CN112327105B - 特高压换流变压器的防火防爆试验系统及灭火方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特高压换流变压器的防火防爆试验系统，它包括试验大厅、事故泄油系统、灭火系统、灭烟室、控制系统、摄像系统；试验大厅内包括大厅中央的试验平台，试验平台四面设置有防护板，待测变压器置于该平台上；事故泄油系统包括待测变压器底部的泄油池、泄油池下的泄油管道、事故泄油池；灭火系统包括护栏上的自动灭火装置、大厅壁上一定高度的灭火装置、大厅顶部的水喷淋系统及大厅外的消防设施；灭烟室与大厅相通，包括排烟风机系统及水喷淋系统；控制系统分布于大厅外墙壁上；摄像系统包括护栏上的高速摄像机、大厅内的高清监控探头及中央控制室的多台液晶显示屏。利用该系统进行灭火，能有效地抑制火情，提高了防护水平。

Description

特高压换流变压器的防火防爆试验系统及灭火方法

技术领域

本发明涉及换流变压器技术领域，特别是涉及一种特高压换流变压器的防火防爆试验系统及灭火方法。

背景技术

随着国民经济的发展，随着我国能源分布和用电需求不均衡的问题日益突出，西电东送远距离跨区输配电成为我国电力系统的主要策略。特高压直流输电工程具有输电线路损耗低、远距离大容量输电的能力，能大大提高输电走廊利用率、节省土地资源以及联网能力强等一系列优点，使得特高压直流输电系统的建设成为我国电力工业发展的必然选择。目前，已有多个建成或正在建设中的特高压直流输电工程。

换流变压器作为特高压直流输电工程的关键设备，是交、直流输电系统中的整流、逆变两端接口的核心设备，承担着将送端交流系统的电功率送到整流器，或从逆变器接受电功率送到受端交流系统的作用，起着传送电能、隔绝交直流系统等极其重要的作用。

然而，换流变压器的火灾发生率非常高，是换流站的主要火灾隐患源。因此，提高换流变压器的性能，从而保证换流变压器的安全运行，是提高直流输电系统稳定性、可靠性、取得发电效益的关键和重要保证。

为了改进换流变压器的结构及相关性能参数，需进行变压器内部在不同短路电流下的引弧放电的模拟试验。然而，在施加高电压、短路大电流时，试验过程中的短路故障可能引发变压器火灾，并伴随有大爆炸的发生，变压器套管及升高座等部件均会被炸飞，变压器内的油外溢飞溅，会造成火势进一步扩大。

目前用于电力变压器的固定灭火系统主要是水喷雾灭火系统和泡沫喷雾灭火系统。然而，被炸飞的部件以及爆炸冲击波会损毁临近的消防管网和喷头，进而导致整套固定灭火系统失效。

发明内容

基于此，有必要提供一套可靠的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，快速有效地抑制试验中引发的换流变压器的火灾，提高防护水平。

本发明提供的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，它包括试验大厅、事故泄油系统、灭火系统、灭烟室、控制系统、摄像系统；所述试验大厅内包括位于试验大厅中央的试验平台，所述试验平台四面设置有防护板，待测变压器置于所述试验平台上，所述试验平台上部空间还设有防火布；所述事故泄油系统包括位于所述待测变压器底部的泄油池，安装在所述泄油池下的泄油管道、事故泄油池及油池排油排水设施、户外水池；所述灭火系统包括位于防护板护栏上的自动灭火装置、位于试验大厅壁上一定高度的灭火装置、试验大厅顶部的水喷淋系统及位于试验大厅外的消防设施；所述灭烟室距试验大厅顶部有一定距离，与试验大厅相通，包括排烟风机系统及管道水喷淋系统；所述控制系统分布于试验大厅外墙壁上，包括自动灭火装置触发开关、双电源控制系统、遥控炮控制系统、排烟风机控制系统、事故油池油泵和水泵控制系统、消防泵远程控制箱；所述摄像系统包括位于防护板护栏上的高速摄像机、试验大厅内的高清监控探头及安装于中央控制室的多台液晶显示屏。

作为优选，所述试验平台底部与地面连接固定，所述防护板与地面加强固定。

进一步，所述试验平台底部采用螺栓与地面连接固定，所述防护板采用螺栓与地面加强固定。

作为优选，所述试验平台内铺有钢板网，钢板网上铺设有一定厚度的鹅卵石。

作为优选，所述待测变压器固定在装有托盘的试验平台上，所述待测变压器与所述托盘底部焊接固定，所述托盘与所述防护板焊接连接。

作为优选，所述试验平台上部空间的防火布内铺设有孔洞的管道。

作为优选，所述事故泄油系统进一步包括第二事故泄油池。

作为优选，所述防护板护栏上的自动灭火装置由设置在护栏四周的多套超细干粉自动灭火装置及护栏两侧的遥控消防炮组成。

作为优选，所述试验大厅壁上一定高度的灭火装置包括位于第一高度的灭火装置，其中所述第一高度的灭火装置由多个消防炮、泡沫罐、水箱、水泵组成。

进一步，所述试验大厅壁上一定高度的灭火装置包括位于第二高度的灭火装置，所述第二高度的灭火装置由多个手动水炮构成。

进一步，所述试验大厅壁上一定高度的灭火装置包括位于第三高度的灭火装置，所述第三高度的灭火装置由多个遥控消防炮构成。

进一步，所述试验大厅壁上一定高度的灭火装置包括位于试验大厅顶部的灭火装置，所述试验大厅顶部的灭火装置由位于顶部壁上的多个室内消防炮、位于大门顶部马道的多个遥控水炮组成，位于灭烟室外的水箱、水泵供给消防炮和遥控水炮灭火所需的水。

作为优选，所述试验大厅顶部的水喷淋系统由分布于试验大厅顶部的多路消防管道及分布于管道上的多个电磁阀、手动阀组成，且消防管道上均匀分布有大量的细密的孔洞。

本发明还提供一种基于特高压换流变压器的防火防爆试验系统的灭火方法，该方法利用上述的试验系统来实施，包括以下步骤：

步骤一，密切关注中央控制室液晶显示屏上的监控视频，一旦发现发生爆炸燃烧时，立即切断试验电源；

步骤二，接到灭火命令后，迅速启动防护板护栏上的自动灭火装置；

步骤三，一定时间后，启动试验大厅壁上一定高度的灭火装置，另外，可根据火情大小，选择是否启动试验大厅顶部的水喷淋系统；

步骤四，根据中央控制室液晶显示屏上的监控视频及现场情况对试验室内火势情况进行评估，确定是否人员进入灭火，进入人员必须佩戴空气呼吸器；

步骤五，启动试验大厅外的消防车对变压器壳体及相关部位进行冷却灭火；

步骤六，同时启动灭烟室内的排烟风机系统，根据需要，选择是否启用灭烟室的顶部水喷淋系统；

步骤七，同时严密观察事故油池情况，及时排出事故油池内因灭火进入的底部积水；

步骤八，为防溢出，事故油池内的油可进一步排至第二事故油池。

本发明的防护系统在使用时，并非严格按照上述步骤进行灭火，消防人员可根据现场火情大小，灵活选用需启动的防护系统，做到既节约资源又能有效消灭火情。

本发明的有益效果还体现在：在换流变压器的试验检测过程中，若发生燃烧爆炸，基于本发明的防火防爆试验系统及所述防火防爆试验系统的灭火方法，可进行多级防护，能可靠有效地抑制火情，提高了试验的防护水平和安全性。

附图说明

图1为本发明防火防爆试验系统的平面结构示意图。

图2为试验系统中的摄像系统及防火板上自动灭火装置布置示意图。

图3为防护板的示意图。

图4为试验平台底部与地面连接固定的示意图。

图5为试验大厅顶部灭火系统的布置示意图。

图示序号：

1-试验大厅，11-试验平台，12-防护板，13-样品区，14-钢板网；

21-泄油管道，22-事故油池，23-油泵，24-水泵；

311-防护板护栏四周的超细干粉自动灭火装置，312-防护板护栏长边侧的遥控消防炮，321、322、323、324-试验大厅壁22米高度处的消防炮，325-试验大厅壁22米高度处的水箱，326、327-试验大厅壁22米高度处的泡沫罐，328、329-试验大厅壁22米高度处南侧的水泵，344、345-试验大厅壁22米高度处的西侧、东侧的水泵，331-试验大厅壁45米高度处的遥控炮，341-试验大厅顶部壁上的消防炮，342-试验大厅顶部马道，343-马道342上的遥控水炮，351-试验大厅顶部的消防管道，352-电磁阀，353、355、356-手动阀，354-三通电磁阀，361-试验大厅外消防车，362-试验大厅外泡沫罐，363-户外消防水池，364-河边消防泵；

4-灭烟室，41-排烟风机系统，42-试验大厅西侧墙外廊内的水喷淋系统42，43-灭烟室顶部消防管道，44-43上的电磁阀；

51-高速摄像机，52-高清监控探头

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

本发明中所述“第一高度”、“第二高度”、“第三高度”按从下往上的顺序，代表试验大厅地面与试验大厅顶部间的不同高度。

如图1、图2所示，本发明提供的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，它包括试验大厅1、事故泄油系统、灭火系统、灭烟室4、控制系统、摄像系统。

如图1～4所示，所述试验大厅1内包括位于试验大厅1中央的试验平台11，所述试验平台11四面设置有防护板12，试验平台11底部采用螺栓与地面连接固定，防护板12采用螺栓与地面加强固定，试验平台内铺设有钢板网14，为了便于漏油同时对燃油起到冷却、灭火的作用，在钢板网上还铺设有400mm厚的鹅卵石，所述待测变压器置于铺有鹅卵石的试验平台11上的样品区13，试验平台上部空间即试验大厅55米高度处还设有防火布，为了用水对防火布进行降温，防火布内还铺设了有孔洞的管道。

如图1、2所示，所述事故泄油系统包括位于所述待测变压器底部的泄油池，安装在所述泄油池下的泄油管道21、事故泄油池22及油池排油排水设施、户外水池。其中，泄油管道21由直径为250mm的8根管道组成，事故泄油池22分为室内和室外两部分，油池排油排水设施包括连接至油池底部1m处的两台油泵23，连接至油池底部0.3m处的两台水泵24，均为一台使用一台备用，利用水泵及时将灭火时的积水抽出进而排至户外水池，从而实现油水分离，为防止灭火时事故油池22中的油溢出，可利用油泵将事故油池22中的油进一步排至第二事故油池。

如图1、图2、图5所示，所述灭火系统包括位于防护板护栏上的自动灭火装置、位于试验大厅四壁上一定高度的灭火装置、试验大厅顶部的水喷淋系统及位于试验大厅外的消防设施。其中，所述防护板护栏上的自动灭火装置由设置在护栏四周的10套超细干粉自动灭火装置311及护栏长边侧的四门遥控消防炮312组成；所述试验大厅壁上一定高度的灭火装置包括位于第一高度的灭火装置、第三高度的灭火装置及试验大厅顶部的灭火装置，其中第一高度的灭火装置位于试验大厅壁22米高度处，包括四门消防炮321、322、323、324，两个泡沫罐326、327，多个水箱325，四个水泵328、329、344、345，水泵328和329分别抽取所在侧水箱的水与对应的泡沫罐326、327中的泡沫混合，供给消防炮321、322、323、324进行灭火，所述第三高度的灭火装置由位于试验大厅壁45米高度处的两门遥控水炮331构成，遥控水炮331的供水管道位于试验大厅外的东西侧墙面上，其接口直接连接消防车水箱，供水方便快捷，试验大厅顶部壁上的灭火装置由位于顶部壁上的六个室内消防炮341及位于大门顶部马道342上的4个遥控水炮343组成，位于灭烟室4外的水箱、水泵提供消防炮341和遥控水炮343灭火所需的水；试验大厅顶部的水喷淋系统由分布于试验大厅顶部的多路消防管道351及分布于管道上的多个电磁阀352、三通电磁阀354、手动阀353、355及356组成，且消防管道351上均匀分布有大量的细密的孔洞，通过位于22米高度处的水泵344和345抽取水箱325中的水，供给顶部消防管道351，通过选择手动阀353、三通电磁阀354、电磁阀352的打开/闭合，可选择是否启用水喷淋系统，通过三通电磁阀354的打开/闭合方式，还可选择是否给试验平台上部空间即试验大厅55米高度处的防火布内的管道供水；试验大厅外的消防设施包括位于大厅外的多辆消防车361、外侧墙壁上的泡沫罐362、户外消防水池363、河边消防泵364及多路管道、阀门、消火栓，远程启动河边消防泵364，供给消防水池363、泡沫罐362所需的水量，通过分布的相关管道及阀门的开启，供给灭火所需的水或泡沫。

如图1、图2所示，所述灭烟室4位于试验大厅隔壁55米高度处且距试验大厅顶部有一定距离，与试验大厅相通，包括排烟风机系统41及管道水喷淋系统，且管道水喷淋系统包括位于灭烟室顶部的水喷淋系统和位于试验大厅西侧墙外廊内的水喷淋系统42，其中位于灭烟室顶部的水喷淋系统由灭烟室4顶部的多路消防管道43及管道上的电磁阀44组成，一方面可启动灭烟室顶部的水喷淋系统对灭烟室进行降温、灭烟，另一方面，也可启动排烟风机系统41将灭烟室内的烟排至试验大厅西侧墙外廊内，启动廊内的水喷淋系统42进行灭烟。通过位于22米高度处的水泵344和345抽取水箱325中的水，供灭烟室顶部管道喷淋，如图5所示，通过选择手动阀355和356、电磁阀44的打开/闭合，可选择是否启用灭烟室的水喷淋系统。

所述控制系统分布于试验大厅外墙壁上，包括自动灭火装置触发开关、双电源控制系统、遥控炮控制系统、排烟风机控制系统、事故油池油泵和水泵控制系统、消防泵远程控制箱。其中，自动灭火装置触发开关为超细干粉灭火器触发开关，另外，通过双电源控制系统，可以在试验大厅内停电的情况下，选择启用发电机电源。

如图2所示，所述摄像系统包括位于防护板护栏上的高速摄像机51、试验大厅内的高清监控探头52以及安装于中央控制室的多台液晶显示屏。高速摄像机51可以对试验时的待测变压器的状况进行实时拍摄，通过中央控制室液晶显示屏上的监控视频，可以全方位观察试验大厅内的试验情况，一旦发生爆炸起火，可及时采取措施。

本发明还提供一种基于特高压换流变压器的防火防爆试验系统的灭火方法，该方法利用上述的试验系统来实施，包括以下步骤：

步骤一，密切关注中央控制室液晶显示屏上的监控视频，一旦发现发生爆炸燃烧时，立即切断试验电源；

步骤二，接到灭火命令后，迅速启动防护板护栏上的10套超细干粉自动灭火装置311和防护板护栏长边侧的四台遥控消防炮312；

步骤三，一分钟后，同时启动试验大厅壁22米高度处的4门消防炮321、322、323、324，同时启动45米高度处的两门遥控水炮331，另外，可根据火情大小，选择是否启动试验大厅顶部壁上的灭火装置及顶部水喷淋系统；

步骤四，根据中央控制室液晶显示屏上的监控视频及现场情况对试验室内火势情况进行评估，确定是否人员进入灭火，进入人员必须佩戴空气呼吸器；

步骤五，启动试验大厅外的消防车361对变压器壳体及相关部位进行冷却灭火；

步骤六，启动灭烟室4内的排烟风机系统41，另外，可根据灭烟室情况选择是否启动顶部水喷淋系统；

步骤七，同时严密观察事故油池22的情况，及时排出事故油池22内因灭火进入的底部积水；

步骤八，为防溢出，事故油池22内的油可进一步排至第二事故油池。

本发明的试验系统在使用时，并非严格按照上述步骤进行灭火，消防人员可根据现场火情大小，灵活选用需启动的防护系统，做到既节约资源又能有效消灭火情。

Claims (21)

1.一种特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：它包括试验大厅、事故泄油系统、灭火系统、灭烟室、控制系统、摄像系统；

所述试验大厅内包括位于试验大厅中央的试验平台，所述试验平台四面设置有防护板，待测变压器置于所述试验平台上，所述试验平台上部空间还设有防火布，防火布内铺设有孔洞的管道；

所述事故泄油系统包括位于所述待测变压器底部的泄油池，安装在所述泄油池下的泄油管道、事故泄油池及油池排油排水设施、户外水池；

所述灭火系统包括位于防护板护栏上的自动灭火装置、位于试验大厅壁上一定高度的灭火装置、试验大厅顶部的水喷淋系统及位于试验大厅外的消防设施；

所述灭烟室位于试验大厅隔壁且距试验大厅顶部有一定距离，与试验大厅相通，包括排烟风机系统及管道水喷淋系统；

所述控制系统分布于试验大厅外墙壁上，包括自动灭火装置触发开关、双电源控制系统、遥控炮控制系统、排烟风机控制系统、事故油池油泵和水泵控制系统、消防泵远程控制箱；所述双电源控制系统在试验大厅停电情况下，选择启用发电机电源；

所述摄像系统包括位于防护板护栏上的高速摄像机、试验大厅内的高清监控探头以及安装于中央控制室的多台液晶显示屏。

2.根据权利要求1所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述试验平台底部与地面连接固定，所述防护板与地面加强固定。

3.根据权利要求1或2所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述试验平台底部采用螺栓与地面连接固定，所述防护板采用螺栓与地面加强固定。

4.根据权利要求1所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述试验平台内铺有钢板网，钢板网上铺设有一定厚度的鹅卵石。

5.根据权利要求1或4所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述待测变压器固定在装有托盘的试验平台上，所述待测变压器与所述托盘底部焊接固定，所述托盘与所述防护板焊接连接。

6.根据权利要求1所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述事故泄油系统进一步包括第二事故泄油池。

7.根据权利要求1所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述防护板护栏上的自动灭火装置由设置在护栏四周的多套超细干粉自动灭火装置及护栏两侧的遥控消防炮组成。

8.根据权利要求1或7所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述试验大厅壁上一定高度的灭火装置包括位于第一高度的灭火装置，其中所述第一高度的灭火装置由多个消防炮、泡沫罐、水箱、水泵组成。

9.根据权利要求1或7所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述试验大厅壁上一定高度的灭火装置包括位于第二高度的灭火装置，所述第二高度的灭火装置由多个手动水炮构成。

10.根据权利要求1或7所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述试验大厅壁上一定高度的灭火装置包括位于第三高度的灭火装置，所述第三高度的灭火装置由多个遥控消防炮构成。

11.根据权利要求1或7所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述试验大厅壁上一定高度的灭火装置包括位于试验大厅顶部的灭火装置，所述试验大厅顶部的灭火装置由位于顶部壁上的多个消防炮、位于大门顶部马道的多个遥控水炮组成，位于灭烟室外的多个水箱、水泵提供消防炮和遥控水炮灭火所需的水。

12.根据权利要求8所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述试验大厅壁上一定高度的灭火装置包括位于第二高度的灭火装置，所述第二高度的灭火装置由多个手动水炮构成。

13.根据权利要求8所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述试验大厅壁上一定高度的灭火装置包括位于第三高度的灭火装置，所述第三高度的灭火装置由多个遥控消防炮构成。

14.根据权利要求8所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述试验大厅壁上一定高度的灭火装置包括位于试验大厅顶部的灭火装置，所述试验大厅顶部的灭火装置由位于顶部壁上的多个消防炮、位于大门顶部马道的多个遥控水炮组成，位于灭烟室外的多个水箱、水泵提供消防炮和遥控水炮灭火所需的水。

15.根据权利要求12所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述试验大厅壁上一定高度的灭火装置包括位于第三高度的灭火装置，所述第三高度的灭火装置由多个遥控消防炮构成。

16.根据权利要求13所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述试验大厅壁上一定高度的灭火装置包括位于试验大厅顶部的灭火装置，所述试验大厅顶部的灭火装置由位于顶部壁上的多个消防炮、位于大门顶部马道的多个遥控水炮组成，位于灭烟室外的多个水箱、水泵提供消防炮和遥控水炮灭火所需的水。

17.根据权利要求12或15所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述试验大厅壁上一定高度的灭火装置包括位于试验大厅顶部的灭火装置，所述试验大厅顶部的灭火装置由位于顶部壁上的多个消防炮、位于大门顶部马道的多个遥控水炮组成，位于灭烟室外的多个水箱、水泵提供消防炮和遥控水炮灭火所需的水。

18.根据权利要求1或7所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述试验大厅顶部的水喷淋系统由分布于试验大厅顶部的多路消防管道及分布于管道上的多个电磁阀、手动阀组成，且消防管道上均匀分布有大量的细密的孔洞。

19.根据权利要求8所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述试验大厅顶部的水喷淋系统由分布于试验大厅顶部的多路消防管道及分布于管道上的多个电磁阀、手动阀组成，且消防管道上均匀分布有大量的细密的孔洞。

20.根据权利要求19所述的特高压换流变压器的防火防爆试验系统，其特征在于：所述试验大厅顶部的水喷淋系统由分布于试验大厅顶部的多路消防管道及分布于管道上的多个电磁阀、手动阀组成，且消防管道上均匀分布有大量的细密的孔洞。

21.一种基于特高压换流变压器的防火防爆试验系统的灭火方法，其特征在于：该方法利用权利要求1所述的试验系统来实施，包括以下步骤：

步骤一，密切关注中央控制室液晶显示屏上的监控视频，一旦发现发生爆炸燃烧时，立即切断试验电源；

步骤二，接到灭火命令后，迅速启动防护板护栏上的自动灭火装置；

步骤三，一定时间后，启动试验大厅壁上一定高度的灭火装置，另外，可根据火情大小，选择是否启动试验大厅顶部的水喷淋系统；

步骤四，根据中央控制室液晶显示屏上的监控视频及现场情况对试验室内火势情况进行评估，确定是否人员进入灭火，进入人员必须佩戴空气呼吸器；

步骤五，启动试验大厅外的消防车对变压器壳体及相关部位进行冷却灭火；

步骤六，同时启动灭烟室内的排烟风机系统，根据需要，选择是否启用管道水喷淋系统；

步骤七，同时严密观察事故油池情况，及时排出事故油池内因灭火进入的底部积水；

步骤八，为防溢出，事故油池内的油可进一步排至第二事故油池。