CN106291194A - 一种用于对油浸式变压器防火性能进行测试的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于对油浸式变压器防火性能进行测试的方法，特征在于，所述油浸式变压器燃烧试验装置包括：燃烧试验台架单元、燃烧试验间单元、油水分离池、方形水沟、和灭火保护单元；所述方法包括：将油浸式变压器安装到变压器支架上，并在所述油浸式变压器下方放置点火引燃盘和用于燃烧试验的木垛；在所述油浸式变压器的周围设置水喷雾灭火设备；利用点火引燃盘点燃用于燃烧试验的木垛，从而模拟油浸式变压器外部遭受火灾的情况；以及根据所述油浸式变压器燃烧后的状态确定油浸式变压器的防火性能。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧试验领域，并且更具体地，涉及一种用于对油浸式变压器防火性能进行测试的方法。
背景技术
当前电网及工矿企业所有的变压器绝大部分是油浸式电力变压器，相对干式变压器而言，油浸式电力变压器内部充满绝缘油，存在爆炸、着火的风险，会对周围设备、建筑物及人员产生危害，造成停电及重大经济损失。
当前使用的油浸式电力变压器所采用的矿物绝缘油闪点在140℃左右，易燃易爆；天然酯和合成酯等酯类绝缘油的闪点超过250℃，尤其是天然酯绝缘油的闪点超过300℃，属于难燃油。采用天然酯(植物)绝缘油等难燃绝缘油的油浸式电力变压器能否应用于防火性能要求高的场所、能否替代干式变压器应用于户内等，需要对各种油浸式电力变压器的防火性能进行燃烧试验验证。
目前，没有针对油浸式变压器的防火性能试验方法，也没有适用于油浸式变压器的防火性能试验标准。本发明的目的是提出一种用于评价油浸式变压器防火性能的试验方法，用于验证各种油浸式变压器在遭受外部火灾时的防火性能，为采用难燃油的变压器能否应用于防火性能要求高的场所提供考核依据。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种用于对油浸式变压器防火性能进行测试的方法，所述方法包括：
燃烧试验台架单元，包括点火引燃盘、用于燃烧试验的木垛和变压器支架，所述燃烧试验台架单元用于燃烧油浸式变压器；
燃烧试验间单元，包括集油池、防火墙和变压器燃烧试验房间；
油水分离池，设置在变压器燃烧试房间的内部和外部，用于油水分离；
方形水沟，设置在变压器燃烧试验房间的外部，所述方形水沟和油水分离池相连通，用于储存灭火过程所产生的水和油水分离产生的水；以及
灭火保护单元，包括水喷雾灭火设备，用于灭火。
所述方法包括：
将油浸式变压器安装到变压器支架上，并在所述油浸式变压器下方放置点火引燃盘和用于燃烧试验的木垛；
在所述油浸式变压器的周围设置水喷雾灭火设备；
利用点火引燃盘点燃用于燃烧试验的木垛，从而模拟油浸式变压器外部遭受火灾的情况；以及
根据所述油浸式变压器燃烧后的状态确定油浸式变压器的防火性能。
优选地，所述油浸式变压器燃烧试验装置进一步包括：状态量监测单元，所述状态量监测单元包括多个K型热电偶、压力传感器、热流传感器，用于监测油浸式变压器燃烧过程中的温度、热辐射和压力指标；所述方法进一步包括：在点燃木垛之前将压力传感器、热流传感器分、K型热电偶分别置于所述油浸式变压器的内部和外部；
对所述油浸式变压器燃烧过程中的温度、热辐射和压力进行测试，以获得测试数据，并利用上述数据确定油浸式变压器的防火性能。
优选地，所述油浸式变压器燃烧试验装置进一步包括：电源单元，所述电源单元包括低压和高压两部分，用于给测试变压器提供电源，模拟带电运行工况；所述方法进一步包括：在点燃木垛之前对所述油浸式变压器的低压侧施加额定电压。
优选地，其中所述点火引燃盘放置于地面，用于引燃用于燃烧试验的木垛，所述木垛放置于点火引燃盘上并整体置于变压器支架下方，变压器支架用于支撑油浸式变压器，所述油浸式变压器放置于变压器支架上方。
优选地，其中所述变压器的燃烧试验间单元由内往外依次是集油池、防火墙、变压器燃烧试验房间。
优选地，其中所述集油池在变压器燃烧试验房间内，并且所述燃烧试验台架单元放置在集油池内，用于当油浸式变压器发生破裂时进行集油。
优选地，其中所述变压器燃烧试验房间三面封闭，一面敞开作为观察窗口，顶面敞开，所述变压器燃烧试验房间由耐火砖砌成，用于对油浸式变压器燃烧试验的防护。
优选地，其中所述水喷雾灭火设备位于油浸式变压器的顶部。
优选地，其中所述K型热电偶分别安装在油浸式变压器油箱的内部、外部和油浸式变压器油箱的周围；其中所述压力传感器放在油浸式变压器油箱盖内；所述热流传感器放在油浸式变压器的前方和油箱顶部。
优选地，其中所述装置还包括摄像监控云台，用于对燃烧实验过程进行远程监控。
本发明的有益效果在于：
本发明通过模拟火灾场合，在油浸式变压器带电运行的情况下，测量油浸式变压器内部温度、压力以及变压器外部温度分布、热辐射情况，观察油浸式变压器在外边火灾过程中的变化情况，从而检验油浸式变压器在遭受外部火灾情况下的防火性能。该试验方法能够真实模拟油浸式变压器遭受外部火灾的运行工况，填补了国内空白。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1示出了根据本发明实施方式的对油浸式变压器防火性能进行测试方法100的流程图；
图2示出了根据本发明具体实施方式方法200的流程图；
图3示出了根据本发明实施方式的对油浸式变压器防火性能进行测试的试验装置的木垛放置示意图；
图4示出了根据发明实施方式的对油浸式变压器防火性能进行测试的试验装置的变压器燃烧试验装置的结构示意图；
图5示出了根据本发明实施方式的对油浸式变压器防火性能进行测试的试验装置的变压器内外部传感器的布置图；以及
图6示出了根据本发明实施方式的对油浸式变压器进行燃烧的实验图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1示出了根据本发明实施方式的对油浸式变压器防火性能进行测试的方法100的流程图。如图1所示，所述方法100从步骤101处开始。在步骤101将油浸式变压器安装到变压器支架上，并在所述油浸式变压器下方放置点火引燃盘和用于燃烧试验的木垛。
优选地，在步骤102在所述油浸式变压器的周围设置水喷雾灭火设备。
优选地，在步骤103利用点火引燃盘点燃用于燃烧试验的木垛，从而模拟油浸式变压器外部遭受火灾的情况。
优选地，在步骤104根据所述油浸式变压器燃烧后的状态确定油浸式变压器的防火性能。
图2示出了根据本发明具体实施方式方法200的流程图。如图2所示，所述用于对油浸式变压器防火性能进行测试的方法200从步骤201开始。优选地，在步骤201将油浸式变压器安装到变压器支架上，并在所述油浸式变压器下方放置点火引燃盘和用于燃烧试验的木垛。图3示出了根据本发明实施方式的对油浸式变压器防火性能进行测试的试验装置的木垛放置示意图。如图3所示，1是集油池，2是测试油浸式变压器，3是标准木垛。首先，根据标准木垛1的尺寸选择合适的木垛点火引燃盘，引燃盘中放置酒精或汽油等；然后根据测试油浸式变压器2的尺寸及燃烧试验的木垛的尺寸、排列方式设置变压器支架，把测试油浸式变压器架空支撑；最后在测试油浸式变压器下部均匀对称放置4堆标准木垛1，其中标准木垛1由72根红松木木条组成，木条长度为500mm，木条截面为正方形，正方形边长为39mm±1mm。将72根木条排成12层，每层6根。按照一层横排，一层竖排，交错排列，钉成正方体。
图4示出了根据发明实施方式的对油浸式变压器防火性能进行测试的试验装置的变压器燃烧试验装置的结构示意图。如图4所示，4是水平面，5是变压器燃烧试验房间，6是变压器支架，7是防火墙，8是方形水沟，9是油水分离池。其中所述集油池1在变压器燃烧试验房间5的正中心，并且所述测试油浸式变压器2放置在集油池1的正中间，用于当所述测试油浸式变压器2发生破裂时进行紧急集油，并且集油池1的四周及底部铺设耐火砖。集油池1的体积应按照测试油浸式变压器2中绝缘油的体积的2倍以上来设置集油池1的尺寸。优选地，其中所述防火墙7位于集油池1的外围，所述防火墙7的中心与集油池1的中心在同一点，并且防火墙7的每条边与集油池1的每条边平行。例如，防火墙内部面积为2.8m×2.5m，耐火砖高于地面0.3m。优选地，其中所述变压器燃烧试验房间5三面封闭，一面敞开作为观察窗口，顶面敞开，所述变压器燃烧试验房间5由耐火砖砌成，用于对变压器燃烧试验的防护。例如，房间尺寸可以设置为6m×5m×3m大小。
优选地，在步骤202将压力传感器、热流传感器分、K型热电偶分别置于所述变压器的内部和外部。优选地，其中所述压力传感器位于油浸式变压器油的箱盖内，用于对所述油浸式变压器内部的压力变化情况进行测试。优选地，其中所述热流传感器置于所述变压器的前方一定距离处以及所述变压器的油箱顶部，用于监测燃烧过程中的热辐射量。优选地，其中所述多个K型热电偶分别预置于所述油浸式变压器内部的低压绕组、铁心和油面处，用于监测燃烧试验过程中油浸式变压器内部的温度变化；并且在所述油浸式变压器油箱外部的箱底、侧面和顶部布置K型热电偶来监测燃烧过程中变压器外表温度的变化。例如，在测试油浸式变压器油箱盖预埋CY200-ZT高精度数字压力传感器对所述油浸式变压器内部压力变化情况进行监测；在所述油浸式变压器正前方1米、2米及油箱顶部0.5米分别布置的3只TS-34C型热流传感器，监测燃烧过程中热辐射量；在所述油浸式变压器正前方1米、2米、3米各布置3只K型线形热电偶测量燃烧过程中的变压器周围温度分布梯度变化情况。图5示出了根据本发明实施方式的油浸式变压器燃烧试验装置的变压器内外部传感器的布置图。如图5所示，热电偶10用于监测油面温度，热电偶11用于监测绕组上部温度，热电偶12用于监测中部油温，热电偶13用于监测绕组中部温度，热电偶14用于监测绕组下部温度，热电偶15用于监测油箱底部温度，热电偶16用于监测铁心温度，热电偶17用于监测散热器上端的温度，热电偶18用于监测散热器下端的温度，热电偶19用于监测油箱外部的温度，压力传感器20用于监测油箱内部的压力。
优选地，在步骤203在所述油浸式变压器的前方设置摄像监控云台。例如，在所述变压器燃烧试验房间外部，离被试变压器水平距离8米、高4米的位置设置摄像监控云台，对燃烧试验过程进行远程监控。
优选地，在步骤204在所述油浸式变压器的周围设置水喷雾灭火设备。其中所述水喷雾灭火设备位于测试电压器的顶部。并且将四个泡沫灭火设备分别于变压器燃烧试验房间的四个角落且距离地面有预设高度的位置。例如，四个泡沫灭火设备可以置于变压器燃烧试验房间的四个角落且距离地面2.5m高的位置。
优选地，在步骤205对所述油浸式变压器的低压侧施加额定电压可以设置380V电源，用于所述油浸式配电变压器低压侧加压带电燃烧试验；设置10kV电源，用于所述油浸式变压器高压侧加压带电燃烧试验，也可以设置10kV的电源用于所述油浸式变压器低压侧加压带电燃烧试验。
优选地，在步骤206利用点火引燃盘点燃用于燃烧试验的木垛，从而模拟油浸式变压器外部遭受火灾的情况。
优选地，在步骤207利用上述测试数据确定油浸式变压器的防火性能。优选地，其中用于确定油浸式变压器的防火性能的因素包括：试验过程中对所述油浸式变压器所施加的电压是否稳定、所述油浸式变压器是否出现起火或爆炸现象以及经过燃烧试验后的所述油浸式变压器是否能够继续安全运行。
图6示出了根据本发明实施方式的对油浸式变压器进行燃烧的实验图。如图6所示，燃烧试验前，把型号为SW11-200/10的测试油浸式变压器放置在燃烧试验台中间的支架上，其中所述油浸式变压器内灌注植物绝缘油，按照图3所示方式把标准木垛放置在所述油浸式变压器下部，采用点后引燃盘点燃变压器底部的木垛。在整个80分钟的燃烧过程中，按照图5所示方式对所述浸式变压器的内部压力、温度进行监测，当燃烧试验时间达到47分钟时，所述油浸式变压器内部的油温最高，其中底部175℃，顶部196℃，内部最高压力32kPa。在整个火灾过程中，通过云台摄像监控可知，所述油浸式变压器油未发生任何泄漏，所述油浸式变压器没有发生燃烧和爆炸现象，所述油浸式变压器内外未有出现危险的运行状态。燃烧试验后对变压器绝缘电阻、变比、介质损耗和工频耐压等进行检测，满足标准要求。因此，通过此变压器模拟火灾试验可以判定采用天然酯(植物)绝缘油的变压器具有防火性。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (10)
1.一种使用油浸式变压器燃烧试验装置对防火性能进行测试的方法，其特征在于，所述油浸式变压器燃烧试验装置包括：
燃烧试验台架单元，包括点火引燃盘、用于燃烧试验的木垛和变压器支架，所述燃烧试验台架单元用于燃烧油浸式变压器；
燃烧试验间单元，包括集油池、防火墙和变压器燃烧试验房间；
油水分离池，设置在变压器燃烧试房间的内部和外部，用于油水分离；
方形水沟，设置在变压器燃烧试验房间的外部，所述方形水沟和油水分离池相连通，用于储存灭火过程所产生的水和油水分离产生的水；以及灭火保护单元，包括水喷雾灭火设备，用于灭火。
所述方法包括：
将油浸式变压器安装到变压器支架上，并在所述油浸式变压器下方放置点火引燃盘和用于燃烧试验的木垛；
在所述油浸式变压器的周围设置水喷雾灭火设备；
利用点火引燃盘点燃用于燃烧试验的木垛，从而模拟油浸式变压器外部遭受火灾的情况；以及
根据所述油浸式变压器燃烧后的状态确定油浸式变压器的防火性能。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述油浸式变压器燃烧试验装置进一步包括：状态量监测单元，所述状态量监测单元包括多个K型热电偶、压力传感器、热流传感器，用于监测油浸式变压器燃烧过程中的温度、热辐射和压力指标；
所述方法进一步包括：在点燃木垛之前将压力传感器、热流传感器分、K型热电偶分别置于所述油浸式变压器的内部和外部；对所述油浸式变压器燃烧过程中的温度、热辐射和压力进行测试，以获得测试数据，并利用上述数据确定油浸式变压器的防火性能。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述油浸式变压器燃烧试验装置进一步包括：电源单元，所述电源单元包括低压和高压两部分，用于给测试变压器提供电源，模拟带电运行工况。
所述方法进一步包括：在点燃木垛之前对所述油浸式变压器的低压侧施加额定电压。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述点火引燃盘放置于地面，用于引燃用于燃烧试验的木垛，所述木垛放置于点火引燃盘上并整体置于变压器支架下方，变压器支架用于支撑油浸式变压器，所述油浸式变压器放置于变压器支架上方。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述变压器的燃烧试验间单元由内往外依次是集油池、防火墙、变压器燃烧试验房间。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述集油池在变压器燃烧试验房间内，并且所述燃烧试验台架单元放置在集油池内，用于当油浸式变压器发生破裂时进行集油。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述变压器燃烧试验房间三面封闭，一面敞开作为观察窗口，顶面敞开，所述变压器燃烧试验房间由耐火砖砌成，用于对油浸式变压器燃烧试验的防护。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述水喷雾灭火设备位于油浸式变压器的顶部。
9.根据权利要求2所述的方法，其中所述K型热电偶分别安装在油浸式变压器油箱的内部、外部和油浸式变压器油箱的周围；其中所述压力传感器放在油浸式变压器油箱盖内；所述热流传感器放在油浸式变压器的前方和油箱顶部。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述装置还包括摄像监控云台，用于对燃烧实验过程进行远程监控。
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