户外大型变压器新型水喷雾灭火系统

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户外大型变压器新型水喷雾灭火系统 
摘要：大型变压器的消防是人们十分关注的课题，水喷雾灭火系统便应运而生，然而却不尽人意，为此总结了以往的经验和教训，研制了新型智能户外大型变压器水喷雾灭火系统，并介绍了该系统的功能。 
    关键词：大型变压器,新型智能水喷雾灭火系统,火灾,系统功能
1　大型变压器火灾实例
　　1991年12月，北京某220 kV变电站的一台120 MVA薄绝缘三线圈主变压器由于内部故障起火，因站内没有固定的水喷雾灭火装置和充足的消防水源，在起火十几分钟后30余辆消防车陆续赶到，扑救了近7 h方灭掉了明火，由于没有彻底降温，7 h后重燃，近20辆消防车再次赶来扑救，变压器报废。
　　1997年2月，北京另一座220 kV变电站的一台120 MVA三线圈主变压器因高压套管爆炸起火，几分钟后消防车赶到，用自带的水灭火，在自带的水即将用完时，站内值班人员手动启动水喷雾装置成功，在消防队员和值班人员的共同努力下，有效地控制了火势并将其扑灭。在此期间，水喷雾系统起到了后援和降温的作用，若仅靠消防车自带的水量很难将火扑灭。同时也可看出，灭火是扑救火灾的关键因素。这台变压器除套管破碎及线圈需烘干外，其它部位没有大的损坏。

2　有关规范对主变压器消防的要求
    2.1　《水喷雾灭火系统设计规范》(GB50219－95)(下称《规范》)规定：水喷雾灭火系统的响应时间，当用于灭火时不应大于45 s；水雾喷头应布置在变压器的周围，不宜布置在变压器的顶部；保护变压器顶部的水雾不应直接喷向高压套管；水喷雾灭火系统应设有自动控制、手动控制和应急操作三种控制方式。水喷雾灭火系统的控制设备应具有下列功能：选择控制方式；重复显示保护对象状态；监控消防水泵启、停状态；监控雨淋阀启、闭状态；监控主、备用电源自动切换。
    2.2　《火力发电厂与变电所设计防火规范》(GB50229－96)规定：220 kV、330 kV、500 kV独立变电所，单台容量为125 MVA及以上的主变压器应设置水喷雾灭火系统，并应具备定期试喷的条件。

3　北京供电局原水喷雾灭火系统状况

    3.1　北京供电局高压变电站的供水状况

　　北京供电局在1995年前建成投运的220 kV、500 kV变电站有20座，大部分均远离市区或城镇，远离市政自来水管网，其生活和生产水源通常靠站内或附近的专用自备机井提供。北京地区变电站目前采用以下几种供水装置。

    3.1.1e　使用水塔供水

　　由于变电站常驻人员不多，日常用水量很少，在炎热的夏季水塔内的水质极易发生变化，而在寒冷的冬季水塔内的水容易结冰和冻裂管道。

    3.1.2　使用变频水泵供水

　　由于变频水泵始终处于调速运转状态，因水中杂质对泵磨损很大，与自来水系统中的变频水泵相比，使用周期短，维护费用高

    3.1.3　使用自动补气式气压水罐供水

　　这种装置是在80年代末期兴起的，系统简单可靠，投资不高且易于管理和维护，系统的水压一般在0.3～0.6 MPa之间可调，非常适合变电站使用

    3.2　原水喷雾灭火系统的状况

　　上述20座变电站中有13座变电站为主变压器配置了水喷雾灭火系统。所配置的系统基本上由地下蓄水池(容量在几十至几百立方米)、取水管、消防泵(一主一备)、环状地下消防主管网、手动或电动的水喷雾控制阀门(一台主变配用一只)、变压器水喷雾立管和水平支管及雾化喷头、水泵启动控制和保护装置等组成。消防用水预先由自备机井提到地下蓄水池中储存备用。
　　上述水喷雾灭火系统大都没在管网内预先注水，需由值班人员根据变压器起火的情况，按动当地或远方(主控制室)控制盘上的启动按钮，启动消防泵和打开相应的喷雾主阀门，进行喷雾灭火。这种系统由于在主变压器发出事故报警信号时，要靠值班人员准确地判断主变压器是否起火、并正确地操作有关按钮，很容易发生误操作。另外由于管线长，在发生火灾时空管充水时间大于规程允许的响应时间，此外由于管线内断续供水，管线内壁氧化锈蚀，锈渣被水流冲至喷头处淤塞喷头，影响水雾的形成，特别是当使用手动喷雾控制阀门时，常因阀门锈死而无法操作。这类系统的致命缺陷是系统本身不具备自检功能，必须由专业人员定期检查，但因缺乏专业人员的定期检修维护，故障难以及时发现，在需要时不能正常启动，形同虚设。
　　为满足《规范》关于灭火响应时间的要求，防止空管注水时间过长，少数系统设置了变频稳压泵或其它供水装置，为管路补水和保压。在主变压器运行时，这种系统因为在管网内有水的情况下，不能检查喷雾主阀门是否能正确打开，也存在着火警时喷雾主阀门拒动的可能性。为了对这种系统定期检查，至少需派两名检修人员到变电站现场，将地下管网中的水泄空后，持无线对讲机进行操作和检测，而在装设了集成电路型保护装置的变电站，保护室内是绝对禁止使用无线对讲机的，这便给检查带来了一定的难度。在使用变频泵给地下管网保压注水时，由于变频稳压泵长期处于工作状态，磨损严重，维修较频繁

    3.3　雨淋阀灭火系统

　　南方的一些工程中也有不用喷雾电动阀门而采用雨淋阀组的实例。和上述系统相比，此类系统除了将喷雾电动阀门改用雨淋阀(一台主变配用一组)外，其它系统部件大致相同。由于雨淋阀组的需要，在每台主变的上方还增设了通至雨淋阀的传动管及闭式温度探头。传动管内平时充满了有压力的气体或水，籍此顶住雨淋阀的主放水口。当闭式温度探头上的测温玻璃泡遇高温破碎时，传动管内的有压气体或水从探头处泄出，雨淋阀的主放水口打开，同时通过雨淋阀上的电接点启动消防泵，大量的水便从雾化喷头喷向变压器。此类系统可以不靠人的操作而准确地启动整套系统，实施喷雾灭火，但在北方使用时，存在冬季的防冻问题，传动管内只能充气，这样系统的部件将增加许多，且受风或气流的影响，温度探头的灵敏度将会降低。
　　
4　新型智能水喷雾灭火系统
　　为了解决以往主变压器水喷雾灭火系统存在的缺陷，有效地控制变压器初起火灾的扑救，降低主变压器火灾造成的损失，从1995年下半年起北京供电局开始进行新型水喷雾灭火系统的研制工作。