CN113628523A - 真型变压器灭火试验点火平台、方法及火焰测试系统 - Google Patents

Abstract

本公开提出了真型变压器灭火试验点火平台、方法及火焰测试系统，该平台包括：真型变压器本体及防火墙；所述真型变压器本体周围设置有留有开口的防火墙；所述真型变压器本体安装连接阀和油位计的位置均被替换为安装管道，所述管道均伸出防火墙，再由防火墙外面折回至真型变压器本体，在管道防火墙外侧段安装管道泵、球阀以控制真型变压器本体油的喷溅速率，进行火灾模拟试验。能实现对变压器火灾进行全方位模拟，力求还原运行变压器真实火灾场景。

Description

真型变压器灭火试验点火平台、方法及火焰测试系统

技术领域

本公开属于变压器灭火试验技术领域，尤其涉及真型变压器灭火试验点火方法及火焰测试平台。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

国内变压器火灾发生概率约为(0.01％-0.03％)/年。典型事故统计表明，油浸式变压器主要火灾模式有三种：套管根部爆裂火灾、油箱局部爆裂火灾和油箱整体爆裂火灾。三种火灾模式以套管根部爆裂火灾为主，油箱局部爆裂火灾也多由套管根部爆裂火灾发展而成。对于套管根部火灾，其火灾危险性主要来自套管初期破裂引发的套管火、套管炸裂和油箱局部爆裂引发的变压器外部火灾等。油箱和储油柜(油枕)内部存有大量的变压器油，产生火花和高温会使油分解气化，使变压器内部压力急剧增加造成壳爆裂，喷出的高温油蒸气遇空气发生油雾燃烧火灾，进而形成变压器油立体火灾。

目前的变压器灭火试验主要集中在利用变压器模型进行模拟，存在的主要问题是：变压器模型仅能展现变压器的大致外观，但关键部位，如油枕、套管等结构不能展现真实情况，有些细微但是影响安全性的细节部位，如阀门、检视孔、液位计等，无法模拟。变压器复杂内部结构及其影响，无法展现，只能忽略。由于变压器模型本身结构的局限性，无法实现对变压器火灾进行全方位模拟，不能还原运行变压器真实火灾场景。

另外，目前的仿真无法实现对火焰的温度及图像进行测试，不能评估或者监测测试的效果，影响测试结果的判断。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了真型变压器灭火试验点火平台，试验过程中形成油槽火、立体火、喷溅火、套管火等形式，对变压器火灾进行全方位模拟，还原运行变压器真实火灾场景并能及时测试火焰温度。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了真型变压器灭火试验点火平台，包括：

真型变压器本体及防火墙；

所述真型变压器本体周围设置有留有开口的防火墙；

所述真型变压器本体安装连接阀和油位计的位置均被替换为安装管道，所述安装管道均通过开口伸出防火墙，再由防火墙外面折回至真型变压器本体，在管道防火墙外侧段安装管道泵、球阀以控制真型变压器本体油的喷溅速率，进行火灾模拟试验。

进一步的技术方案，所述管道为碳钢管，所述碳钢管出口为鸭嘴口，用于形成油枕喷溅火，所述真型变压器本体上部中间位置处油枕侧面折回管道上布置三通及横管，使喷射出的油从真型变压器本体上部两侧流淌，用于被中位油盘火引燃。

进一步的技术方案，还包括有支架，所述支架设置在防火墙的外围及真型变压器本体的上方，所述真型变压器本体的上方的支架上布置有温度测量单元及热流测量单元。

进一步的技术方案，所述真型变压器本体主变压器两侧分别增设油槽，试验时，在油槽中加入变压器油，再分别加入汽油，然后引燃，用于模拟变压器油的流淌火和集油坑大面积油火。

进一步的技术方案，所述油槽包括钢制油槽及水泥浇筑油槽，在油槽中加入变压器油时，使钢制油槽中油面高度及水泥油槽中油面高度分别达到各自的设定高度。

进一步的技术方案，所述真型变压器本体周围放置油盘，用来进行变压器立体火灾模拟试验，其中两个油盘放置在变压器本体两侧设定高度处用于模拟中位火，另外一个油盘放置在变压器本体集油坑内，用于观察集油坑火焰与油坑壁面之间的贴壁羽流行为。

进一步的技术方案，所述真型变压器本体高压侧套管位置，设置一处油盘火，模拟套管初期破裂引发的套管火。

第二方面，公开了真型变压器灭火试验点火方法，包括：

针对真型变压器，分别标记点火点和着火点；

在主变压器两侧分别增设油槽，在试验用变压器本体周围放置油盘；

根据变压器设定的点火点，首先点燃中位油盘火、接着点燃油槽火，利用各点火点的火焰温度引燃油枕的流淌喷溅火和池火，最终形成变压器的全面积立体火灾；

分别测试变压器火灾在不同方位的火焰燃烧温度及变压器流淌火和本体爆裂火灾对周边的热辐射强度。

进一步的技术方案，油枕处模拟流淌火、喷溅火及变压器油的爆漏火灾。

进一步的技术方案，油枕处模拟试验时，首先放空油枕里的变压器油，将连接阀和油位计拆掉，重新连接两根碳钢管，碳钢管均伸出防火墙，再由防火墙外面折回至变压器本体，在碳钢管防火墙外侧段安装管道泵、球阀以控制变压器油的喷溅速率；

进一步的技术方案，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，暂定点燃后预燃设定时间，采用中位火加热达到燃烧热值引燃的方式引燃。

第三方面，公开了火焰测试系统，包括：

温度测量单元、热流测量单元、灭火系统及图像采集系统、热像采集系统；

所述温度测量单元用于采集变压器火灾在不同方位的火焰燃烧温度，所述热流测量单元用于测试变压器流淌火和本体爆裂火灾对周边的热辐射强度；

所述图像采集系统用于实时记录火焰形态，所述热像采集系统用于进行试验红外图像采集；

所述灭火系统基于测量的数据进行灭火。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明考虑最典型的套管根部爆裂火灾和引发的油箱局部爆裂情形，易引发变压器油外部流淌、爆漏、局部集聚，形成流淌火和多点火等现象，设计油槽火、立体火、喷溅火、套管火等形式，对变压器火灾进行全方位模拟，力求还原运行变压器真实火灾场景。

本发明火焰测试系统是对变压器发生火灾时产生的火焰温度、热辐射强度进行检测，本发明搭建与变压器着火点一致的测试平台，布设方式能捕捉到火焰的最高温度、不同方位的温度分布情况及不同间距的热辐射值，为大型变压器提供安全可靠的技术数据。

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

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例变压器火焰温度及热辐射测试搭建示意图；

图2为本公开实施例变压器着火点及火焰测试平面图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开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公开的示例性实施方式。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，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例公开了真型变压器灭火试验点火平台，包括：

真型变压器本体及防火墙；

真型变压器本体周围设置有留有开口的防火墙；

真型变压器本体安装连接阀和油位计的位置均被替换为安装管道，所述管道均伸出防火墙，再由防火墙外面折回至真型变压器本体，在管道防火墙外侧段安装管道泵、球阀以控制真型变压器本体油的喷溅速率，进行火灾模拟试验。

具体的实施例子中，管道为碳钢管，所述碳钢管出口为鸭嘴口，用于形成较大面积的油枕喷溅火，所述真型变压器本体上部中间位置处油枕侧面折回管道上布置三通及横管，使喷射出的油从真型变压器本体上部两侧流淌，用于被中位油盘火引燃。

在一实施例子中，还包括有支架，所述支架设置在防火墙的外围及真型变压器本体的上方，所述真型变压器本体的上方的支架上布置有温度测量单元及热流测量单元。

真型变压器本体主变压器两侧分别增设油槽，试验时，在油槽中加入变压器油，再分别加入一定量的汽油，然后引燃，用于模拟变压器油的流淌火和集油坑大面积油火。

具体的实施例子中，油槽包括钢制油槽及水泥浇筑油槽，在油槽中加入变压器油时，使钢制油槽中油面高度及水泥油槽中油面高度分别达到各自的设定高度。

真型变压器本体周围放置油盘，用来进行变压器立体火灾模拟试验，其中两个油盘放置在变压器本体两侧1/2高度处用于模拟中位火，另外一个油盘放置在变压器本体集油坑内，用于观察集油坑火焰与油坑壁面之间的贴壁羽流行为。

真型变压器本体高压侧套管位置，设置一处油盘火，模拟套管初期破裂引发的套管火。

实施例二

本实施例公开了真型变压器灭火试验点火方法，在具体点火实现时，根据变压器设定的点火点，采用两人各持一根长度为8-10米的点火棒实施点火。首先点燃中位油盘火、接着点燃油槽火，利用各点火点的火焰温度引燃油枕的流淌喷溅火和池火，最终形成变压器的全面积立体火灾。

具体的点火方案，包括：

设计点火点和着火点共处8处，位置点火点包括变压器本体两侧的油槽火，两侧的中位油盘，集油坑火，着火点包括两处油枕喷溅。

需要说明的，该真型变压器在进行试验时，为形成喷溅火，需要进行改进，具体改进为：拆除油位计，在原油位计的位置增加一根带有阀门的管子，喷溅口设置在变压器侧面，通过阀门控制油在侧面喷溅，在油枕下方管口改为一鸭嘴形喷口，控制变压器油在顶盖滴落。

做出上述改进的原因是：这样可以从变压器油枕位置引出变压器油，利用压差，形成流动的喷溅火，而无需额外在变压器本体上增加储油装置。油管上装阀门可以控制变压器油流速及喷溅火势。

下面介绍具体的四类火，包括：

油槽火：

在主变压器两侧增设两个油槽，钢制油槽长宽高尺寸(8m×0.6m×0.5m)，水泥浇筑油槽尺寸(8m×0.6m×1m)，在油槽中加入变压器油，模拟变压器油的流淌火和集油坑大面积油火。

试验时，在两个油槽中加入变压器油，使钢制油槽中油面高度达到200mm，使水泥油槽中油面高度达到400mm，再分别加入一定量的汽油，利用长距离点火器进行引燃，预燃2min。

立体火：采用三个不同尺寸的油盘，分别放置在试验用变压器本体周围，以此来进行变压器立体火灾模拟试验。其中两个油盘放置在变压器本体两侧1/2高度处(距离变压器底部基座1.8米高度处)模拟中位火，尺寸为600×450×150mm；另外一个油盘放置在变压器本体一角的集油坑内，距离油坑壁面100mm，尺寸为920×750×150mm，观察集油坑火焰与油坑壁面之间的贴壁羽流行为。

本实施例子中，立体火包括这个中位油盘火和油池里的油盘火。

试验时均向油盘内加入变压器油，使油面高度达到80mm液位高度，再分别加入一定量的汽油，利用长距离点火器进行引燃，预燃2min。

喷溅火：变压器油枕处模拟流淌火、喷溅火及变压器油的爆漏火灾。

具体试验时，首先放空油枕里的变压器油，将连接阀和油位计拆掉，在拆掉的位置引油管处重新连接2根碳钢管，碳钢管均需要伸出防火墙，再由防火墙外面折回至变压器本体，在碳钢管防火墙外侧段安装管道泵、球阀以控制变压器油的喷溅速率。碳钢管出口设计成鸭嘴口，可形成较大面积的油枕喷溅火。油枕侧面折回管道，在变压器本体上部中间位置加1个三通、2根横管，使喷射出的油从变压器上部两侧流淌。油枕前端油位计折回的管道出口对向变压器本体一侧、中位油盘上方，使喷射出的油对着变压器本体喷溅，且容易被中位油盘火引燃。

在点火试验前用水调节变压器油流量和流速，确定喷溅火所用变压器油的流量和流速，保证喷油量及流速，具体速率由具体现场试验决定。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。此处不做直接点火，采用中位火加热达到燃烧热值引燃的方式引燃。

套管火：在高压侧套管位置，设置一处油盘，尺寸为400×400×150mm，模拟套管初期破裂引发的套管火，采用长距离点火器点火方式进行引燃。

实验前进行安全培训和工作分工，确定现场总指挥。

对于试验过程中未考虑到的火点或遗漏的着火源，采用小油盘进行补充。

变压器上所有仪表盘拆掉并做好封堵，以防试验中出现仪表盘蹦出、砸伤人等事故；变压器周边做安全检查，清理现场。

油枕与变压器本体相连的管子需要堵住，防止里面有油出现爆炸等事故，例如上面的u型管等。

试验开始时，一名操作人员，在防火墙外的平台上首先开启油枕的2个出油阀门。

两名点火人员在现场总指挥的口令下，采用长距离点火器依次点燃中位火和油槽火，点火前后时间误差不超过10s。

采用不同灭火系统开展变压器火灾的灭火试验，观察并记录灭火时间，灭火后对剩余燃料进行检查确认。

清理试验现场，处理废水废液废油。

实施例三

如图1、2所示，本实施例的目的是提供火焰测试系统，包括：

火焰温度测量单元、热辐射测量单元、灭火系统及图像采集系统、热像采集系统；

所述温度测量单元用于采集变压器火灾在不同方位的火焰燃烧温度，所述热辐射测量单元用于测试变压器流淌火和本体爆裂火灾对周边的热辐射强度；

所述图像采集系统用于实时记录火焰形态，所述热像采集系统用于进行试验红外图像采集；

所述灭火系统基于测量的数据进行灭火。

变压器火焰燃烧温度及热辐射强度的测试：在变压器本体周围建有三面防火墙，分别在北面、西面、东面，根据灭火试验方案要求，分别搭建有水喷雾、高压细水雾、泡沫喷雾及压缩空气泡沫灭火系统，开展变压器的灭火试验。同时布设温度、热辐射传感器、图像采集系统、热像采集系统等其他辅助系统。

在防火墙西侧不同方位上开设9个孔，将高温热电偶穿过防火墙植入溢油槽的正上部搭建的支架上；在溢油槽正上方2m、4m、6m处，水平方向每隔2～3米布设一只高温热电偶，上下层共布设9只(热电偶)，测试变压器火灾在不同方位的火焰燃烧温度。

在变压器南面的方向上，每隔2～3m平行布设一支热流计，两排共布设10只(热流计)，测试变压器流淌火和本体爆裂火灾对周边的热辐射强度。

图像采集系统：在变压器南面适当位置采用三台POE全彩摄像机进行图像采集，实时记录火焰形态。

热像采集系统：在变压器南面采用热成像双光谱筒型网络摄像机进行试验红外图像采集。

以上实施例的装置中涉及的各步骤与方法实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。术语“计算机可读存储介质”应该理解为包括一个或多个指令集的单个介质或多个介质；还应当被理解为包括任何介质，所述任何介质能够存储、编码或承载用于由处理器执行的指令集并使处理器执行本公开中的任一方法。

本领域技术人员应该明白，上述本公开的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本公开不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开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公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.真型变压器灭火试验点火平台，其特征是，包括：

真型变压器本体及防火墙；

所述真型变压器本体周围设置有留有开口的防火墙；

所述真型变压器本体安装连接阀和油位计的位置均被替换为安装管道，所述安装管道均通过开口伸出防火墙，再由防火墙外面折回至真型变压器本体，在管道防火墙外侧段安装管道泵、球阀以控制真型变压器本体油的喷溅速率，进行火灾模拟试验。

2.如权利要求1所述的真型变压器灭火试验点火平台，其特征是，所述管道为碳钢管，所述碳钢管出口为鸭嘴口，用于形成油枕喷溅火，所述真型变压器本体上部中间位置处油枕侧面折回管道上布置三通及横管，使喷射出的油从真型变压器本体上部两侧流淌，用于被中位油盘火引燃。

3.如权利要求1所述的真型变压器灭火试验点火平台，其特征是，还包括有支架，所述支架设置在防火墙的外围及真型变压器本体的上方，所述真型变压器本体的上方的支架上布置有温度测量单元及热流测量单元。

4.如权利要求1所述的真型变压器灭火试验点火平台，其特征是，所述真型变压器本体主变压器两侧分别增设油槽，试验时，在油槽中加入变压器油，再分别加入汽油，然后引燃，用于模拟变压器油的流淌火和集油坑大面积油火。

5.如权利要求4所述的真型变压器灭火试验点火平台，其特征是，所述油槽包括钢制油槽及水泥浇筑油槽，在油槽中加入变压器油时，使钢制油槽中油面高度及水泥油槽中油面高度分别达到各自的设定高度。

6.如权利要求1所述的真型变压器灭火试验点火平台，其特征是，所述真型变压器本体周围放置油盘，用来进行变压器立体火灾模拟试验，其中两个油盘放置在变压器本体两侧设定高度处用于模拟中位火，另外一个油盘放置在变压器本体集油坑内，用于观察集油坑火焰与油坑壁面之间的贴壁羽流行为。

7.如权利要求1所述的真型变压器灭火试验点火平台，其特征是，所述真型变压器本体高压侧套管位置，设置一处油盘火，模拟套管初期破裂引发的套管火。

8.基于权利要求1-7任一所述的真型变压器灭火试验点火平台的灭火试验点火方法，其特征是，包括：

针对真型变压器，分别标记点火点和着火点；

在主变压器两侧分别增设油槽，在试验用变压器本体周围放置油盘；

根据变压器设定的点火点，首先点燃中位油盘火、接着点燃油槽火，利用各点火点的火焰温度引燃油枕的流淌喷溅火和池火，最终形成变压器的全面积立体火灾；

分别测试变压器火灾在不同方位的火焰燃烧温度及变压器流淌火和本体爆裂火灾对周边的热辐射强度。

9.基于权利要求8所述的真型变压器灭火试验点火平台的灭火试验点火方法，其特征是，油枕处模拟流淌火、喷溅火及变压器油的爆漏火灾；

油枕处模拟试验时，首先放空油枕里的变压器油，将连接阀和油位计拆掉，重新连接两根碳钢管，碳钢管均伸出防火墙，再由防火墙外面折回至变压器本体，在碳钢管防火墙外侧段安装管道泵、球阀以控制变压器油的喷溅速率；

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，暂定点燃后预燃设定时间，采用中位火加热达到燃烧热值引燃的方式引燃。

10.火焰测试系统，针对权利要求8所述的灭火试验点火方法进行测试，其特征是，包括：

温度测量单元、热流测量单元、灭火系统及图像采集系统、热像采集系统；

所述温度测量单元用于采集变压器火灾在不同方位的火焰燃烧温度，所述热流测量单元用于测试变压器流淌火和本体爆裂火灾对周边的热辐射强度；

所述图像采集系统用于实时记录火焰形态，所述热像采集系统用于进行试验红外图像采集；

所述灭火系统基于测量的数据进行灭火。

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