制作了详细的技术规范书。”
　　应用防火型电容器后，尚家变电站电容器室的火灾危险等级从丙级降为丁级，缩小了电容器室的防火间距，减少了非实用面积及部分消防设施。电容器产品本身的可靠性也大大增强，实现全寿命周期内免维护，经济效益更优。更为重要的是，这些成果可以减少变电站的安全隐患，为变电站建筑、设备，尤其是人员安全提供强有力的保障。
　　2016年6月1日，历经1年半的建设，尚家变电站顺利投运。投运2个月以来，防火型电容器经受住各种工况和环境的考验，运行指标保持良好，安全可靠地提供了变电站的无功补给，工程应用取得了圆满成功。

　　新设备填补国内外空白
　　“目前我国城市的土地资源紧张，我们只能把越来越多的变电站建设在人口集中区，户内变电站、地下变电站及附件式变电站也越来越普及。这类变电站对建筑物、周边环境以及人员安全提出了十分严苛的要求，一旦发生安全事故，后果不堪设想。”江苏电力经研院设计中心负责人介绍道。
　　“防火型电容器在尚家变电站的成功应用，给了我们很大的动力。这是一次响应环境友好、资源节约要求的有益尝试。”郭炜说，“我们要好好地总结设计和运行经验，期待能把研究成果提炼升华，并推广应用。新设备填补了国内外空白，相信它的技术价值必将能转化为经济价值和社会价值。”项目团队对防火型电容器的推广应用充满信心。
　　作为产学研联合攻关的典型成果，防火型电容器的成功实践，为解决户内及地下变电站的消防安全问题开拓了新的道路，对于城市变电站的建设与发展具有重要的意义。郭炜不禁感慨道：“消防安全至关重要。希望项目的研究成果能发挥更大的价值，在全国范围内帮助更多变电站消除因电容器原因导致的消防隐患，让老百姓用上安心电。”