Stins Incendiu La Trafo Si Statiile Electrice

CONSIDERATII PRIVIND INTRODUCEREA UNUI SISTEM DE STINGEREA INCENDIULUI IN STATIILE ELECTRICE DE TRANSFORMARE

CONSIDERATION ON FIRE SUPPRESSION SYSTEM IN SUBSTATIONS

Vasile TABACARU Cezar CRISTIANSC FDFEE ELECTRICA MUNTENIA NORD SA – SDFEE Galati

35 A, N. Balcescu Street, GalatiTel. 0236 461759, [email protected]

Rezumat: In staţiile electrice de transforrmare din sistemul dedistribuţie nu există instalaţii individuale sau sisteme integratecu rol de detectare automată, semnalizare/alarmare şi stingere aincendiilor, ci doar “materiale tehnice şi produse iniţiale” (conformPE 009). Incidente minore, produse în staţii fără personal, conducla avarii cu pierderi materiale incomparabile cu valoarea unuisistem de detectare şi stingere a incendiului. Dată fiind valoareamare a investiţiilor în cazul staţiilor noi sau a celor modernizate, înspecial prin echipamentul de comutaţie şi protecţie de ultimăgeneraţie utilizat, subliniem că trebuie (re)considerată dotareaunei săli de conexiuni din cadrul unei staţii electrice de trans-formare în privinţa protecţiei la incendiu. Promovăm ideeaintroducerii unuia din cele mai simple sisteme de detectareautomată şi stingere a incendiului: pe bază de detectoare de fumprin aspiraţie şi amestec de gaz ecologic inhibitor FM 200.

Abstrat: In the electric transformer stations of the power distributionsystem, there are no individual or integrated systems for automaticfire detection, signalling/alarm and extinguishing. There areonly “technical materials and initial products” (according toPE 009). Minor incidents that occur in unmanned stations causematerial losses far higher than the cost of a fire detection andextinguishing system. Because of the high investments involvedin new or modernized stations, in particular last generationswitching and protection equipment, we emphasize the necessityof fire protection within a connection room of the transformerstation. We recommend the use of one of the simplest automaticfire detection and extinguishing systems: based on aspirationand FM 200 inhibitive ecologic gas smoke detectors.

1. Merită cu adevărat instalarea unui sistem de securitate?La o analiză atentă a rolului pe care îl are sistemul de

securitate, se poate concluziona că acesta este unul ingrat: pede o parte, “apreciat” pentru starea de veghe permanentă învederea declanşării unei alarme în cazul pericolelor potenţiale(incendiu, efracţii, sabotaj etc.) şi, pe de altă parte, este “nea-preciat” pentru beneficiile prevenirii sau limitării distrugerilor.

Un simplu incident sau o explozie însoţită de incendiu nuproduce doar distrugeri directe (asupra instalaţiei, resurseloretc.) ci şi mari pierderi indirecte (întreruperea funcţionării in-stalaţiei, penalizări contractuale). În plus, nu toate riscurile suntasigurabile sau, dacă sunt, primele de asigurare sunt prohibitive.

Analizând toate aceste motive, rezultă că o companie artrebui să facă eforturi în a găsi soluţii pentru protecţiainstalaţiilor, a producţiei şi, nu în ultimul rând, a angajaţilor.

La ora actuală, practic nici o afacere nu-şi poate permite,în perspectiva dezvoltării ei, să ignore latura managerială ariscului. Ca o consecinţă, pe piaţa mondială sunt multe firmeprofesioniste care oferă proiecte în acest domeniu, bazate peexperienţă şi know-how şi care, la cerinţele clientului, indenti-fică coordonatele “profilului” hazardului, determină obiectivelede protejat şi proiectează un concept efectiv de securitate.

Dacă riscurile principale sunt prevenite şi reduse utilizândmăsuri structurale, tehnice şi organizatorice, riscurile rezidu-ale sunt asigurate şi asumate de companie. Astfel, costuriledirecte şi indirecte ale oricăror evenimente însoţite de pierderipot să fie puse în evidenţă şi încorporate în planificareafinanciară pe termen lung.

Un sistem de securitate poate avea ca obiectiv: detecţia/protecţia la incendiu, alarmă în caz de spargeri, controlulaccesului, monitorizare video, protecţia persoanei. In cele ce

1. Is the installation of a security system really worth ?At a closer look, it can be concluded that the role of

the security system is quite unrewarded: on one hand it is“appreciated” because they are constantly on the lookoutfor potential dangers (fire, intrusion, sabotage etc), and onthe other they are “disregarded” for the benefits ofdamage prevention or limitation.

A simple incident or an explosion followed by a firenot only cause direct damage (to the plant, premises andoperatin resources) but also high indirect losses (interruptionof operations, contract penalities etc). Further not all risksare insurable or, if they are, the premiums are prohibitive.

For all these reasons a company has to find othersolutions to safeguard the systems, production and notlast, the employees lives.

Nowadays no bussiness can afford to ignore forward-looking risk management. Therefore there are manyprofessional companies that offer projects based on theirexperience and know-how and together with the client,map out a hazard profile, determine the security objectivesand draw up an effective security concept.

While high risks are prevented and reduced usingstructural, technical and organisational measures, residualrisks are insured or borne by the company. Thus, thedirect and indirect costs of any loss events are clearlyemphasized and can be incorporated in the long termfinancial planning.

The objective of a security system can be: fire detection/protection, burglary and hold-up alarm, access control,video monitoring, person protection. In this paper we tryto emphasize and promote the necessity of a security system

The 5th International Power Systems Conference472

urmează, încercăm să promovăm ideea necesităţii realizăriiunui sistem de securitate care să aibă ca obiectiv detectareaautomată şi stingerea incendiului în sala de conexiuni dinstaţiile electrice de transformare din sistemul de distribuţie.

for automatic fire detection and supression in the connectionroom of the distribution substations.

2. Situaţie existentă în staţiile de distribuţieIn staţiile electrice din sistemul de distribuţie nu există

instalaţii individuale de detectare automată, semnalizare,alarmare şi stingere a incendiilor, nicidecum sisteme integratecare să îndeplinească toate aceste funcţii, ci doar materialetehnice şi produse iniţiale.

Notă: In sensul unui sistem integrat de detectare auto-mată şi stingere a incendiului, trebuie subliniat singurulpas care s-a făcut în staţiile exterioare pentru protecţiacelui mai important şi mai scump echipament, transfor-matorul de putere. Conform unei decizii RENEL (65/02.02.1998), prin care s-a modificat şi completat normativul PE009, articolul 8.22b referitor la stingerea cu apă pulverizată atransformatoarelor de putere s-a abrogat, iar articolul 8.63s-a modificat în sensul precizării că transformatoarele şibobinele cu ulei (cu puteri până la 100 MVA, în staţiiexterioare) să fie prevăzute cu instalaţii de azot pentruprevenirea exploziei şi stingerea incendiului. Trebuieprecizat însă că acest sistem funcţionează doar în cazulunui defect intern în transformator !

In domeniul reţelelor electrice de distribuţie, conformnormativului PE 009/’93 [1]- cap. 8.B, se prevăd instalaţiide semnalizare automată a incendiului prin detectoare detemperatură doar pentru transformatoarele de putere(pct.8.7a) şi detectoare combinate de fum şi temperaturăîn gospodării de cablu şi în staţii de conexiuni şi transfor-mare din reţele electrice care au construcţii închise specialede cabluri de energie electrică (pct. 8.7c). Evident, se prevădinstalaţii de semnalizare manuală (pct.8.7e) şi “sisteme” dealarmare în caz de incendiu (în fapt, legături telefonice).Conform aceluiaşi normativ, în instalaţiile electrice suntutilizate “materiale tehnice şi produse iniţiale pentru com-baterea incendiilor incipiente”, iar în Anexa 1 din vol. II suntdetaliate aceste materiale tehnice şi produse pentru “tuneluride cablu, poduri şi subsoluri de cablu, săli de conexiuni”, şiele constau în stingătoare portative şi carosabile (cu spumăchimică, praf şi CO2) şi lăzi cu nisip. In privinţa transforma-toarelor şi bobinelor cu ulei, a se vedea nota de mai sus.

La ora actuală, în staţiile electrice de transformare dinreţeaua SDFEE Galaţi nu există instalaţii de detectare auto-mată şi semnalizare a incendiilor, instalaţii de semnalizaremanuală sau instalaţii de stingere a incendiului, ci doar“materiale tehnice şi produse iniţiale”. Sursa de caldurăcare poate duce la declanşarea unui incendiu într-o celulăelectrică este arcul electric, ca rezultat al unui defect deizolaţie, al funcţionării defectuoase a aparatajului de comu-taţie (întreruptoare cu ulei) sau a dispozitivelor de protecţie(siguranţe fuzibile, descărcătoare cu rezistenţă variabilăcu spaţii de amorsare), al depăşirii capabilităţilor lor deîntrerupere a circuitului sau al executării unei manevregreşite; această sursă de căldură intensă dispare ca rezultatal acţionării protecţiilor electrice aferente celulei sau/şisistemului de bare de MT al staţiei.

In cazul în care incendiul s-a declanşat, acesta poate fidetectat doar de personalul de exploatare (permanent saudin tura de deranjamente) şi, ca urmare, nu se poate vorbide detectarea focului “din fază incipientă” ci, din contra,în fază dezvoltată de flacără deschisă.

2. Present status of the distribution substationsIn the electric transformer stations of the power

distribution system, there are no individual or integratedsystems for automatic fire detection, signalling/alarm andextinguishing, but only technical materials and initialproducts.Note: Regarding an integrated automatic fire detection

and extinguishing system, the only applied measure in theoutside substations was related to the protection of themost important and expensive component, i.e. the powertransformer. According to a RENEL Decision (no.65/02.02.1998) that modified and completed PE 009regulation, para. 8.22b regarding the sprayed water fireextinguishing for power transformers was canceled andpara. 8.63 was modified requiring that nitrogen systemshould be provided for oil transformers and coils (up to100 MVA, in outside substations) in order to preventexplosions and assist in extinguishing the fire. We have tomention however that this system works only for aninside transformer fault.

For the distribution networks, according to PE009/93[1] – section 8 B, automatic fire signalling systemswith temperature detectors are provided only for thepower transformers (para 8.7c) and combined smoke-temperature detectors have to be installed in cable roomsand connection and transformer substations that haveclosed cable facilities (para 8.7 c). Obviously, manualsignalling (para 8.7 e) and fire alarm systems (in factphone lines) are specified. According to the sameregulation, “technical materials and initial products areused for incipient fire suppression”: vol II – Annex 1presents details of these technical materials and productsfor “Electric systems – galleries, cable bridges andunderground chambers, connection rooms”; they compriseportable and road extinguishers (with chemical foam, CO2powder and CO2) and sand boxes. Regarding the oiltransformers and coils, see the above note.

Nowadays the transformer substations of Galatz PowerDistribution Subsidiary have no automatic fire detectionand signalling, manual signalling or fire extinguishingsystems but only “technical materials and initial products”.The source of heat that causes a fire is the electric arc causedby an insulation fault, the inadequate operation of the switch-gear (oil circuit breaker circuits) and switchgear, measurementand protection equipment can emit enough noxa to preventthe staff from entering for fire limitation; visible separationof the bay from the voltage supply and fire extinguishingwith the existent means are more difficult. Further, byopening the protection devices (fuses, variable resistancesurge arresters with striking distance), exceeding their circuitbreaking capacities or incorrect handling; this intense sourceof heat is removed when the electric protections of the bayand/or m.v busbar are tripped.

After the outbreak, the fire can be detected only by theoperational staff (permanent or fault removal shift) so thatthe fire cannot be detected in its “incipient stage” but inthe “open flame” stage.

06-07.11.2003, Timişoara, Romania 473

In lipsa unor mijloace individuale de protecţie contraacestor noxe, încercarea de a stinge focul cu mijloaceledin dotare comportă riscuri pentru sănătatea şi chiar viaţapersonalului. Nu este de neglijat aici nici factorul psihologic,prin inducerea unei stări de şoc asupra personalului.

In cazul fericit al localizării şi stingerii incendiuluifără afectarea personalului, consecinţele asupra instalaţieisunt întotdeauna grave şi concretizate prin deteriorareaechipamentelor şi a cablajului, ceea ce se reflectă atât încheltuielile (neplanificate) cu lucrări ulterioare de înlocuireechipamente, reparaţii etc. cât şi în energie electrică nelivrată.

Din păcate, SDFEE Galaţi poate exemplifica un asemeneascenariu, ca urmare a unui incendiu produs în sala deconexiuni de 6 kV a unei staţii electrice de transformaresupusă unor ample lucrări de modernizare şi dotată cucelule de comutaţie de generaţie nouă. Filmul evenimentului,pe scurt:

- ca urmare a unei simple puneri la pământ (prin defectde izolaţie LES) a barei de 6 kV, supravoltarea celorlaltefaze a condus (inexplicabil!) la străpungerea izolaţieireductoarelor de tensiune din celula de masură, cumanifestare explozivă;

- fisurarea izolaţiei de răşină a fost însoţită de apariţiaarcului electric, arc care a fost eliminat prin funcţionareacorectă a protecţiilor (PMT ~ 2,4 s);

- arcul electric a condus la aprinderea răşinii de turnare(din motive neexplicate de furnizor), incendiul declanşatdezvoltându-se şi după dispariţia arcului;

- căldura puternică degajată de foc a topit paravenele depolicarbonat din celulă şi placa de bază a celulei (subreductoare), ceea ce a permis crearea unui canal de tirajnatural pe traseul canal cabluri - compartiment aparatede comutaţie - compartiment joasă tensiune şi carea întreţinut şi amplificat incendiul;

- din momentul acţionării protecţiei şi până la pătrundereapersonalului de tură în sala de conexiuni s-au scurscca. 12 min., iar până la stingerea definitivă a incendiuluis-au scurs cca. 120 min;

- pagubele materiale sunt imense, nu intrăm în detaliereaacestora în acest context;

- staţia este fără personal permanent şi, prin funcţionareasistemului de telealarmare, a fost necesară deplasareaturei de deranjamente 110 kV către staţie;

- încercarea de pătrundere a personalului în camera deconexiuni a fost impiedicată de atmosfera densă de noxe;

- dupa deschiderea uşilor de acces în camera de conexiunişi eliminarea unei părţi din noxe, s-a acţionat cu mijloaceletehnice din dotare pentru stingerea focului (barele staţieierau demult fără tensiune !), în mai multe reprize datorităreizbucnirii flăcării, şi cu riscul inhalării de noxe.Ar fi interesant de făcut un calcul economic comparativ:

echipament deteriorat vs. sistem automat de detectare şi stin-gere incendiu, dar suntem convinşi că un astfel de sistemşi-ar fi dovedit din plin eficienţa, prin detectarea din fazăincipientă a incendiului şi limitarea în proporţie covârşitoare apagubelor, fără periclitarea a personalului de exploatare.

3. Sistem automat de detectare şi stingere a incendiuluiprin utilizare de detector de fum prin aspiraţie şiamestec de gaz ecologic inhibitorAşa cum precizam la început, pe piaţa mondială sunt

multe firme profesioniste care oferă proiecte şi produse în

If individual noxa protections are missing, the attemptto extinguish the fire with the existent means is highlyhealth risky and even life-threatening. The psychologicalfactor should not be neglected having in view the shockof the staff.

If the fire was limited and extinguished without injuriesto the staff, the consequences on the system are alwaysvery serious due to the damages of the equipment andcables. Both unexpected costs related to equipmentreplacements and repairs as well as unsupplied poweroccur.

Unfortunately Galati Power Distribution Subsidiary wasfaced with such a situation following a fire in a 6 kV connectionroom within a 110/6 kV transformer substation (which hasundergone extensive repairs and modernizations being end-owned with last generation bays – SF6 circuit breakers, digitalprotections. The steps of this event are briefly described below:

- due to a simple earth fault (fault of the undergroundpower line insulation) of the 6 kV busbar, the over-voltage on the other phases lead (unaccountably) tothe breakdown of the voltage transformer insulation inthe measurement bay, with explosive behaviour;

- the cracking of the resin insulation was accompagnedby the electric arc, which was further removed by thecorrect operation of the protections (PMT – 2.4 s);

- the electric arc caused the ignition of the cast resin(the reasons were unaccountable by the manufacturer),the fire continuing even after the arc was removed;

- the strong heat of the fire melted the polycarbonatecovers of the bay and the base plate (under thetransformers) so that a natural air draft occurred betweenthe cable trough – switchgear room – low voltage room,maintaining and enhancing the fire;

- about 12 min passed from the tripping of the protectionuntil the shift staff entered in the connection room andabout 120 min were necessary for the complete fireextinguishing;

- the material losses were huge but we will not detail thisissue now;

- the substation is un-manned and by the operation ofthe remote alarm system, the 110 kV emergency shiftwas sent to the substation;

- the attempt of the staff to enter the connection roomwas prevented by the high noxa level;

- after the access doors of the connection room wereopened and some of the noxa were removed, the existentmeans were used several times to extinguish the fire(the busbars had no voltage for a long time) becauseof the flames reignition and noxa breathing danger.

It would be interesting to make a comparative calculation:damaged equipment versus automatic fire detection andextinguishing system but we are sure that such a systemwould have proven its efficiency by the early fire detectionand limitation of the most damages without putting in dangerthe operational staff.

3. Automatic fire detection and extinguishing systemwith aspiration smoke detector and ecologic inhibitingagentAs we mentioned at the beginning, there are many

worldwide professional companies that offer projects and


acest domeniu, bazate pe experienţă şi know-how şi care, lacerinţele clientului, indentifică coordonatele “profilului” hazar-dului, determină obiectivele de protejat şi proiectează un con-cept efectiv de securitate, în cazul nostru referitor la incendii.

Un sistem integrat modular de stingere incediu esteformat, în principiu, din trei (sub)sisteme şi accesorii:

- sistem de detectare automată a focului (kit de detectoare,tubulatură etc.);

- unitatea centrală (centrala);- sistem de stingere a incendiului (containere cu gaz,

tubulatură, duze etc.);- accesorii pentru: alarme, controlul ventilaţie, închidere

uşi etc.Din materialele bibliografice pe care le-am putut consulta

[2], noi am ajuns la concluzia că un sistem cu raportavantajos eficienţă/cost destinat detectării automate, semna-lizării şi stingerii incendiului în sala de conexiuni a uneistaţii electrice de transformare este sistemul bazat pe detectorde fum cu aspiraţie şi amestec de gaz ecologic inhibitor.

products based on their experience and know-how. On theclient request, they map out a hazard profile, determinethe security objectives and draw up an effective securityconcept – in our situation, for the fire hazard.

An integrated fire suppression system is mainly madeof three subsystems and accessories:

- automatic fire detection system (detector kit, piping)- central unit (station);- fire extinguishing system (gas bottles, piping, nozzles etc);- accessories for: alarms, ventilation control, door closing

etc;According to the bibliography [2], we concluded that

the system with aspiration smoke detector and ecologicinhibiting agent represents an automatic fire detection andextinguishing system with a good efficiency/cost ratio, forthe connection room of a transformer substation.

3.1. Detectarea focului. Sistem de alarmă la focSunt trei principii esenţiale de detectare implicate în

detectarea focului [2]:a) detectarea fumului: prin determinarea numărului de

particule de fum din aer, cu detectoare fotoelectrice.b) detectarea flăcării: prin măsurarea creşterii radiaţiei

luminoase de la foc (în infraroşu, vizibil, ultraviolet).c) detectarea căldurii: prin măsurarea creşterii de tempe-

ratură pe un interval de timp dat şi a temperaturilormaxime; acest grup include detectoare de rată de creşterea temperaturii şi detectoare de temperatură fixată (limită).Când se aleg detectoarele de foc, trebuie să se ia în

considerare următoarele probleme pentru a se asigura ceamai fiabilă soluţie de detecţie: la ce tip de foc te aştepţisau care este cel mai probabil, cum se manifestă feno-menul focului în faza de naştere, care sunt factorii înşelătoriposibili, înălţimea camerei, care sunt condiţiile ambientale(hârtie, plastic, cherestea, vopsele şi lacuri, combustibili,echipament electric, sisteme informatice).

Un sistem automat de detectare şi alarmă la foc esteun sistem fiabil în condiţiile în care detectează focul încădin faza sa incipientă, fără a fi necesară detectarea sa decătre om; el nu supune riscului nici o persoană şi mobi-lizează forţele de stingere a focului. Sistemul ar constadin: detectoare de foc, panou de control pentru alarmă încaz de foc, sursă de alimentare, unitate de alarmă şi liniide conectare. Sistemul trebuie să dispună de două surseindependente de alimentare cu energie electrică, una dinsurse este întotdeauna sursa principală iar cealaltă fiind obaterie ca sursă de rezervă.

Iată o configuraţie posibilă de sistem integrat:- detectoare de fum prin aspiraţie;- unitate principală (centrala) de detectare şi stingere;- gospodărie de gaz (în butelii controlate de presostat);- sistem de control şi eliberare a amestecului de gaz;- tubulatura de aspiraţie a fumului în detector, cu duze

de captare;- tubulatura de evacuare a amestecului de gaz, cu duzele

de dispersie.Funcţia componentelor individuale este următoarea:

- în zona monitorizată, detectoarele automate de focdetectează permanent fenomenul de foc respectiv şi-l“convertesc” într-un semnal electric;

3.1. Fire detection. Fire alarm systemThere are three main detection principles for the fire

detection [2]:a) smoke detection: the number of smoke particles in the

air is determined by photoelectric detectors;b) flame detection: measurement of the luminescent

radiation increase;c) heat detection: measurement of the heat increase

within a period of time and the maximum temperatures;this category includes rate-of-rise temperature detectorsand fixed (limit) temperature heat detectors;When chosing fire detectors, following problems have

to be taken into consideration in order to provide the mostreliable detection: what kind of fire is expected or mostlikely, what is the fire behaviour in the outbreak stage, whatare the possible deceptive factors, room height, ambientconditions (paper, plastic, timber, paints and varnishes,fuels, electrical equipment, computer installations etc.

An automatic fire detection and alarm system isreliable if it detects the outbreak of the fire, with no needfor human detection; it warns any persons at risk andmobilises the fire-fighting forces. The system consists of:fire detectors, fire alarm control panel, power supply and theconnecting lines. The system should have two independentpower supply sources, one of them being always the mainswhile the other a backup battery.

A possible configuration of an integrated system isdescribed below:

- aspiration smoke detectors;- main detection and extinguishing unit (station);- gas bottles (controlled by pressostat);- gas control and release system;- smoke aspiration piping, with nozzles;- gas mixture release piping, with release nozzles;

The function of the individual components is thefollowing:

- Within the monitored area, automatic fire detectorspermanently detect the respective fire phenomena andconvert them into an electrical signal.

- The signal from the detectors is recorded by the firealarm control panel and, where appropiate, displayedboth visually and accoustically as a fire alarm; the fire


- semnalul detectoarelor este înregistrat prin panoul decontrol al alarmei la foc, evaluat şi afişat atât vizual cât şiacustic ca alarmă de foc; panoul de control al alarmei lafoc este conceput astfel încât să permită declanşareadiverselor sisteme de control automat al focului: sistemede stingere staţionare, sisteme de ventilaţie şi condiţionarea aerului, uşi de foc, instalaţii de ridicare;

- puncte de apel de urgenţă (butoane de avarie) suntutilizate pentru declanşarea alarmelor manuale carepermit o avertizare timpurie a persoanelor;

- sistemul de control şi eliberare a amestecului de gaz(sistem staţionar) declanşează procesul de stingereprin eliberarea agentului de stingere;

- utilizând o unitate de transmitere, alarma la foc este trans-misă la distanţă către un centru de monitorizare şimăsurile de stins incendiu sunt atunci iniţiate prin centrulde control (brigada de pompieri);

- sistemul de control şi eliberare a amestecului de gaz(sistem staţionar) declanşează procesul de stingereprin eliberarea agentului de stingere;

- utilizând o unitate de transmitere, alarma la foc estetransmisă la distanţă către un centru de monitorizare;măsurile de stins incendiu sunt atunci iniţiate princentrul de control (brigada de pompieri).In continuare, prezentăm pe scurt principalele carac-

teristici ale elementului de detectare a fumului, respectivale sistemului staţionar de stingere a incendiului.

alarm control panel is designed so that to enable thetripping of various fire automatic control systems:stationary fire extinguishing systems, ventilation andair conditioning systems, fire doors, lifting equipment.

- Emergency call points (emergency buttons) used totrigger the manual alarms enabling an early warningto the people present;

- The gas control and release system (stationary system)triggers the extinguishing process by agent release;

- Using a transmission unit, the fire alarm is remotelysent to a monitoring centre: the fire fighting measuresare then initiated by the control centre (fire brigade);Below we briefly present the main characteristics of

the smoke detecton component, respectively the stationaryfire extinguishing system.

3.2. Detector de fum prin aspiraţieO aplicaţie speciala pentru medii dificile, detectorul

de fum prin aspiraţie de înaltă sensibilitate (aspirationsmoke detector [2]) este utilizat oriunde este necesar să sedetecteze chiar şi cantitatea minimă, abia perceptibilă deaerosoli de fum. Detectorul combină ideal avantajelesistemului liniar cu cele ale sistemului punctual dedetectare a fumului şi reprezintă soluţia ideală în cazurilecând se impune o intervenţie rapidă în caz de incendiu,chiar înainte de anunţarea departamentului de pompieri.

Este utilizat pentru monitorizarea clădirilor şi obiectelor,precum: centre de calculatoare şi IT, instalaţii de transmitereradio şi TV, centre de telecomunicaţii, centre şi laboratoarede cercetare, centre de distribuţie şi depozitete supraetajate,laboratoare, aeroporturi, muzee, teatre şi cinematografe,celule de distribuţie a energiei electrice de IT şi MT.

Un detector de fum constă, în principiu, din două părţiesenţiale: un sistem liniar de ţevi conectabile pentrucirculaţia aerului aspirat, şi prevăzute cu mici duzeindividuale de aspiraţie, şi camera de detecţie.

Camera de detecţie conţine unul sau două detectoaresensibile la fum (cu celulă fotoelectrică), un ventilator şiun circuit electronic de evaluare. Ventilatorul de înaltăperformanţă, crează depresiunea necesară pentru aspiraţiaaerului ambiant din încăperea supravegheată în camera dedetecţie a detectorului prin duzele de aspiraţie şi tubu-latura liniară şi alimentează detectorii de fum.

Supravegherea sofisticată a debitului de aer garanteazăcă întotdeauna va fi aspirată o cantitate suficientă de aer şi căobstrucţiunile sau rupturile tubulaturii sunt rapid semnalizate.Cofretul detectorului este împărţit într-o cameră a detectoa-relor şi o cameră de evaluare/comandă, cele două camereposedând propriul lor capac, accesul la partea electronică

3.2. Aspiration fire detectorAs a special application for difficult environments, the

highly sensitive smoke detector [2] is used whenever it isnecessary to detect even minimal, barely perceivablesmoke aerosols. The detectors ideally combines the advantagesof a linear detection system with those of the punctualsmoke detection system and they are the ideal solution fora quick fire intervention even before calling the fire brigade.

This detector is used for monitoring buildings andpremises such as: IT and computer centres, radio and TVbroadcast installations, telecommunication centres, laboratoryand research centres, high-bay warehouses and distributioncentres, laboratoris, airports, museums, theatres and cinemas,high and medium voltage power distribution bays.

A smoke detector mainly consists of two parts: alinear connectable pipe system for the circulation of theaspired air which has small individual aspiration nozzles,and the detection chamber. The chamber contains one ortwo smoke detectors (with photoelectric cell), a fan andan electronic evaluation circuit.

The high performance fan ensures the ambient airaspiration from the monitored spac into the detectionchamber of the detector, using the aspiration nozzles andlinear piping, and feeds it to the smoke detectors.

The sophisticated air flow monitoring ensures that asufficient air quantity will be always aspired and thecloggings or cracks of the piping will be quicklysignalled. The detector casing is divided in a detectorchamber and an evaluation/control chamber, the tworooms having their own cover so that the access to theelectronics doesn’t affect the air admission in the smokedetector room. The control and display panel is located onthe cover of the evaluation/control chamber.


fiind permis fără perturbarea admisiei aerului în cameradetectoarelor de fum. Panoul de comandă şi afişaj este dispuspe capacul camerei de evaluare/comandă.

Avantaje:• Particulele de fum sunt imediat detectate. Dacă este

depăşită valoarea maximă, este activată imediat oalarmă la panoul de control al sistemului de detectare.

• Pentru aplicaţii mai sensibile, detectorul de fum poatefi realizat pe principiul numărătorului de particule curază laser.

• Detectorul de fum “nu aşteaptă” ca fumul să se înalţe,raspunzand mult mai repede şi este mult mai sensibilla apariţia focului decât orice soluţie convenţională

• Tubulatura de asipraţie poate fi invizibil montată în micigăuri din podea şi tavane coborâte fără afectarea esteticiizoneiConducta de aspiraţie poate fi realizată, funcţie de

aplicaţie, din ţevi de material plastic sau din ţevi metalice,cu condiţia unei secţiuni minime; orificiile de aspiraţiesunt astfel dimensionate încât să permită absorbţiaaceleaşi cantităţi de aer. La monitorizarea camerelor, sepoate utiliza o reţea de ţevi dispuse simetric cu câte unorificiu de aspiraţie pe punct de aspiraţie.

Sunt posibile combinaţii ale detectorului de fum prinaspiraţie cu alte tipuri de detectoare de fum:

• prin lumină difuză (transparenţă)• prin ionizare• combinaţie fum şi temperatură.

Advantages:• The smoke particles are detected right away. If the

maximum value is exceeded, an alarm is activated onthe control panel of the detection system;

• For high sensitive applications, the particle countingprinciple using a laser beam is used;

• The smoke detector doesn’t wait for the smoke to riseso that the reaction is a lot faster and the detector ismore sensitive to the fire start than any conventionalsolution;

• The aspiration piping can be invisibly mounted insmall hollow floors and dropped ceilings withoutaffecting the aesthetics of the premises;Depending on the application, the aspiration piping

can be made of plastic or metal pipes observing a minimumdiameter: the aspiration holes are sized so that to allowthe aspiration of the same air quantity. For room monitoring,a symmetrical pipe network each with an aspiration hole foreach aspiration point, can be used.

Combinations of the aspiration smoke detector withother types of smoke detectors are allowed:

• scattered light smoke detector• ionization• smoke and temperature combination

3.3 Sistem staţionar de stingereIn principiu, un (sub)sistem staţionar de stingere a incen-

diului ar trebui să includă următoarele componente principale:- containere (cilindri de oţel) de stocare a agentului de

stingere, cu valva de presiune diferenţială;- agent de stingere;- reţea de tubulatură şi duze de descărcare;- dispozitiv de declanşare acţionat de solenoid (nu dis-

pozitive explozive sau pirotehnice);- dispozitive de alarmă sonoră;- staţii/puncte locale de declanşare manuală, precum şi

de anulare a comenzii de declanşare.Se utilizează diverse amestecuri de gaze inerte şi eco-

logice, ca agenţi de stingere. Agentul de stingere trebuie saaibă o rată mare de expansiune, facilitând descărcarea şi pe-netrarea tridimensională rapidă în zona protejată, să răceascăatmosfera şi să reducă conţinutul de oxigen din zona protejatăsub punctul la care se întreţine combustia. Sub-liniem înmod special o proprietate a amestecului: să permită uneipersoane să respire în atmosfera cu oxigen redus.Notă: Atmosfera normală într-o încăpere conţine cca. 21%

oxigen, sub 1% dioxid de carbon şi restul azot. Dacă conţinutulde oxigen este redus sub 15%, materialele combustibile celemai ordinare vor înceta să ardă; datorită abilităţii corpului umande a absorbi oxigenul, reducerea sub 12%, concomitent cucreşterea conţinutului de dioxid de carbon la cca. 3%, va sti-mula respiraţia (mai adâncă şi mai rapidă) pentru compensareaconţinutului redus de oxigen dar nu va pune viaţă în pericol.

Unul din cele mai utilizate gaze este FM 200 – hepta-fluorupropan, care are următoarele proprietăţi:

- inundă rapid inima focului şi flacăra este stinsă imediat;- are punct de fierbere relativ ridicat, ceea ce permite- protejarea echipamentului electronic împotriva şocului

3.3. Stationary fire suppression systemIn principle, a fire suppression (sub)system should

include following main components:- containers (steel bottles) for fire extinguishing agent

storage, with differential pressure valve;- fire extinguishing agent;- pipe network and release nozzles;- solenoid tripping device (no explosive or pyrotechnical

devices);- acoustic alarm devices;- local stations for manual release and release cancelling;

Various inert and ecologic gas combinations are usedas extinguishing agents. The extinguishing agent shouldhave a higher expansion rate, in order to facilitate the fastthree-dimentional release and penetration in the entireprotected area below the inflammable temperature.Note: The normal air in a room contains abt 21%

oxygen, less than 1% CO2 and the remaining nitrogen. Ifthe oxygen content is less than 15%, the most common stageand a temperature sensor that detects the fast inflammablematerials will cease to burn; due to the human bodycapacity to suck in oxygen, the decrease below 12% andthe increase of CO2 content to abt. 3% will stimulate thebreathing (deeper and quicker) in order to compensate thelow oxygen but life will not be put at danger.

One of the most used gas is FM 200 – heptafluori-depropane, with following characteristics:

- fast flooding of the fire core so that the flame isquickly extinguished;

- relatively high boiling temperature in order to protect- the electronic equipment from the thermal shock;- electrically non-conductive (dielectric stability about

2.6 higher than the air) and non-corrosive;


termic;- este ne-conductiv electric (rigiditate dielectrică cca. 2,6

ori mai mare faţă de cea a aerului) şi ne-corosiv;- nu pune în pericol viaţa omului, este ecologic- inundarea camerei într-un interval foarte scurt de la iniţi-

erea incendiului, cca. 10 sec., face ca echipamentulsuspus incendiului să nu fie afectat de foc, ci doar dearcul electric dar care este eliminat rapid de protecţii.Se poate lesne concluziona că stingerea incendiului cu

acest gaz poate fi realizată în staţii de transformare fărăîntreruperea tensiunii în sala de conexiuni a staţiei.

Agentul de stingere este stocat în containere ca unlichid, la parametri prevăzuţi de standarde în domeniu;pentru a ajuta descărcarea şi distribuirea sa rapidă, contai-nerele se suprapresurizeză cu nitrogen uscat. Containerelevor fi prevăzute cu presostate de presiune minimă şimaximă şi indicator de nivel lichid, racordate la panoul decomandă. Descărcarea gazului va fi iniţiată fie electric,prin activarea automată a solenoidului dispozitivului dedescărcare de pe container de către un semnal de ieşiredirect din panoul de control sau activarea manuală locală,fie prin acţiune mecanică directă.Notă: Un astfel de sistem modern integrat de stingere a

incendiului, destinat protecţiei unei săli cu servere, este instalatla SDFEE Galaţi. Sistemul este format din detectoare defum, unitate centrala automată, sistem staţionar de stingere(butelie cu FM 200, tubulatura şi duze de descărcare),accesorii (alarme sonore şi vizuale, controlul ventilaţiei,închiderea uşilor, deconectarea surselor de energie etc.)

4. ConcluziiIn staţiile electrice din sistemul de distribuţie nu există

instalaţii individuale sau sisteme integrate cu rol dedetectare automatţ, semnalizare şi stingere a incendiului,ci doar “materiale tehnice şi produse iniţiale” (PE 009).

Inceputul de incendiu în sala de conexiuni din staţiilede transformare trebuie localizat şi stins din faza cea maitimpurie. Extinderea focului impune, în ultimă instanţă,intervenţia specializată a formaţiilor de pompieri cutehnică din dotare, acţiune ce presupune aducerea staţiei“la tensiune zero ” şi duce la distrugerea în totalitate aizolaţiei solide prin contracţie termică, compromitereacomponentelor de circuite secundare (cablaj, relee), acontactelor electrice, a dispozitivelor de acţionare etc.

Incidente minore, produse în staţii fără personal,conduc la avarii cu pierderi materiale incomparabile cuvaloarea unui sistem de detectare şi stingere a incendiului.

Dată fiind valoarea mare a investiţiilor în cazul staţiilornoi de transformare sau a celor modernizate, în specialprin echipamentul de comutaţie şi protecţie de ultimăgeneraţie, considerăm că ar trebui (re)considerată dotareaunei săli de conexiuni din cadrul unei staţii de transformareîn privinţa protecţiei la incendiu.

Promovăm ideea introducerii unuia din cele mai simplesisteme de detectare automată şi stingere a incendiului: unsistem modular, bazat pe detectoare de fum prin aspiraţie,unitate centrală şi instalaţie fixă de stingere cu gazecologic inhibitor FM 200.

- not dangerous for human lives, ecologic;- room flooding in a very short time from the fire start- about 10 sec so that the equipment is not affected by

the fire but only by the electric arc as generatingsource; however the arc is quickly removed by theelectric protections;It can be easily concluded that the fire within substations

can be extinguished using this agent without removing thevoltage in the connection room.

The extinguishing agent is stored in bottles like aliquid, at standard parameters; in order to facilitate the quickrelease and distribution, the bottles are overpressurizedwith dry nitrogen. The bottles have minimum and maximumpressostats and liquid level indicator, connected to thecontrol panel. The gas release will be initiated eitherelectrically by automatic action of the release devicevalve on the bottle using an output signal dirrectly fromthe control panel, or locally by direct manual action.Note: Such a modern integrated fire suppression system

is used by Galati Power Subsidiary for the protection of theserver room. The system is composed of smoke detectors,automatic central unit, stationary extinguishing system(FM 200 bottles, release piping and nozzles), accessories(acoustic and visual alarms, ventilation control, doorclosing, power disconnecting).

4. ConclusionsNowadays no business can afford to ignore professional

forward-looking risk management. Hence any companyshould try to find the best solutions to protect its systems,the production and not last, the employees.

The role of the automatic fire detection and signallingsystems became vital for the fire expansion speed and fireextinguishing speed.

In the electric transformer substations of the powerdistribution system, there are no individual or integratedsystems for automatic fire detection, signalling/alarm andextinguishing, but only “technical materials and initialproducts” (according to PE 009).

The fire outbreak in the connection room of thesubstations has to be located and extinguished as early aspossible. The attempt to extinguish the fire after 20-30 minfrom the start is very unlikely to suceed with the existenttechnical means (only portable foam and CO2 bottles andsand boxes).

As a last resort, the fire expansion requires calling thefire brigade. Therefore the voltage should be removedfrom the substation and the solid insulation will becompletely destroyed as a result of the thermal shrinkage.

Minor incidents in the unmanned substations lead tocosts far higher than the cost of a fire detection andsuppression system.

Because of the high investments involved in new ormodernized stations, in particular last generation switchingand protection equipment, we emphasize the necessity offire protection within a connection room of the transformersubstation. We recommend the use of one of the simplestautomatic fire detection and extinguishing systems: basedon aspiration and FM 200 inhibitive ecologic gas smokedetectors.


References (Bibliografie)1. PE 009/93: Norme de prevenire, stingere şi dotare împotriva incendiilor pentru producerea, transportul şi distribuţia energiei

electrice şi termice (Fire prevention and fighting instructions for thermal and electric power generation, transmission anddistribution) vol. II, ICEMENERG, Bucharest, 1994

2. *** - Materiale extrase de pe site-ul Internet al firmelor (specifications from website of the): SECURITON AG, FIKE Corporationa,DU PONT Fire Extinguishants, WORMALD ANSUL

Stins Incendiu La Trafo Si Statiile Electrice

Documents

Transcript of Stins Incendiu La Trafo Si Statiile Electrice