CN110882505A - 一种变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统 - Google Patents

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李波
吴传平
陈宝辉
周天念
潘碧宸
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Abstract

本发明公开了一种变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统，包括真型变压器和用于对真型变压器灭火的水炮灭火系统、移动灭火平台、细水雾灭火系统和水喷淋灭火系统，细水雾灭火系统的输出端设置有细水雾喷头，水喷淋灭火系统的输出端设置有水喷淋喷头，细水雾喷头和水喷淋喷头设置在真型变压器的四周且朝向真型变压器设置。本发明可开展6种单一灭火方式和数百种多灭火方式耦合灭火的变压器灭火试验，涵盖了目前所有变压器油火灭火方式，模拟变压器灭火任何工况，指导意义重大。

Description

一种变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统
技术领域
本发明涉及电力系统防灾减灾技术领域，具体涉及一种变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统。
背景技术
电力变压器内部含有数十吨烃类绝缘矿物油，发生故障时存在起火、爆炸危险，并可演变成灾害性大型火灾。变压器是电力能源互联网的动力枢纽，一旦发生火灾，将会引发大面积、长时间停电事故，造成重大财产损失乃至人员伤亡。据统计，平均每63至81台变压器在其40年的服务期限内会有1台发生火灾。现今，我国电力变压器的总体基数很大，变压器火灾已成为威胁电力安全供应的重大灾害。例如，1999年5月山西神头电厂120MVA变压器严重爆炸；2000年2月大亚湾核电站主变3×375MVA变压器爆炸起火；2010年5月广西来宾电厂500千伏超高压变电站突然发生爆炸，随后引发大火；2015年5月南网广西容县某变电站变压器遭雷击引发火灾；2016年6月18日，国网某省变电站失火，造成多台变压器烧毁，故障损失负荷24.3万千瓦，停电8.65万户，经济损失和社会影响极大。因此，变压器火灾防治技术研究意义重大。
目前，已有水喷淋、泡沫、细水雾、排油注氮等多种变压器灭火系统，其灭火性能各有优劣，其建设成本、灭火效能、使用条件与环境、可靠性和环保性能各不相同。变压器电压等级和种类繁多，且器身极不规则，适用的灭火系统各不相同，在建设灭火系统时都是成批建设，导致灭火效果、经济性等指标参差不齐，造成大量资源浪费。为此，本发明提出一种变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统，可对多种灭火方式开展真型灭火试验，得出各自的优缺点与适用范围，为变压器灭火系统选型、参数计算提供指导，有效提高变压器灭火效率，减少资源浪费，提高变电站供电可靠性。
发明内容
本发明目的在于提供一种变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统，从而解决上述问题。
为实现上述目的，本发明公开了一种变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统，包括真型变压器和用于对所述真型变压器灭火的水炮灭火系统、移动灭火平台、细水雾灭火系统和水喷淋灭火系统，细水雾灭火系统的输出端设置有细水雾喷头，所述水喷淋灭火系统的输出端设置有水喷淋喷头，所述细水雾喷头和水喷淋喷头设置在所述真型变压器的四周且朝向所述真型变压器设置。
进一步的，所述水喷淋灭火系统还包括水喷淋灭火管路、水喷淋灭火泵组系统和多层环管，多层所述环管设置在所述真型变压器的外侧，所述水喷淋喷头安装在所述环管上且位于所述真型变压器的高压套管的下侧，所述环管通过所述水喷淋灭火管路连接至所述水喷淋灭火泵组系统。
进一步的，所述细水雾灭火系统还包括细水雾灭火管路、细水雾灭火泵组系统和立式支管，所述立式支管设置在所述真型变压器和所述环管之间，所述细水雾喷头安装在所述立式支管上所述真型变压器的高压套管的下侧，所述立式支管通过所述细水雾灭火管路连接至所述细水雾灭火泵组系统。
进一步的，所述细水雾灭火泵组系统和水喷淋灭火泵组系统均包括控制系统和与所述控制系统连接的水箱、灭火水剂箱、泡沫灭火剂箱、比例混合装置及泵组，所述水箱、灭火水剂箱和泡沫灭火剂箱的输出端与所述比例混合装置的输入端连接，所述比例混合装置的输出端与所述泵组连接，所述泵组与所述细水雾喷头和水喷淋喷头连接。
进一步的，所述比例混合装置的输出端与所述泵组连接的管路上还安装有一稳压系统。
进一步的，还包括一排油注氮灭火系统，所述排油注氮灭火系统与所述真型变压器上油枕的断流阀、所述真型变压器底部的排油阀连接，且所述排油注氮灭火系统通过其氮气排放管路与所述真型变压器连接。
进一步的，所述水炮灭火系统安装在真型变压器外的一固定炮台上，所述水炮灭火系统的输出口朝向所述真型变压器。
进一步的，所述水炮灭火系统的输入管路与所述水喷淋喷头的输入管路同时与所述水喷淋灭火泵组系统的泵组连接，所述水喷淋喷头的输入管路上设置有水喷淋干管闸阀，所述水炮灭火系统的输入管路上设置有水炮干管闸阀。
进一步的，使用水系灭火剂的水喷淋灭火系统灭火流量需满足：所述真型变压器的变压器器身、散热器不小于20L/min·m2，集油坑不小于6L/min·m2；使用泡沫灭火剂的水喷淋灭火系统灭火流量需满足：所述真型变压器的变压器器身、散热器和集油坑保护强度均不小于8L/min·m2；使用细水雾灭火系统灭火流量需满足：所述真型变压器的变压器器身、散热器和集油坑保护强度均不小于2L/min·m2。
进一步的，所述真型变压器周围布置有用于检测油火燃烧及灭火过程中的动态温度热电偶和/或记录火焰形态变化的图像传感器。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明基于真型变压器，模拟实际运行情况，与现有基于小型油盆火的灭火试验相比，试验数据更加真实可靠；
2、本发明可同时开展多种单一灭火方式的变压器灭火试验，涵盖了目前所有变压器油火灭火方式，模拟变压器灭火任何工况，指导意义重大；
3、本发明可开展多种灭火方式耦合灭火，为研究多种灭火方式之间的耦合作用提供了平台，为开发新的灭火手段提供了有力的支撑。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例公开的水喷淋灭火系统和细水雾灭火系统管路布置示意图；
图2是本发明优选实施例公开的变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统的结构示意图。
图例说明：
1、真型变压器；1-1、高压套管；1-2、油枕；2、水喷淋灭火管路；2-1、水喷淋灭火系统主管道；2-2、环管；2-3、水喷淋喷头；2-4、水喷淋埋地管道；2-5、水喷淋干管闸阀；3、细水雾灭火管路；3-1、细水雾埋地管道；3-2、埋地干管；3-3、立式支管；3-4、细水雾喷头；4、排油注氮灭火系统；5、移动灭火平台；6、水炮灭火系统；6-1、水炮干管闸阀；7、集油坑；8、水喷淋灭火泵组系统；8-1、水箱；8-2、灭火水剂箱；8-3、泡沫灭火剂箱；8-4、比例混合装置；8-5、泵组；8-6、稳压系统；8-7、控制系统；9、细水雾灭火泵组系统。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1-2所示，本发明公开了一种变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统，包括真型变压器1和用于对真型变压器1灭火的水炮灭火系统6、移动灭火平台5、细水雾灭火系统和水喷淋灭火系统，其中，细水雾灭火系统包括细水雾灭火泵组系统9和细水雾灭火管路3，和水喷淋灭火系统包括水喷淋灭火泵组系统8和水喷淋灭火管路2，具体的，真型变压器1用于模拟实际运行的变压器，在本实施例中，真型变压器1采用500kV单相升压变压器，外形轮廓尺寸(不含套管高度)约7.2×6.3×7.5m，高压套管1-1外接高压电源，其中高压和低压套管分别连接真型变压器1原边与副边，原边输入单相110kV电压，输出500kV运行电压，外接电源与实际运行等电压，模拟变压器真实运行情况，油枕1-2及真型变压器1器身填充变压器油，模拟真实运行情况；
水喷淋灭火管路2模拟实际变压器水喷淋灭火系统，其中水喷淋灭火系统主管道2-1为主输水管道，水流从水喷淋埋地管道2-4流入，流经多层环管2-2，再由分布安装于环管2-2上的水喷淋喷头2-3喷向真型变压器1器身及集油坑7。具体的，按照灭火试验要求，为使得水喷淋灭火管路2喷淋保护强度不低于20L/min·m2，集油坑不小于6L/min·m2，水喷淋埋地管道2-4采用内径200mm不锈钢管道，主管道2-1采用内径200mmQ235B材质无缝钢管；环管2-2设置3层，内径为100mm，材质为Q235B无缝钢管；采用流量系数63、保护角90°的水喷淋喷头2-3，而环管2-2层数、水喷淋喷头2-3布置数量根据真型变压器实际尺寸及表面积确定。
细水雾灭火管路3由细水雾埋地管道3-1、埋地干管3-2、立式支管3-3以及安装在立式支管3-3上的细水雾喷头3-4组成。通过细水雾保护真型变压器1器身及集油坑7。立式支管3-3、细水雾喷头3-4的数量由实际变压器尺寸与表面积决定；具体的，为使得细水雾灭火管路3对真型变压器1身、散热器和集油坑保护强度均不小于2L/min·m2，细水雾埋地管道3-1、埋地干管3-2采用内径50mm不锈钢材质，立式支管3-3架设为29根，采用内径32mm不锈钢材质，细水雾喷头3-4流量系数为2.5，保护角为120°。
排油注氮灭火系统4用于在检测到真型变压器1火灾时关闭油枕1-2的断流阀，防止变压器油进一步下注形成“火上浇油”，同时打开位于真型变压器1底端的排油阀，并往内注入氮气，在充气与排油的过程中灭火并降温。
移动式灭火装置为装载B类火灭火介质的移动灭火平台5，由人工操作或远程控制喷射灭火，喷射距离25-30m；
水炮灭火系统6架设于固定炮塔上，由水炮远程喷射灭火。炮塔高度、与真型变压器1的方位及距离根据实际情况确定，确保水炮喷射的灭火介质完全覆盖变压器器身及集油坑7表面。水喷淋埋地管道2-4和水炮灭火系统6的进水管路分别经由水喷淋干管闸阀2-5和水炮干管闸阀6-1连接在一起，由两个闸阀控制水路流向，决定采取何种灭火方式。
水喷淋灭火泵组系统8由水箱8-1、灭火水剂箱8-2、泡沫灭火剂箱8-3、比例混合装置8-4、泵组8-5、稳压系统8-6、控制系统8-7及管路、阀组等组成。当使用灭火水剂灭火时，比例混合装置8-4按灭火比例要求混合灭火水剂箱8-2中的灭火水剂与水箱8-1中的水，经泵组8-5输出至水喷淋灭火管路2或水炮灭火管路；同理，当使用泡沫灭火剂灭火时，比例混合装置8-4按灭火比例要求混合泡沫灭火剂箱8-3中的泡沫灭火剂与水箱8-1中的水，经泵组8-5输出至水喷淋灭火管路2或水炮灭火管路；当使用纯水灭火时，水箱8-1的水流经比例混合装置8-4后，不予混合直接由泵组8-5输出至水喷淋灭火管路2或水炮灭火管路。稳压系统8-6在系统不工作时稳定管路内的压力在一定范围，使得灭火时响应更加迅速。控制系统8-7用于控制泵组比例混合装置8-4、泵组8-5、稳压系统8-6等的运行，为保证喷淋灭火强度，水喷淋灭火泵组系统8的泵组流量为6000L/min。
细水雾灭火泵组系统9与水喷淋灭火泵组系统8的组成部件类似，由于灭火流量差别较大，其部件容积、压力、流量、功率等均有较大差别。主要由水箱8-1、灭火水剂箱8-2、泡沫灭火剂箱8-3、比例混合装置8-4、泵组8-5、稳压系统8-6、控制系统8-7及管路、阀组等组成。当使用灭火水剂灭火时，比例混合装置8-4按灭火比例要求混合灭火水剂箱8-3中的灭火水剂与水箱8-1中的水，经泵组8-5输出至水细水雾埋地管道3-1；同理，当使用泡沫灭火剂灭火时，比例混合装置8-4按灭火比例要求混合泡沫灭火剂箱中8-3的泡沫灭火剂与水箱8-1中的水，经泵组8-5输出至细水雾埋地管道3-1；当使用纯水灭火时，水箱8-1的水流经比例混合装置8-4后，不予混合直接由泵组8-5输出至细水雾埋地管道3-1。为保证细水雾灭火强度，水喷淋灭火泵组系统8的泵组流量为800L/min。
特别的，使用水系灭火剂的水喷淋灭火系统灭火流量需满足：真型变压器1的变压器器身、散热器不小于20L/min·m2，集油坑不小于6L/min·m2；使用泡沫灭火剂的水喷淋灭火系统灭火流量需满足：真型变压器1的变压器器身、散热器和集油坑保护强度均不小于8L/min·m2；使用细水雾灭火系统灭火流量需满足：真型变压器1的变压器器身、散热器和集油坑保护强度均不小于2L/min·m2；从而在解决灭火物料的前提下，达到可以灭火地目的。
真型变压器1器身周围不同位置布置有热电偶，用于检测油火燃烧及灭火过程中的动态温度。还可根据试验要求时用动态图像传感器(CCD)记录火焰形态变化。
通过本发明的系统可开展单一灭火试验有纯水水喷淋、水系灭火剂水喷淋、泡沫灭火剂水喷淋、纯水细水雾、水系灭火剂细水雾、泡沫灭火剂细水雾、纯水水炮、水系灭火剂水炮、泡沫灭火剂水炮；纯水移动式灭火、水系灭火剂移动式灭火、泡沫灭火剂移动式灭火、排油注氮灭火共13种，开展多方式耦合灭火试验种类达数百种，涵盖了目前所有变压器油火灭火方式，模拟变压器灭火任何工况，指导意义重大。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统，其特征在于，包括真型变压器(1)和用于对所述真型变压器(1)灭火的水炮灭火系统(6)、移动灭火平台(5)、细水雾灭火系统和水喷淋灭火系统，细水雾灭火系统的输出端设置有细水雾喷头(3-4)，所述水喷淋灭火系统的输出端设置有水喷淋喷头(2-3)，所述细水雾喷头(3-4)和水喷淋喷头(2-3)设置在所述真型变压器(1)的四周且朝向所述真型变压器(1)设置。
2.根据权利要求1所述的变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统，其特征在于，所述水喷淋灭火系统还包括水喷淋灭火管路(2)、水喷淋灭火泵组系统(8)和多层环管(2-2)，多层所述环管(2-2)设置在所述真型变压器(1)的外侧，所述水喷淋喷头(2-3)安装在所述环管(2-2)上且位于所述真型变压器(1)的高压套管(1-1)的下侧，所述环管(2-2)通过所述水喷淋灭火管路(2)连接至所述水喷淋灭火泵组系统(8)。
3.根据权利要求2所述的变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统，其特征在于，所述细水雾灭火系统还包括细水雾灭火管路(3)、细水雾灭火泵组系统(9)和立式支管(3-3)，所述立式支管(3-3)设置在所述真型变压器(1)和所述环管(2-2)之间，所述细水雾喷头(3-4)安装在所述立式支管(3-3)上且位于所述真型变压器(1)的高压套管(1-1)的下侧，所述立式支管(3-3)通过所述细水雾灭火管路(3)连接至所述细水雾灭火泵组系统(9)。
4.根据权利要求3所述的变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统，其特征在于，所述细水雾灭火泵组系统(9)和水喷淋灭火泵组系统(8)均包括控制系统(8-7)和与所述控制系统(8-7)连接的水箱(8-1)、灭火水剂箱(8-2)、泡沫灭火剂箱(8-3)、比例混合装置(8-4)及泵组(8-5)，所述水箱(8-1)、灭火水剂箱(8-2)和泡沫灭火剂箱(8-3)的输出端与所述比例混合装置(8-4)的输入端连接，所述比例混合装置(8-4)的输出端与所述泵组(8-5)连接，所述泵组(8-5)与所述细水雾喷头(3-4)和水喷淋喷头(2-3)连接。
5.根据权利要求4所述的变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统，其特征在于，所述比例混合装置(8-4)的输出端与所述泵组(8-5)连接的管路上还安装有一稳压系统(8-6)。
6.根据权利要求1-3任一所述的变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统，其特征在于，还包括一排油注氮灭火系统(4)，所述排油注氮灭火系统(4)与所述真型变压器(1)上油枕(1-2)的断流阀、所述真型变压器(1)底部的排油阀连接，且所述排油注氮灭火系统(4)通过其氮气排放管路与所述真型变压器(1)连接。
7.根据权利要求2-3任一所述的变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统，其特征在于，所述水炮灭火系统(6)安装在真型变压器(1)外的一固定炮台上，所述水炮灭火系统(6)的输出口朝向所述真型变压器(1)。
8.根据权利要求7所述的变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统，其特征在于，所述水炮灭火系统(1)的输入管路与所述水喷淋喷头(2-3)的输入管路同时与所述水喷淋灭火泵组系统(8)的泵组(8-5)连接，所述水喷淋喷头(2-3)的输入管路上设置有水喷淋干管闸阀(2-5)，所述水炮灭火系统(6)的输入管路上设置有水炮干管闸阀(6-1)。
9.根据权利要求1-3任一所述的变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统，其特征在于，使用水系灭火剂的水喷淋灭火系统灭火流量需满足：所述真型变压器(1)的变压器器身、散热器不小于20L/min·m2，所述真型变压器(1)的集油坑(7)不小于6L/min·m2；使用泡沫灭火剂的水喷淋灭火系统灭火流量需满足：所述真型变压器(1)的变压器器身、散热器和集油坑(7)保护强度均不小于8L/min·m2；使用细水雾灭火系统灭火流量需满足：真型变压器(1)变压器器身、散热器和集油坑(7)保护强度均不小于2L/min·m2。
10.根据权利要求1-3任一所述的变压器火灾多方式耦合灭火真型试验系统，其特征在于，所述真型变压器(1)周围布置有用于检测油火燃烧及灭火过程中的动态温度热电偶和/或记录火焰形态变化的图像传感器。
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