CN115212493B - 适用油浸式变压器的灭火***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用油浸式变压器的灭火***及方法，***包括：灭火介质供给装置、控制装置和若干末端释放装置，控制装置与灭火介质供给装置连接，灭火介质供给装置经管道与末端释放装置连接；油浸式变压器本体四周布置有油坑，末端释放装置包括朝向油浸式变压器本体上表面布置的第一喷头，朝向油浸式变压器本体周面布置的第二喷头，朝向油坑布置的第三喷头，以及朝向油浸式变压器油枕的喷头，实现高效灭火；灭火介质供给装置中包括两个比例混合装置，一备一用，一个发生故障时，通过另一备用比例混合装置输出灭火介质，提高灭火可靠性；管道管身及管道连接处涂刷防火涂料进行保护，有效抵御变压器本体火灾爆燃瞬间的高温，显著降低因管道崩裂。

Description

适用油浸式变压器的灭火***及方法

技术领域

本发明涉及消防技术领域，具体涉及一种适用油浸式变压器的灭火***及方法。

背景技术

油浸式变压器是变电站和换流站的核心设备之一，其安全稳定运行是输电***正常运行的基础。油浸式变压器中绝缘和传热介质为液体绝缘油，燃点高，热值大，存在火灾的可能性，且由于其体量大、数量多、布置密集，一旦发生火灾，不但易造成巨大经济损失，同时还会严重威胁电网的安稳运行。

油浸式变压器固定灭火***主要为水喷雾灭火***及泡沫喷雾灭火***。水喷雾灭火***是在自动喷水灭火***的基础上发展起来的，主要用于火灾蔓延快但自动喷水灭火***难以保护的场所，能够适用于丙类液体火灾和电气火灾，是应用于大型充油设备消防最早的一种固定灭火***。

目前，变电站和换流站油浸式变压器消防和建筑物消防的首选方式为水喷雾灭火***。据统计，现有500kV及以上变电站和换流站油浸式变压器消防***中水喷雾固定灭火***占比超过60%。近年来，变电站和换流站油浸式变压器火灾事故频发，现有火灾事故案例表明，目前在运变电站和换流站油浸式变压器设置的水喷雾灭火***无法满足扑救大型充油设备高温热油火的灭火需求。

比如，相关技术中，授权公告号为CN213555020U的实用新型专利公开了一种电网室外油浸式变压器灭火***，包括固定支架、管网、细水雾喷头与泵组机构，油浸式变压器外安装有固定支架，固定支架上安装有管网，管网上均匀设置有多个朝向油浸式变压器的细水雾喷头，管网的进口连接有泵组机构，包括水箱与灭火剂箱，泵组机构用于为管网与细水雾喷头输送水与添加剂的混合物；还包括控制器，控制器与泵组机构电性连接。通过采用矩阵式管网和喷头布置、细水雾***喷雾强度设计、泵组流量的控制以及添加专用灭火剂形成更优细水雾滴的火焰穿透力。但该设计中矩阵式管网和喷头布置型式，一方面，矩阵式管网和喷头布置型式易受变压器爆燃瞬间高温影响出现管道破裂进而引起灭火***失效或喷头因火灾持续高温灼烧发生损坏或掉落引起灭火***管道失压而失去大大弱化灭火效果，可靠性较低；另一方面，该设计方式虽增加了整体流量但仍无法解决环境风对细水雾射程和覆盖范围的影响，实际覆盖变压器的有效流量难以保证，因此难以覆盖大型充油设备高温热油火的火灾扑救。

因此，变电站和换流站油浸式变压器区域水喷雾固定灭火***存在以下问题：

（1）当前超过60%的在运变电站和换流站油浸式变压器区域的灭火***是水喷雾灭火***，设计的主要依据为GB502192014-《水喷雾灭火***技术规范》，主要设计参数依据小型油盘火试验得到，计算保护面积（全覆盖方式）时缺乏对大型充油设备复杂结构和灭火后冷却降温的考虑。典型火灾事故案例表明，这种***难以覆盖大型充油设备高温热油火的火灾扑救。

（2）当前在运变电站和换流站油浸式变压器水喷雾灭火***主变周围区域管道采用卡箍连接，不具备耐高温性能，容易因火灾初期高温和***启动瞬间管道充水后产生的巨大剪切效应开裂，引起灭火***整体失效。

（3）当前在运变电站大型充油设备水喷雾灭火***主变周围区域终端释放装置为铜质压力喷头（铜的熔点为1000℃，而火灾过程温度往往超过1200℃），容易遇高温发生熔化或掉落，直接导致***失效。

（4）油浸式变压器火灾初期***容易导致消防喷头和支管掉落，灭火***失压引起整套灭火***失效。

综上所述，变电站和换流站油浸式变压器区域水喷雾固定灭火***存在灭火效率不高，灭火有效性和可靠性较差的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何提高油浸式变压器区域灭火***的有效性和可靠性。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一方面，本发明采用一种适用油浸式变压器的灭火***，所述灭火***包括：灭火介质供给装置、控制装置和若干末端释放装置，所述控制装置与所述灭火介质供给装置连接，所述灭火介质供给装置经管道与所述末端释放装置连接；

油浸式变压器本体四周布置有油坑，所述末端释放装置包括布置在套管以及套管升高座旁的第一喷头、布置在中间层的第二喷头以及布置在油坑层的第三喷头，所述第一喷头朝向所述油浸式变压器本体上表面布置，所述第二喷头朝向所述油浸式变压器本体周面布置，所述第三喷头朝向所述油坑布置。

本发明结合油浸式变压器本体结构布置特点和火灾场景，由于套管、套管升高座等是油浸式变压器本体的薄弱部位，这些薄弱部位最有可能先发生火灾以及爆燃，在套管以及套管升高座旁布置有第一喷头，第一喷头朝向油浸式变压器本体上表面布置，通过设置第一喷头可加强对薄弱部位的火灾防护，提高灭火效能。而且在灭火***顶层、中间层和油坑层布设末端释放装置，解决了现有水喷雾灭火效率不高、用水量大，泡沫喷雾单层喷头布置无法覆盖箱体特殊部位，从而无法有效灭火的不足和缺陷，实现了高效灭火，提高灭火可靠性。

进一步地，所述第一喷头的数量n1≥ηq1×A×B÷K1，其中，η为放大系数，K1为所述第一喷头的流量，q1为油浸式变压器油箱顶部区域或油枕区域的最低设计强度，A为所述油浸式变压器本体的宽度，B为所述油浸式变压器本体的长度；

所述第二喷头的数量n2≥q2×[（A+B）H÷x1]÷K2，其中，x1为所述中间层的层数，K2为所述第二喷头的流量，q2为油浸式变压器油箱侧壁区域的最低设计强度，H为所述油浸式变压器本体的高度；

所述第三喷头的数量n3≥q3×S3÷K3，其中，K3为所述第三喷头的流量，S3为油坑面积，S3=C×D-A×B，q3为油坑区域的最低设计强度。

进一步地，朝向所述油浸式变压器本体长边布置的所述第一喷头和所述第二喷头的数量均为至少2个，朝向所述油浸式变压器本体短边布置的所述第一喷头和所述第二喷头的数量均为至少一个；

朝向所述油坑长边布置的所述第三喷头的数量为至少2个，朝向所述油坑短边布置的所述第三喷头的数量为至少一个；

相邻的所述第一喷头间距、相邻的所述第二喷头间距以及相邻的所述第三喷头间距大于或等于0.8m。

进一步地，所述灭火介质供给装置包括消防水池、电动消防泵、第一比例混合装置、灭火剂储罐、流量调节阀、流量计和雨淋阀，所述管道包括第一消防管道、第二消防管道、消防主管道和消防支管；

所述消防水池的出水口经所述第一消防管道接入所述电动消防泵的进水接头，所述电动消防泵的出水接头经所述第一消防管道接入所述第一比例混合装置进口，所述第一比例混合装置连接所述灭火剂储罐，所述第一比例混合装置的出口经所述第二消防管道接所述流量调节阀的进口，所述流量调节阀的出口经所述第二消防管道依次与所述流量计和所述雨淋阀进口连接，所述雨淋阀的出口经所述第二消防管道与所述消防主管道连接；

所述消防主管道布设在所述油浸式变压器本体两侧的防火墙上，所述消防支管一端连接在所述消防主管道上、另一端连接所述末端释放装置。

进一步地，所述消防水池的出水口和所述电动消防泵的进水接头之间的所述第一消防管道上布置有第一闸阀，所述第一闸阀的出水口连接第二闸阀的进水口，所述第二闸阀的出水口连接第一压力表；

所述控制装置经电机与所述电动消防泵驱动端连接，所述电动消防泵的出水接头与所述第一比例混合装置入口之间的所述第二消防管道上依次设有第一止回阀和第四闸阀，所述电动消防泵的出水接头连接第三闸阀的进水口，所述第三闸阀的出水口接第二压力表；

所述第一比例混合装置的出口经所述第二消防管道接过滤器进口，所述过滤器的出口接入所述流量调节阀的进口，所述流量计和所述雨淋阀之间的所述第二消防管道上连接有第六闸阀，所述第六闸阀连接第三压力表，所述第一比例混合装置的出口与所述过滤器之间接有第二止回阀。

进一步地，所述灭火***还包括第二比例混合装置，所述第一止回阀经第五闸阀接入所述第二比例混合装置的进口，所述第二比例混合装置的出口经第三止回阀接入所述过滤器；

所述第二比例混合装置与所述灭火剂储罐连接。

进一步地，所述油坑两外侧设置有防火墙，所述防火墙侧面布设至少三个所述消防主管道，各所述消防主管道之间连接；

各所述消防主管道之间的连接处以及所述消防支管与所述消防主管道之间的连接处、所述消防主管道的管身以及所述消防支管的管身均涂刷防火涂料；

所述防火涂料采用耐火极限不小于2h的膨胀型室外用防火涂料，所述防火涂刷厚度不小于2mm，且满足1200℃干烧不低于3min的管道耐高温要求。

进一步地，所述消防主管道之间的连接方式采用法兰或焊接或卡箍，所述消防主管道与所述消防支管之间的连接方式采用螺纹或焊接。

进一步地，所述末端释放装置采用离心雾化水雾喷头。

进一步地，所述灭火剂储罐中存储的灭火介质采用水系灭火剂或低倍水成膜泡沫灭火剂或低倍氟蛋白泡沫灭火剂或低倍合成型泡沫灭火剂。

进一步地，所述管道和所述电动消防泵的选型依据为所述灭火***总流量最低设计强度，所述灭火***总流量最低设计强度Q的表示公式如下：

Q=Q3+Q4

Q3=max（Q1，Q2）

Q4=S4×q1

Q1=S1×q1+S2×q2+S3×q3

Q2=n1×K1+2×x1×n2×K2+n3×K3

其中，S1为油浸式变压器油箱顶部面积，S2为油浸式变压器油箱侧面积，S3为油浸式变压器油坑面积，S4为油浸式变压器油枕区域保护面积，q1为油浸式变压器油箱顶部区域或油枕区域的最低设计强度，q2为油浸式变压器油箱侧壁（四个侧面）区域的最低设计强度，q3为油浸式变压器油坑区域的最低设计强度，n1为所述第一喷头的数量，n2为所述第二喷头的数量，n3为所述第三喷头的数量，K1、K2和K3分别为所述第一喷头、第二喷头以及第三喷头的流量。

另一方面，采用一种适用油浸式变压器的灭火***构建方法，所述方法包括：

基于所述油浸式变压器本体的尺寸、保护面积和最低设计强度，计算所述末端释放装置的数量；

基于所述油浸式变压器本体的总流量设计强度和油枕区域保护面积强度，计算灭火***的总流量最低设计强度；

基于所述灭火***的总流量最低设计强度和所述末端释放装置的数量，对用于构建所述适用油浸式变压器本体的灭火***的器件进行选型。

进一步地，所述基于所述油浸式变压器本体的尺寸、保护面积和最低设计强度，计算所述末端释放装置的数量，包括：

计算所述第一喷头的数量n1≥ηq1×A×B÷K1，其中，η为放大系数，K1为所述第一喷头的流量，q1为油浸式变压器油箱顶部区域或油枕区域的最低设计强度，A为所述油浸式变压器本体的宽度，B为所述油浸式变压器本体的长度；

计算所述第二喷头的数量n2≥q2×[（A+B）H÷x1]÷K2，其中，x1为所述中间层的层数，K2为所述第二喷头的流量，q2为油浸式变压器油箱侧壁（四个侧面）区域的最低设计强度，H为所述油浸式变压器本体的高度；

计算所述第三喷头的数量n3≥q3×S3÷K3，其中，K3为所述第三喷头的流量，S3为油坑面积，S3=C×D-A×B，q3为油浸式变压器油坑区域的最低设计强度；

基于所述第一喷头的数量、所述第二喷头的数量以及所述第三喷头的数量，计算所述末端释放装置的数量为N=n1+2×x1×n2+n3。

进一步地，所述灭火***的总流量最低设计强度Q的计算公式如下：

Q=Q3+Q4

Q3=max（Q1，Q2）

Q4=S4×q1

Q1=S1×q1+S2×q2+S3×q3

Q2=n1×K1+2×x1×n2×K2+n3×K3

其中，S1为油浸式变压器油箱顶部面积，S2为油浸式变压器油箱侧面积，S3为油浸式变压器油坑面积，S4为油浸式变压器油枕区域保护面积，q1为油浸式变压器油箱顶部区域或油枕区域的最低设计强度，q2为油浸式变压器油箱侧壁（四个侧面）的最低设计强度，q3为油浸式变压器油坑区域的最低设计强度，n1为所述第一喷头的数量，n2为所述第二喷头的数量，n3为所述第三喷头的数量，K1、K2和K3分别为第一喷头、第二喷头和第三喷头的流量。

本发明的优点在于：

（1）本发明结合油浸式变压器本体结构布置特点和火灾场景，由于套管、套管升高座等是油浸式变压器本体的薄弱部位，这些薄弱部位最有可能先发生火灾以及爆燃，在套管以及套管升高座旁布置有第一喷头，第一喷头朝向油浸式变压器本体上表面布置，通过设置第一喷头可加强对薄弱部位的火灾防护，提高灭火效能。同时针对油浸式变压器侧面和油坑区域分别设置第二喷头和第三喷头，并针对不同的灭火剂通过实体试验确定第一喷头、第二喷头和第三喷头的最低设计强度，解决了现有水喷雾灭火效率不高、用水量大，泡沫喷雾单层喷头布置无法覆盖箱体特殊部位，从而无法有效灭火的设计不足和缺陷，实现高效灭火，提高灭火可靠性。

（2）本发明中设置两个比例混合装置，一备一用，单个比例混合装置发生故障时，通过另一备用比例混合装置输出灭火介质进行灭火，可靠性高。

（3）由于油浸式变压器本体火灾往往以爆燃开始，一旦发生火灾，温度瞬间达到1000℃以上，通过消防主管道之间连接处、消防主管道与消防支管连接处、消防主管道管身和消防支管管身涂刷防火涂料进行保护，能够有效抵御油浸式变压器本体火灾爆燃瞬间的高温，显著降低因管道崩裂，支管或喷头的损坏或掉落等引起灭火***部分失效或整体失效的风险，可靠性高。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明实施例一中适用油浸式变压器的灭火***的结构图；

图2是本发明实施例一中适用油浸式变压器的灭火***的启动原理示意图；

图3是本发明实施例一中适用油浸式变压器的灭火***的灭火结果示意图；

图4是本发明实施例二中适用油浸式变压器的灭火***的控制方法的流程图；

图5是本发明实施例二中油浸式变压器保护面积计算示意图。

图中：

1-油浸式变压器，2-防火墙，3-消防主管道，301-消防主管道连接处，302-管道连接处一，303-管道连接处二，4-消防支管，401-消防支管与消防主管道连接处，5-末端释放装置，601-雨淋阀，7-电动消防泵，8-消防水池，9-第一消防管道，1001-第一闸阀，1002-第二闸阀，1003-第三闸阀，1004-第四闸阀，1005-第五闸阀，1006-第六闸阀，1101第一压力表，1102-第二压力表，1103-第三压力表，1201-第一止回阀，1202-第二止回阀，1203-第三止回阀，1301-第一比例混合装置，1302-第二比例混合装置，14-灭火剂储罐，15-电机，16-第二消防管道，17-过滤器，18-流量调节阀，1901-第一整流段，1902-第二整流段，20-流量计。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明第一实施例提出了一种适用油浸式变压器的灭火***，所述灭火***包括：灭火介质供给装置、控制装置和若干末端释放装置5，所述控制装置与所述灭火介质供给装置连接，所述灭火介质供给装置经管道与所述末端释放装置5连接；

油浸式变压器1本体四周布置有油坑，所述末端释放装置5包括布置在套管以及套管升高座旁的第一喷头、布置在中间层的第二喷头以及布置在油坑层的第三喷头，所述第一喷头朝向所述油浸式变压器1本体上表面布置，所述第二喷头朝向所述油浸式变压器1本体周面布置，所述第三喷头朝向所述油坑布置。

需要说明的是，本实施例结合油浸式变压器1本体结构布置特点和火灾场景，考虑套管、套管升高座等是油浸式变压器1本体的薄弱部位，这些薄弱部位最有可能先发生火灾以及爆燃，因此在套管以及套管升高座旁布置有第一喷头，在发生火灾时，第一喷头能够喷射灭火介质进行灭火，通过设置第一喷头可加强对薄弱部位的火灾防护，提高灭火效能。

而且在灭火***顶层、中间层和油坑层布设末端释放装置5，末端释放装置5的分层和分变压器不同区域单独设计，能够实现不同危险区域全覆盖的同时，节省灭火剂流量，经济性好。并针对不同的灭火剂通过实体试验确定第一喷头、第二喷头和第三喷头的最低设计强度，解决了现有水喷雾灭火效率不高、用水量大，泡沫喷雾单层喷头布置无法覆盖箱体特殊部位，从而无法有效灭火的设计不足和缺陷，实现了高效灭火，节省用水量，并提高灭火可靠性，而且整个工程改造量小，经济性好。

在一实施例中，所述第一喷头的数量n1≥ηq1×A×B÷K1，其中，η为放大系数，K1为所述第一喷头的流量，q1为油浸式变压器油箱顶部区域或油枕区域的最低设计强度，A为所述油浸式变压器本体的宽度，B为所述油浸式变压器本体的长度；

所述第二喷头的数量n2≥q2×[（A+B）H÷x1]÷K2，其中，x1为所述中间层的层数，K2为所述第二喷头的流量，q2为油浸式变压器油箱侧壁（四个侧面）油箱区域的最低设计强度，H为所述油浸式变压器本体的高度；

所述第三喷头的数量n3≥q3×S3÷K3，其中，K3为所述第三喷头的流量，S3为油坑面积，S3=C×D-A×B，q3为油浸式变压器油坑区域的最低设计强度。

本实施例中，第一喷头的流量K1的取值范围为：30、40、50、63、78、99、125、159（雾化角：60度或90度或120度）、15、45、200（雾化角：120度）、178、200（雾化角：120度）、220（雾化角：60度）中的一种，且要求喷头数量n1不小于6，且保证朝向变压器本体的长边布置的第一喷头的数量为至少2个，朝向变压器本体的短边布置的第一喷头的数量为至少一个，且相邻的第一喷头间距不小于0.8m，起到较好包络效果。

第二喷头的流量K2的取值范围为：30、40、50、63、78、99、125、159（雾化角：60度或90度或120度）、15、45、200（雾化角：120度）、178、200（雾化角：120度）、220（雾化角：60度）中的一种，且要求第二喷头数量n2不小于6，且保证朝向变压器长边布置的第二喷头的数量为至少2个，朝向变压器本体短边布置的第二喷头的数量为至少一个，起到较好包络效果，且相邻第二喷头的间距不小于0.8m。

第三喷头的流量K3的取值范围为：15、30、40、45、50、63、78、99、125、159、178、200（雾化角：120度）、15、45、200（雾化角：120度）中的一种，且要求第三喷头数量n3不小于6，且保证朝向油坑长边布置的第三喷头的数量为至少2个，朝向油坑短边布置的第三喷头的数量为至少一个，起到较好包络效果，且相邻第三喷头的间距不小于0.8m，同时雾化角应为120度，保证单层喷头覆盖面积足够。

需要说明的是，本实施例的包络设计方法包括灭火***顶层、中间层和油坑层的设计和计算，可计算出最优的喷头布置数量，在保证灭火效率和灭火效果的同时，兼顾经济成本。

本实施例中强度计算与泡沫喷雾、泡沫灭火***存在的显著不同之处是：设计了将油箱顶部区域、油箱侧面、油坑和油枕区域根据火灾危险性不同单独设计计算，能够避免泡沫喷雾或泡沫灭火***只考虑全覆盖（仅考虑油箱顶部和油坑区域），采用单层布置无法涵盖油箱侧面，同时不同部位设计强度未结合火灾危险性考虑的劣势；

本实施例中强度计算与水喷雾灭火***存在的显著不同之处在于：设计了将油箱顶部区域、油箱侧面、油坑和油枕区域根据火灾危险性不同单独设计计算，能够避免水喷雾灭火***设计时只将油箱本体作为整体设计，未考虑油箱本体不同部位（顶部、侧面）火灾危险性不同，进行针对性设计，容易因设计不当造成灭火困难或设计强度过大引起经济性差，而且未能考虑对油枕区域面积和进行针对性设计。

进一步来说，考虑到油箱顶部升高座和套管等部位突出，且危险性较大，设置放大系数η≥1.15。

在一实施例中，如图1所示，所述灭火介质供给装置包括消防水池8、电动消防泵7、第一比例混合装置1301、灭火剂储罐14、流量调节阀18、流量计20和雨淋阀601，所述管道包括第一消防管道9、第二消防管道16、消防主管道3和消防支管4；

所述消防水池8的出水口经所述第一消防管道9接入所述电动消防泵7的进水接头，所述电动消防泵7的出水接头经所述第一消防管道9接入所述第一比例混合装置1301进口，所述第一比例混合装置1301连接所述灭火剂储罐14，所述第一比例混合装置1301的出口经所述第二消防管道16接所述流量调节阀18的进口，所述流量调节阀18的出口经所述第二消防管道16依次与所述流量计20和所述雨淋阀601进口连接，所述雨淋阀601的出口经所述第二消防管道16与所述消防主管道3连接；

所述消防主管道3布设在所述油浸式变压器1本体两侧的防火墙2上，所述消防支管4一端连接在所述消防主管道3上、另一端连接所述末端释放装置5。

在一实施例中，所述消防水池8的出水口和所述电动消防泵7的进水接头之间的所述第一消防管道9上布置有第一闸阀1001，所述第一闸阀1001的出水口连接第二闸阀1002的进水口，所述第二闸阀1002的出水口连接第一压力表1101；

所述控制装置经电机15与所述电动消防泵7驱动端连接，所述电动消防泵7的出水接头与所述第一比例混合装置1301入口之间的所述第二消防管道16上依次设有第一止回阀1201和第四闸阀1004，所述电动消防泵7的出水接头连接第三闸阀1003的进水口，所述第三闸阀1003的出水口接第二压力表1102；

所述第一比例混合装置1301的出口经所述第二消防管道16接过滤器17进口，所述过滤器17的出口接入所述流量调节阀18的进口，所述流量计20和所述雨淋阀601之间的所述第二消防管道16上连接有第六闸阀1006，所述第六闸阀1006连接第三压力表1103，所述第一比例混合装置1301的出口与所述过滤器17之间接有第二止回阀1202。

需要说明的是，比例混合装置采用压力式比例混合装置或压力平衡式比例混合装置或计量注入式比例混合装置或机械泵入式比例混合装置。

需要说明的是，在实际应用中，灭火***的启动原理如图2所示，通过感温探测器、感光、图像探测器、火灾探测器等探测火灾的发生，当火灾探测器动作后，火灾就地报警控制箱动作，电磁阀响应，此时雨淋阀601开启，水力报警并控制启动电动消防泵7，消防水池8中的消防水经第一消防管9输送经第一闸阀1001、第一压力表1101、管道连接处一302、电动消防泵7、管道连接处二303、第二压力表1102、第一止回阀1201和第四闸阀1004到达第一比例混合装置1301。与电动消防泵7启动同步，比例混合装置打开输出灭火剂储罐14内部灭火介质经第二消防管道16输送至第二止回阀1202，经过滤器17、流量调节阀18、第一整流段1901、流量计20、第二整流段1902、雨淋阀601和第二消防管道16进入消防主管道3，经消防主管道3、消防支管4和末端释放装置5对着火油浸式变压器1本体进行灭火，实现全区域快速灭火。

在一实施例中，所述灭火***还包括第二比例混合装置1302，所述第一止回阀1201经第五闸阀1005接入所述第二比例混合装置1302的进口，所述第二比例混合装置1302的出口经第三止回阀1203接入所述过滤器17。

所述第二比例混合装置1302与所述灭火剂储罐14连接。

需要说明的是，本实施例设置有第一比例混合装置1301和第二比例混合装置1302，控制装置分别与第一比例混合装置1301和第二比例混合装置1302连接，当第一比例混合装置1301发生故障时，控制装置控制能正常工作的第二比例混合装置1302输出灭火剂储罐14内部灭火介质经第二消防管道16输送经第三止回阀1203、过滤器17、流量调节阀18、第一整流段1901、流量计20、第二整流段1902、雨淋阀601和第二消防管道16进入消防主管道3，经消防主管道3、消防支管4和末端释放装置5对着火油浸式变压器1本体进行灭火，实现全区域快速灭火。

在第二比例混合装置1302发生故障时，控制装置控制能正常工作的第一比例混合装置1301输出灭火剂储罐14内部灭火介质经第二消防管道16输送经第二止回阀1202、过滤器17、流量调节阀18、第一整流段1901、流量计20、第二整流段1902、雨淋阀601和第二消防管道16进入消防主管道3，经消防主管道3、消防支管4和末端释放装置5对着火油浸式变压器1本体进行灭火，实现全区域快速灭火。

本实施例中设置两个比例混合装置，一备一用，比例混合装置位于第一消防管道9与第二消防管道16接口位置，一端连接第一消防管道9末端，另一段连接第二消防管道16起始端，某一比例混合装置发生故障时，还能通过另一备用比例混合装置输出灭火介质进行灭火，可靠性高。且通过第一止回阀1201、第二止回阀1202以及第三止回阀1203的设计，有效避免了灭火介质到吸，引起混合的不均匀和对电动消防泵的腐蚀，影响灭火效果和缩短消防泵的寿命。

在一实施例中，所述油浸式变压器本体向四周外延一米左右处布置有油坑，所述油坑外侧设置有防火墙2，所述防火墙2侧面布设至少三个所述消防主管道3，各所述消防主管道3之间连接；

各所述消防主管道3之间的消防主管道连接处301以及所述消防支管与所述消防主管道之间的消防支管与消防主管道连接处401、所述消防主管道3的管身以及所述消防支管4的管身均涂刷防火涂料。

具体地，防火涂料的性能要求满足GB 14907-2018《钢结构防火涂料》室外膨胀超薄型钢结构防火涂料的要求，涂刷厚度不小于2mm，满足1200℃干烧不低于3min的管道耐高温要求，试验结果见表1。

表1不同厚度防火涂料的耐火测试试验结果表

由于油浸式变压器1本体火灾往往以爆燃开始，一旦发生火灾，温度瞬间达到1000℃以上，本实施例通过消防主管道3、消防主管道3连接、消防支管4、消防主管道3与支管连接涂刷防火涂料保护，能够有效抵御油浸式变压器1本体火灾爆燃瞬间的高温，显著降低因管道崩裂，支管掉落等引起灭火***部分失效或整体失效的风险，可靠性高。

其中，油坑用于隔火，防火墙采用鹅卵石制备，用于将相邻油浸式变压器1本体间隔开来。

需要说明的是，每个油浸式变压器1本体的中间部位设置有套管以及套管升高座，油浸式变压器1本体周边布置有防火墙2，防火墙2和油浸式变压器1本体之间布设至少三个消防主管道3且靠近防火墙2布置，每个消防主管道3均与防火墙2侧面的第二消防管道16和多路消防支管4连通。消防主管道3还包括主管道连接301，消防支管4还包括消防支管与消防主管道的连接401。

在一实施例中，所述消防主管道3为横管，消防主管道3由竖直支撑管固定，竖直支撑管与相对地面垂直。

在一实施例中，所述消防主管道3之间的连接方式采用法兰或焊接或卡箍，所述消防主管道3与所述消防支管4之间的连接方式采用螺纹或焊接。

本实施例通过对消防主管道3之间的连接以及消防主管道3与消防支管4之间的连接进行选型设计，进一步降低了因管道崩裂，支管掉落等引起灭火***部分失效或整体失效的风险。

在一实施例中，所述末端释放装置5采用离心雾化水雾喷头。

其中，末端释放装置5采用通过国家消防CCCF强制认证的离心雾化水雾喷头，具体为STW高速离心雾化水雾喷头型或ZSTW型高速水雾喷头，采用离心雾化水喷头有利于使灭火介质能达到最大的雾化效果。

在一实施例中，所述灭火剂储罐14中存储的灭火介质采用水系灭火剂或低倍水成膜泡沫灭火剂或低倍氟蛋白泡沫灭火剂、低倍合成型泡沫灭火剂或其它类型的水溶性液体灭火剂。

需要说明的是，本实施例中的灭火介质可选取不同类型的液态灭火介质，灭火剂选取确定后通过公式计算设计总强度，能够实现在有效灭火的同时尽可能减少灭火介质设计强度（也就是储备总量），经济性好。

在一实施例中，所述管道和所述电动消防泵的选型依据为所述灭火***总流量最低设计强度，所述灭火***总流量最低设计强度Q的表示公式如下：

Q=Q3+Q4

Q3=max（Q1，Q2）

Q4=S4×q1

Q1=S1×q1+S2×q2+S3×q3

Q2=n1×K1+2×x1×n2×K2+n3×K3

其中，S1为油浸式变压器油箱顶部面积，S2为油浸式变压器油箱侧面积，S3为油浸式变压器油坑面积，S4为油浸式变压器油枕区域保护面积，q1为油浸式变压器油箱顶部区域或油枕区域的最低设计强度，q2为油浸式变压器油箱侧壁（四个侧面）油箱区域的最低设计强度，q3为油浸式变压器油坑区域的最低设计强度，n1为所述第一喷头的数量，n2为所述第二喷头的数量，n3为所述第三喷头的数量，K1、K2和K3分别为所述第一喷头、第二喷头以及第三喷头的流量。

如图5所示，油浸式变压器本体保护面积计算公式为：S=S1+S2+S3；其中S1= A×B；S2= A×B+2×（A+B）×H；S3=C×D-A×B，C为油浸式变压器本体的宽度加上宽度方向上外延的油坑宽度，D为油坑长度，A为油浸式变压器本体宽度，B为油浸式变压器本体长度，H为油浸式变压器本体高度。

需要说明的是，Q1为基于保护面积和油浸式变压器不同区域最低设计流量的本体总流量计算强度，Q2为基于保护面积、油浸式变压器不同区域最低设计流量和喷头选型的本体总流量计算强度，Q3为油浸式变压器本体总流量最低设计强度，Q4为油枕区域保护面积的设计强度，q1和q2可由申请公布的国家发明专利“一种模拟特高压换流变压器火灾的实验平台和试验方法真型灭火试验平台”（专利号为2019113567893）通过试验得到最低设计强度，L/（min.m2））。

具体地，油枕区域保护面积的计算（考虑油枕上半部表面积和两端头表面积）：S4=3.14×d2×2÷4+3.14×d×L÷2；（其中d为油枕直径，L为油枕长度）。

为验证本发明实施例的在运变电站和换流站油浸式变压器1本体水喷雾灭火***进行消防提升改造设计适用于特高压换流变火灾，根据一种模拟特高压换流变压器火灾的实验平台和试验方法真型灭火试验平台”（专利号为2019113567893）所述试验平台，开展了油浸式变压器1本体实体火试验，包含高位火、低位火和溢流火，火场面积达120m2以上，首先将特高压换流变KI50X变压器油温加热到150℃后点燃，待高位火和地位火均达到全液面后，开启本灭火***。试验结果如图3所示，该灭火***的关键参数如表2所示：

表2灭火***的关键参数

基础油温/℃	预燃时间/s	火场最高温度/℃	混合液流量/L/min	供给强度/L/（min﹒m2）	灭火时间/s
						150	60	1280	2802	14.89	34

从图3可以看出该灭火***的灭火时间为34s，真型灭火试验测试佐证了本发明实施例提出的在运变电站和换流站油浸式变压器1本体水喷雾灭火***进行消防提升改造设计是完全符合特高压换流站火灾灭火需求的。

如图4所示，本发明第二实施例提出了一种适用油浸式变压器的灭火***构建方法，所述方法包括以下步骤：

S10、基于所述油浸式变压器本体的尺寸、保护面积和最低设计强度，计算所述末端释放装置的数量；

S20、基于所述油浸式变压器本体的总流量设计强度和油枕区域保护面积强度，计算灭火***的总流量最低设计强度；

S30、基于所述灭火***的总流量最低设计强度和所述末端释放装置的数量，对用于构建所述适用油浸式变压器本体的灭火***的器件进行选型。

在一实施例中，所述步骤S10，具体包括：

计算所述第一喷头的数量n1≥ηq1×A×B÷K1，其中，η为放大系数，K1为所述第一喷头的流量，q1为油浸式变压器油箱顶部区域或油枕区域的最低设计强度，A为所述油浸式变压器本体的宽度，B为所述油浸式变压器本体的长度；

计算所述第二喷头的数量n2≥q2×[（A+B）H÷x1]÷K2，其中，x1为所述中间层的层数，K2为所述第二喷头的流量，q2为油浸式变压器油箱侧壁（四个侧面）区域的最低设计强度，H为所述油浸式变压器本体的高度；

计算所述第三喷头的数量n3≥q3×S3÷K3，其中，K3为所述第三喷头的流量，S3为油坑面积，S3=C×D-A×B，q3油浸式变压器油坑区域的最低设计强度；

基于所述第一喷头的数量、所述第二喷头的数量以及所述第三喷头的数量，计算所述末端释放装置的数量为N=n1+2×x1×n2+n3。

在一实施例中，所述灭火***的总流量最低设计强度Q的计算公式如下：

Q=Q3+Q4

Q3=max（Q1，Q2）

Q4=S4×q1

Q1=S1×q1+S2×q2+S3×q3

Q2=n1×K1+2×x1×n2×K2+n3×K3

其中，S1为油浸式变压器油箱顶部面积，S2为油浸式变压器油箱侧面积，S3为油浸式变压器油坑面积，S4为油浸式变压器油枕区域保护面积，q1为油浸式变压器油箱顶部区域或油枕区域的最低设计强度，q2为油浸式变压器油箱侧壁（四个侧面）区域的最低设计强度，q3为油浸式变压器油坑区域的最低设计强度，n1为所述第一喷头的数量，n2为所述第二喷头的数量，n3为所述第三喷头的数量，K1、K2和K3分别为第一喷头、第二喷头和第三喷头的流量。

需要说明的是，根据灭火***的最低设计总流量Q可进行电动消防泵和管道的选型，根据各喷头的数量的计算公式，可进行喷头的选型和喷头数量设置。然后根据选型的器件可构建如图1所示的灭火***。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种适用油浸式变压器的灭火***，其特征在于，所述灭火***包括：灭火介质供给装置、控制装置和若干末端释放装置，所述控制装置与所述灭火介质供给装置连接，所述灭火介质供给装置经管道与所述末端释放装置连接；

油浸式变压器本体四周布置有油坑，所述末端释放装置包括布置在套管以及套管升高座旁的第一喷头、布置在中间层的第二喷头以及布置在油坑层的第三喷头，所述第一喷头朝向所述油浸式变压器本体上表面布置，所述第二喷头朝向所述油浸式变压器本体四周侧面布置，所述第三喷头朝向所述油坑布置；

所述灭火介质供给装置包括电动消防泵，所述管道和所述电动消防泵的选型依据为灭火***最低设计总流量，公式表示如下：

Q=max（S1×q1+S2×q2+S3×q3，n1×K1+2×x1×n2×K2+n3×K3）+S4×q1

n1≥ηq1×A×B÷K1

n2≥q2×[（A+B）H÷x1]÷K2

n3≥q3×S3÷K3

式中：Q为灭火***最低设计总流量，S1为油浸式变压器油箱顶部面积，S2为油浸式变压器油箱侧面积，S3为油浸式变压器油坑面积，S3=C×D-A×B，A为所述油浸式变压器本体的宽度，B为所述油浸式变压器本体的长度，C为所述油浸式变压器本体的宽度加上宽度方向上外延的油坑宽度，D为油坑长度，H为所述油浸式变压器本体的高度，S4为油浸式变压器油枕区域保护面积，q1为油浸式变压器油箱顶部区域或油枕区域的最低设计强度，q2为油浸式变压器油箱侧壁区域的最低设计强度，q3为油浸式变压器油坑区域的最低设计强度，n1、n2和n3分别为所述第一喷头的数量、所述第二喷头的数量和所述第三喷头的数量，K1、K2和K3分别为所述第一喷头、所述第二喷头和所述第三喷头的流量，x1为所述中间层的层数，η为放大系数。

2.如权利要求1所述的适用油浸式变压器的灭火***，其特征在于，朝向所述油浸式变压器本体长边布置的所述第一喷头和所述第二喷头的数量均为至少2个，朝向所述油浸式变压器本体短边布置的所述第一喷头和所述第二喷头的数量均为至少一个；

朝向所述油坑长边布置的所述第三喷头的数量为至少2个，朝向所述油坑短边布置的所述第三喷头的数量为至少一个；

相邻所述第一喷头的间距、相邻所述第二喷头的间距以及相邻所述第三喷头的间距大于或等于0.8m。

3.如权利要求1所述的适用油浸式变压器的灭火***，其特征在于，所述灭火介质供给装置还包括消防水池、第一比例混合装置、灭火剂储罐、流量调节阀、流量计和雨淋阀，所述管道包括第一消防管道、第二消防管道、消防主管道和消防支管；

所述消防水池的出水口经所述第一消防管道接入所述电动消防泵的进水接头，所述电动消防泵的出水接头经所述第一消防管道接入所述第一比例混合装置进口，所述第一比例混合装置连接所述灭火剂储罐，所述第一比例混合装置的出口经所述第二消防管道接所述流量调节阀的进口，所述流量调节阀的出口经所述第二消防管道依次与所述流量计和所述雨淋阀进口连接，所述雨淋阀的出口经所述第二消防管道与所述消防主管道连接；

所述消防主管道布设在所述油浸式变压器两侧的防火墙上，所述消防支管一端连接在所述消防主管道上、另一端连接所述末端释放装置。

4.如权利要求3所述的适用油浸式变压器的灭火***，其特征在于，连接在所述消防水池的出水口和所述电动消防泵的进水接头之间的所述第一消防管道上布置有第一闸阀，所述第一闸阀的出水口连接第二闸阀的进水口，所述第二闸阀的出水口连接第一压力表；

所述控制装置经电机与所述电动消防泵驱动端连接，所述电动消防泵的出水接头与所述第一比例混合装置入口之间的所述第二消防管道上依次设有第一止回阀和第四闸阀，所述电动消防泵的出水接头连接第三闸阀的进水口，所述第三闸阀的出水口接第二压力表；

所述第一比例混合装置的出口经所述第二消防管道接过滤器进口，所述过滤器的出口接入所述流量调节阀的进口，所述流量计和所述雨淋阀之间的所述第二消防管道上连接有第六闸阀，所述第六闸阀连接第三压力表，所述第一比例混合装置的出口与所述过滤器之间接有第二止回阀。

5.如权利要求4所述的适用油浸式变压器的灭火***，其特征在于，所述灭火***还包括第二比例混合装置，所述第一止回阀经第五闸阀接入所述第二比例混合装置的进口，所述第二比例混合装置的出口经第三止回阀接入所述过滤器；

所述第二比例混合装置与所述灭火剂储罐连接。

6.如权利要求3所述的适用油浸式变压器的灭火***，其特征在于，所述油坑两外侧设置有防火墙，所述防火墙侧面布设至少三个所述消防主管道，各所述消防主管道之间连接；

各所述消防主管道之间的连接处以及所述消防支管与所述消防主管道之间的连接处、所述消防主管道的管身以及所述消防支管的管身均涂刷防火涂料；

所述防火涂料采用耐火极限不小于2h的膨胀型室外用防火涂料，所述防火涂刷厚度不小于2mm，且满足1200℃干烧不低于3min的管道耐高温要求。

7.如权利要求6所述的适用油浸式变压器的灭火***，其特征在于，所述消防主管道之间的连接方式采用法兰或焊接或卡箍，所述消防主管道与所述消防支管之间的连接方式采用螺纹或焊接。

8.如权利要求2所述的适用油浸式变压器的灭火***，其特征在于，所述灭火剂储罐中存储的灭火介质采用水系灭火剂或低倍水成膜泡沫灭火剂或低倍氟蛋白泡沫灭火剂或低倍合成型泡沫灭火剂。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的适用油浸式变压器的灭火***的构建方法，其特征在于，所述方法包括：

基于所述油浸式变压器本体的尺寸、保护面积和最低设计强度，计算所述末端释放装置的数量；

基于所述油浸式变压器本体的总流量设计强度和油枕区域保护面积强度，计算灭火***的最低设计总流量；

基于所述灭火***的最低设计总流量和所述末端释放装置的数量，对用于构建所述适用油浸式变压器本体的灭火***的器件进行选型；

所述基于所述油浸式变压器本体的尺寸、保护面积和最低设计强度，计算所述末端释放装置的数量，包括：

计算所述第一喷头的数量n1≥ηq1×A×B÷K1；

计算所述第二喷头的数量n2≥q2×[（A+B）H÷x1]÷K2；

计算所述第三喷头的数量n3≥q3×S3÷K3；

所述灭火***的最低设计总流量公式表示如下：

Q=max（S1×q1+S2×q2+S3×q3，n1×K1+2×x1×n2×K2+n3×K3）+S4×q1

式中：Q为灭火***最低设计总流量，S1为油浸式变压器油箱顶部面积，S2为油浸式变压器油箱侧面积，S3为油浸式变压器油坑面积，S3=C×D-A×B，A为所述油浸式变压器本体的宽度，B为所述油浸式变压器本体的长度，C为所述油浸式变压器本体的宽度加上宽度方向上外延的油坑宽度，D为油坑长度，H为所述油浸式变压器本体的高度，S4为油浸式变压器油枕区域保护面积，q1为油浸式变压器油箱顶部区域或油枕区域的最低设计强度，q2为油浸式变压器油箱侧壁区域的最低设计强度，q3为油浸式变压器油坑区域的最低设计强度，n1、n2和n3分别为所述第一喷头的数量、所述第二喷头的数量和所述第三喷头的数量，K1、K2和K3分别为所述第一喷头、所述第二喷头和所述第三喷头的流量，x1为所述中间层的层数，η为放大系数。

10.如权利要求9所述的适用油浸式变压器的灭火***构建方法，其特征在于，所述末端释放装置的数量为N=n1+2×x1×n2+n3。

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