适用于特高压换流站的防爆喷淋灭火系统的制作方法

1.本实用新型涉及特高压领域，更具体涉及适用于特高压换流站的防爆喷淋灭火系统。


背景技术：

2.特高压直流输电是世界上最先进的输电技术之一，我国已成为世界直流输电大国并引领特高压直流输电技术的发展。2016年1月11日，准东—皖南(新疆昌吉—安徽宣城)
±
1100kv特高压直流输电工程开工建设。这是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。
3.特高压换流站是电网的重要组成部分，承接着全国的电力输送任务，保证特高压换流站的正常平稳运行，对于社会的生产、生活以及社会稳定具有重要的意义。特高压换流站内的换流变压器属于一种大型含油设备，单台设备含变压器油约200吨。换流变压器一旦发生火灾，常伴随着爆炸、爆燃等现象，如果不能及时有效控制单台变压器火灾，可能会对单阀组多台换流变压器和相邻阀厅内精密设备带来严重破坏，造成的经济损失和社会影响难以估量。
4.一直以来，国内用来扑灭变压器火灾的灭火技术主要有细水雾系统、固定式水喷雾系统、sd型泡沫防爆喷淋灭火系统、排油注氮灭火系统、高压co2全淹没灭火系统，研究人员已对各种灭火技术特点及适用性开展了相关研究，并对比分析了各种灭火手段之间的优缺点；国外则主要使用全自动压缩空气a类泡沫灭火系统(cafs)。
5.国内针对变压器灭火系统也做了相关研究，东华工程科技股份有限公司发表期刊文献《油浸变压器水喷雾灭火系统的设计探讨》[j].广州化工,2013,41(8):240
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242，研究了目前常用的保护各类油浸变压器的灭火系统，描述了水喷雾灭火系统的灭火原理及其系统组成。乐山市消防支队发表期刊文献《油浸变压器的火灾危险性及预防措施》[j].消防科学与技术,2006(b03):146
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147，研究了油浸电力变压器的构造以及火灾预防措施，并着重介绍了水喷雾系统和排油注氮灭火系统。中国联合工程公司发表期刊文献《水喷雾灭火系统在大型油浸变压器中的应用》[j].山西建筑,2009,35(14):171
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172，研究了水喷雾灭火系统在大型油浸变压器中的应用，介绍了大型油浸变压器水喷雾灭火系统的组成和控制方式，探讨了设计中应该注意的问题，以使系统设计不断改进。公安部天津消防研究所发表期刊文献《水喷雾系统灭油浸变压器火灾试验研究》[j].消防科学与技术,2012,31(12):1303
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1305，对水喷雾系统灭油浸变压器火灾进行了试验研究，且对变压器的水喷雾系统设置提出了建议。河北能源工程设计有限公司发表《油浸变压器消防系统设计浅析》[j].中小企业管理与科技,2009(7):287
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288，研究比较了水喷雾灭火系统、sd型泡沫防爆喷淋灭火系统、高压co2全淹没灭火系统三种变压器固定式消防系统。
[0006]
国内对于变压器灭火技术的研究大多针对常规变压器，灭火手段停留在较为传统的水雾和泡沫喷雾等方式，在新技术如压缩空气泡沫及其它高效水基灭火技术的应用落后于国外，也尚未有针对具有box
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in等复杂结构的新建特高压换流站大型换流变压器灭火技
术系统的研究，各种灭火技术对特高压换流变压器的适用性尚未明了。
[0007]
综上所述，当前换流站设置的消防灭火系统难以完全覆盖换流变特殊火灾行为。换流站换流变压器区域消防灭火系统存在以下问题
①
当前换流站灭火系统终端释放装置是压力喷头，布置在换流变周围区域，不具备任何抗爆炸冲击能力，爆炸发生时，可能直接导致系统失效；
②
事故表明，换流变压器升高座、套管属于高火灾风险部位，目前消防灭火系统并未对该区域增加任何额外防护措施。
[0008]
因此，为了实现高效灭火和可靠灭火，需要对特高压换流站消防灭火系统进行更加可靠的设计。


技术实现要素：

[0009]
本实用新型所要解决的技术问题在于如何实现特高压换流站消防灭火系统的防爆性能。
[0010]
本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：适用于特高压换流站的防爆喷淋灭火系统，包括消防管道、喷淋管以及压缩空气泡沫产生子系统，所述换流变四周布置若干喷淋管，每个所述喷淋管均与一路消防管道连通，喷淋管的出口均正对所述换流变，压缩空气泡沫产生子系统的出口与所有的消防管道的入口连通，所述压缩空气泡沫产生子系统布置在远离换流变的位置。
[0011]
本实用新型喷淋管布置在换流变两侧的防火墙上，位于换流变的四周，实现全覆盖灭火，由于换流变较低端容易发生火灾以及爆炸，所以喷淋管的泡沫是通过远端的压缩空气泡沫产生子系统产生的，所以无需压力喷头产生泡沫，不需要设置压力喷头，泡沫直接通过喷淋管出口喷出，发生火灾时，压缩空气泡沫产生子系统不会因火灾而损毁，即使发生爆炸导致爆炸点周围的部分消防管道终端破坏，压缩空气泡沫产生子系统还能产生灭火介质，并通过管道将灭火介质通过其他未被损坏的消防管道输送到火灾发生处，进行灭火。
[0012]
进一步地，所述特高压换流站包括若干组相互平行布置的单阀组换流变，每个单阀组换流变包括若干台等间隔布置的换流变，相邻换流变之间通过防火墙隔开，每个单阀组换流变后侧均平行的布置一个阀厅，单阀组换流变与对应的阀厅整体构成一个极，两个极为一组极，每组极包括高端阀组和低端阀组，同组极内的两个极之间镜像对称设置，相邻组极之间的低端阀组背靠背布置或者高端阀组背靠背设置，每台换流变的阀厅侧套管伸入其对应的阀厅内。
[0013]
进一步地，每个所述换流变两侧的防火墙上均设有至少一个喷淋管。
[0014]
进一步地，所述喷淋管为抗爆喷淋管。
[0015]
进一步地，喷淋管为由横管和竖管组合而成的十字架形管道，竖管相对地面垂直，横管与防火墙侧面的消防管道连通，且横管竖管上均开设有若干个开口。
[0016]
进一步地，所述换流变四周设有降噪板，降噪板以及换流变整体位于两扇防火墙之间，换流变的套管以及套管升高座穿出降噪板位于换流变中间正上方位置，位于防火墙上的消防管道穿过降噪板与横管连通且横管的若干个开口正对换流变，竖管穿出降噪板与套管以及套管升高平行。
[0017]
本实用新型的优点在于：
[0018]
(1)本实用新型喷淋管布置在换流变两侧的防火墙上，位于换流变的四周，实现全
覆盖灭火，由于换流变较低端容易发生火灾以及爆炸，所以喷淋管的泡沫是通过远端的压缩空气泡沫产生子系统产生的，所以无需压力喷头产生泡沫，不需要设置压力喷头，泡沫直接通过喷淋管出口喷出，发生火灾时，压缩空气泡沫产生子系统不会因火灾而损毁，即使发生爆炸导致爆炸点周围的部分消防管道终端破坏，压缩空气泡沫产生子系统还能产生灭火介质，并通过管道将灭火介质通过其他未被损坏的消防管道输送到火灾发生处，进行灭火。
[0019]
(2)套管、套管升高座等为换流变薄弱部位，这些薄弱部位最有可能先发生火灾以及爆炸，所以在套管以及套管升高座旁布置有喷淋管的竖管，喷淋管的竖管与升高座以及套管均相对地面垂直，喷淋管能够喷淋灭火介质，通过喷淋管的竖管加强对薄弱部位的火灾防护，提高灭火效能。
[0020]
(3)所述压缩空气泡沫产生子系统布置在远离换流变所在区域的位置，灭火介质产生子系统远离可能的火灾发生地，发生火灾时，压缩空气泡沫产生子系统不会因火灾而损毁，即使发生爆炸导致消防管道终端破坏，灭火介质产生子系统还能产生灭火介质并通过管道将灭火介质输送到火灾发生处，进行灭火。
附图说明
[0021]
图1为本实用新型实施例提供的适用于特高压换流站的防爆喷淋灭火系统中单个换流变及其灭火设施布置示意图；
[0022]
图2为本实用新型实施例提供的适用于特高压换流站的防爆喷淋灭火系统中单阀组换流变与阀厅组成的极及其灭火设施布置示意图；
[0023]
图3为本实用新型实施例提供的适用特高压换流站的灭火系统中特高压换流站及其灭火设施布置示意图；
[0024]
图4为本实用新型实施例提供的适用特高压换流站的灭火系统的试验结果示意图。
[0025]
其中，各标号代表的零件如下：
[0026]
1、换流变
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2、防火墙
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3、阀厅
[0027]
4、消防管道
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5、喷淋管
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6、压缩空气泡沫产生子系统
[0028]
11、分区选择阀
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13、供泡主管选择阀
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14、供泡管道
[0029]
16、套管
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501、横管
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502、竖管
具体实施方式
[0030]
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0031]
本实施例提供适用于特高压换流站的防爆喷淋灭火系统，如图1所示为单个换流变1及其灭火设施布置示意图，如图2为单阀组换流变100和阀厅3组成的极及其灭火设施布置示意图，如图3为特高压换流站及其灭火设施布置示意图，所述特高压换流站包括若干组相互平行布置的单阀组换流变100，每个单阀组换流变100包括若干台等间隔布置的换流变
1，相邻换流变1之间通过防火墙2隔开，每个单阀组换流变100后侧均平行的布置一个阀厅3，单阀组换流变100与对应的阀厅3整体构成一个极，两个极为一组极，每组极包括高端阀组和低端阀组，同组极内的两个极之间镜像对称设置，相邻组极之间的低端阀组背靠背布置或者高端阀组背靠背设置，每台换流变1的阀厅侧套管伸入其对应的阀厅3内。如图3所示，本实施例中，特高压换流站包括依次平行布置的四个极，分别是极1高端阀组200、极1低端阀组300、极2低端阀组400以及极2高端阀组500，极1高端阀组200和极1低端阀组300镜像对称设置，极2高端阀组和极2低端阀组400镜像对称设置，极1低端阀组300和极2低端阀组400背靠背设置，其中，每个单阀组换流变100具有6台换流变1，相邻换流变1之间由防火墙2隔开，等间距布置。
[0032]
重点参阅图1和3所示，所述适用于特高压换流站的防爆喷淋灭火系统，包括压缩空气泡沫产生子系统6、消防管道4和喷淋管5，所述压缩空气泡沫产生子系统6输出的灭火介质为压缩空气泡沫。所述压缩空气泡沫产生子系统6布置在远离换流变1所在区域的位置，一般分别布置在特高压换流站广场，具体的，压缩空气泡沫产生子系统6布置在极1广场或者布置在极2广场。压缩空气泡沫产生子系统6远离可能的火灾发生地，发生火灾时，压缩空气泡沫产生子系统6不会因火灾而损毁，即使发生爆炸导致爆炸点周围的部分消防管道终端破坏，压缩空气泡沫产生子系统6还能产生灭火介质，并通过管道将灭火介质通过其他未被损坏的消防管道输送到火灾发生处，进行灭火。
[0033]
所述特高压换流站内每个换流变1四周均设有消防管道4，每个换流变1两侧的防火墙2上均设有喷淋管5，每个所述喷淋管5均与一路消防管道4连通，每个换流变1所在位置的喷淋管5的出口均正对所述换流变1。压缩空气泡沫产生子系统6的出口与所有的消防管道4的入口连通，压缩空气泡沫产生子系统6给消防管道4供泡。
[0034]
所有单阀组换流变100靠近压缩空气泡沫产生子系统6的一端设有分区选择阀11，所有消防管道4与其所在单阀组换流变100的分区选择阀11连接；所有分区选择阀11顺次通过供泡主管选择阀13以及供泡管道14与压缩空气泡沫产生子系统6的出口连接。消防管道4出口连接喷淋管5，实现喷淋灭火。消防管道4布置在每个换流变1四周，对每个换流变1四周进行灭火，完全覆盖特高压换流变1的四周，系统可靠性高。
[0035]
如图1所示，每个所述换流变1中间部位设置有套管16以及套管升高座，所述套管16以及套管升高座旁布置有喷淋管5，所述喷淋管5为抗爆喷淋管5。喷淋管5为由横管501和竖管502组合而成的十字架形管道，竖管502与升高座以及套管16均相对地面垂直，横管501与防火墙2侧面的消防管道4连通，且横管501和竖管502上均开设若干个开口。套管16、套管升高座等为换流变1薄弱部位，这些薄弱部位最有可能先发生火灾以及爆炸，所以在套管16以及套管升高座旁布置有喷淋管5，喷淋管5的竖管502与升高座以及套管16均相对地面垂直，喷淋管5能够喷淋灭火介质，通过喷淋管5的竖管502加强对薄弱部位的火灾防护，提高灭火效能。换流变1发生火灾以及爆炸后最先损伤的是距离换流变1最近的装置，即位于低端的喷淋管容易被炸坏，现有灭火系统中的喷淋管上设置的均是压力喷头，即由压力喷头将介质转换成泡沫喷出灭火，一旦喷淋管被炸坏，相应的喷头也被炸坏，则介质产生系统产生的介质通过喷淋管继续流出，但是因为无法被转换为泡沫，所以无法起到灭火的作用，同时介质的不断流出，也是对介质的浪费，本实施例的压缩空气泡沫产生子系统6布置在远端，并且压缩空气泡沫产生子系统6输出的灭火介质为压缩空气泡沫，无需设置压力喷头将
介质转换成泡沫，因此，即使喷淋管被炸坏，也不会导致灭火系统失效，压缩空气泡沫产生子系统6产生的压缩空气泡沫会继续通过管道出口喷淋到着火的部位，继续灭火。
[0036]
所述换流变1四周设有降噪板(图未示)，降噪板以及换流变1整体位于两扇防火墙2之间，套管16以及套管升高座穿出降噪板位于换流变1中间正上方位置，位于防火墙2上的消防管道4穿过降噪板与横管501连通且横管501的若干个出口正对换流变1，竖管502穿出降噪板与套管16以及套管16升高平行。降噪板能够有效消除换流变1的噪声。
[0037]
本实用新型的工作过程为：
[0038]
当极1高低端阀组火灾，由于极1高低端阀组布置在极1广场，压缩空气泡沫产生子系统6也布置在极1广场，打开压缩空气泡沫产生子系统6所连接的分区选择阀11，启动压缩空气泡沫产生子系统6，由压缩空气泡沫产生子系统6给消防管道4供泡，与分区选择阀11连接的消防管道4通过喷淋管5出泡，实现对极1高低端阀组喷淋灭火。极1高低端阀组指的是极1高端阀组和极1低端阀组。
[0039]
需要说明的是，初始状态时，压缩空气泡沫产生子系统6与邻近的极1的消防管道4之间的阀为常闭状态，对于分区选择阀的启动以及压缩空气泡沫产生子系统6的启动均可以采用远程手动启动或者就地手动启动。
[0040]
为验证本实用新型的适用于特高压换流站的防爆喷淋灭火系统，开展了1:1全尺寸特高压换流变实体火试验，立体溢流火面积达100m2以上，首先将变压器油温加热到150℃左右后点燃，待充分燃烧后，开启压缩空气泡沫产生子系统6。防爆喷淋灭火系统的试验结果如图4所示，防爆喷淋灭火系统的关键参数如表1所示，从图4中可以看出防爆喷淋灭火系统的灭火时间为180s，防爆喷淋灭火系统响应速度快，试验测试佐证了本实用新型提出的适用于特高压换流站的防爆喷淋灭火系统是完全符合特高压换流站火灾灭火需求的。
[0041]
表1防爆喷淋灭火系统的关键参数
[0042][0043]
通过以上技术方案，本实用新型实施例1提供的适用特高压换流站的灭火系统，一套灭火系统的消防管道布置在每个换流变1四周，对每个换流变1四周进行灭火，另一套灭火系统的消防管道布置在每个换流变1上方，从每个换流变1上方发射灭火介质进行压制灭火，两套灭火系统实现换流变1全区域完全覆盖，完全覆盖特高压换流变1的四周以及上方的所有火灾特征行为，同时两套系统互为备用，单套灭火介质产生子系统损坏，另一台灭火介质产生子系统能够继续提供灭火介质，系统可靠性高。另外，本实施例的介质产生子系统布置在远端，并且压缩空气泡沫产生子系统6以及第二灭火介质产生子系统7输出的灭火介
质均为压缩空气泡沫，无需设置压力喷头将介质转换成泡沫，因此，即使喷淋管被炸坏，也不会导致灭火系统失效，压缩空气泡沫产生子系统6以及第二灭火介质产生子系统7产生的压缩空气泡沫会继续通过管道出口喷淋到着火的部位，继续灭火。
[0044]
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。