摘要：為提高超高壓變電站消防安全技術(shù)水平，確保及時(shí)有效地應(yīng)對(duì)大型變電站中變壓器火災(zāi)，基于750 kV變電站主變壓器消防現(xiàn)狀，選擇應(yīng)用泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)。該系統(tǒng)在細(xì)水霧滅火和泡沫炮滅火雙重協(xié)同作用下，具有降溫能力強(qiáng)、用水量少、滅火效率高等特點(diǎn)。結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用情況，闡述泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)方案，為后續(xù)類似設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：超高壓變電站；變壓器；泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：X913.4" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " "文章編號(hào)：2096-1227（2024）09-0028-03

超高壓變電站作為電網(wǎng)核心樞紐，核心設(shè)備為交流變壓器[1-2]。主變壓器固定式消防滅火系統(tǒng)主要采用排油注氮、水噴霧、泡沫噴霧等系統(tǒng)。由于電壓等級(jí)高、儲(chǔ)油量大、負(fù)荷重要等特點(diǎn)，且超高壓變電站一般地處偏遠(yuǎn)，外部消防救援力量無(wú)法及時(shí)抵達(dá)，一旦發(fā)生火災(zāi)，現(xiàn)有主變固定滅火裝置難以滿足滅火需求[3-4]。主變消防設(shè)計(jì)是超高壓變電站消防安全設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)重點(diǎn)應(yīng)圍繞油量大、燃燒值高、油箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜、火焰易復(fù)燃等設(shè)備特點(diǎn)開(kāi)展，僅依賴于目前的常規(guī)滅火系統(tǒng)難以保證有效控制火勢(shì)。因此針對(duì)大型交流變壓器需要提升消防措施，確保及時(shí)有效地應(yīng)對(duì)變壓器火災(zāi)。本文結(jié)合某變電站的實(shí)際工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，闡述泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)的消防設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為后續(xù)泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

1 750 kV變電站消防安全技術(shù)現(xiàn)狀

變壓器的火災(zāi)模式主要有三種：初期絕緣子根部爆裂火災(zāi)、油箱局部爆裂火災(zāi)、油箱整體爆裂火災(zāi)。其中以初期絕緣子根部爆裂火災(zāi)為主，油箱局部爆裂火災(zāi)多由絕緣子根部爆裂火災(zāi)發(fā)展而成。從三種火災(zāi)模式來(lái)看，固定滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定立足于撲救絕緣子根部爆裂火災(zāi)，以及變壓器油沿油箱外壁流向集油池的變壓器油箱局部爆裂火災(zāi)?，F(xiàn)有規(guī)范在平衡經(jīng)濟(jì)性與安全性的基礎(chǔ)上，明確規(guī)定主要目標(biāo)為撲滅初期有限規(guī)模的火災(zāi)，而油箱整體爆裂火災(zāi)是各種固定滅火系統(tǒng)無(wú)法保護(hù)的。750kV變壓器單相儲(chǔ)油量達(dá)到100t以上，油箱爆裂形式復(fù)雜，采用常規(guī)固定式消防系統(tǒng)只能應(yīng)對(duì)火災(zāi)前期。配置泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)對(duì)已有主變固定滅火裝置進(jìn)行冗余保護(hù)，能夠彌補(bǔ)變壓器固定式滅火裝置在效能上的不足，降低變電站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，滿足電網(wǎng)安全運(yùn)行要求[5]。

2" 泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)原理及優(yōu)勢(shì)

2.1" 泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)原理

泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)由渦扇炮、側(cè)墻固定模塊、供水泵組、供泡沫泵組、泡沫原液、控制系統(tǒng)等模塊化結(jié)構(gòu)組成。渦扇炮本體由渦扇炮殼體、電機(jī)驅(qū)動(dòng)的渦輪風(fēng)扇裝置、導(dǎo)葉、氣流通道、噴霧環(huán)以及復(fù)合噴嘴、探照射燈等組成，見(jiàn)圖1a。其中泡沫細(xì)水霧噴嘴分為外圈噴嘴和內(nèi)部噴嘴，見(jiàn)圖1b。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，由后端的渦輪風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流，經(jīng)過(guò)氣流通道將泡沫混合液通過(guò)前端特殊噴嘴噴出，推動(dòng)至遠(yuǎn)處滅火。

2.2" 泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)是一種同時(shí)具有細(xì)水霧滅火和泡沫炮滅火雙重協(xié)同作用的滅火系統(tǒng)，既可通過(guò)泡沫在可燃物表層的覆蓋隔斷氧氣進(jìn)行有效滅火，又可通過(guò)細(xì)水霧高效冷卻降溫及局部形成水蒸氣包裹火源窒息滅火，不僅可大幅度提高對(duì)A類火災(zāi)和B類火災(zāi)的滅火效能，還能撲滅流淌火災(zāi)和降低溫度，同時(shí)具有巨大立體的水霧覆蓋面，抗風(fēng)能力強(qiáng)。

泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)產(chǎn)生的泡沫混合液霧滴粒徑小，不僅能快速降低火場(chǎng)溫度，而且霧滴可迅速蒸發(fā)成惰性氣體——水蒸氣，體積迅速膨脹，在燃燒物周圍形成一道屏障，阻擋新鮮空氣的流入，從而實(shí)現(xiàn)快速滅火。由于霧滴粒徑小，質(zhì)量輕，絕大部分霧滴受熱蒸發(fā)，水漬損失小并具有良好的電氣絕緣性，不會(huì)影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，且泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)設(shè)備距離本體5m以上，不會(huì)影響主變更換或者維修人員操作，施工和后期維保相對(duì)于其他固定滅火系統(tǒng)簡(jiǎn)便，對(duì)于油類變壓器有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

3 750 kV變電站泡沫細(xì)水霧渦扇炮應(yīng)用設(shè)計(jì)

3.1" 泡沫細(xì)水霧渦扇炮設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)T/CET301—2021《變電站細(xì)水霧渦扇炮滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，渦扇炮布置方式不同時(shí)，滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)參見(jiàn)附錄規(guī)定的實(shí)體火災(zāi)模擬試驗(yàn)結(jié)果，保護(hù)面積應(yīng)按變壓器油箱、油浸式電抗器本體水平投影且四周外延1m計(jì)算確定。根據(jù)實(shí)體火災(zāi)模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)[5]，泡沫細(xì)水霧渦扇炮滅火系統(tǒng)的供給強(qiáng)度為6.8L/（min·m2）。以某750kV變電站實(shí)際工程應(yīng)用為例，主變壓器的尺寸為9.7m×6.8m×5m，保護(hù)面積為10.7×7.8=83.46m2，滅火介質(zhì)持續(xù)供給時(shí)間不應(yīng)小于60min，泡沫細(xì)水霧渦扇炮滅火系統(tǒng)泡沫混合液流量為567.6L/min。

在自動(dòng)控制狀態(tài)下，固定式滅火系統(tǒng)工作泵從啟動(dòng)至炮頭出口噴射滅火介質(zhì)的時(shí)間不宜大于3min，移動(dòng)式滅火系統(tǒng)工作泵從啟動(dòng)至炮頭出口噴射滅火介質(zhì)的時(shí)間不宜大于7min。

3.2" 系統(tǒng)選型

在全尺寸實(shí)體火災(zāi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，某750kV超高壓變電站實(shí)際工程中每臺(tái)變壓器布置3臺(tái)200L/min的FTe1.2/200型泡沫細(xì)水霧渦扇炮，總流量為600L/min，實(shí)現(xiàn)全方位立體滅火，性能參數(shù)見(jiàn)表1。

3.3" 設(shè)計(jì)方案

泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)保護(hù)750kV超高壓站內(nèi)兩組共計(jì)6臺(tái)單相變壓器。渦扇炮安裝在變壓器周圍的防火墻上（或單獨(dú)設(shè)置渦扇炮基座），見(jiàn)圖2。系統(tǒng)采用滅火高效、環(huán)境友好型的3%水成膜泡沫液作為滅火劑，通過(guò)遠(yuǎn)距離噴射泡沫細(xì)水霧混合液，全方位覆蓋被保護(hù)變壓器的頂面、套管升高座、油坑、壓力釋放閥及油枕等重點(diǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)部位，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)變壓器包絡(luò)型保護(hù)。

圖2" 泡沫細(xì)水霧渦扇炮滅火系統(tǒng)工程應(yīng)用圖

通過(guò)泵房?jī)?nèi)的水泵出水管上引出供水管向泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)供水，同樣泵房?jī)?nèi)的泡沫原液泵出液管向比例混合閥組供泡沫原液。為縮短系統(tǒng)啟動(dòng)至炮頭出口噴射滅火介質(zhì)的時(shí)間，渦扇炮控制閥前泡沫液管道內(nèi)充滿泡沫原液，方案原理見(jiàn)圖3。

圖3" 泡沫細(xì)水霧渦扇炮方案原理圖

3.4" 系統(tǒng)工作原理

泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)具備三種控制方式：自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程手動(dòng)控制和無(wú)線遙控操作。正常情況下，系統(tǒng)設(shè)置為自動(dòng)控制狀態(tài)。在準(zhǔn)工作狀態(tài)下，泵組出口至細(xì)水霧渦扇炮控制閥前的管網(wǎng)壓力由穩(wěn)壓泵維持，閥后為空管，發(fā)生火災(zāi)后，渦扇炮控制系統(tǒng)接收到對(duì)應(yīng)變壓器的兩路感溫電纜火警信號(hào)、火警信號(hào)，同時(shí)接收到對(duì)應(yīng)變壓器的斷電信號(hào)，細(xì)水霧渦扇炮控制系統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警控制器進(jìn)入30s延時(shí)啟動(dòng)（可調(diào)）階段，聯(lián)動(dòng)依次開(kāi)啟對(duì)應(yīng)的泡沫細(xì)水霧渦扇炮控制閥、水泵和泡沫泵，噴放泡沫細(xì)水霧混合液進(jìn)行滅火。若通過(guò)視頻判斷為誤噴，經(jīng)授權(quán)可按下遠(yuǎn)程停泵按鈕，停止渦扇炮噴放。也可經(jīng)消防值班人員按下渦扇炮火災(zāi)報(bào)警控制器多線盤按鈕（無(wú)延時(shí)階段），同時(shí)接收到對(duì)應(yīng)變壓器的斷電信號(hào)，開(kāi)啟對(duì)應(yīng)的控制閥并啟動(dòng)水泵和泡沫泵組，噴放泡沫細(xì)水霧滅火。經(jīng)人員確認(rèn)火災(zāi)撲滅后，系統(tǒng)手動(dòng)復(fù)位。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)行固定滅火系統(tǒng)難以應(yīng)對(duì)大型變壓器火災(zāi)及變壓器中后期火災(zāi)，可通過(guò)增設(shè)泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)來(lái)提高超高壓變電站消防安全水平。泡沫細(xì)水霧渦扇炮系統(tǒng)是具有細(xì)水霧滅火和泡沫炮滅火雙重協(xié)同作用的滅火系統(tǒng)，相比于高壓細(xì)水霧系統(tǒng)，渦扇炮系統(tǒng)在渦輪風(fēng)扇及噴霧環(huán)的作用下具有更大的水霧覆蓋面及抗風(fēng)能力，在泡沫覆蓋可燃物隔絕氧氣的作用下，滅火效能更優(yōu)。

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