CN106362330B - 一种变压器爆炸火灾水喷雾-注氮灭火系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器爆炸火灾水喷雾‑注氮灭火系统，本系统由火灾部位报警定位装置、外部环境监测装置、可控制喷射范围的水喷雾灭火管网、水喷雾供水设备、排油‑断流‑注氮管路、简化型注氮灭火设备以及具有多种控制模块的水喷雾‑注氮组合系统火灾报警联动控制器等部件构成，解决了现有变压器灭火系统不能扑救变压器严重爆炸形成的蔓延火灾、持续火灾、复燃火灾问题，以及浪费国家投资问题。

Description

一种变压器爆炸火灾水喷雾-注氮灭火系统

技术领域

本发明涉及消防装备技术领域，尤其是油浸式电力变压器灭火系统。

背景技术

近年来，随着我国上一轮电力建设高峰期间投产的电力设备相继进入升级换代期，由于设备老化和损耗造成的变压器事故有增加的趋势。2015年7月10日，云南省**市500kV**变单相主变高压套管发生严重爆炸火灾，通过事故现场分析，变压器灭火系统管网被炸飞的套管损毁，无法使用，变压器套管检修法兰炸飞50m远，变压器油越过防火墙喷溅到了相邻单相变压器身上，由于该爆炸的变压器高压套管位置特殊，喷溅到相邻变压器的油量较少，否则极可能造成相邻变压器蔓延火灾；2016年6月18日，西安南郊330KV变电站因设备故障引起3台变压器连续发生火灾。火灾原因是由于电缆沟失火引起，火灾最初蔓延到最近的一台主变压器后，因主动消防措施失效导致火情继续蔓延到相邻的主变压器及配电装置场地，并引发其余两台主变压器相继轻微爆炸起火，事故造成西安市发生短暂、大面积停电。

通过火灾案例分析后发现，目前国内大型油浸式电力变压器使用的水喷雾、泡沫喷雾、干粉、排油注氮灭火装置只能扑救变压器轻微爆炸火灾，无法扑救变压器中度、严重爆炸火灾。现有灭火系统主要存在问题是：1）变压器爆炸火灾通常形成变压器外部蔓延、持续复燃火灾和内部持续复燃火灾，目前变压器灭火系统只设置了水喷雾、泡沫喷雾、干粉或者排油注氮等一种灭火系统，无法同时扑救变压器爆炸火灾、内部和外部蔓延火灾、持续复燃火灾；2）变压器油喷溅流淌范围超过变压器灭火系统保护范围，无法扑救超过灭火系统范围的蔓延、持续复燃火灾；3）现有变压器灭火系统报警装置不能对火灾部位进行准确定位，全部喷头盲目同时一次喷射灭火，无火部位喷射灭火剂过多，灭火重点部位灭火喷射保护不够；4）报警装置一次报警、灭火剂一次喷射，造成复燃火灾无法扑救，灭火失败；5）没有设置管网防爆装置，灭火管网被变压器爆炸部件损毁失效；6）未考虑风速、雨量等外部环境因素，严重影响灭火效果；7）注氮灭火装置存在众多误动、拒动问题；现有其它变压器灭火系统存在干旱缺水环境条件无法使用或者使用困难问题。

因此，在电力设备老化和损耗造成的变压器火灾事故明显增加的情况下，研制一套有效的变压器爆炸火灾水喷雾-注氮灭火系统是迫在眉睫的重要事情。

发明内容

本发明的目的是：为了解决现有灭火系统在扑救变压器爆炸火灾时存在的主要问题，解决变压器灭火系统扑救变压器爆炸火灾、蔓延火灾、持续火灾、复燃火灾的灭火系统结构组成问题；解决变压器爆炸火灾部位报警定位问题；解决外部环境因素影响问题；解决不同火灾范围灭火管网喷射控制问题；解决水喷雾系统和注氮系统的一些通病问题；解决不同爆炸火灾部位的灭火控制问题。

本发明技术方案是：

现有消防体系存在问题和变压器爆炸火灾影响分析----变压器爆炸火灾灭火系统结构组成----火灾部位报警定位装置组成----外部环境监测装置组成----不同火灾范围灭火管网控制装置组成---不同火灾部位：灭火重点部位、一般顶部和侧面套管火灾部位灭火控制方法----改进水喷雾系统和注氮系统固有问题----通过爆炸火灾灭火试验---检验改进本发明灭火系统，满足爆炸火灾灭火要求

一种变压器爆炸火灾水喷雾-注氮灭火系统，本系统由火灾部位报警定位装置、外部环境监测装置、可控制喷射范围水喷雾灭火管网、水喷雾供水设备、排油-断流-注氮管路、注氮灭火设备以及具有多种控制模块的水喷雾-注氮组合系统火灾报警联动控制器构成，其中：

火灾部位报警定位装置由非接触式火灾探测器、对应火灾部位设置的非接触式火灾温度定位探测器、设在被保护变压器斜上方的变压器图像监控探头组成，本装置与火灾报警联动控制器相连；

外部环境监测装置由风速/雨量监测器、变压器断电信号、变压器图像监控探头组成，本装置与火灾报警联动控制器相连；

水喷雾灭火管网由雨淋阀组、雨淋阀间、环设在被保护变压器周围的灭火主管及分配管、分布设置在被保护变压器周围的固定或移动灭火支管、设在固定灭火支管下部的电动喷射控制阀、设在移动灭火支管下部的手动喷射控制阀，设在固定或移动灭火支管喷射控制阀后的防风雨水喷雾喷头组成；雨淋阀组与水喷雾供水设备出口相连；

水喷雾供水设备由消防泵房，位于消防泵房地下或者地上布置的消防水池、分别设在防泵房内的水泵控制柜、消防水泵，稳压装置组成，消防水泵进口端通过管道阀门与消防水池相连，出口端通过管道阀门与雨淋阀组相连，稳压装置通过管道阀门与消防供水管网相连，消防水泵、稳压装置由水泵控制柜控制，水泵控制柜与火灾报警联动控制柜相连，；

排油-断流-注氮管路分别由排油管、排油阀、排油管机械检修阀、断流阀、注氮灭火管道、注氮阀、注氮-排油连锁阀、注氮管机械检修阀组成，排油管一端与被保护体上部相连，一端接入排油系统，排油管设有排油管机械检修阀、排油阀，注氮管一端与注氮灭火设备相连，一端接入被保护体底部的注氮口相连，顶部油枕和被保护体之间的连通管上设有断流阀，注氮灭火管道上分别设有注氮管机械检修阀、注氮-排油连锁阀、注氮阀；

注氮灭火设备由注氮柜、氮气瓶组、氮气释放装置组成，氮气释放装置与注氮灭火管道相连，

水喷雾-注氮组合系统火灾报警联动控制器由火灾报警控制器、火灾联动控制器组成，分别连接火灾部位报警定位和外部环境监测装置、水喷雾供水设备、水喷雾管网喷射控制阀、注氮灭火装置、排油-断流-注氮阀门。

本发明中，非接触式火灾探测器由点型火灾红外探测器组成，装设在变压器外侧两个对角；非接触式火灾温度定位探测器采用红外点温仪或者其它红外测温装置，装设在变压器灭火系统管网上，每个变压器高压、中压三相每相套管、中性点套管、调压开关法兰和低压侧三相套管底座法兰处对应设置一只非接触式红外点温仪；变压器图像监控探头单独设置或者合用变电站变压器图像监控探头，安装在变压器顶部、变压器爆炸火灾影响范围外、能观察到变压器全部套管的位置；非接触式火灾探测器、非接触式火灾定位探测器信号、变压器火灾全景图像均接入火灾报警控制器。

本发明中，外部环境监测装置中的风速/雨量监测器4设置在变压器爆炸火灾安全区域的雨淋阀间或者配电装置构支架上，风速/雨量监测器的风速和雨量信号、变压器断电信号、变压器图像监控全景图像均接入火灾联动控制器，在显示器启动条件区域显示风速/雨量值、变压器断电信号、火灾报警信号、变压器各套管红外点温仪温度值、变压器图像监控火灾全景图像。

本发明中，水喷雾灭火管网中的雨淋阀组与水喷雾供水设备出口管道相连，并连接雨淋阀组对应分区的变压器水喷雾灭火主管及分配管，灭火主管及分配管后连接灭火支管，每根固定灭火支管设置一只电动喷射控制阀，电动喷射控制阀与套管处火灾报警定位装置红外点温仪呈联动关系，与报警联动控制器相连，灭火支管上连接固定或者移动水喷雾灭火喷嘴，固定水喷雾喷嘴设置电动喷射控制阀布置在变压器器身周围，移动灭火支管设置手动喷射控制阀布置在变压器容易产生变压器油喷溅蔓延火灾的附近。

本发明中，排油-断流-注氮管路中的注氮管道一端接注氮灭火设备，一端接入变压器器身下部注氮口，排油管道一端接入变压器器身上部，一端接入变压器排油系统；不同于现有的排油注氮装置管网，在排油管道上增加了机械排油检修阀，注氮管道增加了机械注氮检修阀和电动注氮-排油连锁阀，排油阀、断流阀、注氮阀、连锁阀与火灾报警联动控制器相连。

本发明中，注氮灭火设备只设置基本的注氮柜、氮气瓶组、氮气释放装置，注氮柜与水喷雾供水设备房布置在变压器爆炸火灾影响范围外的安全位置，设备与水喷雾-注氮组合系统火灾报警联动控制器相连。

本发明中，具有多种控制模块的水喷雾-注氮组合系统火灾报警联动控制器，控制器与火灾部位报警定位和外部环境监测装置、水喷雾供水设备、电动喷射控制阀、注氮灭火装置、排油-断流-注氮阀门相连，电动喷射控制阀与套管处火灾报警定位红外点温仪设置为联动关系，预设启动条件控制模块、短时多次喷射模块、灭火重点部位优先模块、一般顶部火灾部位灭火控制模块、一般侧面火灾部位灭火控制模块。

本发明的有益效果是：将目前变压器中度和严重爆炸火灾情况下形同摆设，浪费国家投资的现有变压器灭火系统改进完善成为减少国家投资损失、减少火灾经济损失、减少环境损失、减少社会影响损失可以扑救变压器各种爆炸火灾的有效灭火系统。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的安装平面示意图；

图3是本发明的管网示意图；

图4是本发明的火灾部位报警定位示意图；

图5是本发明的外部环境监测示意图；

图6是本发明的灭火重点部位优先灭火示意图；

图7是一般顶部套管火灾部位灭火示意图；

图8是一般侧面套管火灾部位灭火示意图；

图9是本发明的灭火控制流程图；

图中1.非接触式火灾探测器，2. 非接触式火灾温度定位探测器，3.变压器图像监控探头，4. 风速/雨量监测器， 5. 变压器断电信号，6. 雨淋阀组，7.雨淋阀间，8.灭火主管及分配管，9.电动喷射控制阀，10.固定或移动灭火支管，11.手动喷射控制阀，12. 防风雨水喷雾喷头，13.消防泵房，14.消防水池，15. 水泵控制柜，16. 消防水泵，17.稳压装置，18.排油管，19.排油阀，20.排油管机械检修阀，21.断流阀，22.注氮灭火管道，23.注氮阀，24.注氮-排油连锁阀，25.注氮管机械检修阀，26.被保护体，27油枕，28.注氮柜，29.氮气瓶组，30.氮气释放装置， 31. 火灾报警控制器，32.火灾联动控制器。

具体实施方式

见图1、2，变压器爆炸火灾水喷雾-注氮灭火系统组成结构

一种变压器爆炸火灾水喷雾-注氮灭火系统，本发明特征在于，本系统由火灾部位报警定位装置、外部环境监测装置、可控制喷射范围水喷雾灭火管网、水喷雾供水设备、排油-断流-注氮管路、注氮灭火设备以及具有多种控制模块的水喷雾-注氮组合系统火灾报警联动控制器构成，其中：

火灾部位报警定位装置由非接触式火灾探测器1、对应火灾部位设置的非接触式火灾温度定位探测器2、设在被保护变压器斜上方的变压器图像监控探头3组成，本装置与火灾报警联动控制器相连；

外部环境监测装置由风速/雨量监测器4、变压器断电信号5、变压器图像监控探头3组成，本装置与火灾报警联动控制器相连；

水喷雾灭火管网由雨淋阀组6、雨淋阀间7、环设在被保护变压器周围的灭火主管及分配管8、分布设置在被保护变压器周围的固定或移动灭火支管10、设在固定灭火支管10下部的电动喷射控制阀9、设在移动灭火支管10下部的手动喷射控制阀11，设在固定或移动灭火支管10喷射控制阀后的防风雨水喷雾喷头12组成；雨淋阀组6与水喷雾供水设备出口相连；

水喷雾供水设备由消防泵房13，位于消防泵房13地下或者地上布置的消防水池14、分别设在防泵房13内的水泵控制柜15、消防水泵16，稳压装置17组成，消防水泵16进口端通过管道阀门与消防水池14相连，出口端通过管道阀门与雨淋阀组6相连，稳压装置17通过管道阀门与消防供水管网相连，消防水泵16、稳压装置17由水泵控制柜15控制，水泵控制柜15与火灾报警联动控制柜相连，；

排油-断流-注氮管路分别由排油管18、排油阀19、排油管机械检修阀20、断流阀21、注氮灭火管道22、注氮阀23、注氮-排油连锁阀24、注氮管机械检修阀25组成，排油管18一端与被保护体26上部相连，一端接入排油系统，排油管设有排油管机械检修阀20、排油阀19，注氮管一端与注氮灭火设备相连，一端与被保护体26底部的注氮口相连，顶部油枕27和被保护体之间的连通管上设有断流阀21，注氮灭火管道22上分别设有注氮管机械检修阀25、注氮-排油连锁阀24、注氮阀23；

注氮灭火设备由注氮柜28、氮气瓶组29、氮气释放装置30组成，氮气释放装置与注氮灭火管道22相连，

水喷雾-注氮组合系统火灾报警联动控制器由火灾报警控制器31、火灾联动控制器32组成，分别连接火灾部位报警定位和外部环境监测装置、水喷雾供水设备、水喷雾管网喷射控制阀、注氮灭火装置、排油-断流-注氮阀门。

本发明非接触式火灾探测器1由点型火灾红外探测器组成，装设在变压器外侧两个对角；非接触式火灾温度定位探测器2采用红外点温仪或者其它红外测温装置，装设在变压器灭火系统管网上，每个变压器高压、中压三相每相套管、中性点套管、调压开关法兰和低压侧三相套管底座法兰处对应设置一只非接触式红外点温仪；变压器图像监控探头单独设置或者合用变电站变压器图像监控探头，安装在变压器爆炸火灾影响范围外、能观察到变压器全部套管的位置；非接触式火灾探测器1、非接触式火灾定位探测器2信号、变压器火灾全景图像均接入火灾报警控制器。

本发明外部环境监测装置中的风速/雨量监测器4设置在变压器爆炸火灾安全区域的雨淋阀间或者配电装置构支架上，风速/雨量监测器的风速和雨量信号、变压器断电信号、变压器图像监控全景图像均接入火灾联动控制器，在显示器启动条件区域显示风速/雨量值、变压器断电信号、火灾报警信号、变压器各套管红外点温仪温度值、变压器图像监控火灾全景图像。

本发明水喷雾灭火管网中的雨淋阀组6与水喷雾供水设备出口管道相连，并连接雨淋阀组对应分区的变压器水喷雾灭火主管及分配管8，灭火主管及分配管后连接灭火支管，每根固定灭火支管设置一只电动喷射控制阀，电动喷射控制阀与套管处火灾报警定位装置红外点温仪呈联动关系，与报警联动控制器相连，灭火支管上连接固定或者移动水喷雾灭火喷嘴，固定水喷雾喷嘴设置电动喷射控制阀布置在变压器器身周围，移动灭火支管设置手动喷射控制阀布置在变压器容易产生变压器油喷溅蔓延火灾的附近。

本发明排油-断流-注氮管路中的排油管道一端接注氮灭火设备，一端接入变压器器身下部注氮口，排油管道一端接入变压器器身上部，一端接入变压器排油系统；不同于现有的排油注氮装置管网，在排油管道上增加了机械排油检修阀，注氮管道增加了机械注氮检修阀和电动注氮-排油连锁阀，排油阀、断流阀、注氮阀、连锁阀与火灾报警联动控制器相连。

本发明注氮灭火设备只设置基本的注氮柜28、氮气瓶组29、氮气释放装置30，注氮柜28与水喷雾供水设备房布置在变压器爆炸火灾影响范围外的安全位置，设备与水喷雾-注氮组合系统火灾报警联动控制器相连。

本发明具有多种控制模块的水喷雾-注氮组合系统火灾报警联动控制器，控制器与火灾部位报警定位和外部环境监测装置、水喷雾供水设备、电动喷射控制阀、注氮灭火装置、排油-断流-注氮阀门相连，电动喷射控制阀与套管处火灾报警定位红外点温仪设置为联动关系，预设启动条件控制模块、短时多次喷射模块、灭火重点部位优先模块、一般顶部火灾部位灭火控制模块、一般侧面火灾部位灭火控制模块。

1、变压器爆炸火灾特点和火灾部位

变压器油的闪点为140℃，燃点为165~180℃左右，自燃点为332℃左右。通常随着变压器内部的电缆纸、棉纱、布料、木块等绝缘材料的逐渐老化，绝缘强度降低，当遇到变压器发生穿越性故障、过电压冲击、检修质量不良使局部绝缘受伤、变压器油质劣化或者变压器进水受潮等情况时，就会引起变压器绝缘击穿，造成短路，产生高温电弧，变压器油在电弧的高温作用下迅速被分解气化，使变压器内部压力急剧增加，当压力大到事故点外壳上的变压器套管、套管升高座、调压开关等法兰连接承压薄弱部位不能承压时，大量超出自燃点的高温变压器油便从变压器内喷溅出来，遇到空气后剧烈燃烧，就形成了变压器爆炸火灾、蔓延火灾、持续火灾、复燃火灾。本发明暂且将变压器爆炸火灾严重程度按变压器承压薄弱部位破坏程度、变压器油喷溅多少、变压器油温高低、喷溅范围大小、扑救难易程度等大致分为三类：轻微爆炸火灾、中度爆炸火灾、严重爆炸火灾。

火灾部位：变压器火灾只发生在变压器套管、调压开关法兰连接处等承压薄弱部位，同时只有一个位置发生爆裂或者爆炸火灾。本发明暂将火灾部位分为灭火重点部位、一般顶部火灾部位和一般侧面火灾部位。灭火重点部位指能够引起相邻变压器、电气设备、电缆蔓延火灾部位及变压器出线构架钢横梁持续火灾烧塌等直接损失、变电站全站失压、重要用户断电、火灾环境污染、社会影响等间接损失的火灾部位；一般顶部火灾部位和一般侧面火灾部位指火灾事故点在顶部或者侧面，但不会引起相邻变压器、电气设备、电缆蔓延火灾部位及变压器出线构架钢横梁持续火灾烧塌等直接损失，可以由消防队火灾后扑救的只有较小的火灾环境污染、社会影响等间接损失的火灾部位。

2、本发明的区别特征是：

本发明不同于现有水喷雾灭火系统的地方在于：灭火系统由水喷雾和注氮灭火系统组成组合灭火系统，能够同时扑救变压器爆炸火灾形成的外部蔓延火灾、持续火灾、复燃火灾和内部持续火灾、复燃火灾；设置了可以进行火灾部位报警定位的非接触式火灾探测器+非接触式红外测温定位装置+人工或影像装置，准确定位火灾部位，为灭火系统启动、联动灭火系统定点灭火保护提供依据，解决复燃火灾报警、火灾报警误动和无人值班站灭火系统启动问题；设置风速和雨量环境监测装置，保证灭火系统在灭火效果最佳时段启动灭火；改进完善了水喷雾灭火系统不管火灾部位、火灾范围全部一次喷射灭火，重点部位保护不足，浪费灭火剂的喷射灭火方式，通过火灾部位报警定位装置对火灾定位，再联动灭火管网喷射控制阀，全部或者局部开放灭火喷头重点对火灾部位进行重复多次喷射灭火；同时，根据不同火灾部位的火灾特点，设置启动条件控制模块、短时多次喷射模块、灭火重点部位、一般顶部套管火灾部位、一般侧面套管火灾部位等灭火控制模块进行重点多次重复喷射灭火，节约灭火剂，扑救蔓延火灾、持续火灾和复燃火灾；

本发明不同于现有注氮灭火装置的地方在于：注氮柜与雨淋阀间布置在变压器爆炸火灾影响范围外的安全位置，避免了氮气瓶组在火场高温中升温爆炸的危险；简化了注氮灭火设备的报警装置、电气联动闭锁装置、机械联动闭锁装置、灭火联动装置，与水喷雾系统合用一个火灾报警联动控制装置，减少灭火系统系统误报、误动；注氮灭火管道的注氮阀前增加了注氮-排油连锁阀，注氮管机械检修阀，注氮-排油连锁阀用于防止注氮阀误动，注氮管机械检修阀用于带电检修；排油管与注氮柜分离设置，排油管排油阀后增加了排油管机械检修阀，方便了阀门维护，减少了阀门拒动，注氮阀、排油阀、断流阀、注氮-排油连锁阀均接入火灾报警联动控制器，

本发明不同于现有灭火系统的火灾报警联动控制器采用水喷雾-注氮组合系统火灾报警联动控制器，系统与火灾部位报警定位装置、外部环境监测装置、水喷雾供水设备、电动喷射控制阀、注氮灭火装置、排油-断流-注氮阀门等相连，电动喷射控制阀与套管处火灾报警定位红外点温仪设置为联动关系，预设启动条件控制模块、短时多次喷射模块、灭火重点部位优先模块、一般顶部火灾部位灭火控制模块、一般侧面火灾部位灭火控制模块，通过准确定位火灾部位，准确控制灭火管网和喷头对火灾部位进行重点多次重复喷射灭火，节约灭火剂，扑救蔓延火灾、持续火灾和复燃火灾；

见图3水喷雾灭火管网和注氮设备和排油-断流-注氮管路

水喷雾灭火管网由雨淋阀组、灭火主管及分配管、电动喷射控制阀、固定或移动灭火支管、手动喷射控制阀、防风雨水喷雾喷头等组成，雨淋阀组6与水喷雾供水设备出口管道相连，并连接雨淋阀组对应分区的变压器水喷雾灭火主管及分配管8，灭火主管及分配管后连接灭火支管，每根固定灭火支管设置一只电动喷射控制阀，电动喷射控制阀与套管处火灾报警定位装置红外点温仪呈联动关系，与报警联动控制器相连，灭火支管上连接固定或者移动水喷雾灭火喷嘴，固定水喷雾喷嘴设置电动喷射控制阀布置在变压器器身周围，移动灭火支管设置手动喷射控制阀布置在变压器容易产生变压器油喷溅蔓延火灾的附近。

具体实施：管网和喷嘴布置在变压器周围满足带电距离、灭火剂覆盖变压器全部外表面的位置，一般由20~60多只不等的固定水喷雾喷头和1~2只移动水喷雾喷头组成，喷头连接灭火支管，再连接到灭火分配管、灭火主管、雨淋阀组和水喷雾供水设备，每根固定灭火支管设置一只电动喷射控制阀，电动喷射控制阀与套管处红外点温仪联动，或者由套管处红外点温仪+火灾监控影像人工确认后联动控制，红外点温仪单点或多点超温，联动相应部位电动喷射控制阀动作，局部或者全部开放喷头进行喷射灭火。移动灭火支管设置一只手动喷射控制阀和1只水喷雾喷头，设置在变压器产生蔓延火灾的部位，采用人工移动扑救外围变压器油喷溅蔓延火灾。

注氮设备和排油-断流-注氮管路不同于现有注氮灭火系统，注氮灭火设备由注氮柜28、氮气瓶组29、氮气释放装置30等组成，不同于现有的排油注氮装置，注氮柜与水喷雾供水设备房布置在变压器爆炸火灾影响范围外的安全位置，设备简化了现有排油注氮装置的报警、闭锁装置、联动装置，设备与水喷雾-注氮组合系统火灾报警联动控制器相连； 排油-断流-注氮管路分别由排油管18、排油阀19、排油管机械检修阀20、断流阀21、注氮灭火管道22、注氮阀23、注氮-排油连锁阀24、注氮管机械检修阀25组成，排油管一端与被保护体26上部相连，一端接入排油系统，排油管设有排油管机械检修阀20、排油阀19，注氮管一端与注氮灭火设备相连，一端与被保护体25底部的注氮口相连，顶部油枕27和被保护体之间的连通管上设有断流阀21，注氮灭火管道22上分别设有注氮管机械检修阀25、注氮-排油连锁阀24、注氮阀23；

具体实施：不同于现有排油注氮灭火装置，注氮柜与雨淋阀间布置在变压器爆炸火灾影响范围外的安全位置，避免了氮气瓶组在火场高温中升温爆炸的危险；简化了注氮灭火设备的报警装置、电气联动闭锁装置、机械联动闭锁装置、灭火联动装置，与水喷雾系统合用一个火灾报警联动控制装置，减少灭火系统系统误报、误动；注氮灭火管道的注氮阀前增加了注氮-排油连锁阀，注氮管机械检修阀，注氮-排油连锁阀用于防止注氮阀误动，注氮管机械检修阀用于带电检修；排油管与注氮柜分离设置，排油管排油阀后增加了排油管机械检修阀，增加了阀门维护，减少阀门拒动，注氮阀、排油阀、断流阀、注氮-排油连锁阀均接入火灾报警联动控制器，

见图4，火灾部位报警定位装置：不同于现有变压器火灾报警采用缆式定温探测器或者其它探测器，只能一次性火灾报警，不能对复燃火灾报警、不能对火灾部位定位，导致灭火系统全部喷头盲目同时一次喷射灭火，对无火部位喷射灭火剂过多，对灭火重点部位灭火喷射保护不够，浪费灭火剂，不能扑救复燃火灾、持续火灾；现有无人值班变电站火灾报警后，自动运行方式下无法确认造成报警误动，人工启动方式下，又面临无人启动问题；本发明设置由非接触式火灾探测器+非接触式火灾温度定位探测器+变压器图像监控探头组成的火灾部位报警定位装置，非接触式火灾探测器一般由点型火灾红外探测器或者其它相似功能的火灾探测器组成，装设在变压器外侧两个对角；非接触式火灾温度定位探测器通常采用红外点温仪或者其它红外测温装置，装设在变压器灭火系统管网上，每个变压器高压、中压三相每相套管、中性点套管、调压开关法兰和低压侧三相套管底座法兰处对应设置一只非接触式红外点温仪；变压器图像监控探头采用单独设置或者合用变电站变压器图像监控探头，安装在变压器爆炸火灾影响范围外、能观察到变压器全部套管的位置；非接触式火灾探测器1、非接触式火灾定位探测器2信号接入火灾报警控制器，变压器图像监控图像信号接入火灾联动控制器，在显示器显示火灾报警、变压器各套管红外点温仪温度值和变压器图像监控图像探头火灾俯视全景图像。

具体实施：当爆炸火灾发生后，非接触式点型火灾红外探测器或者其它户外型火探测器动作报警，非接触式红外点温仪或者其它红外温度探测器对各变压器套管、调压开关法兰处进行定位测温，将变压器油自燃点332℃视为着火温度临界值，变压器油火场温度600~700℃视为火灾灭火部位，低于此温度为喷溅表面火灾部位，同时，为了避免误动作，通过人工或者观察变压器监控火灾影像确定火灾部位：采用非接触式点型火灾红外探测器对初起火灾和复燃火灾重复报警、复位；以变压器套管温度超过600~700℃+火灾影像确认火灾部位，初起火灾，可能发生大面积火灾或者局部火灾，大面积火灾时红外点温仪多点超温+火灾影像，联动全部或者大部分电动喷射控制阀开放对应的喷头喷射灭火，局部火灾时红外点温仪单点或两点超温+火灾影像，联动局部电动喷射控制阀开放对应喷头喷射灭火。复燃火灾，通常情况局部红外点温仪单点超温+火灾影像，联动局部电动喷射控制阀开放对应喷头喷射灭火。

见图5，外部环境监测装置：不同于现有灭火系统设计规范限制只能在2m/s风速以下使用，消极回避大雨对灭火系统灭火效果影响问，与实际使用环境不符，本发明从节约灭火剂及发挥灭火系统效能的角度设置风速/雨量监测器、监控火灾部位和雨量的变电站变压器图像监控、变压器断电信号等外部环境影响监测装置，分别对火场附近风速和雨量进行测量和观察。风速/雨量监测器设置在变压器爆炸火灾安全区域的雨淋阀间房顶，监控影像设置在于变压器爆炸火灾影响范围外能够观察变压器全部套管薄弱部位的位置。风速/雨量监测器的风速/雨量信号、变压器断电信号、变压器图像监控图像均接入火灾联动控制器，在显示器启动条件区域显示风速/雨量值、变压器断电信号、火灾报警信号、变压器各套管红外点温仪温度值、变压器图像监控图像探头火灾全景图像。

具体实施：一般顶部或者侧面火灾部位灭火避开影响灭火效果的风速、雨量时段，在环境条件改善后，启动灭火系统进行灭火；通常风速大小以风速值来确定，雨量则是一个持续渐变过程，需要以雨量数值及观察确定：中雨时：雨落如线，雨滴不易分辨；落硬地四溅；洼地积水 较快；屋顶有沙沙雨声；12小时内降水量 5～15mm 或24小时内降水量10～25mm的降雨过程。大雨时：雨降如倾盆，模糊成片；洼地积水极快；屋顶有哗 哗雨声；12小时内降水量15～30mm或24小时内降水 量25～50mm的降雨过程。暴雨时：凡24小时内降水量超过50mm的降雨过程统称为暴雨。灭火重点部位灭火在风速、雨量超标时，不符合水喷雾灭火系统启动条件时，优先启动注氮灭火系统进行灭火，中雨及8m风速以下再启动水喷雾灭火系统灭火。

见图6，图7、图8，火灾报警及联动控制器及相关模块

火灾报警联动控制器由火灾报警控制器、火灾联动控制器组成。预设启动条件控制模块、短时多次喷射模块、灭火重点部位优先模块、一般顶部火灾部位灭火控制模块、一般侧面火灾部位灭火控制模块。

具体实施：本发明不同于现有灭火系统，本火灾报警联动控制器采用水喷雾-注氮组合系统火灾报警联动控制器，系统与火灾部位报警装置、外部环境监测装置、水喷雾供水设备、电动喷射控制阀、注氮灭火装置、排油-断流-注氮阀门等相连，电动喷射控制阀与套管处火灾报警定位红外点温仪设置为联动关系，预设启动条件控制模块、短时多次喷射模块、灭火重点部位优先模块、一般顶部火灾部位灭火控制模块、一般侧面火灾部位灭火控制模块，通过准确定位火灾部位，准确控制灭火管网和喷头对火灾部位进行重点多次重复喷射灭火，节约灭火剂，扑救蔓延火灾、持续火灾和复燃火灾；

启动条件控制模块：连接火灾部位报警定位装置、外部环境监测装置，在控制器显示屏显示火灾报警、变压器各套管和调压开关等部位红外点温仪测温值、变电站环境风速值、变压器断电信号、变压器监控全景图像信号，自动方式：火灾探测器动作+多点或者局部单点测温值超标+变电站风速达标（雨量达标）+变压器断电信号等自动启动灭火；手动或者远动方式 ：火灾探测器动作+多点或者局部单点测温值超标+变电站风速达标（雨量达标）+变压器断电信号+人工或者变压器监控全景图像确认火灾部位，人工启动相应灭火模块灭火，解决变电站报警误动，无人值班变电站防误动灭火系统采用人工启动方式时无人启动灭火系统问题；

短时多次喷射模块：不同于现有水喷雾灭火系统全部一次24min喷射，浪费灭火剂，不能扑救复燃火灾，同时还产生灭火剂粉尘电气设备污闪问题的喷射灭火方式，按照水喷雾系统灭火试验，通常2~3min左右就可以灭火，模块采用所有部位喷射均小于5min的短时喷射方式，使系统具备全部喷头4~5次灭火、局部喷头20次以上的喷射灭火能力，便于观察火灾扑救效果，短时多次灭火，边灭火边观察，节约灭火剂集中有限灭火剂扑救重点部位复燃火灾、持续火灾；

灭火重点部位优先灭火模块：不同于现有变压器灭火系统不管火灾部位、爆炸火灾影响范围、火灾后果、对灭火重点部位保护严重不足，无视火灾一般火灾部位保护与灭火重点部位灭火保护的不同，不分主次盲目采用全部喷头一次喷射灭火剂，浪费了有限的灭火剂，不可避免相邻变压器、周围电气设备、电缆产生蔓延火灾、持续火灾、复燃火灾损失，可能直接导致全站失压，间接引起重要用户供电中断损失，同时还存在消防队水消防导致的变压器油排至站外的环境污染损失以及社会影响损失；本发明联动控制器设置灭火重点部位控制模块，对灭火重点部位，先通过变压器爆炸火灾影响分析确定变压器存在灭火重点部位，根据火灾探测器+红外点温仪超标+监控图像确认火灾具体部位，联动灭火重点部位红外点温仪及电动喷射控制阀，优先利用有限的灭火剂开放重点部位灭火喷头进行灭火：通常风速雨量达标时同时启动灭火重点部位的外部水喷雾和内部注氮灭火系统进行灭火；风速、雨量超标，不符合水喷雾灭火系统启动条件时优先启动注氮灭火系统进行灭火；中雨及8m风速以下再启动水喷雾灭火系统灭火。初次火灾红外测温多点超标，点温仪联动灭火重点部位电动喷射控制阀全部开放喷头进行喷射灭火，二次复燃火灾，单点或者两点测温超标，点温仪联动灭火重点部位电动喷射控制阀局部开放喷头喷射灭火，同时控制注氮系统对器身内大量高温变压器油形成的持续复燃火灾进行持续降温灭火；反复发生的复燃火灾，点温仪联动灭火重点部位电动喷射控制阀局部开放喷头喷射进行多次灭火；灭火期间，现场或者通过监控影像密切观察火灾扑救效果，修正灭火部位灭火控制误差，利用有限的灭火剂以最节约灭火剂、最高效的多次灭火方式重点扑救复燃火灾、持续火灾。

一般顶部套管火灾部位灭火模块：本发明联动控制器设置一般顶部套管火灾部位灭火模块，专门针对顶部套管火灾特点、火灾范围，对顶部变压器套管爆炸外部蔓延火灾、持续火灾进行灭火：初次火灾红外测温多点超标，点温仪联动一般顶部火灾部位电动喷射控制阀开放全部喷头喷射灭火，二次复燃火灾，单点或者两点测温超标，点温仪联动一般顶部火灾部位电动喷射控制阀开放局部喷头喷射灭火，同时联动控制注氮系统对器身内大量高温变压器油形成的持续复燃火灾进行持续降温灭火；反复发生的复燃火灾，点温仪联动一般顶部火灾部位电动喷射控制阀开放局部喷头喷射进行多次灭火；灭火期间，现场或者通过监控影像密切观察火灾扑救效果，修正灭火控制误差，利用有限的灭火剂以最节约灭火剂、最高效的多次灭火方式重点扑救复燃火灾、持续火灾。

一般侧面套管火灾部位灭火模块：本发明联动控制器设置一般侧面套管火灾部位灭火模块，专门针对侧面套管火灾特点，火灾范围，对侧面变压器爆炸火灾、外部蔓延火灾、持续火灾进行灭火：进行灭火，初次火灾红外测温多点超标，点温仪联动一般侧面套管火灾部位电动喷射控制阀开放侧面喷头全部喷射灭火，二次复燃火灾，单点或者两点测温超标，点温仪联动一般侧面套管火灾部位电动喷射控制阀局部开放侧面喷头喷射灭火，同时控制注氮系统对器身内大量高温变压器油形成的持续复燃火灾进行持续降温灭火；反复发生的复燃火灾，点温仪联动一般侧面套管火灾部位电动喷射控制阀开发局部喷头喷射进行多次灭火；灭火期间，现场或者通过监控影像密切观察火灾扑救效果，修正灭火控制误差，利用有限的灭火剂以最节约灭火剂、最高效的多次灭火方式重点扑救复燃火灾、持续火灾。

见图9，灭火控制流程：本发明变压器爆炸火灾灭火控制流程，包括如下步骤：初起火灾→火灾探测器动作→声光报警→人工或者影像确认火灾部位→风速和雨量等环境影响测量→超过系统启动条件等待环境条件变好→判断是否存在灭火重点部位→灭火重点部位风速和大雨情况优先启动注氮灭火系统→环境条件满足后手动或者远动启动灭火重点部位优先灭火模块→启动外部水喷雾系统全部、局部、点喷射初次5min灭火→系统复位→二次持续复燃火灾→火灾探测器动作→声光报警→人工或者影像确认火灾部位→手动或者远动启动外部水喷雾灭火系统按照火灾部位局部、点喷射二次5min灭火，同时启动内部排油注氮灭火火灾扑救持续复燃火灾。不存在灭火重点部位时：则启动火灾一般部位顶部或侧面套管火灾灭火模块→启动外部水喷雾系统全部、局部、点喷射初次5min灭火→系统复位→二次持续复燃火灾→火灾探测器动作→声光报警→人工或者影像确认火灾部位→启动顶部或者侧面火灾一般部位持续复燃火灾灭火模块→手动或者远动启动外部水喷雾灭火系统按照火灾部位局部、点喷射二次5min灭火，同时启动内部排油注氮灭火火灾扑救持续复燃火灾→重复直到灭火。

Claims (4)

1.一种变压器爆炸火灾水喷雾-注氮灭火系统，其特征在于，本系统由火灾部位报警定位装置、外部环境监测装置、可控制喷射范围水喷雾灭火管网、水喷雾供水设备、排油-断流-注氮管路、注氮灭火设备以及具有多种控制模块的水喷雾-注氮组合系统火灾报警联动控制器构成，其中：

火灾部位报警定位装置由非接触式火灾探测器（1）、对应火灾部位设置的非接触式火灾温度定位探测器（2）和设在被保护变压器斜上方的变压器图像监控探头（3）组成，火灾部位报警定位装置与水喷雾-注氮组合系统火灾报警联动控制器相连；

外部环境监测装置由风速/雨量监测器（4）、变压器断电信号监测器（5）和变压器图像监控探头（3）组成，外部环境监测装置与水喷雾-注氮组合系统火灾报警联动控制器相连；

可控制喷射范围水喷雾灭火管网由雨淋阀组（6）、雨淋阀间（7）、环设在被保护变压器周围的灭火主管及分配管（8）、分布设置在被保护变压器周围的固定灭火支管、移动灭火支管、设在固定灭火支管下部的电动喷射控制阀（9）、设在移动灭火支管下部的手动喷射控制阀（11）和设在固定灭火支管下部的电动喷射控制阀（9）或设在移动灭火支管下部的手动喷射控制阀（11）后的防风雨水喷雾喷头（12）组成；雨淋阀组（6）与水喷雾供水设备出口相连，固定灭火支管布置在变压器器身周围，移动灭火支管布置在变压器容易产生变压器油喷溅蔓延火灾的附近；

水喷雾供水设备由消防泵房（13）、位于消防泵房（13）地下或者地上布置的消防水池（14）、分别设在消防泵房（13）内的水泵控制柜（15）、消防水泵（16）和稳压装置（17）组成，消防水泵（16）进口端通过管道阀门与消防水池（14）相连，出口端通过管道阀门与雨淋阀组（6）相连，稳压装置（17）通过管道阀门与消防供水管网相连，消防水泵（16）和稳压装置（17）由水泵控制柜（15）控制，水泵控制柜（15）与水喷雾-注氮组合系统火灾报警联动控制器相连；

排油-断流-注氮管路分别由排油管（18）、排油阀（19）、排油管机械检修阀（20）、断流阀（21）、注氮灭火管道（22）、注氮阀（23）、注氮-排油连锁阀（24）和注氮管机械检修阀（25）组成，排油管（18）一端与被保护变压器上部相连，一端接入排油系统，排油管设有排油管机械检修阀（20）、排油阀（19），注氮灭火管道一端与注氮灭火设备相连，另一端接入被保护变压器底部的注氮口，顶部油枕（27）和被保护变压器之间的连通管上设有断流阀（21），注氮灭火管道（22）上分别设有注氮管机械检修阀（25）、注氮-排油连锁阀（24）和注氮阀（23）；

注氮灭火设备由注氮柜（28）、氮气瓶组（29）和氮气释放装置（30）组成，氮气释放装置与注氮灭火管道（22）相连，

水喷雾-注氮组合系统火灾报警联动控制器由火灾报警控制器（31）和火灾联动控制器（32）组成，分别连接火灾部位报警定位装置、外部环境监测装置、水喷雾供水设备、电动喷射控制阀、注氮灭火设备、排油阀、断流阀、注氮阀和注氮-排油连锁阀；

非接触式火灾探测器（1）由点型火灾红外探测器组成，装设在变压器外侧两个对角；非接触式火灾温度定位探测器（2）采用红外点温仪或者其它红外测温装置，装设在变压器灭火系统管网上，每个变压器高压、中压三相每相套管、中性点套管、调压开关法兰和低压侧三相套管底座法兰处对应设置一只非接触式红外点温仪；变压器图像监控探头单独设置或者合用变电站变压器图像监控探头，安装在变压器顶部、变压器爆炸火灾影响范围外、能观察到变压器全部套管的位置；非接触式火灾探测器（1）信号、非接触式火灾温度定位探测器（2）信号和变压器火灾全景图像均接入火灾报警控制器（31）；

电动喷射控制阀与非接触式红外点温仪为联动关系，具有多种控制模块的水喷雾-注氮组合系统火灾报警联动控制器包括预设启动条件控制模块、短时多次喷射模块、灭火重点部位优先模块、一般顶部火灾部位灭火控制模块和一般侧面火灾部位灭火控制模块；

灭火重点部位指能够引起相邻变压器、电气设备、电缆蔓延火灾的火灾部位或者引起变电站全站失压、重要用户断电、火灾环境污染的火灾部位。

2.根据权利要求1所述的一种变压器爆炸火灾水喷雾-注氮灭火系统，其特征在于，外部环境监测装置中的风速/雨量监测器（4）设置在变压器爆炸火灾安全区域的雨淋阀间或者配电装置构支架上，风速/雨量监测器的风速和雨量信号、变压器断电信号和变压器图像监控全景图像均接入火灾联动控制器，在显示器启动条件区域显示风速/雨量值、变压器断电信号、火灾报警信号、变压器各红外点温仪温度值和变压器图像监控火灾全景图像。

3.根据权利要求1所述的一种变压器爆炸火灾水喷雾-注氮灭火系统，其特征在于，水喷雾灭火管网中的雨淋阀组（6）与水喷雾供水设备出口管道相连，并连接雨淋阀组对应分区的变压器水喷雾灭火主管及分配管（8），灭火主管及分配管后连接灭火支管，每根固定灭火支管设置一只电动喷射控制阀。

4.根据权利要求1所述的一种变压器爆炸火灾水喷雾-注氮灭火系统，其特征在于，注氮柜（28）与水喷雾供水设备房布置在变压器爆炸火灾影响范围外的安全位置。

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