CN105664405A - 一种用于变电站内交、直流电源系统的探火管自动灭火装置 - Google Patents

Abstract

一种用于变电站内交、直流电源系统的探火管自动灭火装置，属消防领域。其气体灭火剂瓶设置在变电站内交、直流电源柜或控制柜附近；灭火剂瓶附有称重装置对瓶中灭火剂重量进行实时称重；当变电站内交、直流电源柜或控制柜内的被保护对象发生火灾时，位于被保护对象上方的探火管在最先达到熔点处发生熔化爆破，探火管中的气体灭火剂被释放，启动灭火剂释放阀，立即从灭火剂瓶向探火管中持续释放气体灭火剂，采用非全淹没式的灭火剂释放模式，从探火管的熔化爆破口，向火源根部喷射气体灭火剂，瞬间有效地扑灭火源，将被保护对象因过电流或温度过高而刚刚产生的火苗消灭在萌芽状态，同时称重装置中的无源报警接点闭合，对外输出报警信号。

Description

一种用于变电站内交、直流电源系统的探火管自动灭火装置

技术领域

本发明属于消防领域，尤其涉及一种用于变电站内交、直流电源系统的自动灭火装置。

背景技术

我国变电站火灾报警系统的设计，要求按《火力发电厂与变电站设计防火规范》(GB50229-2006)及《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-2013)在各防火区域设置感烟探测器或吸气式感烟探测器；变电站消防系统的设计，要求按《建筑灭火器配置设计规范》(GB50140-2005)的规定在合适的地方布置移动式灭火器、黄沙箱等消防器材。

在变电站中，目前只有容量为125MVA及以上的“主变压器”(在一个变电站中，与那个变电站的电压等级一样的变压器，就是“主变压器”，简称“主变”)要求安装可以自动灭火的固定式消防报警灭火系统，在变电站的设备室(地下变除外)仅要求安装火灾报警装置，消防工作采用有人值班方案，即值班人员接到火灾报警后，首先确认火灾，再通过现场的灭火器材进行人工扑救。

但是，目前申请人所在地区的变电站分为集控站和受控站，值班人员集中在集控站内，受控站采用无人值班模式。

如果无人值班的变电站(即前述的受控站)一旦发生火警，相应房间内的火灾报警探测器报警将信号传至本变电站的火灾报警主机并经该变电站的计算机监控系统，上传至集控站，集控站内的运行人员收到火警信息后可通过视屏监控器进行观察，确认火灾后再赶去现场进行灭火。由于从集控站至受控站之间的距离一般从十几公里到几十公里，距离比较远，加上可能出现的交通拥堵，因此无人值班的变电站一旦着火，待运行人员赶到受控站现场控制火势为时已晚，因此设置在受控站内的人工灭火器材就无法起到灭火的效果。

变电站的交/直流电源、UPS电源是供变电站电气设备控制、保护设备用的，其可靠性要求非常高，一旦失去，则站内所有的控制、保护设备将无法工作，变电站将处于瘫痪状态。而且这些设备由于通过的均是大电流，最容易造成火灾。

众所周知，火灾在萌芽状态或者火焰很小的时候，是很容易扑灭的，需要的灭火剂也是最少的；特别是火灾发生的初始阶段，对设备本身的损伤也是最小的；因此，如何在火灾的初级阶段探测到火灾的发生并及时进行灭火剂的释放/喷撒，是极为关键的。

目前运行的变电站消防系统中，大部分220kV及以下电压等级的变电站大部分为无人值班，而现行变电站防火设计规范，还是按有人值班考虑，即变电站仅设置火灾报警探测系统，设置的灭火设备也仅为移动式灭火器，该灭火器只能在有人的情况下，需要人去工进行扑灭。由于上述原因，许多当变电站发生火灾，未能在初始起火时火灾初期将无法进行有效的扑灭，从而导致火势蔓延，形成火灾，造成重大的经济损失，并且停电也对社会造成了不良的影响。

现有技术中，对于早期火焰的探测器基本上为：烟感探测器、温感探测器、火焰探测器、吸入式烟感探测器等等；这些探测手段基本上都是需要外部电源进行供电，同时采集的信号也要发回控制中心去进行火灾分析；因而，此类型的探测灭火设备是需要一套相应的电气控制系统，其购置和日常维护的成本比较大。

公开日为2012年12月19日，公开号为CN102824713A的中国发明专利申请，公开了一种“探火管式自动干粉灭火系统”，其包括内部灭火剂可被推射出来的灭火介质贮存瓶；与灭火介质贮存瓶连通的干粉输送管；布置在被保护的物体或空间上的干粉喷射阀，干粉喷射阀与干粉输送管连接起来，并最终与干粉瓶相连；盘绕在被保护的物体上的探火管，探火管与干粉喷射阀的控制腔相连。在火灾发生初期，探火管遇到火焰后破裂，管内的压力迅速释放，从而导致干粉喷射阀上的控制腔压力迅速降低。干粉喷射阀在自身内部压力下迅速开启，灭火介质贮存瓶内的干粉混合压缩气体迅速经过干粉喷射阀喷射到着火的物体表面，进行灭火。

但是该技术方案中的探火管是采用盘绕在被保护的物体上的方式，不适用于高压电器设备(因为存在高电压对地绝缘的问题)，另外该技术方案在被保护的物体所在空间中采用全淹没式喷洒，其采用干粉作为灭火剂，存在事后清扫工作量大的缺陷，对于变电站中一些精密电源设备和复杂结构的开关设备/控制柜，这种清扫工作在设备运行现场(变、配电站)实际上是不可能完成的，只有将设备运至专门的检修场所或生产厂家进行拆解、清洗、重新组装、进行相关测试后才能再次投入使用，一是需要增加设备运行现场的备用设备数量，二是维修成本几乎等于新置一台同样的设备(甚至还要高)，对变配电运行单位和电力运行部门降低运行成本不利，三是采用干粉进行全淹没式喷洒，其对在事故现场或进入事故现场的工作人员容易造成人身伤害，不利于环保。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于变电站内交、直流电源系统的探火管自动灭火装置。其利用柔性探火管作为火灾的探测报警部件和灭火剂的释放/喷撒通道，采用气体灭火剂，一旦被保护设备处过热着火，即可对被保护设备处自动进行局部的快速降温灭火，且无需外接控制电源，探测反应时间快，可迅速将火患扑灭在萌芽状态；该探火管自动灭火装置为局部应用系统，采用非全淹没式的灭火剂释放模式，将气体灭火剂(二氧化碳气体)直接喷射到被保护对象表面进行灭火，灭火剂释放时不会伤害被保护区域的人员和污染被保护区域的电气设备及部件，能有效地降低火灾带来的经济损失，并可方便地实现灭火、报警功能合一，确保变电站内交/直流电源系统的长期安全运行，有助于提高整个供电系统的供电可靠性。

本发明的技术方案是：提供一种用于变电站内交、直流电源系统的探火管自动灭火装置，包括灭火剂瓶和与灭火剂瓶灭火剂出口处连接的探火管；在所述灭火剂瓶的灭火剂出口处，设置有灭火剂释放阀；所述探火管的首端，经灭火剂释放阀与所述灭火剂瓶的灭火剂出口对应连接；所述探火管的末端处于封堵状态；其特征是：

所述的灭火剂为二氧化碳气体；

所述的灭火剂瓶设置在所述变电站内交、直流电源柜或控制柜附近；

所述的灭火剂瓶附有称重装置，用于对灭火剂瓶内的灭火剂重量进行实时称重；

所述探火管的首端经灭火剂释放阀与所述灭火剂瓶的灭火剂出口对应连接；

所述探火管的末端，设置有一个单向阀和压力表；

所述探火管的中段，经一个安装孔进入所述的交、直流电源柜或控制柜的柜内空间，敷设或固定在靠近被保护对象或在被保护对象火源最可能发生处的上方；

在探火管中，充填有设定压力值的二氧化碳气体；

所述的探火管自动灭火装置，集探火、灭火功能为一体，采用非金属柔性绝缘软管作为火灾的探测部件，同时兼作灭火剂的输送及喷放管道；

当变电站内交、直流电源柜或控制柜内的被保护对象发生火灾时，位于被保护对象上方的探火管在最先达到熔点处发生熔化爆破，探火管中的二氧化碳气体被释放，探火管中二氧化碳气体压力的下降，启动灭火剂释放阀，立即从灭火剂瓶向探火管中持续释放气体灭火剂，从探火管在熔化点处的爆破口，向火源根部喷射二氧化碳气体，瞬间有效地扑灭火源，将被保护对象因过电流或温度过高而刚刚产生的火苗消灭在萌芽状态，从而起到早期快速灭火的效果，可减少由于火灾蔓延而造成的损失；

所述的探火管自动灭火装置，采用称重装置对灭火剂瓶内的灭火剂重量进行实时称重，一旦探火管自动灭火装置发生释放灭火剂的动作或因泄漏导致灭火剂大量损失后，灭火剂瓶变轻，称重装置中的无源常开式报警接点闭合，对外输出报警信号，通过变电站火灾报警控制系统的对应输入模块远传到火灾报警控制器上，并通过相应的有线或无线网络路径上传到上级集控站或消防局。

具体的，所述的探火管距离被保护对象的距离小于1米。

具体的，所述与灭火剂瓶灭火剂出口处连接的每根探火管的总长度小于25米。

其所述的被保护对象至少包括变电站内交、直流电源柜或控制柜中的进线断路器、接触器、变压器、主要接线柱及UPS。

本技术方案中的探火管自动灭火装置无需外接电源，不影响被保护物的操作功能；不因油、灰尘、烟的影响而导致探火功能的减弱及误报警。

本技术方案中的探火管为非金属柔性绝缘软管，不受任何位置的影响，可伸进各种窄小和复杂易燃空间或设备中，弥补了现有消防产品不能扑灭此类火源的缺陷。

进一步的，所述的灭火剂瓶被直接固定在被保护设备外壳或机柜上，适合无人值守而需重点保护的设备和场所，不占用变电站内的有限空间，无需另外设置单独的气瓶间。

进一步的，所述的称重装置为带有无源常开式报警接点的弹簧式重量计。

本技术方案中的称重装置，当其称重的重量低于灭火剂瓶重量设定值的90％时，通过称重装置附带的无源常开式报警接点的闭合，输出对外报警信号。

进一步的，设置在所述探火管末端的压力表，安装在被保护区域的外部或便于检查的部位，以便定期检查探火管中灭火剂的压力，藉此来判断探火管及探火管与灭火剂瓶的灭火剂释放阀之间是否存在泄漏现象。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.利用柔性探火管作为火灾的探测报警部件和灭火剂的释放/喷撒通道，采用气体灭火剂，一旦被保护设备处过热着火，即可对被保护设备处自动进行局部的快速降温灭火，无需外接控制电源，探测反应时间快，可迅速将火患扑灭在萌芽状态，从而起到早期快速灭火的效果，特别适用于无人值守而需重点保护的设备和变配电场所；

2.本技术方案的探火管自动灭火装置为局部应用系统，利用非金属柔性绝缘软管，将气体灭火剂(二氧化碳气体)直接喷射到被保护对象的表面灭火，采用非全淹没式的灭火剂释放模式，灭火剂释放时不会伤害被保护区域的人员和污染被保护区域的电气设备及部件，不会对处于带电运行状态下的变配电设备造成威胁，能有效地降低火灾带来的经济损失，有利于环保和降低变配电运行单位或电力运行部门的运行成本；

3.探火管为柔性探火管，不受任何位置的影响，可伸进各种窄小和复杂易燃空间或设备中，整个装置的运行无需外接电源，不影响被保护对象的机/电操作功能；不因油、灰尘、烟的影响而导致探火功能的减弱及误报警，能在火灾初期有效灭火，可减少由于火灾蔓延而造成的损失；

4.采用称重装置实时监测灭火剂瓶重量，一旦探火管自动灭火装置发生释放灭火剂的动作或因泄漏导致灭火剂大量损失后，灭火剂瓶变轻，称重装置中的无源常开式报警接点闭合，对外输出报警信号，通过变电站火灾报警控制系统的对应输入模块远传到火灾报警控制器上，并可通过相应的有线或无线网络路径上传到上级集控站或消防局；

5.灭火剂瓶被直接固定在被保护设备外壳或机柜上，不占用变电站内的有限空间，无需另外设置单独的气瓶间，整个装置的使用寿命期内免维护运行，运行人员巡视时只要监视压力表的读数是否在正常范围内即可，运行方便；

6.本技术方案针对机柜屏内的设备提供消防功能，在兼顾整屏的基础上，对进线断路器、接触器、变压器、主要接线柱及UPS等装置等进行重点布控，灭火剂瓶被直接固定在被保护设备外壳或机柜上，适合无人值守而需重点保护的设备和场所，不占用变电站内的有限空间，无需另外设置单独的气瓶间。

附图说明

图1是本发明的系统构成示意图；

图2是本发明报警信号传输路径示意图。

图中1为灭火剂瓶，1-1为灭火剂释放阀，2为称重装置，3为无源常开式报警接点，4为交、直流电源柜或控制柜，5为探火管，6为单向阀，7为压力表，8-1、8-2为被保护对象。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1中，本发明的技术方案提供了一种用于变电站内交、直流电源系统的探火管自动灭火装置，包括灭火剂瓶1和与灭火剂瓶灭火剂出口处连接的探火管5；在所述灭火剂瓶的灭火剂出口处，设置有灭火剂释放阀1-1；所述探火管的首端，经灭火剂释放阀与所述灭火剂瓶的灭火剂出口对应连接；所述探火管的末端处于封堵状态；其特征是：

所述的灭火剂为二氧化碳气体；

所述的灭火剂瓶设置在所述变电站内交、直流电源柜或控制柜附近；

所述的灭火剂瓶附有称重装置2，用于对灭火剂瓶内的灭火剂重量进行实时称重；

所述探火管的首端经灭火剂释放阀与所述灭火剂瓶的灭火剂出口对应连接；

所述探火管的末端，设置有一个单向阀6和压力表7；

所述探火管的中段，经一个安装孔进入所述的交、直流电源柜或控制柜4的柜内空间，敷设或固定在靠近被保护对象8-1、8-2或在被保护对象火源最可能发生处的上方；

在探火管中，充填有设定压力值的二氧化碳气体；

所述的探火管自动灭火装置，集探火、灭火功能为一体，采用非金属柔性绝缘软管作为火灾的探测部件，同时兼作灭火剂的输送及喷放管道；

当变电站内交、直流电源柜或控制柜内的被保护对象发生火灾时，位于被保护对象上方的探火管在最先达到熔点处发生熔化爆破，探火管中的二氧化碳气体被释放，探火管中二氧化碳气体压力的下降，启动灭火剂释放阀，立即从灭火剂瓶向探火管中持续释放气体灭火剂，从探火管在熔化点处的爆破口，向火源根部喷射二氧化碳气体，瞬间有效地扑灭火源，将被保护对象因过电流或温度过高而刚刚产生的火苗消灭在萌芽状态，从而起到早期快速灭火的效果，可减少由于火灾蔓延而造成的损失。

探火管距离被保护对象的距离小于1米。

每根探火管的总长度小于25米。

其被保护对象至少包括变电站内交、直流电源柜或控制柜中的进线断路器、接触器、变压器、主要接线柱及UPS。

本技术方案中的探火管自动灭火装置无需外接电源，不影响被保护物的操作功能；不因油、灰尘、烟的影响而导致探火功能的减弱及误报警。

本技术方案中的探火管为非金属柔性绝缘软管，不受任何位置的影响，可伸进各种窄小和复杂易燃空间或设备中，弥补了现有消防产品不能扑灭此类火源的缺陷。

灭火剂瓶可以直接被固定在被保护设备外壳或机柜上，适合无人值守而需重点保护的设备和场所，不占用变电站内的有限空间，无需另外设置单独的气瓶间。

其称重装置为带有无源常开式报警接点的弹簧式重量计。

本技术方案中的称重装置，当其称重的重量低于灭火剂瓶重量设定值的90％时，通过称重装置附带的无源常开式报警接点的闭合，输出对外报警信号。

设置在所述探火管末端的压力表，安装在被保护区域的外部(通常是指设置在交、直流电源柜或控制柜的柜外位置上)或便于检查的部位，以便定期检查探火管中灭火剂的压力，藉此来判断探火管及探火管与灭火剂瓶的灭火剂释放阀之间是否存在泄漏现象。

本技术方案的探火管自动灭火装置，采用称重装置对灭火剂瓶内的灭火剂重量进行实时称重，一旦探火管自动灭火装置发生释放灭火剂的动作或因泄漏导致灭火剂大量损失后，灭火剂瓶变轻，称重装置附带的无源常开式报警接点3闭合，对外输出报警信号。

在本技术方案中，灭火剂瓶中的二氧化碳灭火剂设计用量按下式计算：

M＝K×Q×V

式中M为灭火装置中二氧化碳灭火剂设计用量(kg)；

Q为每个单位容积所需灭火剂的最小用量(kg/m³)，取2.5；

V为防护区的容积(m³)；

K为通风系数，考虑到屏柜通风、散热孔等因素，该系数取1.5；

本项目为V＝2.3(米)高×0.8(米)宽×0.6(米)深＝1.104(m³)

则M＝1.5×2.5×1.104＝4.14(kg)

因此，本技术方案的工程灭火剂量取6kg。

由于6kg气体钢瓶体积较小，完全可以将灭火剂瓶设置在变电站内交、直流电源柜或控制柜的旁边，基于定置摆放的现场管理需要，可将灭火剂瓶直接固定在被保护设备的外壳或机柜上。

本技术方案中由于所需灭火剂瓶量少，不需要专门的储瓶间。

实际实施时，通常一排10面(交、直流电源柜或控制柜)屏采用一个灭火剂瓶、灭火剂释放阀及小于25米的探火管组成一个探火管自动灭火单元。

探火管应采用固定架子固定在牢固的物件上，不能对运行设备的维护调试等造成影响，离保护对象不应超过1米，不应紧贴在超过80℃的物体表面，每个固定夹子之间的距离不应大于500mm，每个转弯处至少应有2个固定夹子。探火管的最小弯曲半径为200mm，若探火管需穿过屏或遇锋利物处应对探火管加装专用的保护件或接头以防止磨损探火管。

考虑到该灭火装置由多个设备连接，气体泄漏是不可避免的，本技术方案中的弹簧式二氧化碳称重装置，当其对灭火剂瓶的称重重量低于规定值10％时，会通过其无源硬接点输出报警信号。

本技术方案还可以在灭火剂瓶的灭火剂释放阀处和探火管的末端各装一个压力表，构成两级压力表检测结构，能更方便进行整个灭火系统的压力对比。

图2中，本技术方案在交、直流电源柜或控制柜的柜内电气设备上敷设探火管，探火管应布置在最有可能着火的电气设备上。当某屏柜内某电气设备故障，其温度大于设定温度后探火管破裂，灭火药剂通过探火管的破口喷射到被保护设备上，起到灭火的作用。灭火装置动作后，灭火剂瓶变轻，其称重装置所带相应无源接点闭合，其接点通过变电站火灾报警控制系统的相应输入模快传到火灾报警控制器上并通过相应路径上传到集控站及消防局。

本技术方案中的探火管式自动探火灭火装置，针对屏内设备消防在兼顾整屏的基础上，对进线断路器、接触器、变压器、主要接线柱及UPS等装置等进行重点布控，灭火响应时间短，能在火灾初期灭火，可减少由于火灾蔓延而造成的损失。探火管是软性的绝缘物，不受位置、空间的影响，可伸入各种复杂易燃的空间或设备中间，弥补了固定式气体灭火系统不能扑灭此类火灾的缺陷；安装简便，不占用户空间；运行期间维护工作简单、方便、安全。

本技术方案在常规探火管灭火装置的基础上，还增加了称重系统，能设定药剂损耗或喷放时报警和远传信号，方便监测。而且维护方便快捷，有利于及时添置备品备件，为电力设备的安全稳定运行提供了可靠的保障。

本发明可广泛用于变电站内交、直流电源系统自动灭火装置的设计和制造领域。

Claims (10)

1.一种用于变电站内交、直流电源系统的探火管自动灭火装置，包括灭火剂瓶和与灭火剂瓶灭火剂出口处连接的探火管；在所述灭火剂瓶的灭火剂出口处，设置有灭火剂释放阀；所述探火管的首端，经灭火剂释放阀与所述灭火剂瓶的灭火剂出口对应连接；所述探火管的末端处于封堵状态；其特征是：

所述的灭火剂为二氧化碳气体；

所述的灭火剂瓶设置在所述变电站内交、直流电源柜或控制柜附近；

所述的灭火剂瓶附有称重装置，用于对灭火剂瓶内的灭火剂重量进行实时称重；

所述探火管的首端经灭火剂释放阀与所述灭火剂瓶的灭火剂出口对应连接；

所述探火管的末端，设置有一个单向阀和压力表；

所述探火管的中段，经一个安装孔进入所述的交、直流电源柜或控制柜的柜内空间，敷设或固定在靠近被保护对象或在被保护对象火源最可能发生处的上方；

在探火管中，充填有设定压力值的二氧化碳气体灭火剂；

所述的探火管自动灭火装置，集探火、灭火功能为一体，采用非金属柔性绝缘软管作为火灾的探测部件，同时兼作灭火剂的输送及喷放管道；

当变电站内交、直流电源柜或控制柜内的被保护对象发生火灾时，位于被保护对象上方的探火管在最先达到熔点处发生熔化爆破，探火管中的二氧化碳气体被释放，借助探火管中二氧化碳气体压力的下降，启动灭火剂释放阀，立即从灭火剂瓶向探火管中持续释放气体灭火剂，从探火管在熔化点处的爆破口，向火源根部喷射二氧化碳气体，瞬间有效地扑灭火源，将被保护对象因过电流或温度过高而刚刚产生的火苗消灭在萌芽状态，从而起到早期快速灭火的效果，可减少由于火灾蔓延而造成的损失；

所述的探火管自动灭火装置，采用称重装置对灭火剂瓶内的灭火剂重量进行实时称重，一旦探火管自动灭火装置发生释放灭火剂的动作或因泄漏导致灭火剂大量损失后，灭火剂瓶变轻，称重装置中的无源常开式报警接点闭合，对外输出报警信号，通过变电站火灾报警控制系统的对应输入模块远传到火灾报警控制器上，并通过相应的有线或无线网络路径上传到上级集控站或消防局。

2.按照权利要求1所述的用于变电站内交、直流电源系统的探火管自动灭火装置，其特征是所述的探火管距离被保护对象的距离小于1米。

3.按照权利要求1所述的用于变电站内交、直流电源系统的探火管自动灭火装置，其特征是所述与灭火剂瓶灭火剂出口处连接的每根探火管的总长度小于25米。

4.按照权利要求1所述的用于变电站内交、直流电源系统的探火管自动灭火装置，其特征是所述的被保护对象至少包括变电站内交、直流电源柜或控制柜中的进线断路器、接触器、变压器、主要接线柱及UPS。

5.按照权利要求1所述的用于变电站内交、直流电源系统的探火管自动灭火装置，其特征是所述的探火管自动灭火装置无需外接电源，不影响被保护物的操作功能；不因油、灰尘、烟的影响而导致探火功能的减弱及误报警。

6.按照权利要求1所述的用于变电站内交、直流电源系统的探火管自动灭火装置，其特征是所述的探火管为非金属柔性绝缘软管，不受任何位置的影响，可伸进各种窄小和复杂易燃空间或设备中，弥补了现有消防产品不能扑灭此类火源的缺陷。

7.按照权利要求1所述的用于变电站内交、直流电源系统的探火管自动灭火装置，其特征是所述的灭火剂瓶被直接固定在被保护设备外壳或机柜上，适合无人值守而需重点保护的设备和场所，不占用变电站内的有限空间，无需另外设置单独的气瓶间。

8.按照权利要求1所述的用于变电站内交、直流电源系统的探火管自动灭火装置，其特征是所述的称重装置为带有无源常开式报警接点的弹簧式重量计。

9.按照权利要求1所述的用于变电站内交、直流电源系统的探火管自动灭火装置，其特征是所述的称重装置，当其称重的重量低于灭火剂瓶重量设定值的90％时，通过称重装置附带的无源常开式报警接点的闭合，输出对外报警信号。

10.按照权利要求1所述的用于变电站内交、直流电源系统的探火管自动灭火装置，其特征是设置在所述探火管末端的压力表，安装在被保护区域的外部或便于检查的部位，以便定期检查探火管中灭火剂的压力，藉此来判断探火管及探火管与灭火剂瓶的灭火剂释放阀之间是否存在泄漏现象。