有關(guān)變壓器水噴霧滅火系統(tǒng)的探討

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有關(guān)變壓器水噴霧滅火系統(tǒng)的探討
   

摘要：本文對油浸變壓器的火災(zāi)危險性進(jìn)行了分析，結(jié)合工程實(shí)例，總結(jié)了水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計和施工要點(diǎn)，并對實(shí)際存在問題提出了解決方案。

關(guān)鍵詞：變壓器 火災(zāi)危險性 水噴霧 滅火 問題及對策

    近年來，我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)日益發(fā)展，大中型變電站和發(fā)電廠越來越多。變壓器作為它們的主要設(shè)備，不管容量大小，原理基本相同，都是通過鐵心和繞組之間的電磁轉(zhuǎn)換升壓或降壓，以達(dá)到大功率、超高壓和遠(yuǎn)距離輸電的目的。有關(guān)規(guī)范規(guī)定，大于一定容量的變壓器應(yīng)設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)。水噴霧在滅火時能起到表面冷卻、窒息、乳化和稀釋的作用，它可以可靠地?fù)錅玳W點(diǎn)高于60度的液體火災(zāi)，且有不造成液體飛濺和電氣絕緣度高的特點(diǎn)。相關(guān)的《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中亦對變壓器水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計作了一系列規(guī)定，但筆者在工程中，卻發(fā)現(xiàn)有些情況無法按規(guī)范要求處理，并采取了一系列解決方法，在此提出，以供參考。

一、變壓器的火災(zāi)危險性分析及保護(hù)部位的確定

    大容量變壓器一般為油浸式，主要由鐵心、繞組、油箱、油枕、散熱器、高壓套管和壓力釋放閥等組成。變壓器油是碳?xì)浠衔?，閃點(diǎn)在130度左右，為可燃液體，正常情況下在密閉油箱內(nèi)部依靠溫差自然循環(huán)或通過油泵強(qiáng)制循環(huán)，以冷卻電磁交換過程中鐵心和繞組等散發(fā)的熱量。變壓器形式多樣，且不規(guī)則，不方便作為一個整體處理，因此將變壓器的水噴霧保護(hù)分為油箱主體、高壓套管、油枕、散熱器和集油坑五大部分（見附圖）。按規(guī)范規(guī)定，除集油坑的設(shè)計噴霧強(qiáng)度采用6l/min•m2外，其余部位均采用20l/min•m2，滅火時間均取0.4h，具體分述如下：

    1、油箱主體

    油箱主體內(nèi)部充滿變壓器油，鐵心、繞組等設(shè)備以及大量有機(jī)可燃物，如紙板、棉紗、布、木材等均浸泡在變壓器油中。當(dāng)變壓器內(nèi)部短路發(fā)生電弧閃絡(luò)，油受熱分解氣化，箱內(nèi)壓力急劇升高，壓力釋放閥噴油泄壓，此時可能引起爆燃，如泄壓不及時，甚至可能發(fā)生箱體爆炸。另外雷擊、過電壓、變壓器出線短路以及外界火源等均可引發(fā)火災(zāi)。一般大型變壓器油箱均有一側(cè)要受到散熱器的遮擋，噴頭配水管可以穿過散熱器間的空檔，以保護(hù)主體。

    2、高壓套管

    高壓套管的作用是將變壓器油箱中的高、低壓繞組引出線從油箱內(nèi)引出，通過電極分別與高、低壓線路相連，是變壓器的薄弱環(huán)節(jié)。引發(fā)火災(zāi)的原因很多，其中包括制造缺陷、安裝不當(dāng)、損傷、老化以及出線短路和雷擊過電壓等。它的爆炸噴油起火在變壓器的火災(zāi)事故中占有最大比例。規(guī)范中規(guī)定水霧不應(yīng)直接噴向高壓套管，筆者認(rèn)為水霧包絡(luò)至少應(yīng)至套管底部的1/5處，但不應(yīng)超過1/3。經(jīng)查閱大量資料，并在湖南省送變電建設(shè)公司的組織下做了帶電噴霧實(shí)驗(yàn)，證明這種設(shè)置方式從安全和滅火的角度均是可靠的。

    3、散熱器

    大容量變壓器的散熱器一般有風(fēng)扇，以增加散熱片的通風(fēng)量。熱油通過散熱片中的管網(wǎng)，以達(dá)散熱目的。此部分的保護(hù)也很重要，但應(yīng)避免水霧直射風(fēng)扇電機(jī)，水霧噴頭可沿風(fēng)扇電機(jī)之間的中心線布置。

    4、油枕

    油枕通過連接管與油箱主體中的變壓器油相連，以緩沖油的熱脹冷縮和確保油質(zhì)。油枕一般為規(guī)則圓柱體，位置在變壓器的頂部，布管時須考慮到噴頭和管道離高壓帶電體的間距。如油枕靠變壓器的一側(cè)，處理就比較簡單，但現(xiàn)在很多油枕設(shè)在變壓器的正頂部，兩旁均有高壓套管，而規(guī)范要求油枕應(yīng)受保護(hù)，且管道不宜穿越變壓器頂部，二者有一定矛盾。經(jīng)和多個變壓器廠家協(xié)商，一致認(rèn)為緊靠變壓器的頂部可以設(shè)置配水橫管，這樣可以通過高壓套管的空檔解決油枕的保護(hù)問題。

    5、集油坑

    集油坑的保護(hù)往往被人忽視，其實(shí)以上設(shè)備主體火災(zāi)一旦發(fā)生，任何滅火系統(tǒng)均只能起到滅火和防止火勢蔓延的作用，設(shè)備修復(fù)的可能性較小。當(dāng)變壓器內(nèi)部壓力急劇升高時，變壓器的壓力釋放閥會開啟泄壓，大量的油氣泄入集油坑，集油坑內(nèi)填滿了石頭，變壓器油通過石頭縫隙和集油坑底部管道進(jìn)入遠(yuǎn)處集油井。此時集油坑很可能引發(fā)火災(zāi)，因此集油坑的保護(hù)很重要，除應(yīng)獨(dú)立設(shè)置保護(hù)噴頭外，建議采用大于12l/min•m2的滅火噴霧強(qiáng)度。

    油浸變壓器的大量變壓器油極易導(dǎo)致火災(zāi)擴(kuò)散并蔓延，停電也可能給社會造成巨大損失，后果嚴(yán)重，有必要設(shè)置可靠的消防保護(hù)系統(tǒng)。

    二、工程實(shí)例

    本工程是一個220KV變電站，裝配有三臺的180MVA變壓器，露天布置。變壓器之間設(shè)有防火墻，每臺變壓器采用獨(dú)立的雨淋閥組和水霧配管系統(tǒng)?，F(xiàn)將本水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計特點(diǎn)簡介如下：

    1、噴頭、配管及雨淋閥組等的設(shè)置

    變壓器的噴頭和配管是變壓器水噴霧設(shè)計的關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)表明，在相同工作壓力下，流量規(guī)格小的水霧噴頭泄露電流小。國內(nèi)對水霧噴頭的電氣絕緣性能測定最大只測到了80l/min的噴頭，因此噴頭型號的選擇不宜超過此流量范圍。筆者在工程設(shè)計中選用了63l/min和80l/min兩種規(guī)格的噴頭，并作了帶電噴霧實(shí)驗(yàn)，取得良好效果。設(shè)計時根據(jù)噴霧強(qiáng)度和被保護(hù)體的面積可算出噴頭數(shù)量，然后選擇合適的霧化角，確保有效射程，均勻布置即可。我們可以不獨(dú)立設(shè)置保護(hù)高壓套管的噴頭，但應(yīng)確保水霧能包絡(luò)到套管的底部，并不應(yīng)超過套管長度的1/3。噴頭跟管道的連接不應(yīng)直接采用90°彎頭，而應(yīng)采用兩個90°彎頭加上短管連接（見附圖），這樣可以在試噴霧時方便地調(diào)節(jié)水霧方向。

    南方空氣潮濕，且呈酸性，露天的開式管道容易腐蝕。銹渣使水的電導(dǎo)率增加，也容易堵塞噴頭，因此管道的防腐很重要。過濾器后的配水管應(yīng)采用內(nèi)外熱鍍鋅管，且用絲扣或法蘭連接。為保證配水均勻，我們將變壓器的主管設(shè)計成DN150的環(huán)管，整個環(huán)管由八根DN150的管道和四個DN150的彎頭用法蘭連接。法蘭盤與管道以及其它小管與環(huán)管的連接只能采用焊接，焊點(diǎn)將破環(huán)鍍層，并形成電化腐蝕，因此將管道焊接后作了二次熱鍍處理。配管完成后，變壓器被管網(wǎng)包圍，由于采用絲扣和法蘭連接，并不影響日后變壓器和管網(wǎng)的維護(hù)。