CN110992803A - 油浸式变压器火灾模型及火灾模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的油浸式变压器火灾模型及火灾模拟方法，涉及油浸式变压器消防领域；油浸式变压器火灾模型包括变压器本体模型和围绕变压器本体模型构建的集油坑模型、喷射火模型、流淌火模型和高压套管炸裂火模型，通过严格模拟变压器实体发生火灾可能产生的各种火情准确模拟充分体现油浸式变压器发生火灾时的真实情况；并且，通过油浸式变压器火灾模型进行火灾模拟，为验证各类灭火***扑灭油浸式变压器火灾的有效性提供了有力保证。

Description

油浸式变压器火灾模型及火灾模拟方法

技术领域

本发明涉及油浸式变压器消防领域，具体涉及一种油浸式变压器火灾模型及火灾模拟方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，电网规模迅速扩大，变电设备的运行可靠性面临更加严峻的考验。油浸式电力变压器是变电站的核心，一旦发生火灾，会造成整个区域电网瘫痪，严重危害供电可靠性和安全性，社会影响和危害极大。

现有技术中在验证安装于油浸式电力变压器的灭火***对油浸式变压器火灾是否有效的灭火试验中，需要建设一种能够体现油浸式变压器实体火灾的火灾模型。现在采用的火灾模型有以下两种：第一种变压器模型的尺寸为长7m、宽4m、高4m，顶部斜侧面30°开有6个直径为

的孔，模拟高压套管炸开后火灾；模拟集油坑的油盘由4个油盘组成，包括2个尺寸为7m×0.5m×0.5m的油盘，2个尺寸为5m×0.5m×0.5m的油盘，分别在油盘中注入25#变压器油，油层厚度70mm，采用汽油引燃，预燃3min，模拟集油坑火灾；第二种变压器模型为采用实际变压器，在其底部、上部放置各种尺寸油盘，油盘尺寸由试验者确定，分别模拟集油坑和高压套管处火灾，并在变压器本体上放置流淌火的油盘和输油管，流淌火的油流量为油流量6L/min，油盘注入油层厚度3mm，试验用油为25#变压器油，采用汽油引燃，预燃1min。

上述的两种火灾模型在具体使用时都存在明显的问题和缺点，首先第一种火灾模型不能体现油浸式变压器火灾时产生的喷射火、流淌火的火灾，且没有给出火灾时的火灾当量；第二种火灾模型不能体现油浸式变压器火灾时产生喷射火、高压套管炸开时火灾，不能充分体现高压套管炸开后的孔洞火灾，注入油层厚度不能体现火灾时燃烧油量，预燃时间短，不能体现实际火灾时的燃烧程度，且各种油盘规格没有明确规定，随意性大。即现有的两种火灾模型，均不能充分体现油浸式变压器发生火灾时的真实情况，从而造成对灭火***的有效性得不到很好的验证。

发明内容

本发明目的在于提供一种油浸式变压器火灾模型及火灾模拟方法，能够真实有效且充分的模拟油浸式变压器发生火灾的真实工况，为验证各类灭火***扑灭油浸式变压器火灾的提供了保证。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种油浸式变压器火灾模型，包括变压器本体模型，用于进行高压套管破裂后开口与溢流火灾模拟试验；所述变压器本体模型设置为长方体，长方体上表面设置为开口向上的溢流油盘；所述长方体的顶部设置有适配于长方体上表面的空心棱台，空心棱台底部开口，且空心棱台沿长方体上表面长度方向截面为等腰梯形的空心棱台；所述空心棱台的等腰梯形截面中上底边的长度小于下底边的长度，并且其等腰梯形截面上两腰所在的两斜面上设置有若干的圆形开口；

集油坑模型，用于进行集油坑火灾模拟试验；所述集油坑模型包括4个集油坑油盘，分别对应于长方体下表面的4条底边，均设置为顶部开口的方形空腔，并且沿长方体底部外壁周圈环绕；

喷射火模型，用于进行油枕或油管破裂喷射火灾模拟试验；所述喷射火模型的喷射口位于空心棱台上方，用于在变压器本体模型上方喷洒雾化的变压器油；

流淌火模型，用于进行油枕破裂流淌火灾模拟试验；所述流淌火模型包括流淌火油盘，流淌火油盘位于空心棱台上表面长度方向的一侧，设置为顶部开口的方形空腔，方形空腔沿空心棱台上表面长度方向的两侧边上预设有向方形空腔底部凹陷的流淌槽；

高压套管炸裂火模型，用于进行高压套管炸裂火灾模拟试验；所述高压套管炸裂火模型包括底部设置有***片的油箱，油箱位于流淌火油盘上方，用于储存变压器油。

作为本申请改进的技术方案，所述变压器本体模型的长方体尺寸为7m×4m×4.5m，所述溢流油盘尺寸为7m×4m×0.5m，并且溢流油盘内的储油量至少使得溢流油盘完成高压套管破裂后开口与溢流火灾模拟试验后留有余量；所述空心棱台两侧斜面与水平面的夹角均为30°，空心棱台两斜面上圆形开口的直径为0.8m；当溢流油盘进行高压套管破裂后开口与溢流火灾模拟试验时，溢流油盘燃烧面积为28m²。

作为本申请改进的技术方案，所述集油坑油盘包括尺寸为7m×0.5m×0.5m的油盘2个，尺寸为5m×0.5m×0.5m的油盘2个，并且任一集油坑油盘内的储油量至少使得集油坑油盘完成集油坑火灾模拟试验后留有余量；当集油坑油盘进行集油坑火灾模拟试验时，集油坑油盘的总燃烧面积为12m²。

作为本申请改进的技术方案，所述喷射火模型包括连通于喷射口的喷射火供油装置和设置在喷射火供油装置向喷射口供油管道上的第一流量计；当喷射口进行油枕或油管破裂喷射火灾模拟试验时，喷射口的油喷射流量为0.15kg/s-0.17kg/s。

作为本申请改进的技术方案，所述流淌火模型还包括连通于流淌火油盘的流淌火供油装置和设置在流淌火供油装置向流淌火油盘供油管道上的第二流量计；所述流淌火油盘的尺寸为1m×0.8m×0.1m，所述流淌槽为矩形凹槽，尺寸为0.2m×0.05m；当流淌火油盘进行流淌火灾模拟试验时，流淌火供油流量为0.20kg/s-0.30kg/s。

作为本申请改进的技术方案，所述油箱的储油量为100kg，当油箱进行高压套管炸裂火灾模拟试验时，***片启动打开油箱，油喷发流量为10kg/s。

作为本申请改进的技术方案，所述溢流油盘和任一集油坑油盘内油层厚度为70mm。

作为本申请改进的技术方案，所述油浸式变压器火灾模型采用庚烷或汽油作为引燃原料，并且预燃3min。

此外，本发明的另一目的在于公开一种油浸式变压器的火灾模拟方法，包括如下步骤：

组建油浸式变压器火灾模型；

向油浸式变压器火灾模型的各油盘注入设定油量的变压器油；

设置数据采集仪，连接第一流量计和第二流量计，用于监测和采集喷射口的油喷射流量，以及流淌火供油流量；

设置监测区，监测区包括摄像装置和计时装置，摄像装置用于获取油浸式变压器火灾模型火灾模拟试验过程的图像信息，计时装置用于对记录油浸式变压器火灾模型火灾模拟试验过程计时；

向油浸式变压器火灾模型点火，设定预燃时间3min，点火顺序依次为：流淌火油盘、溢流油盘、集油坑油盘，在预燃时限内，于2min30s时打开流淌火模型的流淌火供油装置、2min45s时打开喷射火模型的喷射火供油装置，同时打开油箱底部的***片。

由以上技术方案可知，本发明的技术方案提供的油浸式变压器火灾模型及火灾模拟方法，获得了如下有益效果：

本发明公开的油浸式变压器火灾模型能够充分体现油浸式变压器发生火灾时的真实工况，为验证各类灭火***扑灭油浸式变压器火灾的有效性提供了有力保证，解决了现有技术中构造的油浸式变压器模型不能充分体现油浸式变压器发生火灾时的真实情况，从而造成对灭火***的有效性得不到很好的验证的技术问题。通过油浸式变压器火灾模型的火灾模拟方法高效验证不同灭火***对油浸式变压器火灾灭火的有效性，验证结果有利于指导灭火***在油浸式变压器实体中的具体应用。本发明公开的油浸式变压器火灾模型及火灾模拟方法，为研究变电站油浸式变压器消防产品和标准规范提供了技术支撑，也为我国的电力行业的消防安全提供了技术保障。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1为本发明油浸式变压器火灾模型的立体结构图；

图2为本发明油浸式变压器火灾模型的主视图；

图3为本发明油浸式变压器火灾模型的俯视图；

图4为本发明油浸式变压器火灾模型的左视图。

图中，各标记的具体意义为：

1-变压器本体模型，1.1-长方体，1.2-空心棱台，1.3-圆形开口，2-集油坑模型，2.1-集油坑油盘，3-喷射火模型，3.1-喷射口，4-流淌火模型，4.1-流淌火油盘，4.2-流淌槽，5-高压套管炸裂火模型，5.1-油箱，5.2-***片。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不定义包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

基于现有技术中已公开或采用的油浸式变压器的火灾模型不能体现油浸式变压器实际火灾时的燃烧程度，且对火灾模型中各种油盘规格没有明确规定，随意性大，不能充分体现油浸式变压器发生火灾时的真实情况，从而造成无法准确验证灭火***的有效性。

下面结合附图所示，对本发明的油浸式变压器火灾模型及火灾模拟方法作进一步具体说明。

如图1和图2所示，油浸式变压器火灾模型，包括

变压器本体模型1，用于进行高压套管破裂后开口与溢流火灾模拟试验；定义变压器本体模型1安装于地面的面为水平面，平行于水平面的方向为水平方向，垂直于水平方向的为高度方向；所述变压器本体模型1设置为长方体1.1，长方体1.1上表面设置为开口向上的溢流油盘，溢流油盘用于模拟高压套管破裂后溢流的变压器油；所述长方体1.1的顶部设置有适配于长方体上表面的空心棱台1.2，空心棱台1.2底部开口，且空心棱台1.2沿长方体1.1上表面长度方向截面为等腰梯形；所述空心棱台1.2的等腰梯形截面中上底边的长度小于下底边的长度，并且其等腰梯形截面上两腰所在的两斜面上设置有若干的圆形开口1.3；实施例中，变压器本体模型1的长方体1.1尺寸为7m×4m×4.5m，所述溢流油盘尺寸为7m×4m×0.5m，并且溢流油盘内的储油量至少使得溢流油盘完成高压套管破裂后开口与溢流火灾模拟试验后留有余量；所述空心棱台1.2两侧斜面与水平面的夹角均为30°，空心棱台1.2两斜面上圆形开口1.3的直径为0.8m；当溢流油盘进行高压套管破裂后开口与溢流火灾模拟试验时，溢流油盘燃烧面积为28m²。

附图所示的实施例中，在空心棱台1.2两斜面上各设置有3个位置对应的圆形开口1.3，圆形开口1.3的位置对应于变压器实体中用于安装高压套管的安装底座。另外，根据变压器实体的大小尺寸不同，圆形开口1.3的数量选择不同，目前不同变压器实体上设有3个、4个和6个等用于安装高压套管的安装底座，即圆形开口1.3也可以根据构建的油浸式变压器火灾模型的尺寸调整数量。

集油坑模型2，用于进行集油坑火灾模拟试验；所述集油坑模型2包括4个集油坑油盘2.1，分别对应于长方体1.1下表面的4条底边，均设置为顶部开口的方形空腔，并且沿变压器本体底部外壁周圈环绕；实施例中，集油坑油盘2.1包括尺寸为7m×0.5m×0.5m的油盘2个，尺寸为5m×0.5m×0.5m的油盘2个，并且任一集油坑油盘2.1内的储油量至少使得集油坑油盘2.1完成集油坑火灾模拟试验后留有余量；当集油坑油盘2.1进行集油坑火灾模拟试验时，集油坑油盘2.1的总燃烧面积为12m²。

喷射火模型3，用于进行变压器实体发生火灾时油枕或油管破裂产生的喷射火灾模拟试验；所述喷射火模型3的喷射口3.1位于空心棱台1.2上方，用于在变压器本体模型1上方喷洒雾化的变压器油；喷射火模型3包括连通于喷射口3.1的喷射火供油装置和设置在喷射火供油装置向喷射口3.1供油管道上的第一流量计；当喷射口3.1进行油枕或油管破裂喷射火灾模拟试验时，喷射口3.1的油喷射流量为0.15kg/s-0.17kg/s。

流淌火模型4，用于进行变压器实体发生火灾时油枕破裂流淌火灾模拟试验；所述流淌火模型4包括流淌火油盘4.1，流淌火油盘4.1位于空心棱台1.2上表面长度方向的一侧，流淌火油盘4.1设置为顶部开口的方形空腔，并且方形空腔沿长方体1.1长度方向的两侧边上预设有向方形空腔底部凹陷的流淌槽4.2；所述流淌火模型4还包括连通于流淌火油盘4.1的流淌火供油装置和设置在流淌火供油装置向流淌火油盘4.1供油管道上的第二流量计；所述流淌火油盘4.1的尺寸为1m×0.8m×0.1m，所述流淌槽4.2为矩形凹槽，尺寸为0.2m×0.05m；当流淌火油盘4.1进行流淌火灾模拟试验时，流淌火供油流量为0.20kg/s-0.30kg/s。其中，第一流量计和第二流量计的型号均选用LWGY-10。

高压套管炸裂火模型5，用于进行变压器实体发生火灾时高压套管炸裂火灾模拟试验；所述高压套管炸裂火模型5包括底部设置有***片5.2的油箱5.1，油箱5.1位于流淌火油盘5.2上方，用于储存变压器油。实施例采用的是储油量为100kg的油箱5.1，当油箱5.1进行高压套管炸裂火灾模拟试验时，***片5.2启动打开油箱5.1，油喷发流量为10kg/s，油箱5.1中的储油在10s内流淌完。

在油浸式变压器火灾模型组件过程中，喷射火模型3的喷射口3.1和高压套管炸裂火模型5的油箱5.1均是采用支架的方式搭建在变压器本体模型1上方，喷射口3.1设置在距离空心棱台1.2上表面约一米的位置。

在具体实施时，所述油浸式变压器火灾模型的集油坑模型、喷射火模型、流淌火模型和高压套管炸裂火模型的各油盘中选用的试验燃油为25#变压器，并且为便于变压器油的然后，会在各油盘中倾倒有少量庚烷或汽油作为引燃原料，并且预燃3min，设置预燃时间一方面是为了变压器油的充分燃烧，另一方面是为了模拟变压器实体火灾发生时灭火***的感测响应时间。

油浸式变压器的火灾模拟方法，包括如下步骤：组件油浸式变压器火灾模型，依次搭建变压器本体模型1、集油坑模型2、喷射火模型3、流淌火模型4和高压套管炸裂火模型5；向油浸式变压器火灾模型的各油盘注入设定油量的变压器油，并同时注入少量引燃原料汽油或庚烷；设置数据采集仪，连接第一流量计和第二流量计，用于监测和采集喷射口3.1的油喷射流量，以及流淌火供油流量；设置监测区，监测区包括摄像装置和计时装置，摄像装置用于获取油浸式变压器火灾模型火灾模拟试验过程的图像信息，便于后续回顾试验详情和试验现象，计时装置用于对记录油浸式变压器火灾模型火灾模拟试验过程计时，例如卡点点燃喷射火和流淌火油盘4.1。

向油浸式变压器火灾模型点火，设定预燃时间3min，点火顺序依次为：流淌火油盘4.1、从圆形开口1.3向空心棱台1.2内部点燃溢流油盘、集油坑油盘2.1，并在预燃时限内，于2min30s时打开流淌火模型4的流淌火供油装置、2min45s时打开喷射火模型3的喷射火供油装置，同时打开油箱5.1底部的***片5.2。各油盘顺序点燃是为了真实模拟变压器实体在发生火灾时会在不同时间段出现的火灾情况，相较于同步点火更能充分真实反应油浸式变压器的真实火灾发展规律。

当各油盘依次点燃，各油盘依次开始燃烧，在预燃时间内，油浸式变压器火灾模型开始整体出现剧烈的明火和浓烟，充分体现了油浸式变压器实体火灾时集油坑火情、油枕或油管破裂喷射火情、油枕破裂流淌火情、高压套管炸裂火情，充分体现油浸式变压器发生火灾时的真实情况，解决了目前油浸式变压器模型不能充分体现油浸式变压器火灾的真实情况，导致不能有效验证灭火***对油浸式变压器真实火灾是否有效的问题，指导灭火***在油浸式变压器实体中的具体应用，为研究变电站油浸式变压器消防产品和标准规范提供了技术支撑，也为我国的电力行业的消防安全提供了技术保障。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.一种油浸式变压器火灾模型，其特征在于，包括

变压器本体模型，用于进行高压套管破裂后开口与溢流火灾模拟试验；所述变压器本体模型设置为长方体，长方体上表面设置为开口向上的溢流油盘；所述长方体的顶部设置有适配于长方体上表面的空心棱台，空心棱台底部开口，且空心棱台沿长方体上表面长度方向截面为等腰梯形；所述空心棱台的等腰梯形截面中上底边的长度小于下底边的长度，并且其等腰梯形截面上两腰所在的两斜面上设置有若干的圆形开口；

集油坑模型，用于进行集油坑火灾模拟试验；所述集油坑模型包括4个集油坑油盘，分别对应于长方体下表面的4条底边，均设置为顶部开口的方形空腔，并且沿长方体底部外壁周圈环绕；

喷射火模型，用于进行油枕或油管破裂喷射火灾模拟试验；所述喷射火模型的喷射口位于空心棱台上方，用于在变压器本体模型上方喷洒雾化的变压器油；

流淌火模型，用于进行油枕破裂流淌火灾模拟试验；所述流淌火模型包括流淌火油盘，流淌火油盘位于空心棱台上表面长度方向的一侧，设置为顶部开口的方形空腔，并且方形空腔沿空心棱台上表面长度方向的两侧边上预设有向方形空腔底部凹陷的流淌槽；

高压套管炸裂火模型，用于进行高压套管炸裂火灾模拟试验；所述高压套管炸裂火模型包括底部设置有***片的油箱，油箱位于流淌火油盘上方，用于储存变压器油。

2.根据权利要求1所述的油浸式变压器火灾模型，其特征在于，所述变压器本体模型的长方体尺寸为7m×4m×4.5m，所述溢流油盘尺寸为7m×4m×0.5m，并且溢流油盘内的储油量至少使得溢流油盘完成高压套管破裂后开口与溢流火灾模拟试验后留有余量；所述空心棱台两侧斜面与水平面的夹角均为30°，空心棱台两斜面上圆形开口的直径为0.8m；当溢流油盘进行高压套管破裂后开口与溢流火灾模拟试验时，溢流油盘燃烧面积为28m²。

3.根据权利要求2所述的油浸式变压器火灾模型，其特征在于，所述集油坑油盘包括尺寸为7m×0.5m×0.5m的油盘2个，尺寸为5m×0.5m×0.5m的油盘2个，并且任一集油坑油盘内的储油量至少使得集油坑油盘完成集油坑火灾模拟试验后留有余量；当集油坑油盘进行集油坑火灾模拟试验时，集油坑油盘的总燃烧面积为12m²。

4.根据权利要求2所述的油浸式变压器火灾模型，其特征在于，所述喷射火模型包括连通于喷射口的喷射火供油装置和设置在喷射火供油装置向喷射口供油管道上的第一流量计；当喷射口进行油枕或油管破裂喷射火灾模拟试验时，喷射口的油喷射流量为0.15kg/s-0.17kg/s。

5.根据权利要求2所述的油浸式变压器火灾模型，其特征在于，所述流淌火模型还包括连通于流淌火油盘的流淌火供油装置和设置在流淌火供油装置向流淌火油盘供油管道上的第二流量计；所述流淌火油盘的尺寸为1m×0.8m×0.1m，所述流淌槽为矩形凹槽，尺寸为0.2m×0.05m；当流淌火油盘进行流淌火灾模拟试验时，流淌火供油流量为0.20kg/s-0.30kg/s。

6.根据权利要求2所述的油浸式变压器火灾模型，其特征在于，所述油箱的储油量为100kg，当油箱进行高压套管炸裂火灾模拟试验时，***片启动打开油箱，油喷发流量为10kg/s。

7.根据权利要求2所述的油浸式变压器火灾模型，其特征在于，所述溢流油盘和任一集油坑油盘内油层厚度为70mm。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的油浸式变压器火灾模型的火灾模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

组建油浸式变压器火灾模型；

向油浸式变压器火灾模型的各油盘注入设定油量的变压器油；

设置数据采集仪，连接第一流量计和第二流量计，用于监测和采集喷射口的油喷射流量，以及流淌火供油流量；

设置监测区，监测区包括摄像装置和计时装置，摄像装置用于获取油浸式变压器火灾模型火灾模拟试验过程的图像信息，计时装置用于对油浸式变压器火灾模型火灾模拟试验过程计时；

向油浸式变压器火灾模型点火，设定预燃时间3min，点火顺序依次为：流淌火油盘、溢流油盘、集油坑油盘，在预燃时限内，于2min30s时打开流淌火模型的流淌火供油装置、2min45s时打开喷射火模型的喷射火供油装置，同时打开油箱底部的***片。

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