一种用于特高压换流变压器的防爆喷头及消防系统的制作方法

本发明涉及消防灭火技术领域，尤其涉及一种用于特高压换流变压器的防爆喷头及消防系统。

背景技术：

在远距离电力传输中，特高压直流输电技术因较特高压交流输电技术具有输送容量大、输电距离远、输电损耗小等特点故在工程应用中大规模实施，然而在特高压输电中需要配置换流变电站进行直流、交流的转换；换流变电站建设和运营成本远超同电压等级和输电容量的特高压交流变电站，而在换流变压器运行过程中，内部充有重达上百吨的可燃变压器油，如果换流变压器内部发生故障，换流变压器在故障电弧作用下发生物理爆炸的同时换流变压器油还将产生大量可燃气体，可燃气体及换流变压器油从换流变压器的薄弱部位/缺口喷出，喷出的可燃气体及换流变压器油在空气中的浓度达到爆炸极限后产生化学燃爆并伴随换流变压器油外溢燃烧，进而造成火势蔓延。

目前的固定式灭火系统包括消防管道和设置于消防管道上的喷头，消防管道设置于换流变压器的box-in(降噪装置)外部或与box-in一同紧贴防火墙及阀厅布置，喷头朝向换流变压器设置，消防管道设置于box-in外部时，当换流变压器发生火情时，box-in的结构发生熔断坍塌，从而将内部的换流变压器及相关结构暴露在消防系统的作用范围下，从而进行消防作业。如公开号为cn110180109a的专利申请公开的兼备隔声与消防模块的box-in装置，就是在box-in外围设置不同消防介质的灭火系统进行消防作业的。

然而当套管、套管升高座、分接开关、油箱本体等部件发生爆炸起火时，会导致套管、升高座及box-in等设施被炸裂炸飞，被炸飞的部件以及爆炸冲击波还会损毁临近的消防喷头，进而导致整套固定灭火系统失效，无法及时灭火将带来极大的安全隐患和经济损失。主要原因在于：(1)被炸毁的水喷雾喷头、泡沫喷雾喷头等将直接失效。(2)部分喷头损毁后将影响其它剩余喷头的喷雾效果或发泡能力，消防介质可能从此处泄露，损耗浪费掉大量消防水或泡沫混合液。(3)火灾高温导致消防支管变形，无法包络灭火目标区域，从而导致灭火失效。上述部位爆炸产生的换流变压器器身缺口处还会产生溢流火，若这些部位对应的消防喷头在爆炸中损坏，将使得火灾扑救难度大大增加。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够防止在爆炸中损坏的消防喷头，以确保消防系统的正常运行。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种用于特高压换流变压器的防爆喷头，包括喷头外管道、固定于喷头外管道内的进液管道和与进液管道同轴设置的进液混合腔，所述进液管道和进液混合腔之间设置有能够沿轴向伸缩的膨胀节；

所述进液管道与消防管道固定连接并保持连通，所述喷头外管道与消防管道固定连接并套设在进液管道的外层；喷头外管道轴向远离消防喷头的一端为敞口端，所述进液混合腔端部具有能够从喷头外管道敞口端伸出的喷头；喷头外管道上还设置有驱动进液混合腔轴向运动的驱动单元，存在火情时驱动单元能够发出信号令喷头从喷头外管道中伸出。

本发明提供的消防喷头，在未工作时喷头藏在喷头外管道内部，爆炸发生时不会损坏喷头，爆炸发生后，驱动单元控制喷头跟随进液混合腔从喷头外管道内伸出进行工作，从而实现防爆效果，使喷头躲过爆炸的冲击，确保消防系统的正常运行。

优选的，驱动单元包括固定于喷头外管道上的第一线圈和处于进液混合腔上的第二线圈，所述第一线圈处于进液管道的范围内，第一线圈接入交流电产生电路。

优选的，所述交流电产生电路包括依次连通的直流电源、电容器、逆变器和启动开关；

所述启动开关为继电器，所述继电器包括线圈和常开触点，所述线圈分别电连接有用于监测是否存在火情的判断模块和用于监测断路器是否带电的出线断路器分位模块，常开触点一端与逆变器的输出端电连接，另一端与第一线圈电连接；当出线火情且断路器不带电时，常开触点闭合。

优选的，所述判断模块包括分别设置于喷头外管道外侧的烟雾检测器和火焰探测器以及缠绕在换流变压器上的感温电缆；当烟雾检测器、感温电缆和火焰探测器中至少两个触发动作信号时，判断模块发出存在火情的信号。

优选的，所述火焰探测器为固定于喷头外管道上的摄像头，所述摄像头的作用方向与进液混合腔的作用方向相同，所述摄像头的镜头为防爆镜片。

优选的，所述逆变器的输出端还连接有与启动开关并联的手动开关，所述手动开关与第一线圈电连接。

优选的，所述进液管道通过法兰盘固定在消防管道上，喷头外管道套在进液管道外侧并与所述法兰盘固定连接。

优选的，所述进液混合腔表面沿周向设置有多个能够在喷头外管道内壁跟随进液混合腔滑动的滑动滚轮。

优选的，所述喷头外管道敞口端的内表面呈倾斜减缩，所述敞口端的内表面设置有缓冲垫，进液混合腔的表面倾斜设置有与喷头外管道敞口端内表面平行的限位板。

本发明还提供了一种消防系统，至少使用所述的用于特高压换流变压器的防爆喷头作用于换流变压器的油箱密封法兰、套管升高座和分接开关所在的位置。

本发明提供的用于特高压换流变压器的防爆喷头及消防系统的优点在于：在未工作时喷头藏在喷头外管道内部，爆炸发生时不会损坏喷头，爆炸发生后，驱动单元控制喷头跟随进液混合腔从喷头外管道内伸出进行工作，从而实现防爆效果，使喷头躲过爆炸的冲击，确保消防系统的正常运行。通过两个线圈和交变电场实现对进液混合腔运动的控制，使用方便；综合断路器通电情况和火情控制喷头的动作，确保防爆喷头在换流变压器不带电情况下安全作业；并且还设置有手动开关，在必要时可通过人工控制喷头动作，进液混合腔上通过滑动滚轮与喷头外管道配合并进行导向，提高运动稳定性，敞口端与限位板配合实现对进液混合腔运动距离的限制。

附图说明

图1为本发明的实施例提供的用于特高压换流变压器的防爆喷头的示意图；

图2为本发明的实施例提供的用于特高压换流变压器的防爆喷头的驱动单元的示意图；

图3为本发明的实施例提供的用于特高压换流变压器的防爆喷头的继电器控制逻辑示意图；

图4为本发明的实施例提供的换流变压器与防爆消防喷头的配合位置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本实施例提供了一种用于特高压换流变压器的防爆喷头，包括喷头外管道1、固定于喷头外管道1内的进液管道2和与进液管道2同轴设置的进液混合腔3，所述固定管和2和进液混合腔3之间设置有能够沿轴向伸缩的膨胀节4，所述进液管道2与消防管道5固定连接并保持连通，所述喷头外管道1与消防管道5固定连接并套设在进液管道2的外层；喷头外管道1轴向远离消防管道5的一端为敞口端11，所述进液混合腔3的端部具有能够从喷头外管道1的敞口端11伸出的喷头31，喷头外管道1上还设置有驱动进液混合腔3轴向运动的驱动单元6，存在火情时驱动单元6能够发出信号令喷头31从喷头外管道1中伸出。

本实施例提供的消防喷头，在未工作时喷头31藏在喷头外管道1内部，爆炸发生时不会损坏喷头，火情发生后，驱动单元6控制喷头31跟随进液混合腔3从喷头外管道1内伸出进行工作，从而实现防爆效果，使喷头31躲过爆炸的冲击，即使部分位置的消防喷头因喷头外管道1损坏而无法继续工作，也不会对整个消防系统的正常运行产生影响，确保消防系统的正常运行。

同时参阅图2，所述驱动单元6包括固定于喷头外管道1上的第一线圈61和处于进液混合腔3上的第二线圈62，所述第一线圈61处于进液管道2的范围内，第一线圈61接入交流电产生电路，电流流过第一线圈61时会产生磁场，由于第一线圈61接入交流电路，交变电场会产生交变磁场，从而在第二线圈62上产生感应电流和感应磁场，基于楞次定律可知该感应磁场的方向始终与第一线圈61的交变磁场相反，即第一线圈61和第二线圈62相互排斥，将所述进液混合腔3沿轴向驱动伸出，从而使喷头31能够露在喷头外管道1外进行消防作业。

所述膨胀节4选用伸缩波纹管，膨胀节4两端分别通过连接件41与进液管道2和进液混合腔3固定连接，所述连接件41根据膨胀节4的规格可直接购买得到。

对于本实施例使用的特高压直流换流站来说，在换流变压器无法工作时，只能提供直流电，结合图2，本实施例提供的交流电产生电路包括依次串联的直流电源63、电容器64和逆变器65，所述逆变器65的输出端通过启动开关(图未示)与第一线圈61连接，当启动开关闭合时，电容器64瞬时放电并通过逆变器65形成交流电，从而使第一线圈61产生强大的交变磁场。所述第一线圈61外侧还套设有防护罩611，防止第一线圈61被爆炸损坏；为了防止元器件在爆炸中损坏，优选实施例中可以在元器件固定位置的外面设置保护罩。

本实施例中所述启动开关选用继电器，结合图2和图3，所述继电器包括线圈71和常开触点72，所述线圈71分别电连接有用于监测是否存在火情的判断模块73和用于监测断路器是否带电的出线断路器分位模块74，常开触点72一端与逆变器65的输出端电连接，另一端与第一线圈61电连接；当出现火情且断路器不带电时，常开触点72闭合。

所述出线断路器分位模块，分别用于检测换流变压器出线侧断路器所处的分闸位置，为了防止误报，出于冗余设计的考虑，本实施例中设置有两个所述出线断路器分位模块，当两个出线断路器分位模块均发出断路器不带电的信号时，继电器才会改变常开触点72的动作，确保喷头在断路器不带电的情况下工作，而断路器一旦分闸后，就没有爆炸的期初能量了，因此断路器分位信号一般与爆炸同时出现或晚于爆炸出现，通过检测断路器分位信号，能够确保爆炸发生后喷头31再伸出进行工作。

所述判断模块73包括分置于喷头外管道1外侧的烟雾检测器13和火焰探测器14，以及缠绕在换流变压器上的感温电缆(图未示)，感温电缆用于检测换流变压器箱体的温度；当烟雾检测器13、感温电缆和火焰探测器14中至少两个触发动作信号时，判断模块73发出存在火情的信号，所述烟雾检测器13和感温电缆基于阈值触发动作信号，具体数值本领域技术人员可根据需要自行设定。

为了确保各传感器能够准备的检测出火情，可以在不同位置设置多个相同的传感器，每种传感器有任意一个被触发，则该传感器对应的信号就被触发。

所述烟雾检测器13设置于喷头外管道1的敞口端11外侧，所述火焰探测器14选用固定于喷头外管道1上的摄像头，所述摄像头14的镜头为防爆镜头，摄像头14的作用方向与进液混合腔3的作用方向相同，即与喷头外管道1的轴向平行。

再参考图2，所述逆变器65的输出端还通过手动开关66与第一线圈61电连接，所述手动开关66与常开触点72并联，可以在需要时人为控制第一线圈61工作，所述手动开关66优选使用遥控控制，从而实现远程控制，保障操作人员的安全。

再参考图1，所述进液管道2通过法兰盘15固定在消防管道5上，喷头外管道1套在进液管道2外侧并与所述法兰盘15固定连接，从而形成对进液管道2的保护。为了保持进液混合腔3运动时的稳定性，所述进液混合腔3外表面沿周向均匀设置有四个能够与喷头外管道1内壁滑动的滑动滚轮31，为了防止膨胀节4因拉力不够导致进液混合腔3沿轴向运动，所述喷头外管道1内侧可以设置于滑动滚轮31配合的弹性阻挡块33，从而阻止进液混合腔3的轴向运动，并能够在电磁铁的作用下使滑动滚轮31越过该弹性阻挡块33进行运动。所述喷头外管道1的敞口端11的内表面呈倾斜减缩，所述敞口端11的内表面设置有缓冲垫16，进液混合腔3的表面倾斜设置有与敞口端11的内表面平行的限位板32，从而对进液混合腔3的伸长距离进行限位，并保证喷头31能够从喷头外管道1内伸出进行消防作业。

在爆炸后变压器油燃烧过程中整个喷头外管道1有可能因受热变形发生倾斜，从而影响对整个灭火区域的包络效果，优选实施例中可以在消防管道5上设置支撑或拉紧喷头外管道1的斜撑(图未示)，斜撑一端固定在消防管道5上，另一端固定在喷头外管道1的敞口端11一侧。

所述喷头31一体成型以提高结构强度，喷头31中间为供消防介质流通的空腔，喷头31的进液端通过螺纹与进液混合腔3螺纹连接，喷头31的末端为平底锥形释放圆台，喷头31末端的锥形面和平底端面上均设置有释放孔(图未示)，从而增大喷头31的释放面，提高覆盖范围，喷头31末端的释放孔面积之和不小于喷头31入口的横截面积。

参考图4，本实施例还提供了具有该防爆消防喷头的消防系统，该消防系统作用于换流变压器，由于换流变压器部分薄弱位置需要重点关注，因此至少需要设置能够作用于油箱密封法兰81、套管升高座82和分接开关83等薄弱部件的防爆喷头，具体为在距离该薄弱位置最近的一侧消防管道5上设置朝向该薄弱位置的防爆喷头。