CN212780404U - 换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台 - Google Patents
换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及输变电设备防灾减灾领域，具体涉及一种换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台，包括阻燃隔火层、位于阻燃隔火层下方的模拟油坑、油箱、集油池、第一称量装置、第二称量装置；所述油箱中盛放变压器油，且变压器油能够流入阻燃隔火层上；所述模拟油坑置于第一称量装置上，模拟油坑底部通向集油池，集油池置于第二称量装置上。本实用新型的优点在于：本实用新型中的换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台能够模拟换流变压器油坑阻燃隔火层火灾燃烧场景，实现不同铺设厚度和粒径的阻燃隔火材料燃烧特性和渗透特性研究，还可实现油坑底部排油速率的测试。
Description
技术领域
本实用新型涉及输变电设备防灾减灾领域，具体涉及一种换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台。
背景技术
换流站是电力系统的重要枢纽，其是在高压直流输电系统中，为了完成将交流电变换为直流电或者将直流电变换为交流电的转换，并达到电力系统对于安全稳定及电能质量的要求而建立的站点，换流站的安全可靠运行是电力系统正常运行的基础。换流站内含有大量的含油设备，如换流变(变压器)、高压并联电抗器等，必须建立基础油坑，而油浸式电气设备油坑必须设置阻燃层以杜绝安全隐患。
在发生火灾时，如何既能快速渗透又能防止火焰烧穿鹅卵石层进入油坑底部，是鹅卵石层的主要功能所在。美标NFPA850-2015指出，变压器油坑架空设置鹅卵石层充当阻火器时，应考虑变压器油渗透与阻燃隔火的均衡。架空设置鹅卵石层时，鹅卵石尺寸应大于等于38mm或者采用满足ASTM D 448要求的2号岩石。目前，我国换流变压器油坑防火设计主要依据GB50229-2019《火力发电厂与变电站设计防火规范》：“油坑隔火层设计卵石层厚度不应小于250mm，卵石直径宜为50-80mm。”通过对国内外规范解读，发现国内外规范在油坑阻燃层设计上都选用天然颗粒构成阻燃介质层，但是其粒径、铺设厚度却无法统一。与此同时，近来我国典型的换流变火灾事故案例表明GB50229-2019《火力发电厂与变电站设计防火规范》的要求并不能满足大型充油设备火灾时渗透和阻燃隔火的需求，易引起燃油聚集形成表面油池火和流淌火。因此，亟需建立换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台，为换流变压器油坑阻燃隔火层中阻燃隔火材料铺设厚度、粒径选择提供依据，同时也为认识油坑阻燃隔火层火灾危险性和蔓延特性提供测试平台。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台，能够模拟换流变压器油坑阻燃隔火层火灾燃烧场景，实现不同铺设厚度和粒径的阻燃隔火材料燃烧特性和渗透特性研究，还可实现油坑底部排油速率的测试。
本实用新型是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台，包括阻燃隔火层、位于阻燃隔火层下方的模拟油坑、油箱、集油池、第一称量装置、第二称量装置；
所述油箱中盛放变压器油，且变压器油能够流入阻燃隔火层上；
所述模拟油坑置于第一称量装置上，模拟油坑底部通向集油池，集油池置于第二称量装置上。
本实用新型中的换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台在实际应用时，油箱中盛放的变压器油流入阻燃隔火层上，并渗入阻燃隔火层，然后流入模拟油坑中，随后从模拟油坑中流入集油池，第一称量装置和第二称量装置分别能够实时对模拟油坑及其中的变压器油、集油池及其中的变压器油进行称重。通过不同时刻第二称量装置的称重数据变化即可得到排油管道的排油速率；通过不同时刻第一称量装置和第二称量装置的称重数据，结合变压器油流入阻燃隔火层上的速率即可得到变压器油在阻燃隔火层中的渗透速率，在测试过程中，还可引燃阻燃隔火层上的变压器油，进而模拟火灾的发生，进而探究阻燃隔火层的渗透速率以及燃烧速率，通过控制变压器油流入阻燃隔火层的速度，能够实时模拟换流变压器油进入阻燃隔火层持续燃烧的场景，符合火灾发生过程。测试时，可根据测试需求，更换不同的阻燃隔火层，包括变更阻燃隔火层厚度、填充材料粒径、填充材料类型等，配合测试方法，进而测试不同粒径及厚度的阻燃隔火层的阻燃燃烧和渗透效果，另外，在排油方面，通过改变模拟油坑底部通向集油池的通道大小，能够进行不同排油通道尺寸对排油性能的测试，本试验平台克服了全尺寸试验搭建复杂、成本高的缺点，尺寸可以灵活控制，结构简单，安装方便。
优化的，所述阻燃隔火层包括架设在模拟油坑上方的底面格栅以及至少三个侧面格栅，各个侧面格栅底部与底面格栅连接，围成一立体空间，立体空间中填充阻燃隔火材料。
优化的，所述侧面格栅设置四个，各个侧面格栅底部与底面格栅连接，围成一长方体空间。
优化的，所述阻燃隔火层在竖直方向的投影位于模拟油坑范围内。
优化的，所述阻燃隔火层中填充卵石。
优化的，所述模拟油坑内部底面倾斜，且模拟油坑底部较低的位置通向集油池。
模拟油坑底面结合实际换流变事故油坑倾斜角度设置倾斜角，既符合换流变油坑设计实际，又能够防止变压器油在模拟油坑中聚集，以便于正常排油。
优化的，所述油箱下部连接输油管，输油管通向阻燃隔火层上方，所述输油管上设置抽油泵。
优化的，所述抽油泵通向阻燃隔火层上方的输油管上设置流量控制阀。
优化的，所述模拟油坑底部高于集油池顶部。
优化的，还包括高清摄像头，高清摄像头的视野范围能够覆盖阻燃隔火层。
本实用新型的优点在于：
本实用新型中的换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台在实际应用时，油箱中盛放的变压器油流入阻燃隔火层上，并渗入阻燃隔火层，然后流入模拟油坑中，随后从模拟油坑中流入集油池，第一称量装置和第二称量装置分别能够实时对模拟油坑及其中的变压器油、集油池及其中的变压器油进行称重。通过不同时刻第二称量装置的称重数据变化即可得到排油管道的排油速率；通过不同时刻第一称量装置和第二称量装置的称重数据，结合变压器油流入阻燃隔火层上的速率即可得到变压器油在阻燃隔火层中的渗透速率，在测试过程中，还可引燃阻燃隔火层上的变压器油，进而模拟火灾的发生，进而探究阻燃隔火层的渗透速率以及燃烧速率，通过控制变压器油流入阻燃隔火层的速度，能够实时模拟换流变压器油进入阻燃隔火层持续燃烧的场景，符合火灾发生过程。测试时，可根据测试需求，更换不同的阻燃隔火层，包括变更阻燃隔火层厚度、填充材料粒径、填充材料类型等，配合测试方法，进而测试不同粒径及厚度的阻燃隔火层的阻燃燃烧和渗透效果，另外，在排油方面，通过改变模拟油坑底部通向集油池的通道大小，能够进行不同排油通道尺寸对排油性能的测试，本试验平台克服了全尺寸试验搭建复杂、成本高的缺点，尺寸可以灵活控制，结构简单，安装方便。模拟油坑底面结合实际换流变事故油坑倾斜角度设置倾斜角，既符合换流变油坑设计实际，又能够防止变压器油在模拟油坑中聚集，以便于正常排油。
附图说明
图1为本实用新型实施例中换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台的示意图；
图2为本实用新型实施例中阻燃隔火层以及模拟油坑的架设示意图；
其中，
阻燃隔火层-1、底面格栅-11、侧面格栅-12、阻燃隔火材料-13、立柱-14；模拟油坑-2、排油口-21；
油箱-3、输油管-31、抽油泵-32、流量控制阀-33；
集油池-4；
第一称量装置-51、第二称量装置-52；
高清摄像头-6。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一：
如图1所示，一种换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台，包括阻燃隔火层1、位于阻燃隔火层1下方的模拟油坑2、油箱3、集油池4、第一称量装置51、第二称量装置52、高清摄像头6。
如图1所示，所述油箱3中盛放变压器油，且变压器油能够流入阻燃隔火层1上；所述模拟油坑置于第一称量装置51上，模拟油坑2底部通向集油池4，集油池4置于第二称量装置52上。
如图1所示，所述阻燃隔火层1包括架设在模拟油坑2上方的底面格栅11以及至少三个侧面格栅12，各个侧面格栅12底部与底面格栅11连接，围成一立体空间，立体空间中填充阻燃隔火材料13。如图2所示，本实施例中，所述侧面格栅12设置四个，各个侧面格栅12底部与底面格栅11连接，围成一开口向上的长方体空间。
底面格栅11以及侧面格栅12由锰钢合金制成，底面格栅11以及侧面格栅12的网孔直径应当小于其内部填充的阻燃隔火材料13的粒径，本实施例中网孔直径优选为10-35mm。
各个侧面格栅12底部与底面格栅11通过螺栓连接或者焊接的方式连接，阻燃隔火层1的具体架设方式如下：
如图2所示，在地面竖直设置四根立柱14，各个立柱14分布在阻燃隔火层1的四个拐角处，阻燃隔火层1的四个拐角通过螺栓连接或者焊接的方式安装在四根立柱14上。
所述阻燃隔火层1在竖直方向的投影位于模拟油坑2范围内。所述阻燃隔火层1中填充卵石，优选为鹅卵石，其粒径根据实际需求选取。
如图1所示，所述模拟油坑2内部底面倾斜，倾角为1°-3°，所述模拟油坑2底部高于集油池4顶部。模拟油坑2底部较低的位置通向集油池4，具体的，所述模拟油坑2底部较低的位置开设排油口21，排油口21连接排油管，排油管通向集油池4，所述排油管与模拟油坑2的连接位置位于模拟油坑2内部最低处向上20-40cm的地方，排油管及排油口21的孔径不小于DN60。
如图2所示，所述模拟油坑2为开口向上的箱体，水平截面的形状为矩形，其有金属板材焊接而成，模拟油坑2底面为水平，且模拟油坑2位于阻燃隔火层1的正下方。
如图1所示，所述油箱3下部连接输油管31，输油管31通向阻燃隔火层1上方，且输油管31的出油口距离阻燃隔火层1顶部的高度不小于0.5m，所述输油管31上设置抽油泵32。所述抽油泵32通向阻燃隔火层1上方的输油管31上设置流量控制阀33，所述流量控制阀33采用球阀或蝶阀，用以控制输油管31流速，流量控制阀33与外设流量显示控制设备连接，用于紧急情况下切断输油管31中的变压器油流入阻燃隔火层1，流量显示控制设备为现有技术。
如图1所示，所述集油池4为开口向上的箱体，用以收集变压器油。
所述第一称量装置51和第二称量装置52均采用电子天平，且最小精度不低于量程的0.1％。其中第一称量装置51所用电子天平量程应不小于集油池4和试验中用油质量的总和，第二称量装置52所用电子天平量程应不小于模拟油坑2和试验中用油质量的总和。高清摄像头6的视野范围能够覆盖阻燃隔火层1及其上方3m范围。
工作原理：
如图1所示，本实用新型中的换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台在实际应用时，油箱3中盛放的变压器油流入阻燃隔火层1上，并渗入阻燃隔火层1，然后流入模拟油坑2中，随后从模拟油坑2中流入集油池4，第一称量装置51和第二称量装置52分别能够实时对模拟油坑2及其中的变压器油、集油池4及其中的变压器油进行称重。通过不同时刻第二称量装置52的称重数据变化即可得到排油管道的排油速率；通过不同时刻第一称量装置51和第二称量装置52的称重数据，结合抽油泵32抽油速率即可得到变压器油在阻燃隔火层1中的渗透速率。在测试过程中，还可引燃阻燃隔火层1上的变压器油，进而模拟火灾的发生，进而探究阻燃隔火层1的渗透速率以及燃烧速率，通过控制变压器油流入阻燃隔火层1的速度，能够实时模拟换流变压器油进入阻燃隔火层1持续燃烧的场景，符合火灾发生过程，测试时，可根据测试需求，更换不同的阻燃隔火层1，包括变更阻燃隔火层1厚度、填充材料粒径、填充材料类型等，进而测试不同粒径及厚度的阻燃隔火层1的阻燃燃烧和渗透效果，另外，在排油方面，通过改变模拟油坑2底部通向集油池4的通道大小，能够进行不同排油通道尺寸对排油性能的测试，本试验平台克服了全尺寸试验搭建复杂、成本高的缺点，尺寸可以灵活控制，结构简单，安装方便。模拟油坑2底面实际换流变事故油坑倾斜角度设置倾斜角，既符合换流变压器油坑设计实际，又能够防止变压器油在模拟油坑2中聚集，以便于正常排油。
实施例二：
利用实施例一中的换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台实际进行测试的方法过程如下：
首先，按照实施例一中的结构布置场地，本实施例中，阻燃隔火层1深度设计为350mm，阻燃隔火材料13采用的鹅卵石粒径范围为200-300mm。同时油箱3注入5t已加热至不低于135℃的变压器油。
随后调试高清摄像头6，确保正常工作和对准要拍摄的方位，同时将所有画面输出至外置显示器上。
随后进行如下步骤：
S1、卵石层渗油速度试验无明火情况下：
打开抽油泵32和流量控制阀33，将油箱3中热变压器油注入阻燃隔火层1，设定抽油泵32的流量为m1L/s,m1不大于30。从打开流量控制阀33开始计时，每隔t记录一次输油管31通向阻燃隔火层1的通道流量，直到其流量数据稳定为m1，t不超过15s。从抽油泵32流量数据稳定为m1开始计时，每隔t记录一次第一称量装置51和第二称量装置52的数据mt、nt，t不超过15s，从时刻t1到t2排油管道的排油速率M排1和卵石层的渗透速率M渗1计算公式如下：
M排1＝nt2-nt1 (1)
M渗1＝(mt2-mt1)+(nt2-nt1) (2)
卵石层的孔隙率(表示卵石层中间空隙的大小)可以表示为如下公式：
a＝M渗1/m1 (3)
试验时间持续超过3分钟后，依次关闭抽油泵32和流量控制阀33，结束无明火情况下卵石层渗油速度试验。
S2、阻燃隔火层上方点火：
在阻燃隔火层1中的阻燃隔火材料13上方放置汽油浸泡过的棉纱，将棉纱放置于输油管31末端正下方的阻燃隔火材料13区域，然后使用外置火源点燃汽油浸泡过的棉纱。
S3、开口油池点火：
待汽油浸泡过的棉纱已充分燃烧不小于15s时，且阻燃隔火层1中的阻燃隔火材料13上方火势够大时，打开抽油泵32和流量控制阀33，将油箱3中热变压器油注入阻燃隔火层1，设置抽油泵32的流量与无明火情况相同，即m1。
S4、流量记录：
从打开流量控制阀33开始计时，每隔t记录一次输油管31通向阻燃隔火层1的通道流量，直到其流量数据稳定为m1，t不超过15s。同时观察记录阻燃隔火材料13上方的火势情况和模拟油坑2中底部是否出现明火。
S5、卵石层渗透速率和变压器油燃烧速率计算(明火情况下)：
从抽油泵32流量数据稳定为m1开始计时，每隔t记录一次第一称量装置51和第二称量装置52的数据mt#、nt#，t不超过15s，从时刻t1到t2燃烧情况下变压器油的渗透速率M渗2和变压器油燃烧的质量速率Mt计算公式分别如下：
M渗2＝(mt2#-mt1#)+(nt2#-nt1#) (4)
Mt＝m1-M渗2/a (5)
S6、试验灭火：
当确认模拟油坑2中着火时，依次关闭抽油泵32和流量控制阀33，利用专用手提式泡沫灭火器进行灭火，直到阻燃隔火层1上方和模拟油坑2中无明火，再持续喷射5-15s，结束喷射。
S7、关闭试验平台：
试验结束，关闭高清摄像头6和其它设备，保存数据、照片、录像，待变压器油冷却至常温后，清理阻燃隔火层1、模拟油坑2、集油池4；
S8、重复试验：
更换不同厚度、不同粒径的阻燃隔火材料13，重复步骤S1-S7，以实现不同厚度、不同粒径的阻燃隔火层1的渗透特性、燃烧特性和排油速率试验。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台，其特征在于：包括阻燃隔火层(1)、位于阻燃隔火层(1)下方的模拟油坑(2)、油箱(3)、集油池(4)、第一称量装置(51)、第二称量装置(52)；
所述油箱(3)中盛放变压器油，且变压器油能够流入阻燃隔火层(1)上；
所述模拟油坑(2)置于第一称量装置(51)上，模拟油坑(2)底部通向集油池(4)，集油池(4)置于第二称量装置(52)上。
2.根据权利要求1所述的换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台，其特征在于：所述阻燃隔火层(1)包括架设在模拟油坑(2)上方的底面格栅(11)以及至少三个侧面格栅(12)，各个侧面格栅(12)底部与底面格栅(11)连接，围成一立体空间，立体空间中填充阻燃隔火材料(13)。
3.根据权利要求2所述的换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台，其特征在于：所述侧面格栅(12)设置四个，各个侧面格栅(12)底部与底面格栅(11)连接，围成一长方体空间。
4.根据权利要求1所述的换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台，其特征在于：所述阻燃隔火层(1)在竖直方向的投影位于模拟油坑(2)范围内。
5.根据权利要求1-4任一项所述的换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台，其特征在于：所述阻燃隔火层(1)中填充卵石。
6.根据权利要求1所述的换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台，其特征在于：所述模拟油坑(2)内部底面倾斜，且模拟油坑(2)底部较低的位置通向集油池(4)。
7.根据权利要求1所述的换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台，其特征在于：所述油箱(3)下部连接输油管(31)，输油管(31)通向阻燃隔火层(1)上方，所述输油管(31)上设置抽油泵(32)。
8.根据权利要求7所述的换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台，其特征在于：所述抽油泵(32)通向阻燃隔火层(1)上方的输油管(31)上设置流量控制阀(33)。
9.根据权利要求1所述的换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台，其特征在于：所述模拟油坑(2)底部高于集油池(4)顶部。
10.根据权利要求1所述的换流变压器油坑阻燃隔火层燃烧及渗透特性测试平台，其特征在于：还包括高清摄像头(6)，高清摄像头(6)的视野范围能够覆盖阻燃隔火层(1)。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2020
- 2020-07-07 CN CN202021341824.2U patent/CN212780404U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant |