Brandrisker och skyddshöjande brandtekniska åtgärder för kabelutrymmen inom vattenkraftverk
En brand i viktiga kabelutrymmen inom vattenkraftverk skulle leda till driftstopp som kan leda till stora ekonomiska förluster för innehavarna av anläggningen, kort återställningstid blir därmed viktigt. Med konsekvenserna av driftstop i åtanke har större fokus lagts på brandskyddet inom vattenkraftverken.Denna rapports syfte är att utforma ett fördjupat utredningsunderlag till pågående utredningsarbete inom Vattenfall Vattenkraft AB gällande brandskydd inom deras vattenkraftsanläggningar. Det avser även att fungera som kunskapsunderlag för framtida frågeställningar vid exempelvis försäkringsfrågor och förnyelseprojekt inom Vattenfall Vattenkraft AB.Det aktuella utrymmet som ska gälla som typfall för denna utredning är en kabelkulvert i Harsprångets kraftverk. Kulverten är initialt belägen ca 80 m under jord i direkt anslutning till kraftanläggningen och innefattar 2-7 st kabelstegar med ett varierat antal mellanspänningskablar (1-20 kV). Den går sedan hela vägen upp till marknivå.Ett problem vid brand är att kulvertsystemet i nuläget är mer eller mindre öppet genom hela dess geometri, vilket gör att brand längst ned kan leda till att hela utrymmet blir rökfyllt. Lägg därtill att anläggningen är obemannad stora delar av tiden och det är beräknat att det när så är fallet tar minst 40 minuter innan personal är på plats i händelse av brand eller annan skadehändelse. Detta medför att branden kommer vara fullt utvecklad innan personal har anlänt.Beräkningar har utförts gällande brandbelastning och maximal brandeffekt där det konstaterats att kulverten har hög brandbelastning från de många kabelstegarna, vilket gör att tillgången på syre blir den begränsande faktorn. Kulvertens slutna utrymme och uppbyggnad av sten och betong gör att tillförseln av syre är relativt låg. Vidare har den långsmala, komplicerade geometrin antagits medföra den påverkan att syre i de kulvertdelar som ligger långt bort från branden inte kommer att bidra till brandens syresättning. Detta verifierades sedan av simuleringar med Fire Dynamics Simulator (FDS).Olika brandtekniska lösningar har undersökts för att ta fram ett lämpligt skydd för kulvertutrymmen och en kombination av vattendimma samt sektionering av kulvert har bedömts som den mest effektiva lösningen för brandskyddet.Sektioneringen bidrar till skapa en mer kontrollerbar dimensionerande släckvolym. Det tar även bort problemet med att man i nuläget får en kulvert som är rökfylld i hela utrymmet, vilket leder till en enklare återställning efter branden. Efter konsultation med sakkunniga inom området släcksystem/vattendimma har det konstaterats att sektioner i storleksordningen 100 m är lämpligt att hantera genom släcksystemet. Slutgiltig utformning av sektionering kommer givetvis att variera beroende på vilken anläggning som dimensioneras. Då släcksystemet jobbar med höga ingångstryck utgör vertikala kulvertar (sektion, släckvolym) inget hinder.Utformningen på släcksystemet har slutligen landat i två olika skyddsnivåer, en förhöjd skyddsnivå och en normal skyddsnivå. För den förhöjda skyddsnivån sker aktivering av släcksystemet inom en hel sektion via detektionssystem, släcksystemet aktiveras vid indikering och en brand kommer att släckas i ett tidigt skede. För den normala skyddsnivån sker aktivering av släcksystemet via värmekänsliga bulber, systemet utlöser vid en viss temperatur och begränsar/släcker sedan branden. Denna variant kräver en viss temperaturuppbyggnad (bulber kan aktiveras exempelvis vid 57 eller 68 °C), och då har en brand redan utvecklats. Påverkade kablar löper i större omfattning högre risk att tappa funktion och måste då bytas ut.