CN113358384A - 一种真型变压器火灾试验的点火模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种真型变压器火灾试验的点火模拟装置及方法，包括：点火装置和被点火装置，点火装置设于被点火装置的点火点，被点火装置包括设于集油坑内的油槽、设于真型变压器主体上的高压套管，所述点火点设于油槽和高压套管上。在变压器容易发生火灾的关键部位预设点火点，采用远程点火方式，克服现有技术中对变压器绝缘油介质加热的方式进行的点火试验，可在常温常压下点燃变压器的绝缘油，缩短试验时间。

Description

一种真型变压器火灾试验的点火模拟装置及方法

技术领域

本发明涉及电力系统消防火灾技术领域，特别是涉及一种真型变压器火灾试验的点火模拟装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

电网中运行的电力变压器在电力系统中是不可缺少的重要部件，大型变压器一般为油浸式电力变压器，其内部充有几十吨甚至上百吨的绝缘油(变压器油)。变压器一旦发生故障，将导致整个区域内的电力网瘫痪。尽管变压器发生火灾的概率较低，但一旦因某种原因起火，会影响到电网的安全稳定运行。随着电网输变电设备电压等级和容量的快速增长，已有灭火技术及系统装备的优劣和可靠性均需要通过灭火试验来验证。开展真型变压器火灾模拟试验，可以为变压器灭火系统的设计、选型和电站建设、后期维护等提供科学依据及指导作用，具有重大的实践意义。

目前，国内针对真型变压器，尤其针对大型变压器，开展了一系列的火灾模拟灭火试验研究。但绝缘油的闪点和燃点较高，一般大于130℃，开展灭火试验时绝缘油很难在常温下被点燃。目前开展的灭火试验验证变压器的火灾模拟试验，需要将绝缘油加热至一定的温度(至少90℃以上)，不但消耗大量的热能，还需要复杂的加热设施。如申请号201911226231.3“一种变压器灭火真型试验绝缘油加热系统及方法”中，真型试验变压器采用220kV变压器，内部容纳变压器油50立方，若将50立方的绝缘油从常温20℃加热至120℃时，需耗时20min，加热功率为1333.3kW，能源消耗巨大，同时灭火试验等待时间加长，不利于多种灭火装置及系统的试验验证。因此研究安全实用的点火方法是真型变压器火灾模拟试验的关键难点问题，既要做到尽可能与变压器真实火灾一致，又要保证试验人员的安全及试验顺利进行。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种真型变压器火灾试验的点火模拟装置及方法，在变压器容易发生火灾的关键部位预设点火点，采用远程点火方式，克服现有技术中对变压器绝缘油介质加热的方式进行的点火试验，可在常温常压下点燃变压器的绝缘油，缩短试验时间。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种真型变压器火灾试验的点火模拟装置，包括：点火装置和被点火装置，点火装置设于被点火装置的点火点处，被点火装置包括设于集油坑内的油槽、设于真型变压器主体上的高压套管，所述点火点设于油槽和高压套管上。

第二方面，本发明提供一种真型变压器火灾试验的点火模拟装置的点火模拟方法，包括：在被点火装置的油槽和高压套管上预设点火点，点火器被触发启动后，输出的冲击电流经电缆传输至点火枪，点火枪利用冲击电流在点火点处引燃绝缘油。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明在变压器容易发生火灾的关键部位预设点火点，采用远程点火方式，在点火器中输入工频220V交流电，点火器输出的放电电流经放电管、耐高温电缆万向节式点火枪，利用瞬间强大的冲击电流点燃特制的引线，从而产生不间断火花，点燃点火点，引燃绝缘油，达到快速点火的作用，模拟变压器发生油雾火、油池火、油槽火、流淌火、遮挡火等火灾情况。

本发明克服现有技术中采用对变压器绝缘油介质加热的方式进行灭火试验的点火，可在常温常压下成功点燃变压器的绝缘油，成功模拟真型变压器火灾，节约大量能源、人力，缩短试验时间，真正解决真型变压器火灾试验的点火难题，达到点火快速、安全可靠，灭火试验可随时随地开展。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书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。

图1为本发明实施例1提供的真型变压器火灾试验的点火模拟装置结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的万向节点火枪示意图；

其中，1、点火器，2、电缆，3、点火枪，4、高压套管，5、油枕，6、点火点，7、油槽，8、集油坑，9、电源，10、电源线，11、点火枪杆，12、万向节，13、点火枪头。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种真型变压器火灾试验的点火模拟装置，包括：点火装置和被点火装置，点火装置设于被点火装置的点火点6处，被点火装置包括设于集油坑8内的油槽7、设于真型变压器主体上的高压套管4，所述点火点6设于油槽7和高压套管4上。

当变压器内部出现严重的过载、短路、绝缘损坏等故障时，绝缘油受到高温或电弧作用，受热分解会产生大量烃类混合气体，使变压器内部的压力急剧上升，导致变压器高压套管、油箱的结构性破坏，从而使得绝缘油、混合气体和油雾通过破裂口向外猛烈释放，形成油雾火、油池火、流淌火等火灾。故，本实施例将变压器容易发生火灾的关键部位设为点火点，采用远程点火方式点燃点火点，模拟变压器发生油雾火、油池火、油槽火、流淌火、遮挡火等火灾；避免采用直接加热绝缘油的方式，节约能源、缩短试验时间、点火快速、安全可靠。

在本实施例中，所述点火装置包括点火器1、电缆2和点火枪3；所述点火器1通过电缆2与点火枪3连接，点火枪3设于被点火装置的点火点6上；

优选地，如图2所示，所述点火枪3为万向节式点火枪，包括点火枪杆11、万向节12、点火枪头13，目的是方便不规则的变压器点火枪头的安装和布设。

优选地，所述点火器1通过电缆2连接点火枪杆5的一端，在点火枪杆5的另一端通过万向节6连接至少一个点火枪头7，根据万向节6的万向变形兼容不规则的点火枪头的安装和布设。

优选地，每套点火器1根据控制的点火点个数，连接对应数量的点火枪，本实施例中每套点火器1通过两根电缆连接两个点火枪3，可控制2个点火点6。

优选地，所述点火器1通过电源线10连接电源9，用于通过电源给点火器供电。

优选地，所述电缆选用耐高温电缆。

在本实施例中，所述被点火装置包括真型变压器主体、高压套管4、油槽7、集油坑8；点火点设于高压套管4和油槽7上；

优选地，在真型变压器主体上设有油枕5，在油枕5与高压套管4间设有点火点6。

优选地，在集油坑8内、真型变压器主体的两侧设有油槽7，在油槽7上设有点火点6；

优选地，油槽7尺寸采用钢制尺寸或水泥浇筑尺寸；

可以理解的，本实施例中以油槽7尺寸设置为钢制尺寸8m×0.6m×0.5m或水泥浇筑尺寸8m×0.6m×1m为例，在更多应用或更多实施例中，油槽7尺寸根据实际情况进行选择，不做限制。

优选地，在高压套管4、油枕5、点火点6、油槽7、集油坑8中都含有绝缘油。

优选地，在点火器1中输入交流电(如输入工频220V的交流电)，其输出的放电电流经放电管、耐高温电缆传输至万向节式点火枪，通过万向节式点火枪利用瞬间强大的冲击电流点燃特制引线，从而产生不间断火花，在点火点6处引燃绝缘油，达到快速点火的作用，模拟变压器发生油雾火、油池火、流淌火、全尺度火灾等常见火灾。

在本实施例中，在油枕5和高压套管4间设置的点火点6用于模拟油雾火的点火；具体地，根据现场实际变压器安装情况和试验需求，油雾火设于油枕5与高压套管部位4处，模拟变压器内部压力短时间急剧上升，变压器防爆口、套管等薄弱处瞬时破裂，气体携带变压器油喷涌而出引发的油雾火；

将点火器与耐高温电缆连接，电缆与万向节式点火枪相连，可收缩变形的万向节式点火枪干安装在绝缘油处，点火枪头的引线探入到绝缘油中；启动点火器，放电电流经耐高温电缆、万向节式点火枪，利用瞬间强大的冲击电流点燃特制的引线，从而产生不间断火花，引燃绝缘油，达到快速点火的作用。

在本实施例中，在油槽7处设置的点火点6用于模拟油池火的点火；具体地，油槽7中加入变压器油，模拟变压器油的流淌火和集油坑8内的大面积油火；优选地，在变压器两边油槽共放2.5吨变压器油，其中各加入少量汽油(＜5％)引燃，设置点火点。

在本实施例中，在变压器油枕5处模拟流淌火及变压器油的爆漏火灾，油枕起到调节变压器油的作用，通过调节油枕上的手动控制阀向主油箱外表面喷油形成溢油火灾，在点火试验前用水调节变压器油流量和流速，保证喷油量及流速的速率不小于20-40L/min，暂定点燃后预燃2分钟，油枕内变压器油量应保证至少流淌5分钟。

在本实施例中，模拟变压器发生全尺度火灾时，点火方式如下：根据变压器火灾特点，该次变压器喷雾灭火系统设置的变压器火灾模型采用110kV废旧变压器一台，外型尺寸约为4500mm(长)×3000mm(宽)×4700mm(高)，采用长×宽×高为500mm(长)×400mm(宽)×300mm(高)的试验油盘作火源点，设置外部火源点15处，分别布置在变压器油枕处2只、变压器顶部5只，变压器器身及散热器下8只，模拟变压器外部流淌、爆漏、隐蔽和多点等多种类型火灾进行灭火；

其中，表面流淌火、多点火设于变压器顶部，采用油盘火进行模拟，油盘总面积为1.2m²；

爆漏火位于油枕部位，采用油雾火进行模拟，油雾喷嘴的喷雾角度为120°～125°，喷嘴前油压为0.8MPa，流量为0.16kg/s，水平方向喷射；

隐蔽火位于变压器底部(处在散热片遮挡下)，采用油盘火进行模拟，油盘总面积为8.8m²；试验燃油采用10#克拉玛依变压器油，油雾火采用柴油。

在本实施例中，基于上述点火方式，采用230mm×290mm×750mm方形油盘的实验设备、量杯、远程电子点火装置、秒表、6000ml变压器油，在室外温度8℃、湿度75％、风速0.5m/s的环境条件下进行点火实验；

可以理解的，上述实验器材以及实验器材参数的选择仅提供一种可以实现的实施例，并不用于限制本实施例。

实验步骤：在方形油盘中添加1000ml的变压器油；待油液面稳定后，用远程电子点火装置在安全距离外远程点火；燃料点燃后开始计时，记录燃烧现象及燃料点燃到变压器油全面积火灾需要的时间；重复实验，实验结果如表1所示，可以看出，本实施例点火模拟方法克服现有技术中采用给变压器的绝缘油介质加热的方式进行灭火试验的点火，可在常温常压下成功点燃变压器油的绝缘油，成功模拟真型变压器火灾。

表1不同添加量的变压器油全面积火灾形成时间

在更多的实施例中，基于上述的真型变压器火灾试验的点火模拟装置，还提供一种该点火模拟装置的点火模拟方法，具体包括：在被点火装置的油槽和高压套管上预设点火点，点火器被触发启动后，输出的冲击电流经电缆传输至点火枪，点火枪利用冲击电流在点火点处引燃绝缘油，快速点火，以模拟油雾火、油池火、油槽火、流淌火、遮挡火等火灾情况。

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。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种真型变压器火灾试验的点火模拟装置，其特征在于，包括：点火装置和被点火装置，点火装置设于被点火装置的点火点处，被点火装置包括设于集油坑内的油槽、设于真型变压器主体上的高压套管，所述点火点设于油槽和高压套管上。

2.如权利要求1所述的一种真型变压器火灾试验的点火模拟装置，其特征在于，所述点火装置包括点火器和点火枪，所述点火器通过电缆与点火枪连接，点火枪设于被点火装置的点火点上。

3.如权利要求2所述的一种真型变压器火灾试验的点火模拟装置，其特征在于，所述点火枪包括点火枪杆、万向节和点火枪头，点火枪杆的一端连接点火器，另一端通过万向节连接至少一个点火枪头。

4.如权利要求2所述的一种真型变压器火灾试验的点火模拟装置，其特征在于，所述点火器根据控制的点火点个数，连接对应数量的点火枪。

5.如权利要求1所述的一种真型变压器火灾试验的点火模拟装置，其特征在于，在真型变压器主体上设有油枕，在油枕与高压套管间设有点火点。

6.如权利要求5所述的一种真型变压器火灾试验的点火模拟装置，其特征在于，在油枕和高压套管间设置的点火点用于模拟油雾火的点火。

7.如权利要求5所述的一种真型变压器火灾试验的点火模拟装置，其特征在于，在油枕处模拟流淌火及变压器油的爆漏火时，通过调节油枕控制阀向主油箱外表面喷油以形成溢油火灾。

8.如权利要求1所述的一种真型变压器火灾试验的点火模拟装置，其特征在于，所述油槽设于集油坑内且位于真型变压器主体的两侧。

9.如权利要求1所述的一种真型变压器火灾试验的点火模拟装置，其特征在于，在油槽处设置的点火点用于模拟油池火的点火。

10.一种权利要求1-9任一项所述的真型变压器火灾试验的点火模拟装置的点火模拟方法，其特征在于，包括：在被点火装置的油槽和高压套管上预设点火点，点火器被触发启动后，输出的冲击电流经电缆传输至点火枪，点火枪利用冲击电流在点火点处引燃绝缘油。

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