火電廠主變壓器滅火系統(tǒng)比選

陳 松

河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，河北石家莊 050031

火力發(fā)電廠220kV及以上大型主變壓器火災(zāi)爆炸事故時(shí)有發(fā)生，造成的后果及其嚴(yán)重，因此如何采取有效措施，防止大型主變壓器火災(zāi)事故及事故擴(kuò)大帶來的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響，是十分重要的課題。

根據(jù)《火力發(fā)電廠與變電所設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50229-2006第7.1.8條規(guī)定，機(jī)組容量為300mW及以上的燃煤電廠應(yīng)按表1的規(guī)定設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，固定滅火系統(tǒng)[1]。

表1 主要建（構(gòu)）筑物和設(shè)備火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和固定滅火系統(tǒng)

室外油浸式變壓器固定滅火系統(tǒng)使用較多的方式主要有 2種：1）水噴霧滅火系統(tǒng)；2）排油注氮滅火系統(tǒng)。

1 水噴霧滅火系統(tǒng)

水噴霧滅火系統(tǒng)是目前最廣泛的變壓器滅火方式。

原理：水噴霧系統(tǒng)由消防泵、雨林閥、管道、水霧噴頭及控制系統(tǒng)組成。本系統(tǒng)是利用高壓水經(jīng)過霧化噴頭，可噴射出霧狀水流，霧狀水粒的平均粒徑一般在0.1mm～0.7mm之間。水霧噴在變壓器上，一方面進(jìn)行吸熱冷卻，另一方面使燃燒物和空氣隔絕，產(chǎn)生窒息而起到滅火作用。

優(yōu)點(diǎn)：1）該系統(tǒng)滅火效果好。但水噴霧系統(tǒng)固定投資較高，施工復(fù)雜，且水霧噴頭如長(zhǎng)時(shí)間不用會(huì)銹死，需重新更換，日常維護(hù)費(fèi)用較高；2）該系統(tǒng)消防蓄水池容積很大，泵房占用面積較大，且需設(shè)置雨林閥間。冬季需要防凍。

缺點(diǎn)：1）定期試噴是水噴霧滅火系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的保證，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理。如不定期試噴，一旦火災(zāi)發(fā)生，水噴霧滅火系統(tǒng)很難保證有效滅火。但因試噴會(huì)造成對(duì)電廠運(yùn)行的影響，且噴霧演習(xí)后排水、系統(tǒng)復(fù)位工作量大，所以該系統(tǒng)很難真正做到定期試噴。如維護(hù)不當(dāng)，會(huì)造成銹死，形同虛設(shè)2）變壓器周圍的給水配管或噴頭積塵堵塞、故障時(shí)，檢修時(shí)變壓器需停運(yùn)；檢修變壓器時(shí)，也需將給水管網(wǎng)拆除，工作繁重；3）水噴霧滅火系統(tǒng)是規(guī)范中推薦的最常用的一種變壓器滅火形式，工藝成熟、原理簡(jiǎn)單、滅火效果好，在火電廠、變電所安裝很多。但該系統(tǒng)需要專門的水泵房和高壓消防泵組，對(duì)水源要求較高，占地面積較大，土建費(fèi)用高；4）該方式在南方地區(qū)應(yīng)用廣泛，但對(duì)于缺水地區(qū)是不合適的。

2 排油注氮滅火系統(tǒng)

當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障產(chǎn)生高溫，迫使油分解生成大量氣體，進(jìn)而引起重瓦斯繼電器動(dòng)作、壓力釋放閥動(dòng)作或其他變壓器跳閘信號(hào)動(dòng)作，使變壓器開關(guān)跳閘，或者由于變壓器內(nèi)部壓力急劇上升，造成箱體開裂爆炸起火，并跳開變壓器開關(guān)，此時(shí)，排油注氮滅火系統(tǒng)動(dòng)作，首先排出變壓器油箱頂部部分熱油、降低油箱壓力，同時(shí)油枕下斷流閥動(dòng)作，切斷油枕至變壓器箱體的油路，防止變壓器油箱爆炸和火勢(shì)蔓延。排油3s～10s后，由于原管路內(nèi)油壓變化使恒壓器動(dòng)作，使氮?dú)鈴挠拖涞撞績(jī)蓚?cè)多孔管注入，攪拌變壓器油，強(qiáng)制冷卻故障點(diǎn)處油溫，并在油箱油層頂部形成氮?dú)獗Ｗo(hù)層，隔絕空氣，降低變壓器油箱內(nèi)油面的空氣含氧量。油火在火災(zāi)初期即被撲滅。連續(xù)注氮30min，使變壓器充分冷卻，防止復(fù)燃。

排油注氮滅火方式是集火災(zāi)探測(cè)、報(bào)警與滅火系統(tǒng)為一身的滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝布置簡(jiǎn)單美觀且滅火時(shí)間短、效率高等特點(diǎn)；排油注氮主要由感溫探頭、火災(zāi)報(bào)警及控制系統(tǒng)、氮?dú)庠唇M成。本系統(tǒng)無需在變壓器附近設(shè)置較多的消防管線及噴頭，對(duì)變壓器的日常維護(hù)都十分有利。本系統(tǒng)與水噴霧系統(tǒng)相比較，投資費(fèi)用較少，滅火時(shí)間短。

優(yōu)點(diǎn)：1）排油注氮滅火系統(tǒng)無需人工操作，從氮?dú)膺M(jìn)入變壓器本體到火熄滅，全過程自動(dòng)運(yùn)行；2）排油注氮滅火系統(tǒng)能迅速將油枕與本體中的油隔開，滅火快（20s～30s），損失小。滅火后繼續(xù)充氮30min，以冷卻變壓器油，防止復(fù)燃。

缺點(diǎn)：1）排油注氮滅火系統(tǒng)因須和變壓器油箱聯(lián)接，當(dāng)此系統(tǒng)出故障時(shí)，會(huì)影響變壓器的運(yùn)行。且該系統(tǒng)具有不可中斷的特性，一旦啟動(dòng)，就必須完成將變壓器的一部分油排出本體，將氮?dú)獬淙氲倪^程。因而一旦系統(tǒng)誤動(dòng)作，勢(shì)必造成一臺(tái)變壓器的停產(chǎn)檢修，給電廠運(yùn)行帶來巨大的影響。即便放油蝶閥或斷流閥故障，也需變壓器停運(yùn)檢修；2）善后工作代價(jià)昂貴：即使滅火裝置正常工作，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，大量的絕緣油排到事故油池，幾噸、幾十噸的絕緣油的過濾、干燥費(fèi)用是相當(dāng)高的。

排油注氮滅火系統(tǒng)的發(fā)展：

《火力發(fā)電廠與變電所設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對(duì)排油注氮滅火系統(tǒng)進(jìn)行了推薦。此外該滅火裝置在國(guó)外發(fā)展勢(shì)頭良好：法國(guó)電力部門規(guī)定電網(wǎng)中變壓器必須配排油注氮滅火系統(tǒng)；美國(guó)電力部門宣布從1997年起不再使用水噴淋式消防設(shè)備，而改用排油注氮滅火系統(tǒng)。

3 兩種滅火系統(tǒng)的比較

總體來說，水噴霧滅火系統(tǒng)是當(dāng)變壓器發(fā)生火災(zāi)后才動(dòng)作的滅火設(shè)施，做不到“預(yù)防為主”，而排油注氮滅火系統(tǒng)是一種“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的消防設(shè)施，具有經(jīng)濟(jì)、有效、適用的特點(diǎn)。

排油注氮滅火系統(tǒng)相對(duì)水噴霧滅火系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)可概括如下：

1）以防為主、防消結(jié)合。可以有效防止油浸變壓器爆裂所產(chǎn)生的火災(zāi)，避免重大損失，利于變壓器安全運(yùn)行；2）不用水或泡沫等滅火介質(zhì)，免除了消防排水設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)施；3）屬環(huán)保產(chǎn)品，該設(shè)施不對(duì)環(huán)境和變壓器本身造成任何污染；4）造價(jià)低，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、方便[2]。

4 結(jié)論

通過以上比較，可發(fā)現(xiàn)兩種滅火系統(tǒng)各有千秋，各電廠應(yīng)因地制宜的選擇滅火方式。我國(guó)東南地區(qū)，水資源豐富，水源可靠，可采用水噴霧滅火系統(tǒng)；在北方、西北等缺水地區(qū)無可靠水資源，建議采用排油注氮滅火系統(tǒng)。總的來說排油注氮滅火系統(tǒng)投資低廉、性能科學(xué)可靠、為設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行維護(hù)帶來了最小的工作量，是值得大力推薦的。需要特別指出的是，截至目前，河北地區(qū)火力發(fā)電廠主變壓器的滅火設(shè)施是以水噴霧滅火系統(tǒng)為主，如需采用排油注氮滅火系統(tǒng)，需要經(jīng)過當(dāng)?shù)叵啦块T的認(rèn)可。

[1]火力發(fā)電廠與變電所設(shè)計(jì)防火規(guī)范 GB 50229-2006[S].北京：中國(guó)電力出版社，2006.

[2]油浸變壓器排油注氮裝置技術(shù)規(guī)程CECS 187—2005[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2005.