變電站變壓器泡沫水噴霧滅火系統工作原理及其應用技術分析

作者簡介：

王召（1986- ），男，漢族，河北保定人，本科，安全員，研究方向：變電站安全管理、技術管理。

摘要：

變電站變壓器泡沫水噴霧滅火系統是一種用于保護變電站變壓器的新型滅火設備。其工作原理是將加壓泡沫水通過噴嘴將泡沫水噴射到變壓器的火源處，形成泡沫覆蓋層，起到滅火和隔離空氣供應的作用。該系統主要由泡沫發生裝置、泡沫發泡液、噴嘴、水泵、液位控制裝置等組成。當變壓器發生火災時，控制裝置會自動感知到火情，并開啟泡沫發生裝置，將泡沫液注入發泡液管道中。水泵也會被啟動，將泡沫水加壓送入噴嘴，形成泡沫噴射。泡沫水的噴射可以在較短時間內抑制火源，因為泡沫的覆蓋層能有效隔離空氣供應和熱量傳輸，可以避免電弧引起的繼續燃燒。

關鍵詞：

變電站變壓器；泡沫水噴霧滅火系統；工作原理

引言

變電站變壓器泡沫水噴霧滅火系統作為一種有效的滅火設備，在電力行業得到了廣泛應用。該系統具有快速啟動、遠距離控制、故障自動報警等特點，能夠在火災發生時及時響應，并控制火勢蔓延。泡沫水的噴射不僅能夠迅速滅火，還能夠降低火災后的溫度，減緩設備的損壞程度。由于泡沫具有良好的降溫和隔熱性能，可以有效防止設備再次起火，并保護現場人員安全。變電站變壓器泡沫水噴霧滅火系統對環境友好。泡沫液中所含激發物質較低，不會對周圍環境造成污染。系統還具備自動監測和報警功能，能夠對火情進行精確判斷和處理，最大限度減少誤報和漏報[1]。

一、變電站變壓器泡沫水噴霧滅火系統工作原理

（一）檢測與監控

泡沫水噴霧滅火系統通過火災檢測器來感知變壓器室內的火災情況。常見的火災檢測器溫度傳感器、煙霧探測器和火焰探測器等。一旦檢測到火災，檢測器會發出信號，啟動滅火系統。

（二）水泵供水

當火災被檢測到后，水泵會自動啟動，將水從供水系統引入噴霧系統。水泵負責提供足夠的水壓，確保噴霧系統正常工作。

（三）泡沫發生器

泡沫發生器是泡沫水噴霧滅火系統的核心組件。它通過將空氣和泡沫液混合來生成泡沫。在變壓器室內，泡沫發生器將泡沫水噴灑到火災區域，并形成一層覆蓋物，隔絕火源與周圍的氧氣，以達到滅火效果。

（四）噴霧系統

噴霧系統由管路及噴頭組成。管路連接泡沫發生器與噴頭，將泡沫水輸送到噴頭。噴頭根據設計要求進行設置，確保噴灑液體均勻、覆蓋范圍廣，以便有效滅火。

（五）監控與控制

為了保證泡沫水噴霧滅火系統的正常運行，系統配備有監控與控制系統。該系統可以實時監測水壓、泡沫濃度和噴頭工作狀態等參數，當系統工作異常或消防車間人員需要手動控制時，可以通過監控與控制系統進行操作[2]。

二、主變固定滅火裝置防誤回路的技術要求

（一）防誤動箱技術要求

應滿足交流220伏及站用直流各一路電源引入的要求；可實現主變相應開關狀態對原消防噴淋回路的聯鎖控制功能；啟動電磁閥、電動閥的24伏電源應獨立設置，具備失電告警功能[3]；應具備主變消防噴淋各控制回路異常信號、啟動信號指示，信號應可靠上傳，滿足遠方實時監視功能要求；設置試驗切換開關，實現主變運行狀態下對噴淋控制回路的定期試驗及主變固定滅火裝置維保或器件更換后的試驗工作。

（二）交直流電源接入技術要求

防誤動箱應采用雙路電源輸入：一路220伏交流電源取自所用電屏（有條件的變電站可取自UPS屏）；一路220伏（或110伏）直流電源取自直流屏或直流分屏，并采取嚴格措施杜絕交流直流互相串接[4]。

（三）防誤動箱至開關端子箱回路技術要求

1.應按要求將主變相應側開關狀態接入防誤動箱，作為主變固定滅火裝置動作的電氣閉鎖條件。對于220千伏及以上電壓等級的主變采用本體高、中壓側斷路器分合閘位置輔助接點串聯方式接入防誤動箱；對于內橋接線的110千伏電壓等級的兩圈變主變采用110千伏進線側、橋斷路器分合閘位置輔助接點串聯方式接入防誤動箱；對于線變組接線的110千伏電壓等級的兩圈變主變，主變采用110千伏進線側斷路器分合閘位置輔助接點接入防誤動箱；對于110千伏電壓等級的三圈變主變中壓側可視現場情況根據配電裝置類型并結合出線有無電源情況來綜合考慮是否將中壓側斷路器分合閘位置輔助接點與高壓側斷路器分合閘位置輔助接點串聯后接入防誤動箱。

2.原則上每臺主變消防固定滅火裝置聯鎖的斷路器需引出兩副開關輔助接點并聯接入，接點不足的情況下，應安排增加接點數量或按照重要程度退出部分接點位置以滿足接入要求。

（四）防誤動箱至火災報警系統回路技術要求

防誤動箱防誤回路應獨立接入主變固定滅火裝置的自動啟動回路中，不得影響手動控制和應急機械手動啟動功能。

三、變電站變壓器泡沫水噴霧滅火系統應用技術

（一）設置防火分區

本設計項目為杭州220kV青云變電站，泡沫噴霧自動滅火系統保護總面積約332m2，主要保護區域為：1號主變及油坑、2號主變及油坑，共設2個分區。本次設計考慮其保護區火災特點，設置一套泡沫噴霧滅火系統泵組進行保護，按單臺主變容量180MVA選型水箱及供水管道[5]。

（二）泡沫噴霧噴頭安裝方案

變壓器及散熱器分3層布置噴頭，第一層布置高度8.3m，用于滅油枕火；第二層布置高度5.7m，保護變壓器上蓋、套管升高座和壓力釋放閥等部位；第三層布置噴頭高度1.0m，隔絕和撲滅變壓器集油坑火，第三層噴頭橫管埋設于地下，僅在噴頭處伸出地面1.0m。泡沫混合液供給強度Q不小于8.0L/min.m2；泡沫噴霧持續時間T不小于15min；泡沫液型號3%AFFF水成膜泡沫；泡沫混合比3%；變壓器專用泡沫噴頭最低工作壓力0.35MPa;系統響應時間不大于60s。

（三）泡沫噴霧系統設備選型

1.變壓器專用泡沫噴霧噴頭的選型。根據變壓器保護區和變壓器火災的特點，變壓器應選擇合適的變壓器專用泡沫噴頭;儲液器采用PT2.7-C泡沫噴嘴，流量為2.7L/s。噴嘴布置在一側。

2.泡沫泵及泡沫管道的選型。泡沫原液量Q泡系=1.05Q原=1.05×3%×28=0.88L/s，根據《泡沫滅火系統設計規范》規定泡沫管道內的泡沫流速計算出泡沫管道直徑為DN25。泡沫系統設計工作壓力根據最不利點最低工作壓力進行計算，計算公式采用Darcy-Weisbach（達西-魏斯巴赫）公式，計算結果為H泡=91.51m，選用不銹鋼泵型號（一用一備），Q=1L/s，H=95m，N=1.5kW，配置氣壓罐1座，泡沫儲存罐按照15min儲量計算，V泡=Q泡系×t=0.88L/s×15min=0.792m3，選用有效容積為1.0m3的泡沫原液罐[6]。

3.變壓器專用泡沫噴霧控制閥組的選型。根據變壓器泡沫噴淋系統的設計流程，Q=28.52L/s，選用型號為PHPD54×2。變壓器專用泡沫噴淋控制閥組，連接水管徑DN100，泡沫連接管徑DN25。

（四）系統管道其他閥件的配置

1.系統供水管道。進入變壓器的供水管前設有過濾器和控制閥、信號閥和水流指示器，在系統供水環管上設置一只檢修閥，當管徑大于等于DN100時，采用軟密封閘閥，消防給水管道穿越路面時應有保護措施，穿越結構變形縫時需考慮抗變形措施。根據《室外給水設計規范》GB50013-2006，消防管道距電纜溝底垂直凈距應大于0.5m，距電力管線垂直凈距應大于0.15m，遠期主變DN100埋地消防主管本次埋設到位。

2.DN25水成膜泡沫原液管道穿越結構變形縫時，需安裝不銹鋼金屬波紋管。

（五）消防給水安裝

根據現場情況，在距第一站用變南側10m處設置一體化集裝箱泵房和不銹鋼水箱。本項目泡沫噴霧滅火系統泵房采用集裝箱一體化泵房，集裝箱尺寸為6558X2438X2896（H）mm。本項目給水從變電站市政水源處引入到集裝箱泵房內，按照所需的供水量采用鍍鋅鋼管DN100規格。泵房內設置排水設施，排水量不小于泵組用水量[7]。

（六）配套的電源安裝

變電站目前單臺站用變容量為250kVA，泡沫噴霧系統供電按I級負荷。新增泡沫噴霧滅火系統供電統一由泵房內的雙電源切換箱供電，雙電源切換箱最大的負荷為45kW，最大啟動電機為37kW，采用雙電源供電方式，由1#站用變和2#站用變各引一路AC380V/45kW電源至雙電源切換箱。經現場核實，原站用變附近設有總配電箱，在總配電箱內各增加150A電機專用斷路器1臺，每個回路供電電纜采用3×35+2×16截面電纜，經新增斷路器下側接至雙電源切換箱，電纜要求采用阻燃耐火型電纜，單根電纜長度按不小于120米考慮。噴霧泵、穩壓泵、泡沫泵等設備的供電從雙電源切換箱引接，由成套供貨商統一負責全站負荷根據DL/T5155-2016，連續及經常短時負荷應計入站用電負荷，其余不經常短時不計入站用電負荷，站用電遠景負荷計算如下：

S=k×P1+P2+P3

=0.85×（52+8.5+38.5）+（20+18+6）=90+44=128kW

經核實，本期新增泡沫噴霧系統后，全站負荷小于250kVA，變壓器負載率為51.2%，站用變容量可以滿足本期消防設備的接入需求。經計算，最大容量的電動機正常啟動時，站用電母線電壓降約為0，滿足規程DL/T5153—2014中4.5.1規定“最大容量的電動機正常啟動時，廠用母線的電壓不應低于額定電壓的80%”。

（七）建筑專業接口要求及設計

根據現場情況，泵房采用集裝箱一體化泵房，基礎采用鋼筋混凝土基礎，房屋基礎開挖前應堪明地下管線，注意避讓，水箱及管道均為不銹鋼，外露管道須采取防腐、保溫措施。對實施路徑涉及到的場地道路、綠化進行管線設備固定、埋設等，均需原貌修復[8]。

結語

變電站變壓器泡沫水噴霧滅火系統作為一種可靠高效的滅火設備，在保護變壓器和確保電力供應過程中起著重要的作用。它的工作原理和應用技術分析，為我們提供了更深入的了解和認識。未來，隨著科技的不斷推進，相信這種滅火系統將得到更廣泛的應用，并在滅火領域發揮更大作用，確保電力行業安全運行。

參考文獻

[1]

張飛，郝建國.變電站變壓器泡沫水噴霧滅火系統研究[J].電工技術學報，2019，34（12）：229-236.

[2]李明，王超.變壓器泡沫水噴霧滅火系統的設計與應用[J].能源與環保，2019，40（05）：67-72.

[3]劉偉，張磊.基于變壓器特性的泡沫水噴霧滅火系統參數優化[J].電網技術，2019，45（08）：104-109.

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[8]孫海林.室外大型油浸電力變壓器固定式滅火系統初探[J].安防科技，2010（06）：65-67.