CN110152222A - 带电灭火喷头、带电防爆灭火装置及带电灭火方法 - Google Patents

带电灭火喷头、带电防爆灭火装置及带电灭火方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带电灭火喷头、带电防爆灭火装置及带电灭火方法，该带电灭火喷头包括用于与管道连接的连接部，以及用于喷出水雾的喷嘴，其特征在于，带电灭火喷头还包括连接于连接部和喷嘴之间的喷头本体，喷头本体内设置有呈斜交布置的至少两个旋流导流片，至少两个旋流导流片的斜交空隙形成旋流孔道，每个旋流导流片上沿径向开设有至少一个直射孔道使得直射孔道喷出的直射水流与旋流孔道喷出的旋流水流实现紊流。本发明同时具有直射压力喷雾型喷头和旋流雾化型喷头优点，喷射距离远，雾化效果好，带电绝缘性能高。

Description

带电灭火喷头、带电防爆灭火装置及带电灭火方法
技术领域
本发明涉及油浸式变压器火灾灭火领域，尤其涉及一种远距离喷射雾化的带电灭火喷头、带电防爆灭火装置及带电灭火方法。
背景技术
油浸式变压器火灾已成为威胁电力安全供应的重大灾害。普通油浸式电力变压器内部含有近百吨烃类矿物油，特高压换流变压器内部更是含有重达百余吨的变压器油，发生故障时存在起火、***危险，并可演变成灾害性大型火灾。例如，2016年6月，陕西省西安市南郊变电站失火，造成多台变压器烧毁，故障损失负荷24.3万千瓦，停电8.65万户；2018年，国家电网公司多处特高压换流站换流变因故障发生火灾，导致多台换流变及其相连的阀厅烧毁，经济损失十分巨大。因此，油浸式变压器火灾防治技术研究迫在眉睫。
目前的油浸式变压器常采用水喷雾灭火***和泡沫灭火***，在保护变压器火灾的安全上存在以下三大技术问题：
(1)不能带电灭火。水喷雾灭火***的灭火设计流量大，大至20L/m2·min。而消防水中含有导电离子，因此导电能力强。泡沫灭火***中含有大量的导电离子，导电能力较水喷雾更强。水和泡沫灭火剂误喷到高压套管将导致变压器短路跳闸、设备损坏。因此，为了避免***误喷对设备造成危害，目前的油浸式变压器高压套管大都未设置灭火喷头保护，仅在套管升高座下部及变压器器身设有保护喷头。而根据统计，油浸式变压器80％左右的火灾都发生在高压套管处。并且，保护高压套管可提高变压器的火灾保护重心，极大提升变压器的整体保护效果。因此，现有的水喷雾和泡沫灭火***都不能保证油浸式变压器的火灾安全，亟需研究绝缘性能好、可完全覆盖保护变压器高压套管、误动作不引起设备短路跳闸的带电灭火技术与装置。
(2)变压器高温油火难扑灭。变压器运行温度达90度，高温油火燃烧值大，易复燃，很难扑灭。水喷雾灭火***采用水灭火，水的比重比油大，与油接触后迅速沉降到油的下方，难以隔绝氧气，不能扑灭变压器高温油火灾，仅能起降温作用。泡沫灭火剂以覆盖原理灭火，而油浸式变压器体积大，外形结构复杂，泡沫灭火剂不能完全覆盖变压器，灭火效果差，容易复燃，也难以扑灭变压器高温油火。例如，2018年发生的一起换流站大火，20余台水和泡沫灭火车也未能扑灭换流变大火。亟需研究可扑灭变压器高温油火的高效灭火剂。
(3)不能防爆。变压器火灾发生时常伴随着***。而水喷雾和泡沫灭火***的喷射距离近，灭火管道和喷头都靠近变压器本体，在变压器发生***时很容易受到损坏。水喷雾和泡沫灭火***的管道和喷头一旦发生损坏，就会使***失压，最终使得灭火***失效。如2015年7月，某市变电站主变相变压器起火后，高压套管及升高座发生了***，致使变压器高压套管及升高座全部被炸飞，炸飞的变压器部件同时砸毁了变压器水喷雾灭火***管网，致使水喷雾灭火***失效，火灾蔓延。因此，需要研制防爆能力强的变压器灭火技术与装置。目前的变压器灭火***都采用近距离灭火的方法，灭火剂喷射距离近，灭火管道紧挨变压器器身，不能防爆。专利CN 106390337A公布了一种主变压器***火灾灭火***管网防爆技术，通过在变压器周围布置防爆横梁和防爆钢网，降低变压器***带来的冲击波，保护变压器灭火***。但变压器带有很高的电压，防爆装置结构复杂，布置在变压器周围，不仅影响设备检修，还可能威胁带电安全距离，给变压器带来安全隐患，因此需要研究更为合理的变压器防爆灭火技术方法。
综上所述，现今的水喷雾灭火***和泡沫灭火***不能保护油浸式变压器的火灾安全，需要可带电、灭火高效、防爆能力强的灭火技术与装置。
发明内容
本发明提供了一种带电灭火喷头、带电防爆灭火装置及带电灭火方法，用以解决现有喷头灭火效果不好以及水喷雾灭火***不能远距离灭火的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种远距离喷射雾化的带电灭火喷头，包括用于与管道连接的连接部，以及用于喷出水雾的喷嘴，带电灭火喷头还包括连接于连接部和喷嘴之间的喷头本体，喷头本体内设置有呈斜交布置的至少两个旋流导流片，所述至少两个旋流导流片的斜交空隙形成旋流孔道，每个旋流导流片上沿径向开设有至少一个直射孔道使得直射孔道喷出的直射水流与旋流孔道喷出的旋流水流实现紊流。
优选地，旋流导流片为半圆形，两个半圆形的旋流导流片的平面呈30～90度的夹角斜交布置。
本发明还提供一种应用于油浸式变压器的带电防爆灭火装置，包括：直接或间接相连的水箱、增压***、灭火剂混合器***、以及一个以上的上述的远距离喷射雾化的带电灭火喷头；增压***，与水箱连接并用于将水箱中的水增压至灭火水压，并输入灭火剂混合器***混合药剂后，从带电灭火喷头雾化喷出。
优选地，带电防爆灭火装置还包括：火灾探测模块、控制***、分区控制***、以及用于连接分区控制***和一个以上的远距离喷射雾化的带电灭火喷头的防爆管道；
火灾探测模块用于探测油浸式变压器的火灾，当探测到火灾时，发送火灾信号给控制***；控制***在接收到来自火灾探测模块的火灾信号后，启动与水箱连接的增压***；增压***在控制***的控制下，将水箱中的水增压至灭火水压，并输入灭火剂混合器***混合药剂后，经分区控制***送入防爆管道后从对应的带电灭火喷头雾化喷出；
带电防爆灭火装置还包括稳压***，稳压***分别与水箱和灭火剂混合器***相连，用于在未发生火灾时，将水箱以及管网中的水压力维持在待机水压。
优选地，防爆管道包括与一个以上的带电灭火喷头连接的一个以上的支管道，以及与分区控制***连接的主管道，一个以上的支管道与主管道通过联接头连接，联接头上装设有防爆增强装置，防爆增强装置包括：防爆横梁、防爆支撑、减震垫和以及设于防爆支撑外侧的两个螺孔，防爆支撑包括方形管状的主体，方形管的截面各边上均开设有径向的U形孔形成防爆横梁，联接头卡入至少两个U形孔中以将联接头固定在防爆支撑的主体内，通过螺钉或螺柱穿过两个螺孔将防爆支撑固定在变压器的防火墙上，防爆支撑和防火墙之间垫设减震垫。
优选地，灭火剂混合器***还与一灭火剂储存箱相连，灭火剂储存箱中存储有绝缘灭火剂；绝缘灭火剂，包括以下组分：
0.5％～10％重量比的表面强扩张覆盖剂；
5％～50％重量比的水剂包油防复燃剂；
0.5～30％重量比的防高温蒸发剂；
15～50％重量比的水。
优选地，表面强扩张覆盖剂为：YM-316、Intechem-14-1A、Intechem-14-2A、Intechem-14-1B、Intechem-14-3A、AC-702、FC-4430、FC-430、FC-2和RK-8316中的一种或多种的组合；
水剂包油防复燃剂为：XP60、XP70、XP80、XP90、XP100、TO-7、EH-6、APG 0810、APG1214、Surfynol 440和Helmol-10中的一种或多种的组合；
防高温蒸发剂为：HE-300S、HE-6000S、HE-6000SE、60HD50、65HD50、75HD100、Aculyn 33、Aculyn 38、Aculyn 22、Aculyn 28、Aculyn 88、Methocel 40-0100、Methocel40-0101、Methocel 40-0202、Methocel A4CPCG、Methocel K15MPCG、CellosizeQP40CGR、Cellosize QP300CGR、Cellosize QP4400H CGR、Cellosize QP15000H CGR、Cellosize QP30000CGR、Cellosize QP52000H CGR和Cellosize QP100MH CGR中的一种或多种的组合。
本发明还提供一种使用上述的带电防爆灭火装置的带电灭火方法，包括以下步骤：
在灭火时，灭火剂混合器***将从灭火剂储存箱输入的绝缘灭火剂与水混合，混合比为0.1％-6％，调节带电灭火喷头喷出的水雾雾滴直径至300～900μm，水雾雾滴流量至1.0～3.0L/m2·min，进行户外抗风带电灭火。
优选地，绝缘灭火剂与水混合的混合比为0.5～3％。
优选地，水雾雾滴直径为500～800μm，水雾雾滴流量为1.5～2.5L/m2·min。
优选地，灭火水压为1.0MPa～12.0MPa；待机水压为0.3-1.5MPa。
优选地，灭火水压为1.0MPa～4.0MPa。
优选地，带电灭火喷头的雾化锥角为30～90度。
优选地，带电灭火喷头的雾化锥角为30～50度。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的远距离喷射雾化的带电灭火喷头，同时具有直射压力喷雾型喷头和旋流雾化型喷头优点的远距离喷射雾化带电灭火喷头，喷射距离远，雾化效果好，带电绝缘性能高，可实现变压器的远距离保护，提升灭火***的防爆能力。
2、本发明的应用于油浸式变压器的带电防爆灭火装置，采用本发明的远距离喷射雾化的带电灭火喷头，能实现远距离带电灭火，在优选方案中，结合有效的防爆增强装置，实现远距离带电灭火，具有很强的防爆能力，能够最大限度保护变压器灭火***不受变压器***影响。采用防爆管道，使暴露的灭火剂输送管道同样具有较强的防爆能力，并采用防爆增强装置对管道联结头等薄弱点进行增强性保护，获得较强的整体防爆效果。
3、在优选方案中，本发明采用用于变压器高温油火的绝缘灭火剂，通过防高温蒸发剂在高温下受热形成含水胶体，减缓水蒸发和灭火剂组分受热分解速度，有效保护灭火组分在未接触变压器油前不被高温油火分解，可深入至变压器油火根部；通过表面强扩张覆盖剂快速铺张覆盖在变压器油表面，阻隔变压器油和空气的接触，快速抑制火焰；通过水剂包油防复燃剂，降低变压器油体系的界面能，将灭火水剂液体以极微小液滴均匀地分散在变压器油中，降低变压器油的可燃性，使高温油火不再复燃，最终实现针对变压器高温油火的高效灭火。
4、本发明的带电灭火方法，采用远距离喷射雾化的带电灭火喷头，通过增加水雾雾滴直径来提升水雾防风能力，再通过降低雾滴流量来保证水雾的绝缘能力，以此来抵消雾滴直径增大对其水雾带电绝缘能力带来的负面影响，实现水雾在户外的抗风带电灭火，保护变压器火灾安全。
5、在优选方案中，本发明的带电灭火方法，将绝缘灭火剂与远距离喷射雾化的带电灭火喷头结合，配合适当的灭火水压，可实现远距离抗风带电灭火。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的远距离喷射雾化的带电灭火喷头的结构示意图；
图2是本发明优选实施例的远距离喷射雾化的带电灭火喷头的中导流片A2斜交结构的局部视图；
图3是图2的俯视图；
图4是本发明优选实施例的应用于油浸式变压器的带电防爆灭火装置的组成结构示意图；
图5是本发明优选实施例的防爆增强装置的结构示意图；
图6是本发明优选实施例的水雾雾滴击穿试验示意图；
图7是本发明优选实施例的变压器套管延面闪络试验示意图。
图中各标号表示：
1、增压***；2、稳压***；3、灭火剂储存箱；4、灭火剂混合***；5、带电灭火喷头；6、防爆管道；7、联接头；8、防爆增强装置；9、分区控制***；10、火灾探测模块；11、控制***；12、水箱；13、电源；14、带电端；15、模拟变压器套管；16、水雾控制***；A1、喷头本体；A2、旋流导流片；A3、旋流孔道；A4、直射孔道；B2、防爆支撑；B3、防爆横梁；B4、螺孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1，本发明的远距离喷射雾化的带电灭火喷头，包括用于与管道连接的连接部，以及用于喷出水雾的喷嘴，带电灭火喷头5还包括连接于连接部和喷嘴之间的喷头本体A1，喷头本体A1内设置有呈斜交布置的至少两个旋流导流片A2，两块旋流导流片A2斜交形成的空隙为旋流孔道A3。图2是图1中导流片A2斜交结构的局部视图，图3是图2的俯视图，参见图2和图3，每个旋流导流片A2上沿径向开设有至少一个(1至4个为佳，图中为1个)直射孔道A4使得直射孔道A4喷出的直射水流与旋流孔道A3喷出的旋流水流实现紊流。
本实施例中，参见图3，旋流导流片A2为半圆形，两个半圆形的旋流导流片A2的平面呈30～90度的夹角斜交布置。图3中方形的“S”是两块导流片斜交后和喷头主体的接触部分或者将两块导流片斜交固定的定位部。
现今常见的产生水雾的两种液压发生方式为：由高压液体经喷头高速喷出的直射压力喷雾型，和将液体供给高速旋转的杯或原板、借助离心力进行旋流雾化的旋流雾化型。其中，直射压力喷雾型水雾轴向动能大，喷射距离远，但是流量大，雾化效果差，带电绝缘能力较差；旋流雾化型水雾雾滴直径小，雾滴分布较均匀，雾化角较大，带电绝缘性能较好。本发明同时具有直射压力喷雾型喷头和旋流雾化型喷头优点的远距离喷射雾化带电灭火喷头5，喷射距离远，雾化效果好，带电绝缘性能高。
本实施例中，带电灭火喷头5的雾化锥角为30～90度，雾化锥角为30-90度时具有更好的旋流雾化效果和雾滴带电绝缘性能，其中优选雾化锥角为30-50度，最优35度。本实施例中，旋流导流片A2上设置2个直射孔道A4，直射孔道A4实现直射与旋流的紊流喷雾，喷射距离显著提升。
参见图4，本发明实施例还提供了一种应用于油浸式变压器的带电防爆灭火装置，包括：直接或间接相连的水箱12、增压***1、灭火剂混合***4、以及一个以上的上述的远距离喷射雾化的带电灭火喷头5；增压***1，与水箱12连接并用于将水箱12中的水增压至灭火水压，并输入灭火剂混合***4混合药剂后，从带电灭火喷头5雾化喷出。
实施时，优选地，带电防爆灭火装置还可以包括：火灾探测模块10、控制***11、分区控制***9、以及用于连接分区控制***9和一个以上的远距离喷射雾化的带电灭火喷头5的防爆管道6。火灾探测模块10用于探测油浸式变压器的火灾，当探测到火灾时，发送火灾信号给控制***11；控制***11在接收到来自火灾探测模块10的火灾信号后，启动与水箱12连接的增压***1；增压***1在控制***11的控制下，将水箱12中的水增压至灭火水压，并输入灭火剂混合***4混合药剂后，经分区控制***9送入防爆管道6后从对应的带电灭火喷头5雾化喷出；带电防爆灭火装置还包括稳压***2，稳压***2分别与水箱12和灭火剂混合***4相连，用于在未发生火灾时，将水箱12以及管网中的水压力维持在待机水压。
本实施例中，增压***1、稳压***2、变压器油高温油火灭火剂、灭火剂混合***4放置在距离变压器较远的灭火***泵房中，防止在火灾过程中受到变压器***造成的损坏。
本实施例中，增压***1采用柱塞泵或多级离心泵种的一种，灭火水压为1.0MPa～12.0MPa(优选为1.0MPa～4.0MPa)；稳压***2采用多级离心泵，稳压***2维持的待机水压为0.3-1.5MPa(本实施例中维持***未灭火时的管网压力在1.0MPa左右)，保证***的稳定和灭火前管道中充满水。
本实施例中，防爆管道6包括与一个以上的带电灭火喷头5连接的一个以上的支管道，以及与分区控制***9连接的主管道，一个以上的支管道与主管道通过联接头7连接，联接头7上装设有防爆增强装置8。参见图5，防爆增强装置8包括：防爆横梁B3、防爆支撑B2、减震垫和两个螺孔B4，图5(b)是图5(a)的俯视图，图5(a)中防爆支撑B2包括方形管状的主体，正面上下左右均开设有径向的U形孔形成防爆横梁B3，联接头7卡入至少两个U形孔中以将联接头7固定在防爆支撑B2的主体内，然后通过螺钉或螺柱穿过两个螺孔B4固定在变压器的防火墙上，防爆支撑B2和防火墙之间垫设减震垫。通过该防爆增强装置8将灭火管道及其联接头7铺设在墙面上。防爆增强装置8和管道及联接头7均未直接接触，只是盖在联接头7上方，用来保护联接头7不被火灾***损失(联接头7是火灾***过程中最容易受损位置)。减震垫垫在防爆增强装置8和墙面之间，用于缓冲压力。增强防爆灭火***薄弱区域的防爆能力。
本实施例中，首先采用上述的带电灭火喷头5，实现变压器的远距离保护，提升灭火***的防爆能力。然后巧妙的利用变压器的防火墙作为防爆载体，使管道和喷头紧贴防火墙，最大程度的隐藏灭火***管道和喷头，大幅提升灭火***的防爆能力；最后，采用防爆管道6，防爆管道6采用厚度大于3mm的无缝钢管，使暴露的灭火剂输送管道同样具有较强的防爆能力，并采用防爆增强装置8对管道联接头7等薄弱点进行增强性保护，获得较强的整体防爆效果。
由于变压器的运行温度达90度以上，变压器油着火后，火势蔓延速度快，高温油火难以扑灭。而且，变压器油火灾的特性和常规的汽油、柴油火灾燃烧特性不同。变压器油属于重油，分子量比汽油和柴油显著更大，不容易燃烧，但燃烧热值高。特别是变压器油密度、粘稠度、裂解温度均显著大于汽油和柴油，因此灭火机理也会不同于后两者。汽油和柴油由于裂解温度低，在较低的燃烧温度下就快速裂解成小分子的气体产物，在油层上方的空气中燃烧，的因此汽油和柴油油火的灭火机理主要为气相阻燃机理，利用物理覆盖、窒息、气相中吸收燃烧自由基等灭火原理灭火，如利用泡沫灭火剂覆盖而灭火。变压器油的油火裂解产生的小分子气体较少，灭火机理主要为凝聚相阻燃，因此需要不同于常规油类火灾的特殊的灭火机理。
因此本发明提供了一种绝缘灭火剂，以更好地配合上述的带电防爆灭火装置的灭火效果。还提供一种优选方案：灭火剂混合***4还与一灭火剂储存箱3相连，灭火剂储存箱3中存储有绝缘灭火剂；绝缘灭火剂，包括以下组分：0.5％～10％重量比的表面强扩张覆盖剂；5％～50％重量比的水剂包油防复燃剂；0.5～30％重量比的防高温蒸发剂；以及15～50％重量比的水。
该绝缘灭火剂的灭火机理是：通过防高温蒸发剂在高温下受热形成含水胶体，减缓水蒸发和灭火剂组分受热分解速度，有效保护灭火组分在未接触变压器油前不被高温油火分解，可深入至变压器油火根部；通过表面强扩张覆盖剂快速铺张覆盖在变压器油表面，阻隔变压器油和空气的接触，快速抑制火焰；通过水剂包油防复燃剂，降低变压器油体系的界面能，将灭火水剂液体以极微小液滴均匀地分散在变压器油中，降低变压器油的可燃性，使高温油火不再复燃，最终实现针对变压器高温油火的高效灭火。
本发明实施时，表面强扩张覆盖剂可为：YM-316(上海雨木化工有限公司)、Intechem-14-1A(上海瀛正科技有限公司)、Intechem-14-2A(上海瀛正科技有限公司)、Intechem-14-1B(上海瀛正科技有限公司)、Intechem-14-3A(上海瀛正科技有限公司)、AC-702(方舟化学材料有限公司)、FC-4430(美国3M公司)、FC-430(美国3M公司)、FC-2(美国3M公司)和RK-8316(山东云清新技术开发有限公司)中的一种或多种的组合。
本发明实施时，水剂包油防复燃剂为：XP60(德国巴斯夫)、XP70(德国巴斯夫)、XP80(德国巴斯夫)、XP90(德国巴斯夫)、XP100(德国巴斯夫)、TO-7(德国巴斯夫)、EH-6(美国陶氏)、APG 0810(广州科珑化工)、APG1214(广州科珑化工)、Surfynol 440(美国空气化工)和Helmol-10(德国汉姆)中的一种或多种的组合。
本发明实施时，防高温蒸发剂为：HE-300S(山东赫达股份有限公司)、HE-6000S(山东赫达股份有限公司)、HE-6000SE(山东赫达股份有限公司)、60HD50(南京立鸿德贸易有限公司)、75HD100(南京立鸿德贸易有限公司)、Aculyn 33(翰林化工有限公司)、Aculyn 38(翰林化工有限公司)、Aculyn 22(翰林化工有限公司)、Aculyn 28(翰林化工有限公司)、Aculyn88(翰林化工有限公司)、Methocel 40-0100(美国陶氏)、Methocel40-0101(美国陶氏)、Methocel 40-0202(美国陶氏)、Methocel A4CPCG(美国陶氏)、Methocel K15MPCG(美国陶氏)、Cellosize QP40CGR(美国陶氏)、Cellosize QP300CGR(美国陶氏)、CellosizeQP4400H CGR(美国陶氏)、Cellosize QP15000H CGR(美国陶氏)、Cellosize QP30000CGR(美国陶氏)、Cellosize QP52000H CGR(美国陶氏)和Cellosize QP100MH CGR(美国陶氏)中的一种或多种的组合。
以下结合实施例进行说明：
实施例1：
一种变压器高温油火油绝缘灭火剂，包含以下组分：5kg YM-316、40kg XP80、15kg65HD50、40kg水。其制备方法为先将YM-316(上海雨木化工有限公司)5kg、XP80(德国巴斯夫)40kg、65HD50(南京立鸿德贸易有限公司)15kg与水40kg，在200L玻璃搅拌反应釜中均匀搅拌1小时获得混合物，即获得样品1。
对比例1：
一种变压器高温油火油绝缘灭火剂，包含以下组分：5kg YM-316、40kg XP80、40kg水。其制备方法为先将YM-316 5kg、XP80 40kg与水40kg，在200L玻璃搅拌反应釜中均匀搅拌1小时获得混合物，即获得样品2。
对比例2：
一种变压器高温油火油绝缘灭火剂，包含以下组分：5kg YM-316、15kg 65HD50、40kg水。其制备方法为先将YM-316 5kg、65HD50 15kg与水40kg，在200L玻璃搅拌反应釜中均匀搅拌1小时获得混合物，即获得样品3。
对比例3：
一种变压器高温油火油绝缘灭火剂，包含以下组分：40kg XP80、15kg 65HD50、40kg水。其制备方法为先将XP80 40kg、65HD50 15kg与水40kg，在200L玻璃搅拌反应釜中均匀搅拌1小时获得混合物，即获得样品4。
实施例5：
一种变压器油火灭火剂，包含以下组分：4kg FC-430(美国3M公司)、30kgSurfynol 440(美国空气化工)、25kg Aculyn 33(翰林化工有限公司)、41kg水。其制备方法为先将4kg FC-430、30kg Surfynol 440、25kg Aculyn 33与水41kg，在200L玻璃搅拌反应釜中均匀搅拌1小时获得混合物，即获得样品5。
实施例6：
一种变压器油火灭火剂，包含以下组分：10kg Intechem-14-2A(上海瀛正科技有限公司)、20kg Helmol-10(德国汉姆)、20kg Cellosize QP15000H CGR(美国陶氏)、50kg水。其制备方法为先将Intechem-14-2A 10kg、Helmol-10 20kg、Cellosize QP15000H CGR20kg与水50kg，在200L玻璃搅拌反应釜中均匀搅拌1小时获得混合物，即获得样品6。
实施例7：
一种变压器油火灭火剂，包含以下组分：2kg RK-8316(山东云清新技术开发有限公司)、50kg Helmol-10(德国汉姆)、18kg Cellosize QP15000H CGR(美国陶氏)、30kg水。其制备方法为先将RK-8316 2kg、Helmol-10 50kg、Cellosize QP15000H CGR 18kg与水30kg，在200L玻璃搅拌反应釜中均匀搅拌1小时获得混合物，即获得样品7。
实施例8：
一种变压器油火灭火剂，包含以下组分：8kg RK-8316(山东云清新技术开发有限公司)、12kg APG 0810(广州科珑化工)、30kg Cellosize QP15000H CGR(美国陶氏)、50kg水。其制备方法为先将RK-8316 8kg、APG 0810 12kg、Cellosize QP15000H CGR 30kg与水50kg，在200L玻璃搅拌反应釜中均匀搅拌1小时获得混合物，即获得样品8。
应用实施例1：
首先将直径为1m、高度为0.5m的油盘放在水平地面上，先在油盘中添加500L 25#克拉玛依变压器油，将变压器油加热至90度，最后再加2L汽油用于引燃。分别采用纯水和添加样品1～8的水剂进行灭火(样品1～8与水的混合比均为3％)，采用的灭火水雾雾滴直径为500微米，水雾雾滴流量为2.0L/m2·min。引燃火盘，首先预燃360s，然后开始灭火，明火熄灭后停止喷射灭火剂，并记录灭火时间。为保证可重复性，每组试验开展至少两次，并取平均值。以上8种灭火剂的有效灭火时间对比如下表1所示。
表1：应用实施例1中8种灭火剂和纯水针对变压器油火的有效灭火时间
样品 纯水 样品1 样品2 样品3 样品4 样品5 样品6 样品7 样品8
灭火时间(s) 50 15 31 36 40 16 16 18 17
应用实施例2：
首先将直径为1m、高度为0.5m的油盘放在水平地面上，先在油盘中添加500L 25#克拉玛依变压器油，将变压器油加热至90度，最后再加2L汽油用于引燃。分别采用纯水和添加样品1～8的水剂进行灭火(样品1～8与水的混合比均为2％)，采用的灭火水雾雾滴直径为500微米，水雾雾滴流量为2.0L/m2·min。引燃火盘，首先预燃360s，然后开始灭火，明火熄灭后停止喷射灭火剂。灭火后等待100s后，将装有2L燃料的抗烧罐置于油盘中心并点燃，记录自点燃抗烧罐至油盘25％的燃料面积被引燃的时间，即防复燃时间。为保证可重复性，每组试验开展至少两次，并取平均值。以上8种灭火剂的防复燃时间对比如下表2所示。
表2：应用实施例2中8种灭火剂和纯水针对变压器油火的防复燃时间
样品 纯水 样品1 样品2 样品3 样品4 样品5 样品6 样品7 样品8
灭火时间(s) 15 98 95 28 96 84 81 79 88
应用实施例3：
首先将直径为1m、高度为0.5m的油盘放在水平地面上，油盘下方放置精度为0.1g的称量称。在油盘中添加500L 25#克拉玛依变压器油，将变压器油加热至90度，最后再加2L汽油用于引燃油盘。引燃油盘后，首先让油火预燃360s，然后分别采用纯水和添加样品1～8的水剂喷向火场(样品1～8与水的混合比均为1.8％)，采用的灭火水雾雾滴直径为500微米，水雾雾滴流量为0.17L/s。称量纯水和水剂喷向火场时的油盘重量变化。为保证可重复性，每组试验开展至少两次，并取平均值。以上8种灭火剂喷向火场时的油盘重量变化对比如下表3所示。
表3：应用实施例3中8种灭火剂和纯水针对变压器油火的重量变化
样品 纯水 样品1 样品2 样品3 样品4
灭火时间(s) +0.05g/s +0.12g/s +0.07g/s +0.12g/s +0.13g/s
样品 样品5 样品6 样品7 样品8
灭火时间(s) +0.11g/s +0.12g/s +0.11g/s +0.12g/s
由表1可知，样品1、5、6、7、8均同时含有表面铺张覆盖剂、水剂包油防复燃剂、防高温蒸发剂，它们的灭火效果均较好，其中样品1的灭火效果最好。且可知，表面铺张覆盖剂、水剂包油防复燃剂、防高温蒸发剂是决定灭火剂灭火性能的三大关键组分。其中表面铺张覆盖剂快速铺张覆盖在变压器油表面，阻隔变压器油和空气的接触；水剂包油防复燃剂，将灭火水剂液体以极微小液滴均匀地分散在变压器油中形成高效的水剂包油的悬浊物，降低变压器油的可燃性；防高温蒸发剂的灭火组分能有效保护灭火组分在未接触变压器油前不被高温油火烧掉，深入至变压器油火根部，最终实现针对变压器高温油火的高效灭火。
由表2可知，添加水剂包油防复燃剂的样品1、样品2、样品4、样品5至8具有很好的防复燃能力，而未加水剂包油防复燃剂的样品3防复燃能力差。
从表3中可知，添加防高温蒸发剂后(样品1、样品3、样品4、样品5至8)，油盘的增重速率明显高于纯水和未加防高温蒸发剂的灭火剂，该试验结果说明了防高温蒸发剂可有效防止灭火剂的蒸发。
基于上述技术构思，本发明还提供一种使用上述的带电防爆灭火装置的带电灭火方法，包括以下步骤：
在灭火时，灭火剂混合***4将从灭火剂储存箱3输入的绝缘灭火剂与水混合，混合比为0.1％-6％(优选为0.5～3％)，调节带电灭火喷头5喷出的水雾雾滴直径至300～900μm(优选为500～800μm)，水雾雾滴流量至1.0～3.0L/m2·min(优选为1.5～2.5L/m2·min)，进行户外抗风带电灭火。采用水雾进行户外抗风带电灭火时，将水先加压至1.0MPa～12.0MPa(优选为1.0MPa～4.0MPa)。采用合适的雾滴直径和雾滴流量，同时实现户外变压器的抗风和带电灭火，保护变压器火灾安全。
发明人前期研究发现，将水雾化成雾滴直径小于400μm的细水雾，可以显著提升水的带电绝缘能力。但是油浸式变压器大多位于户外，户外的风速经常在5级风以上，小雾滴直径水雾容易受风影响，喷射距离短，抗风能力差，降低灭火效果。因此需要在保证水雾带电绝缘能力的前提下，进一步解决水雾抗风能力差的问题。
通过大量的试验与理论研究发现，水雾的绝缘能力与水雾的雾滴直径和雾滴流量相关，雾滴直径额雾滴流量越小，水雾对水雾-空气两相体击穿和高压套管延面闪络的影响越小，水雾带电绝缘能力越强。同时，研究还发现，水雾的雾滴直径与防风能力负相关，而水雾的雾滴流量与防风能力的关系不大。因此，发明人提出，通过增加水雾雾滴直径来提升水雾防风能力，再通过降低雾滴流量来保证水雾的绝缘能力，以此来抵消雾滴直径增大对其水雾带电绝缘能力带来的负面影响，实现水雾在户外的抗风带电灭火。
上述水雾的雾滴直径和雾滴流量的选择采用如图6和图7所示的装置开展相关试验得到。开展两类试验，一类是模拟变压器带电情况下，不同雾滴直径和雾滴流量的水雾击穿试验，试验图如图6；一类是模拟变压器带电情况下，不同雾滴直径和雾滴流量的水雾对变压器高压套管延面闪络的影响试验，试验图如图7。
图6所示的试验装置包括电源13、水雾控制***16、模拟变压器高压套管等。其中电源13产生高压电，模拟变压器高压套管模拟放电体，水雾控制***16控制水雾的雾滴直径和雾滴流量。试验开展水雾在不同雾滴直径和雾滴流量下的模拟变压器高压套管击穿电压测试。模拟变压器套管15的带电电压采用变压器的额定工作电压，水雾喷头离模拟变压器套管15的距离为变压器带电端14的标准安全距离。试验过程中，水雾喷向模拟变压器套管15的带电电极，观察在变压器额定工作电压下，一定雾滴直径和雾滴流量下，水雾是否击穿。如水雾未击穿，则说明该雾滴直径和雾滴流量的水雾在该工作电压下具有带电能力，如水雾击穿，则说明该雾滴直径和雾滴流量的水雾在该工作电压下不具有带电能力。
图7所示的试验装置包括电源13、水雾控制***16、模拟变压器套管15等。其中电源13产生高压电，模拟变压器套管15模拟放电体，水雾控制***16控制水雾的雾滴直径和雾滴流量。试验开展水雾在不同雾滴直径和雾滴流量下的变压器延面闪络试验。模拟变压器套管15的带电电压为变压器的额定工作电压，水雾喷头离模拟变压器套管15的距离为变压器带电端14的标准安全距离。水雾喷向模拟变压器套管15器身，试验观察在变压器额定工作电压下，一定雾滴直径和雾滴流量下，模拟变压器套管15是否发生延面闪络。如变压器套管未延面闪络，则说明该雾滴直径和雾滴流量的水雾在该工作电压下具有带电能力，如水雾击穿，则说明该雾滴直径和雾滴流量的水雾在该工作电压下不具有带电能力。
采用一定雾滴直径和雾滴含量的水雾开展以上两个试验，当水雾同时通过以上两个试验，水雾未被击穿，且模拟变压器套管15未发生延面闪络，则说明该雾滴直径和雾滴含量的水雾不会影响变压器运行，因此可以满足变压器带电灭火的绝缘性要求。
综上可知，本发明可实现远距离灭火，并采用远距离喷射雾化带电灭火喷头5，结合有效的防爆增强装置，实现远距离带电灭火，具有很强的防爆能力，能够最大限度保护变压器灭火***不受变压器***影响。本发明采用的绝缘灭火剂，具有快速铺张、降低变压器油可燃性和深入高温油火内部灭火，高效扑灭变压器油火，并防止复燃。使用时，采用合适的雾滴直径和雾滴流量，同时实现户外变压器的抗风和带电灭火，保护变压器火灾安全。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种远距离喷射雾化的带电灭火喷头，包括用于与管道连接的连接部，以及用于喷出水雾的喷嘴，其特征在于，所述带电灭火喷头(5)还包括连接于所述连接部和所述喷嘴之间的喷头本体(A1)，所述喷头本体(A1)内设置有呈斜交布置的至少两个旋流导流片(A2)，所述至少两个旋流导流片(A2)的斜交空隙形成旋流孔道(A3)，每个所述旋流导流片(A2)上沿径向开设有至少一个直射孔道(A4)使得所述直射孔道(A4)喷出的直射水流与所述旋流孔道(A3)喷出的旋流水流实现紊流。
2.根据权利要求1所述的远距离喷射雾化的带电灭火喷头，其特征在于，所述旋流导流片(A2)为半圆形，两个所述半圆形的旋流导流片(A2)的平面呈30～90度的夹角斜交布置。
3.一种应用于油浸式变压器的带电防爆灭火装置，其特征在于，包括：直接或间接相连的水箱(12)、增压***(1)、灭火剂混合***(4)、以及一个以上的权利要求1至2中任一项所述的远距离喷射雾化的带电灭火喷头(5)；所述增压***(1)与水箱(12)连接并用于将水箱(12)中的水增压至灭火水压，并输入所述灭火剂混合***(4)混合药剂后，从所述带电灭火喷头(5)雾化喷出。
4.根据权利要求3所述的应用于油浸式变压器的带电防爆灭火装置，其特征在于，还包括：火灾探测模块(10)、控制***(11)、分区控制***(9)、以及用于连接所述分区控制***(9)和所述一个以上的远距离喷射雾化的带电灭火喷头(5)的防爆管道(6)；
所述火灾探测模块(10)用于探测油浸式变压器的火灾，当探测到火灾时，发送火灾信号给控制***(11)；所述控制***(11)在接收到来自火灾探测模块(10)的火灾信号后，启动与水箱(12)连接的增压***(1)；增压***(1)在控制***(11)的控制下，将水箱(12)中的水增压至灭火水压，并输入所述灭火剂混合***(4)混合药剂后，经分区控制***(9)送入防爆管道(6)后从对应的带电灭火喷头(5)雾化喷出；
所述带电防爆灭火装置还包括稳压***(2)，所述稳压***(2)分别与水箱(12)和灭火剂混合***(4)相连，用于在未发生火灾时，将水箱(12)以及管网中的水压力维持在待机水压。
5.根据权利要求4所述的应用于油浸式变压器的带电防爆灭火装置，其特征在于，所述防爆管道(6)包括与所述一个以上的带电灭火喷头(5)连接的一个以上的支管道，以及与所述分区控制***(9)连接的主管道，所述一个以上的支管道与所述主管道通过联接头(7)连接，所述联接头(7)上装设有防爆增强装置(8)，所述防爆增强装置(8)包括：防爆横梁(B3)、防爆支撑(B2)、减震垫和以及设于防爆支撑(B2)外侧的两个螺孔(B4)，所述防爆支撑(B2)包括方形管状的主体，方形管的截面各边上均开设有径向的U形孔形成防爆横梁(B3)，联接头(7)卡入至少两个U形孔中以将联接头(7)固定在防爆支撑(B2)的主体内，通过螺钉或螺柱穿过所述两个螺孔(B4)将所述防爆支撑(B2)固定在变压器的防火墙上，防爆支撑(B2)和所述防火墙之间垫设减震垫。
6.根据权利要求3所述的应用于油浸式变压器的带电防爆灭火装置，其特征在于，所述灭火剂混合***(4)还与一灭火剂储存箱(3)相连，所述灭火剂储存箱(3)中存储有绝缘灭火剂；所述绝缘灭火剂，包括以下组分：
0.5％～10％重量比的表面强扩张覆盖剂；
5％～50％重量比的水剂包油防复燃剂；
0.5～30％重量比的防高温蒸发剂；
15～50％重量比的水。
7.根据权利要求6所述的应用于油浸式变压器的带电防爆灭火装置，其特征在于，所述表面强扩张覆盖剂为：YM-316、Intechem-14-1A、Intechem-14-2A、Intechem-14-1B、Intechem-14-3A、AC-702、FC-4430、FC-430、FC-2和RK-8316中的一种或多种的组合；
所述水剂包油防复燃剂为：XP60、XP70、XP80、XP90、XP100、TO-7、EH-6、APG 0810、APG1214、Surfynol 440和Helmol-10中的一种或多种的组合；
所述防高温蒸发剂为：HE-300S、HE-6000S、HE-6000SE、60HD50、65HD50、75HD100、Aculyn 33、Aculyn 38、Aculyn 22、Aculyn 28、Aculyn 88、Methocel 40-0100、Methocel40-0101、Methocel 40-0202、Methocel A4CPCG、Methocel K15MPCG、CellosizeQP40 CGR、Cellosize QP300 CGR、Cellosize QP4400H CGR、Cellosize QP15000H CGR、Cellosize QP30000 CGR、Cellosize QP52000H CGR和Cellosize QP100MH CGR中的一种或多种的组合。
8.一种使用权利要求3至7中任一项所述的带电防爆灭火装置的带电灭火方法，其特征在于，包括以下步骤：
在灭火时，灭火剂混合***(4)将从灭火剂储存箱(3)输入的绝缘灭火剂与水混合，混合比为0.1％-6％，调节所述带电灭火喷头(5)喷出的水雾雾滴直径至300～900μm，水雾雾滴流量至1.0～3.0L/m2·min，进行户外抗风带电灭火。
9.根据权利要求8所述的带电防爆灭火装置的带电灭火方法，其特征在于，所述绝缘灭火剂与水混合的混合比为0.5～3％。
10.根据权利要求8所述的带电防爆灭火装置的带电灭火方法，其特征在于，所述水雾雾滴直径为500～800μm，所述水雾雾滴流量为1.5～2.5L/m2·min。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的带电防爆灭火装置的带电灭火方法，其特征在于，所述灭火水压为1.0MPa～12.0MPa；所述待机水压为0.3-1.5MPa。
12.根据权利要求8至10中任一项所述的带电防爆灭火装置的带电灭火方法，其特征在于，所述灭火水压为1.0MPa～4.0MPa。
13.根据权利要求8至10中任一项所述的带电防爆灭火装置的带电灭火方法，其特征在于，所述带电灭火喷头(5)的雾化锥角为30～90度。
14.根据权利要求13所述的带电防爆灭火装置的带电灭火方法，其特征在于，所述带电灭火喷头(5)的雾化锥角为30～50度。
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