换流变溢流火模拟装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及电气消防领域，具体涉及一种换流变溢流火模拟装置。


背景技术：

[0002]
换流站是电力系统的重要枢纽，其是在高压直流输电系统中，为了完成将交流电变换为直流电或者将直流电变换为交流电的转换，并达到电力系统对于安全稳定及电能质量的要求而建立的站点，换流站的安全可靠运行是电力系统正常运行的基础。换流变压器是换流站的核心设备之一，由于换流变压器的能量大、储油量多、布置紧密、运行温度高，火灾风险高、危害大，一旦发生火灾，会造成重大经济财产损失，严重威胁电网的安稳运行。换流变压器本体及其附属部件包括油箱、网侧套管及其升高座、阀侧套管、分接开关等，容易因故障引发火灾。因此，亟需建立换流变火灾模拟装置，为开展灭火试验研究提供标准火源。
[0003]
目前针对油浸式变压器的火灾模型主要集中在对交流变压器的火灾场景模拟，包括网侧高压套管火灾、油坑火灾、油箱本体火灾场景及其引发溢流火灾的模拟，缺乏对直流变压器(换流变)特有的阀侧穿墙套管火灾场景的考虑，同时在模拟溢流火源时无法主动控制溢油速度，因而无法适应换流变灭火试验的需求。如公开号为cn110992803a的中国发明专利申请，公开了一种油浸式变压器火灾模型及火灾模拟方法，包括变压器本体模型和围绕变压器本体模型构建的集油坑模型、喷射火模型、流淌火模型和高压套管炸裂火模型，其通过模拟变压器实体发生火灾可能产生的各种火情进行模拟体现油浸式变压器发生火灾时的情况；并且，通过油浸式变压器火灾模型进行火灾模拟，为验证各类灭火系统扑灭油浸式变压器火灾的有效性提供了保证。但该模型存在如下缺陷：(1)缺乏对阀侧穿入阀厅部分含油套管火灾的考虑，仅能模拟油浸式交流变压器(不含阀侧穿墙套管)的火灾场景，无法模拟直流变压器(换流变)阀侧套管火灾场景；(2)缺乏对不同尺寸网侧套管升高座的考虑，无法实现流淌火流淌速度的大范围控制(实际换流变火灾时，不同尺寸套管升高座处溢流速度在3-30l/s)；(3)未考虑换流变压器油箱内部火灾对流淌火源的加热作用，因而无法真实模拟换流变压器高温热油火和内部加热共同作用引发的火灾危险情形。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的在于提供一种能够重构换流变压器网侧套管、阀侧套管、油箱顶部等炸裂引发的溢流火灾场景，实现不同网侧套管、阀侧套管、油箱本体、油坑等火灾场景以及油箱内部火灾加热变压器溢油的高温热油火灾模拟的装置。
[0005]
本实用新型是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种换流变溢流火模拟装置，包括自下而上依次设置的模拟油坑、油箱内部火源、开口油池；
[0006]
所述模拟油坑中设置阻燃隔火层，模拟油坑通向外设的事故集油池；
[0007]
所述开口油池相对的两个侧壁开设模拟网侧套管升高座溢油口，两侧壁上的模拟网侧套管升高座溢油口对称，两个侧壁中每个侧壁上设置至少两个模拟网侧套管升高座溢
油口，每个侧壁上的模拟网侧套管升高座溢油口沿水平方向依次升高，相邻两个模拟网侧套管升高座溢油口间升高幅度相等，且相邻两个模拟网侧套管升高座溢油口的水平间距相等；
[0008]
与上述相对的两个侧壁相邻的侧壁上倾斜设置模拟阀侧套管，模拟阀侧套管的开口高于最低的模拟网侧套管升高座溢油口，且不高于开口油池顶面；
[0009]
所述开口油池中设置点火装置；
[0010]
还包括通过输油管道连通至开口油池中的模拟储油柜，所述输油管道上设置抽油装置。
[0011]
本实用新型中的装置能够重构换流变压器网侧套管升高座、阀侧套管、油箱顶部等炸裂引发的溢流火灾场景，实现网侧套管升高座、阀侧套管、油箱本体、油坑等火灾共同作用下的立体火灾场景的模拟，配合其他部分，为换流变火灾试验提供模拟火源，模拟火灾产生、发展、猛烈和熄灭阶段。利用抽油装置可主动控制溢油速度，能够实现不同尺寸套管破裂的溢油速度模拟。同时充分考虑换流变压器火灾过程内部绝缘纸板等可燃物引燃对外部溢流高温热油的加热作用，能够实现油箱内部火灾加热变压器溢油的高温热油火灾模拟，从而真实模拟换流变压器高温热油火和内部加热引发的危险情形。
[0012]
优化的，所述油箱内部火源为长方体形状的油箱内部开口油池，油箱内部开口油池中盛放有变压器油以及绝缘纸板。
[0013]
优化的，所述油箱内部火源的顶面距离开口油池底面距离为20-50cm。
[0014]
优化的，所述开口油池相对的两个侧壁中，每个侧壁开设三个模拟网侧套管升高座溢油口。
[0015]
优化的，所述模拟阀侧套管的开口与开口油池顶面平齐。
[0016]
优化的，所述模拟阀侧套管的倾角为20
°-
45
°
。
[0017]
优化的，所述开口油池为顶部开口的长方体形状，其在竖直方向的投影位于模拟油坑的范围内。
[0018]
优化的，所述阻燃隔火层包括水平安装在模拟油坑中的下层网，下层网上放置阻燃隔火材料，阻燃隔火材料能够覆盖模拟油坑，所述阻燃隔火材料上方设置上层网。
[0019]
优化的，所述抽油装置采用抽油泵，抽油泵与开口油池之间的输油管道上设置流量控制阀。
[0020]
优化的，还包括配套测控系统，所述配套测控系统包括视野范围覆盖模拟油坑内部的第一高清摄像头、视野范围覆盖模拟油坑上方的可移动摄像机、视野范围覆盖开口油池以及模拟油坑上方的第二高清摄像头。
[0021]
本实用新型的优点在于：
[0022]
1.本实用新型中的装置能够重构换流变压器网侧套管升高座、阀侧套管、油箱顶部等炸裂引发的溢流火灾场景，实现网侧套管升高座、阀侧套管、油箱本体、油坑等火灾共同作用下的立体火灾场景模拟，配合其他部分，为换流变火灾试验提供模拟火源，模拟火灾产生、发展、猛烈和熄灭阶段。
[0023]
2.本试验装置利用抽油泵主动控制溢油速度，能够实现不同尺寸套管破裂的溢油速度模拟。
[0024]
3.本试验装置充分考虑换流变压器火灾过程内部绝缘纸板等可燃物引燃后对外
部溢流高温热油的加热作用，能够实现油箱内部火灾加热变压器溢油的高温热油火灾模拟，从而真实模拟换流变压器高温热油火和内部加热引发的危险情形。
附图说明
[0025]
图1为本实用新型实施例中换流变溢流火模拟装置的结构示意图；
[0026]
图2为本实用新型实施例中开口油池的示意图；
[0027]
其中，
[0028]
模拟油坑-1、基座-11、排油管路-12；
[0029]
油箱内部火源-2；
[0030]
开口油池-3、模拟网侧套管升高座溢油口-31、模拟阀侧套管-32、点火装置-33；
[0031]
阻燃隔火层-4、下层网-41、阻燃隔火材料-42、上层网-43；
[0032]
模拟储油柜-5、输油管道-51、抽油装置-52、流量控制阀-53；
[0033]
第一高清摄像头-61、可移动摄像机-62、第二高清摄像头-63。
具体实施方式
[0034]
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。
[0035]
如图1所示，一种换流变溢流火模拟装置，包括模拟油坑1、油箱内部火源2、开口油池3、阻燃隔火层4、模拟储油柜5、配套测控系统。
[0036]
如图1所示，模拟油坑1、油箱内部火源2、开口油池3自下而上依次设置。
[0037]
如图1所示，所述模拟油坑1中设置阻燃隔火层4，模拟油坑1通过排油管路12通向外设的事故集油池，所述排油管路12采用管径不小于dn60的不锈钢无缝焊接钢管。
[0038]
如图1、2所示，所述开口油池3相对的两个侧壁开设模拟网侧套管升高座溢油口31，两侧壁上的模拟网侧套管升高座溢油口31对称，两个侧壁中每个侧壁上设置至少两个模拟网侧套管升高座溢油口31，每个侧壁上的模拟网侧套管升高座溢油口31沿水平方向依次升高，相邻两个模拟网侧套管升高座溢油口31间升高幅度相等，且相邻两个模拟网侧套管升高座溢油口31的水平间距相等。
[0039]
如图1、2所示，与上述相对的两个侧壁相邻的侧壁上倾斜设置模拟阀侧套管32，模拟阀侧套管32的开口高于最低的模拟网侧套管升高座溢油口31，且不高于开口油池3顶面，所述开口油池3中设置点火装置33，点火装置33采用现有技术中的电弧点火装置，电弧点火装置设置在开口油池3开口处。
[0040]
如图1所示，所述模拟储油柜5通过输油管道51连通至开口油池3中，所述输油管道51上设置抽油装置52。
[0041]
如图1所示，所述模拟油坑1呈矩形，开设在地面以下，模拟油坑1中设置基座11，所述油箱内部火源2为长方体形状的油箱内部开口油池，油箱内部开口油池中盛放有变压器油以及绝缘纸板，绝缘纸板为现有技术，所述油箱内部开口油池通过支架架设在基座11上，
且所述油箱内部火源2的顶面距离开口油池3底面距离为20-50cm，本实施例为30cm。
[0042]
另外，根据实际需求，也可在油箱内部开口油池处设置电弧点火装置，用以引燃油箱内部火源2。
[0043]
为便于描述及理解，以图1视角为主视图视角，其余方位以此为基准，但此方位的描述不用以限制本实用新型。
[0044]
如图1所示，所述开口油池3通过支架架设在基座11上，所述开口油池3为顶部开口的长方体形状，所述开口油池3的长、宽、高分别为3m、1m、0.5m，开口油池3的长度方向沿左右方向，所述开口油池3底部距离地面3.5m，开口油池3在竖直方向的投影位于模拟油坑1的范围内，且开口油池3四边与模拟油坑1对应的四边间距为2-3m，所述开口油池3四边与模拟油坑1对应的四边间距为2m。
[0045]
如图1、2所示，所述开口油池3相对的两个侧壁中，每个侧壁开设三个模拟网侧套管升高座溢油口31，模拟网侧套管升高座溢油口31的长度为0.6m，深度为0.1m，相邻两个模拟网侧套管升高座溢油口31之间的水平间距相等，且其长度方向沿开口油池3的长度方向，三个模拟网侧套管升高座溢油口31中心点距离开口油池3顶部的竖直距离分别为0.25m、0.15m、0.05m。
[0046]
所述模拟阀侧套管32的直径为0.35m，所述模拟阀侧套管32的开口与开口油池3顶面平齐，所述模拟阀侧套管32的倾角(此处倾角指的是，模拟阀侧套管32与其在水平面的投影之间的夹角)为20
°-
45
°
，本实施例中优选倾角为30
°
，实际倾角大小根据试验需求设置即可，所述模拟阀侧套管32下端中心距离开口油池3内部底面0.1m，所述模拟阀侧套管32设置两个，二者一前一后。
[0047]
如图1所示，所述阻燃隔火层4包括水平安装在模拟油坑1中的下层网41，下层网41上放置阻燃隔火材料42，阻燃隔火材料42能够覆盖模拟油坑1，所述阻燃隔火材料42上方设置上层网43。
[0048]
如图1所示，所述下层网41及上层网43均采用钢丝网制成，网孔径为10-25mm，所述下层网41可嵌入模拟油坑1侧壁以及基座11中，嵌入深度不小于0.1m，或者通过螺栓安装在模拟油坑1侧壁与基座11之间，所述阻燃隔火材料42采用粒径范围为50-80mm的鹅卵石。
[0049]
所述模拟储油柜5中的变压器油为ki-50x、k25中的一种，模拟储油柜5中油量为5-10t，本实施例中为5t，利用外置预热设备将预热到不低于变压器油闪点的变压器油加入所述模拟储油柜5中。
[0050]
所述抽油装置52采用抽油泵，抽油泵与开口油池3之间的输油管道51上设置流量控制阀53，所述输油管道51采用管径不小于dn60的不锈钢无缝焊接钢管。
[0051]
如图1所示，所述配套测控系统包括视野范围覆盖模拟油坑1内部的第一高清摄像头61、视野范围覆盖模拟油坑1上方的可移动摄像机62、视野范围覆盖开口油池3以及模拟油坑1上方的第二高清摄像头63。
[0052]
具体的，如图1所示，所述第一高清摄像头61设置两个，分别位于模拟油坑1中相对的两侧壁上，本实施例中所述第一高清摄像头61分别设置在模拟油坑1中左右两侧壁上，所述可移动摄像机62位于模拟油坑1左侧地面，所述第二高清摄像头63位于整个模拟装置左侧上方，所述第一高清摄像头61、可移动摄像机62以及第二高清摄像头63均连接至外置多通道图像数据采集系统实现数据采集，多通道图像数据采集系统为现有技术。
[0053]
还包括控制单元，控制单元可采用plc，plc为现有技术，本领域技术人员根据需求进行编程即可实现相应控制，整个模拟装置通过控制单元控制，具体的，所述点火装置33、抽油装置52、流量控制阀53、第一高清摄像头61、可移动摄像机62、第二高清摄像头63均由控制单元控制，通过控制电弧点火装置的电源通断，实现通电点火或断电停止点火，电弧点火装置的电源通断可实现远距离自动控制。
[0054]
本实用新型中的换流变溢流火模拟装置在实际应用时，能够重构换流变压器网侧套管升高座、阀侧套管等炸裂引发的溢流火灾场景，实现网侧套管升高座、阀侧套管、油箱本体、油坑等火灾共同作用下的立体火灾场景的模拟，配合其他部分，为换流变火灾试验提供模拟火源，模拟火灾产生、发展、猛烈和熄灭阶段。
[0055]
本试验装置利用抽油泵主动控制溢油速度，能够实现不同尺寸套管破裂的溢油速度模拟。
[0056]
本试验装置充分考虑换流变压器火灾过程内部绝缘纸板等可燃物引燃对外部溢流高温热油的加热作用，能够实现油箱内部火灾加热变压器溢油的高温热油火灾模拟，从而真实模拟换流变压器高温热油火和内部加热引发的危险情形。
[0057]
本实用新型中的换流变溢流火模拟装置能够实现换流变压器火灾发展过程中网侧套管、阀侧套管、油箱内部火灾、油坑火灾场景的发展演化过程模拟，按照图1和图2布置试验场地，随后进行如下步骤：
[0058]
s1、网侧套管火灾阶段
[0059]
利用外置预热设备将预热到不低于变压器油闪点的变压器油加入所述模拟储油柜5中，打开抽油装置52将模拟储油柜5中的热变压器油通过输油管道51经流量控制阀53进入开口油池3，当开口油池3中的变压器油开始从模拟网侧套管升高座溢油口31中溢出时，利用点火装置33点燃开口油池3中的高温变压器油，形成开口油池开口油池溢流火，利用抽油装置52控制溢油速度，模拟网侧套管火灾阶段；
[0060]
s2、网侧套管和阀侧套管火灾共同作用阶段
[0061]
当变压器油充满开口油池3，与开口油池3顶部竖直高度相同的模拟阀侧套管32开始溢油时，进入网侧套管和阀侧套管火灾共同作用阶段；
[0062]
s3、网侧套管、阀侧套管和油坑火灾共同作用阶段
[0063]
随着流入从开口油池3的模拟网侧套管升高座溢油口31和模拟阀侧套管32溢出的变压器油在模拟油坑1顶部逐渐聚集，形成油坑火灾，进入网侧套管、阀侧套管和油坑火灾共同作用阶段；
[0064]
s4、网侧套管、阀侧套管、油坑火灾和油箱内部火灾共同作用阶段
[0065]
当模拟油坑1顶部火灾出现不小于3min后，同时模拟油坑1底部尚未出现火灾，利用外置火源点燃油箱内部火源2内部的变压器油和含油绝缘纸板，当油箱内部火源2持续燃烧不少于30s时，停止点火，从此时开始进入网侧套管、阀侧套管、油坑火灾和油箱内部火灾共同作用阶段(立体火灾阶段)，油箱内部火源2开始对开口油池3的变压器油加热，火灾进入最危险的情形；
[0066]
s5：火灾逐渐熄灭阶段
[0067]
当模拟储油柜5内部试验用油逐渐燃烧减少，开口油池3联结的模拟阀侧套管32和模拟网侧套管升高座溢油口31逐渐停止溢油，进入开口油池3火灾阶段，然后模拟油坑1顶
部火灾熄灭，直到开口油池3的变压器油燃烧完毕，完全熄灭，最后利用外置专用泡沫灭火剂扑灭油箱内部火源2，试验结束。
[0068]
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。