戶外大型變壓器新型水噴霧滅火系統

摘要：大型變壓器的消防是人們十分關注的課題，水噴霧滅火系統便應運而生，然而卻不盡人意，為此總結了以往的經驗和教訓，研制了新型智能戶外大型變壓器水噴霧滅火系統，并介紹了該系統的功能。

關鍵詞：大型變壓器 新型智能水噴霧滅火系統 系統功能

1　大型變壓器火災實例

　　1991年12月，北京某220 kV變電站的一臺120 MVA薄絕緣三線圈主變壓器由于內部故障起火，因站內沒有固定的水噴霧滅火裝置和充足的消防水源，在起火十幾分鐘后30余輛消防車陸續趕到，撲救了近7 h方滅掉了明火，由于沒有徹底降溫，7 h后重燃，近20輛消防車再次趕來撲救，變壓器報廢。

　　1997年2月，北京另一座220 kV變電站的一臺120 MVA三線圈主變壓器因高壓套管爆炸起火，幾分鐘后消防車趕到，用自帶的水滅火，在自帶的水即將用完時，站內值班人員手動啟動水噴霧裝置成功，在消防隊員和值班人員的共同努力下，有效地控制了火勢并將其撲滅。在此期間，水噴霧系統起到了后援和降溫的作用，若僅靠消防車自帶的水量很難將火撲滅。同時也可看出，滅火是撲救火災的關鍵因素。這臺變壓器除套管破碎及線圈需烘干外，其它部位沒有大的損壞。

2　有關規范對主變壓器消防的要求

　　2.1　《水噴霧滅火系統設計規范》(GB50219－95)(下稱《規范》)規定：水噴霧滅火系統的響應時間，當用于滅火時不應大于45 s；水霧噴頭應布置在變壓器的周圍，不宜布置在變壓器的頂部；保護變壓器頂部的水霧不應直接噴向高壓套管；水噴霧滅火系統應設有自動控制、手動控制和應急操作三種控制方式。水噴霧滅火系統的控制設備應具有下列功能：選擇控制方式；重復顯示保護對象狀態；監控消防水泵啟、停狀態；監控雨淋閥啟、閉狀態；監控主、備用電源自動切換。

　　2.2　《火力發電廠與變電所設計防火規范》(GB50229－96)規定：220 kV、330 kV、500 kV獨立變電所，單臺容量為125 MVA及以上的主變壓器應設置水噴霧滅火系統，并應具備定期試噴的條件。

3　北京供電局原水噴霧滅火系統狀況

　　3.1　北京供電局高壓變電站的供水狀況

　　北京供電局在1995年前建成投運的220 kV、500 kV變電站有20座，大部分均遠離市區或城鎮，遠離市政自來水管網，其生活和生產水源通常靠站內或附近的專用自備機井提供。北京地區變電站目前采用以下幾種供水裝置。

　　3.1.1　使用水塔供水

　　由于變電站常駐人員不多，日常用水量很少，在炎熱的夏季水塔內的水質極易發生變化，而在寒冷的冬季水塔內的水容易結冰和凍裂管道。

　　3.1.2　使用變頻水泵供水

　　由于變頻水泵始終處于調速運轉狀態，因水中雜質對泵磨損很大，與自來水系統中的變頻水泵相比，使用周期短，維護費用高

　　3.1.3　使用自動補氣式氣壓水罐供水

　　這種裝置是在80年代末期興起的，系統簡單可靠，投資不高且易于管理和維護，系統的水壓一般在0.3～0.6 MPa之間可調，非常適合變電站使用

　　3.2　原水噴霧滅火系統的狀況

　　上述20座變電站中有13座變電站為主變壓器配置了水噴霧滅火系統。所配置的系統基本上由地下蓄水池(容量在幾十至幾百立方米)、取水管、消防泵(一主一備)、環狀地下消防主管網、手動或電動的水噴霧控制閥門(一臺主變配用一只)、變壓器水噴霧立管和水平支管及霧化噴頭、水泵啟動控制和保護裝置等組成。消防用水預先由自備機井提到地下蓄水池中儲存備用。

　　上述水噴霧滅火系統大都沒在管網內預先注水，需由值班人員根據變壓器起火的情況，按動當地或遠方(主控制室)控制盤上的啟動按鈕，啟動消防泵和打開相應的噴霧主閥門，進行噴霧滅火。這種系統由于在主變壓器發出事故報警信號時，要靠值班人員準確地判斷主變壓器是否起火、并正確地操作有關按鈕，很容易發生誤操作。另外由于管線長，在發生火災時空管充水時間大于規程允許的響應時間，此外由于管線內斷續供水，管線內壁氧化銹蝕，銹渣被水流沖至噴頭處淤塞噴頭，影響水霧的形成，特別是當使用手動噴霧控制閥門時，常因閥門銹死而無法操作。這類系統的致命缺陷是系統本身不具備自檢功能，必須由專業人員定期檢查，但因缺乏專業人員的定期檢修維護，故障難以及時發現，在需要時不能正常啟動，形同虛設。

　　為滿足《規范》關于滅火響應時間的要求，防止空管注水時間過長，少數系統設置了變頻穩壓泵或其它供水裝置，為管路補水和保壓。在主變壓器運行時，這種系統因為在管網內有水的情況下，不能檢查噴霧主閥門是否能正確打開，也存在著火警時噴霧主閥門拒動的可能性。為了對這種系統定期檢查，至少需派兩名檢修人員到變電站現場，將地下管網中的水泄空后，持無線對講機進行操作和檢測，而在裝設了集成電路型保護裝置的變電站，保護室內是絕對禁止使用無線對講機的，這便給檢查帶來了一定的難度。在使用變頻泵給地下管網保壓注水時，由于變頻穩壓泵長期處于工作狀態，磨損嚴重，維修較頻繁

　　3.3　雨淋閥滅火系統

　　南方的一些工程中也有不用噴霧電動閥門而采用雨淋閥組的實例。和上述系統相比，此類系統除了將噴霧電動閥門改用雨淋閥(一臺主變配用一組)外，其它系統部件大致相同。由于雨淋閥組的需要，在每臺主變的上方還增設了通至雨淋閥的傳動管及閉式溫度探頭。傳動管內平時充滿了有壓力的氣體或水，籍此頂住雨淋閥的主放水口。當閉式溫度探頭上的測溫玻璃泡遇高溫破碎時，傳動管內的有壓氣體或水從探頭處泄出，雨淋閥的主放水口打開，同時通過雨淋閥上的電接點啟動消防泵，大量的水便從霧化噴頭噴向變壓器。此類系統可以不靠人的操作而準確地啟動整套系統，實施噴霧滅火，但在北方使用時，存在冬季的防凍問題，傳動管內只能充氣，這樣系統的部件將增加許多，且受風或氣流的影響，溫度探頭的靈敏度將會降低。

4　新型智能水噴霧滅火系統

　　為了解決以往主變壓器水噴霧滅火系統存在的缺陷，有效地控制變壓器初起火災的撲救，降低主變壓器火災造成的損失，從1995年下半年起北京供電局開始進行新型水噴霧滅火系統的研制工作。

　　4.1　新系統的功能要求

　　在總結以往水噴霧滅火裝置經驗的基礎上，對新系統提出了整體的設想，新系統應具備以下功能和特點。