CN218391984U - 换流站多消防系统协同灭火集油坑溢出风险检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种换流站多消防系统协同灭火集油坑溢出风险检测装置，外壳由上至下依次安装有第一格栅和第二格栅，第一箱体至喷头连通有管道，所述管道串接有水泵、压力表、调节阀和流量计，第二空间对应铺设有支撑于第二格栅上的卵石层，外壳底部安装有排液管。模拟实际工况下的换流变场所油坑，通过缩尺寸局部模型，用于检测换流变场所溢流风险的测试，为风险评估提供数据支撑，为在运、在建的特高压工程消防能力提升及相关规程规范编制提供技术支撑。

Description

换流站多消防系统协同灭火集油坑溢出风险检测装置

技术领域

本实用新型涉及电站消防设备检测技术领域，具体来说是一种换流站多消防系统协同灭火集油坑溢出风险检测装置。

背景技术

电网是国民经济的重要命脉，保证电网安全、可靠、稳定运行，对促进和保障国民经济发展至关重要。在电网工程输变电系统中，换流站是长距离高压输电的基础，其稳定运行的意义重大，直接关乎电力系统安全以及电能质量保障。国家电网公司形成了以特高压电网为骨干网架，超高压输电网、高压输电网及配电网构成的分层、分区、结构清晰的多电压等级电网。随着电网规模和技术的高速发展，不同电压等级的消防面临不同的火灾风险。

换流站内运行设备数量大、设备运行温度高，属于重点消防防火单位。电气设备装置的多样性、技术复杂性对换流站消防保护提出了严格要求。由于换流站大量使用充油电气设备，消防事故多数属于充油设备引发的爆炸或火灾事故，轻者损坏开关设备导致单极停运，重者烧毁换流设备迫使停产检修，严重影响电力输送，甚至危及跨区电网的运行安全。

国网针对换流站、变电站大型充油设备区域着手部署一系列消防能力提升措施，其中增加的系统包括消防水炮系统、低倍泡沫炮系统、压缩空气泡沫炮系统以及应急排油系统等。试验证明，新增的几种典型系统能有效提升换流站火灾处置能力。而灭火介质并不能第一时间将火势扑灭，其原理是覆盖在可燃性油的表面，阻止油与空气接触，隔绝氧气从而达到灭火目的，而灭火介质与可燃性油混合后体积增大，会向周围扩散，导致火势蔓延开来。为了防止溢出的油扩散，在换流变底部单独设置有基础，用于支撑大型充油设备，而环绕充油设备的周围都开设有油坑，该油坑设有双层的成品镀锌格栅， G353/30/50/W，格栅肋板35mm宽、3mm厚，孔洞净尺寸30*50。上层的格栅基本与地表持平，而下层的格栅用于放置卵石层，卵石层250mm厚，由粒径为50mm～80mm的级配卵石组成，孔隙率约30％。下层格栅的下侧还具有架空层，油坑设有集油坑，集油坑设有排油管。格栅具有孔，用于液体渗透通过，同时上层的格栅还具有地表支撑的作用，卵石层用于渗透可燃性的油及灭火介质，可燃性油渗透卵石层后，卵石层的低孔隙率可以阻断空气，直接掐灭火源，同时自身吸热，有助于降温灭火，使燃烧的可燃性油在穿过卵石层的时候隔断并隔离火源，油及灭火介质进入架空层，在排液管道的作用下排出。

对于在运站而言，新增多套系统后，原有的应急排油事故管道考虑到是换流变广场或其他地方的深埋管，并未同步进行升级。目前针对多套灭火系统、不同灭火介质同时施加，并启动排油的情况下，是否存在综合性溢出风险，即排液管道能否及时的将可燃性油及灭火介质排出集油坑，而一旦排液管道或卵石层受到灭火介质粘滞性影响或管道本身口径达不到流速的时候，油及灭火介质混合物会短时间内充满油坑，并且四处扩散或有可能溢出油坑形成流淌火。现有技术中还没有针对油坑的溢出风险进行评估和测试的装置及方法。

现有技术中也有针对换流变溢流火模拟装置，公告号为CN212516274U公开的中国专利---换流变溢流火模拟装置，包括模拟油坑、油箱内部火源、开口油池、阻燃隔火层，开口油池相对的两个侧壁开设模拟网侧套管升高座溢油口，与上述相对的两个侧壁相邻的侧壁上倾斜设置模拟阀侧套管，开口油池中设置点火装置；还包括通过输油管道连通至开口油池中的模拟储油柜，输油管道上设置抽油装置。该实用新型能够重构换流变压器网侧套管、阀侧套管、油箱顶部等炸裂引发的溢流火灾场景，实现不同尺寸网侧套管、阀侧套管、油箱本体、油坑等火灾场景的模拟，还可实现油箱内部火灾加热变压器溢油的高温热油火灾模拟。利用抽油泵主动控制溢油速度，能够实现不同尺寸套管破裂的溢油速度模拟。但是该实用新型模拟过程中需要实际点火，对于不同灭火系统综合灭火情况下的油坑的溢出风险评估并未涉及。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于如何在无需实际点火的情况下检测不同灭火系统组合后的油坑溢出风险。

本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种换流站多消防系统协同灭火集油坑溢出风险检测装置，包括盛放变压器油及灭火介质混合液的第一箱体；

包括接收变压器油及灭火介质混合液的第二箱体；

所述第二箱体的上方安装有缩尺寸局部模型的油坑，所述油坑包括外壳，所述外壳由上至下依次安装有第一格栅和第二格栅，第一格栅和第二格栅将外壳内腔依次分隔成第一空间、第二空间和第三空间，所述第一空间安装有喷头，所述第一箱体至喷头连通有管道，所述管道串接有水泵；

所述第二空间对应铺设有支撑于第二格栅上的卵石层，所述外壳底部安装有排液管，所述排液管将第三空间和第二箱体连通，所述排液管可拆卸安装于外壳底部。

本实用新型主要针对换流变场所火灾，在多种消防系统协同灭火情况下，判断现有事故排油系统在适应工况下是否具有溢出风险。本检测装置模拟实际工况下的换流变场所油坑，通过缩尺寸局部模型的方式模拟实际油坑，用于检测换流变场所溢流风险的测试，当发生变电设备爆炸起火的时候，变电设备的含油量是已知的，而消防系统布置的灭火设备以及单位时间内应急喷出的灭火介质的量也是已知的，根据实际工况状态下油及灭火介质组成的混合液，其单位时间内流向集油坑的量大致可以计算出来，根据该计算得出的量，可以通过调节阀，使喷头单位时间喷出的混合液模拟出实际情况下喷出的混合液，用于检测在该单位时间的流量情况下，针对于不同混合液种类混合，卵石层和排液管能否及时的排出喷头喷出的混合液。如果混合液进入第二空间时不能顺利通过卵石层，同时第三空间层未填满，混合液液面超过第一钢格栅，则说明该工况条件下由于卵石层吸附滞留的原因导致溢流风险。而混合液顺利通过第二空间，并填满第三空间，同时混合液还布满第二空间，液面高处第一钢格栅，则说明是排液管的口径小，未能及时排出混合液，从而导致的溢流风险。

进一步，所述排液管通过对接法兰安装于外壳底部，所述排液管另一端出口对准第二箱体，外壳底部开设有排液孔，所述排液孔的圆周侧开设有用于和对接法兰对齐螺栓孔，通过安装螺栓和螺帽进行固定。

进一步，所述螺帽焊接于螺栓孔的位置，螺帽中心螺纹孔与螺栓孔对齐。

进一步，所述外壳通过支撑架支撑于第二箱体的上方，所述支撑架上侧安装有用于支撑外壳的支撑板，所述支撑板开设有供排液管穿过的贯穿孔，同时开设有供螺栓穿过的螺栓穿孔。

进一步，所述外壳的单面为透明的亚克力板制成，透明面外表面设有刻度尺。

进一步，所述喷头位于第一空间上侧以下，喷头的位置串接有压力表。

进一步，所述第一箱体和第二箱体之间还连通有连接管，所述连接管串接有阀门。

进一步，所述管道上串接有压力表、调节阀和流量计。

本实用新型的优点在于：

本实用新型主要针对换流变场所火灾，在多种消防系统协同灭火情况下，判断现有事故排油系统在适应工况下是否具有溢出风险。本检测装置模拟实际工况下的换流变场所油坑，通过缩尺寸局部模型的方式模拟实际油坑，用于检测换流变场所溢流风险的测试，当发生变电设备爆炸起火的时候，变电设备的含油量是已知的，而消防系统布置的灭火设备以及单位时间内应急喷出的灭火介质的量也是已知的，根据实际工况状态下油及灭火介质组成的混合液，其单位时间内流向集油坑的量大致可以计算出来，根据该计算得出的量，可以通过调节阀，使喷头单位时间喷出的混合液模拟出实际情况下喷出的混合液，用于检测在该单位时间的流量情况下，针对于不同混合液种类混合，卵石层和排液管能否及时的排出喷头喷出的混合液。如果混合液进入第二空间时不能顺利通过卵石层，同时第三空间层未填满，混合液液面超过第一钢格栅，则说明该工况条件下由于卵石层吸附滞留的原因导致溢流风险。而混合液顺利通过第二空间，并填满第三空间，同时混合液还布满第二空间，液面高处第一钢格栅，则说明是排液管的口径小，未能及时排出混合液，从而导致的溢流风险。

通过进行多种消防系统协同灭火综合性溢出风险试验，为进行风险评估提供数据支撑。

成果可为在运、在建的特高压工程消防能力提升提供技术支撑，并为后续特高压换流站消防相关规程规范编制提供技术支撑。

附图说明

图1为本实用新型实施例中检测装置的结构图背面。

图2为本实用新型实施例中检测装置的结构图正面。

图3为本实用新型实施例中检测装置的外壳及第二箱体安装结构图。

图4为本实用新型实施例中检测装置的外壳带有剖面的安装结构图。

图5为本实用新型实施例中检测装置的图4拆解结构图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

第一箱体1、第二箱体2、外壳3、第一格栅31、第二格栅32、第一空间34、第二空间35、第三空间36、喷头40、管道4、水泵41、压力表42、调节阀43、流量计44、卵石层33、排液管6、对接法兰61、排液孔37、螺栓孔38、螺栓62、螺帽63、支撑架 5、支撑板51、贯穿孔52、螺栓穿孔53、门39、滚轮321、挡板322、连接管 11、阀门12。

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。

如图1-4所示：一种换流站多消防系统协同灭火集油坑溢出风险检测装置，包括盛放变压器油及灭火介质混合液的第一箱体1，及接收变压器油及灭火介质混合液的第二箱体2；

所述第二箱体2的上方安装有缩尺寸局部模型的油坑，通过缩尺寸局部模型的方式模拟实际油坑，成1m×1m的口径，纵向高度与实际保持一致，油坑包括外壳3，外壳为铁皮制成，外壳3由上至下依次安装有第一格栅31和第二格栅32，本实施例中第一格栅31和第二格栅32均采用钢格栅。第一格栅31和第二格栅32将外壳3内腔依次分隔成第一空间34、第二空间35和第三空间36，外壳的总高度为1750mm，其中第一空间的高度为400mm，第二空间的高度为550mm，第三空间的高度为800mm，第一空间 34安装有喷头40，所述第一箱体1至喷头40连通有管道4，管道4串接有水泵41、压力表42、调节阀43和流量计44；第一格栅和第二格栅均采用成品格栅，G353/30/50/W，格栅肋板35mm宽、3mm厚，孔洞净尺寸30*50。压力表为机械式压力表，用于监测试验过程中的液体压力。流量计为电磁流量计，用于监测试验过程中的流量。

第二空间35对应铺设有支撑于第二格栅32上的卵石层33，卵石层的厚度为250mm，由粒径为50mm-80mm的级配卵石组成，孔隙率约30％；外壳3底部安装有排液管6，排液管6将第三空间36和第二箱体2连通，排液管6可拆卸安装于外壳3底部。排液管采用DN50/DN500规格。

本实施例中，由于针对不同参数的混合液、卵石层孔隙率等的检测，需要更换卵石层。为了便于更换卵石层，本实施例将外壳3的一侧壁开有用以排出卵石的排料口；排料口转动安装有门39。排料口可以是将外壳3的整个侧壁设计成铰接式的，可以打开裸露外壳的一侧，也可以是在外壳3的一侧壁开一个窗口，窗口位置正好覆盖卵石层的上下一定距离，比如窗口高度为80cm，卵石层位于窗口的中间位置。排料口的门39可以通过搭扣与外壳其他侧壁固定，搭扣数量可以为多个。

为了快速排出卵石，本实施例还在外壳3除排料口以外的两相对侧安装有滚轮321，滚轮321的数量一般为4个，两两一边，强调要满足能够承受第二格栅及卵石层的重量。第二格栅32的下表面与滚轮321滚动配合；滚轮321的滚动方向为朝向或远离排料口；排料口宽度等于或略大于第二格栅32的宽度。在向外抽出第二格栅时，为了避免卵石落到第三空间内，本实施例第二格栅至少与排料口相对一侧固定有挡板322，挡板322 高于卵石层高度。在除臭第二格栅时，在挡板322的携带作用下，将所有卵石限位在第二格栅上，当第二格栅抽至外部一定距离后，可下压第二格栅，使第二格栅倾斜，这样卵石在重力作用下就会往下滑落。可以实现在对应位置放置一个容器。待第二格栅上卵石全部排空后，再将第二格栅洗净放回原处，待下一次检测用。

如图3所示：外壳3的门39可以采用透明的亚克力板制成，透明面外表面设有刻度尺。以便于观察及读数。

本实施例中由于外壳可采用钢板焊接形成的矩形截面筒体，但是成本高，重量大。还可以采用普通木板，但是普通木板无法承受第二格栅及卵石层的重量。所以如果采用普通木板，需要在外壳3外部加装金属支架，滚轮321的转轴应穿过木板与支架固定，卵石层及第二格栅的重量均由金属支架来承受。

如图4-5所示：排液管6通过对接法兰61安装于外壳3底部，排液管6另一端出口对准第二箱体2，外壳3底部开设有排液孔37，排液孔37的圆周侧开设有用于和对接法兰61对齐螺栓孔38，通过安装螺栓62和螺帽63进行固定。对接法兰的螺栓孔和外壳底部的螺栓孔对齐，通过螺栓进行固定，实现排液管的可拆卸安装，用于检测不同口径规格的排液管，验证不同口径规格排液管在规定流量下的溢出风险评估，得出数据。

如图5所示：螺帽63焊接于螺栓孔38的位置，螺帽63中心螺纹孔与螺栓孔38对齐。螺帽位于外壳内部，在可拆卸安装排液管的时候，方便直接在外部拧动螺栓，不需要单独对螺帽进行固定，而螺帽位于外壳内部，正常情况下也不方便对螺帽进行固定，将螺帽焊接在螺栓孔的位置，可以方便拆装螺栓。

如图5所示：外壳3通过支撑架5支撑于第二箱体2的上方，支撑架5上侧安装有用于支撑外壳3的支撑板51，支撑板51开设有供排液管6穿过的贯穿孔52，同时开设有供螺栓62穿过的螺栓穿孔53。在安装外壳的时候，外壳固定于支撑板，形成整体装置，安装排液管的时候，排液管的对接法兰安装于支撑板下侧，对齐贯穿孔，螺栓穿过支撑板的螺栓穿孔，最终固定于外壳，将支撑架、支撑板、外壳和排液管装配成统一的整体结构。

如图4所示：喷头40位于第一空间34顶部以下，喷头40的位置串接有压力表。第一空间是外壳的延伸部分，此装置为模拟装置，实际状态下的换流变场所，大型变电设备的周围不存在第一空间，是直接通过第一格栅支撑卵石层，此装置的第一空间用于检测溢出风险，第一空间此处的目的，一方面是便于观察第一空间是否有混合液的累积，如果有则证明存在溢出风险。另一方面可以包裹喷头，喷头的喷射为多角度扩散式，第一空间可以防止混合液喷出外壳。

如图2所示：所述第一箱体1和第二箱体2之间还连通有连接管11，所述连接管 11串接有阀门12。第一箱体和第二箱体外部均套接有用于防护和支撑的框架。第一箱体和第二箱体均为塑料箱体，第一箱体和第二箱体为同一规格的箱体，第二箱体的顶部敞口，第一箱体的顶部密封并通过盖子盖住，框架是横向和纵向的钢筋拼接而成。连接管用于连通第一箱体和第二箱体，使两个箱体中的混合液可以混用，针对于不同规格测试组件需要用到相同混合液的时候，可以开启阀门12使两个箱体之间的混合液相互流通，混合液可以循环使用。

一种换流站多消防系统协同灭火集油坑溢出风险检测装置的检测方法，包括以下几个步骤，

(1)将试验模型涉及的水泵、流量计、调节阀、压力表进行调试，确保流量、压力读数显示清晰；

(2)往第一箱体中加装试验测试的混合液，混合液为油水混合液、油3％泡沫混合液、油水3％泡沫混合液中的一种；

(3)启动水泵，根据检测目的预设调节阀控制管道流量，通过喷头对油坑进行喷洒；

(4)通过人工或摄像头拍摄的方式进行记录数据；

(5)实验结束后，打开排料口的门，抽出第二格栅至一定位置向下倾斜第二格栅，倾倒卵石至实现放置好的容器中，清洗第二格栅并放置到滚轮321上，以备下次实验放入新的卵石。

大型充油设备火灾多种消防系统协同灭火综合性溢出风险试验按所列试验工况共开展了7组，试验结果总情况统计汇总如下表所示。

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 (8)

1.一种换流站多消防系统协同灭火集油坑溢出风险检测装置，其特征在于，包括盛放变压器油及灭火介质混合液的第一箱体(1)；

包括接收变压器油及灭火介质混合液的第二箱体(2)；

所述第二箱体(2)的上方安装有缩尺寸局部模型的油坑，所述油坑包括外壳(3)，所述外壳(3)由上至下依次安装有第一格栅(31)和第二格栅(32)，第一格栅(31)和第二格栅(32)将外壳(3)内腔依次分隔成第一空间(34)、第二空间(35)和第三空间(36)，所述第一空间(34)安装有喷头(40)，所述第一箱体(1)至喷头(40)连通有管道(4)，所述管道(4)串接有水泵(41)；

所述第二空间(35)对应铺设有支撑于第二格栅(32)上的卵石层(33)，所述外壳(3)底部安装有排液管(6)，所述排液管(6)将第三空间(36)和第二箱体(2)连通，所述排液管(6)可拆卸安装于外壳(3)底部。

2.根据权利要求1所述的换流站多消防系统协同灭火集油坑溢出风险检测装置，其特征在于，所述排液管(6)通过对接法兰(61)安装于外壳(3)底部，所述排液管(6)另一端出口对准第二箱体(2)，外壳(3)底部开设有排液孔(37)，所述排液孔(37)的圆周侧开设有用于和对接法兰(61)对齐螺栓孔(38)，通过安装螺栓(62)和螺帽(63)进行固定。

3.根据权利要求2所述的换流站多消防系统协同灭火集油坑溢出风险检测装置，其特征在于，所述螺帽(63)焊接于螺栓孔(38)的位置，螺帽(63)中心螺纹孔与螺栓孔(38)对齐。

4.根据权利要求3所述的换流站多消防系统协同灭火集油坑溢出风险检测装置，其特征在于，所述外壳(3)通过支撑架(5)支撑于第二箱体(2)的上方，所述支撑架(5)上侧安装有用于支撑外壳(3)的支撑板(51)，所述支撑板(51)开设有供排液管(6)穿过的贯穿孔(52)，同时开设有供螺栓(62)穿过的螺栓穿孔(53)。

5.根据权利要求1至4任一所述的换流站多消防系统协同灭火集油坑溢出风险检测装置，其特征在于，所述外壳(3)的单面为透明的亚克力板制成，透明面外表面设有刻度尺。

6.根据权利要求1至4任一所述的换流站多消防系统协同灭火集油坑溢出风险检测装置，其特征在于，所述喷头(40)位于第一空间(34)上侧以下，喷头(40)的位置串接有压力表。

7.根据权利要求1至4任一所述的换流站多消防系统协同灭火集油坑溢出风险检测装置，其特征在于，所述第一箱体(1)和第二箱体(2)之间还连通有连接管(11)，所述连接管(11)串接有阀门(12)。

8.根据权利要求1至4任一所述的换流站多消防系统协同灭火集油坑溢出风险检测装置，其特征在于，所述管道上串接有压力表(42)、调节阀(43)和流量计(44)。

Images