750kV主變壓器泡沫細水霧渦扇炮滅火系統設計應用

摘要：為提高超高壓變電站消防安全技術水平，確保及時有效地應對大型變電站中變壓器火災，基于750 kV變電站主變壓器消防現狀，選擇應用泡沫細水霧渦扇炮系統。該系統在細水霧滅火和泡沫炮滅火雙重協同作用下，具有降溫能力強、用水量少、滅火效率高等特點。結合實際工程應用情況，闡述泡沫細水霧渦扇炮系統的具體設計方案，為后續類似設計提供參考。

關鍵詞：超高壓變電站；變壓器；泡沫細水霧渦扇炮系統

中圖分類號：X913.4" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2024）09-0028-03

超高壓變電站作為電網核心樞紐，核心設備為交流變壓器[1-2]。主變壓器固定式消防滅火系統主要采用排油注氮、水噴霧、泡沫噴霧等系統。由于電壓等級高、儲油量大、負荷重要等特點，且超高壓變電站一般地處偏遠，外部消防救援力量無法及時抵達，一旦發生火災，現有主變固定滅火裝置難以滿足滅火需求[3-4]。主變消防設計是超高壓變電站消防安全設計的重要環節，設計重點應圍繞油量大、燃燒值高、油箱結構復雜、火焰易復燃等設備特點開展，僅依賴于目前的常規滅火系統難以保證有效控制火勢。因此針對大型交流變壓器需要提升消防措施，確保及時有效地應對變壓器火災。本文結合某變電站的實際工程設計實踐，闡述泡沫細水霧渦扇炮系統的消防設計要點，為后續泡沫細水霧渦扇炮系統的設計提供指導。

1 750 kV變電站消防安全技術現狀

變壓器的火災模式主要有三種：初期絕緣子根部爆裂火災、油箱局部爆裂火災、油箱整體爆裂火災。其中以初期絕緣子根部爆裂火災為主，油箱局部爆裂火災多由絕緣子根部爆裂火災發展而成。從三種火災模式來看，固定滅火系統設計參數的確定立足于撲救絕緣子根部爆裂火災，以及變壓器油沿油箱外壁流向集油池的變壓器油箱局部爆裂火災。現有規范在平衡經濟性與安全性的基礎上，明確規定主要目標為撲滅初期有限規模的火災，而油箱整體爆裂火災是各種固定滅火系統無法保護的。750kV變壓器單相儲油量達到100t以上，油箱爆裂形式復雜，采用常規固定式消防系統只能應對火災前期。配置泡沫細水霧渦扇炮系統對已有主變固定滅火裝置進行冗余保護，能夠彌補變壓器固定式滅火裝置在效能上的不足，降低變電站火災風險，滿足電網安全運行要求[5]。

2" 泡沫細水霧渦扇炮系統原理及優勢

2.1" 泡沫細水霧渦扇炮系統原理

泡沫細水霧渦扇炮系統由渦扇炮、側墻固定模塊、供水泵組、供泡沫泵組、泡沫原液、控制系統等模塊化結構組成。渦扇炮本體由渦扇炮殼體、電機驅動的渦輪風扇裝置、導葉、氣流通道、噴霧環以及復合噴嘴、探照射燈等組成，見圖1a。其中泡沫細水霧噴嘴分為外圈噴嘴和內部噴嘴，見圖1b。系統啟動時，由后端的渦輪風扇產生的氣流，經過氣流通道將泡沫混合液通過前端特殊噴嘴噴出，推動至遠處滅火。

2.2" 泡沫細水霧渦扇炮系統優勢

泡沫細水霧渦扇炮系統是一種同時具有細水霧滅火和泡沫炮滅火雙重協同作用的滅火系統，既可通過泡沫在可燃物表層的覆蓋隔斷氧氣進行有效滅火，又可通過細水霧高效冷卻降溫及局部形成水蒸氣包裹火源窒息滅火，不僅可大幅度提高對A類火災和B類火災的滅火效能，還能撲滅流淌火災和降低溫度，同時具有巨大立體的水霧覆蓋面，抗風能力強。

泡沫細水霧渦扇炮系統產生的泡沫混合液霧滴粒徑小，不僅能快速降低火場溫度，而且霧滴可迅速蒸發成惰性氣體——水蒸氣，體積迅速膨脹，在燃燒物周圍形成一道屏障，阻擋新鮮空氣的流入，從而實現快速滅火。由于霧滴粒徑小，質量輕，絕大部分霧滴受熱蒸發，水漬損失小并具有良好的電氣絕緣性，不會影響電氣設備的正常運行，且泡沫細水霧渦扇炮系統設備距離本體5m以上，不會影響主變更換或者維修人員操作，施工和后期維保相對于其他固定滅火系統簡便，對于油類變壓器有獨特的優勢。

3 750 kV變電站泡沫細水霧渦扇炮應用設計

3.1" 泡沫細水霧渦扇炮設計參數

根據T/CET301—2021《變電站細水霧渦扇炮滅火系統技術規范》，渦扇炮布置方式不同時，滅火系統設計參數參見附錄規定的實體火災模擬試驗結果，保護面積應按變壓器油箱、油浸式電抗器本體水平投影且四周外延1m計算確定。根據實體火災模擬試驗數據[5]，泡沫細水霧渦扇炮滅火系統的供給強度為6.8L/（min·m2）。以某750kV變電站實際工程應用為例，主變壓器的尺寸為9.7m×6.8m×5m，保護面積為10.7×7.8=83.46m2，滅火介質持續供給時間不應小于60min，泡沫細水霧渦扇炮滅火系統泡沫混合液流量為567.6L/min。

在自動控制狀態下，固定式滅火系統工作泵從啟動至炮頭出口噴射滅火介質的時間不宜大于3min，移動式滅火系統工作泵從啟動至炮頭出口噴射滅火介質的時間不宜大于7min。

3.2" 系統選型

在全尺寸實體火災試驗的基礎上，某750kV超高壓變電站實際工程中每臺變壓器布置3臺200L/min的FTe1.2/200型泡沫細水霧渦扇炮，總流量為600L/min，實現全方位立體滅火，性能參數見表1。

3.3" 設計方案

泡沫細水霧渦扇炮系統保護750kV超高壓站內兩組共計6臺單相變壓器。渦扇炮安裝在變壓器周圍的防火墻上（或單獨設置渦扇炮基座），見圖2。系統采用滅火高效、環境友好型的3%水成膜泡沫液作為滅火劑，通過遠距離噴射泡沫細水霧混合液，全方位覆蓋被保護變壓器的頂面、套管升高座、油坑、壓力釋放閥及油枕等重點火災危險部位，實現對整個變壓器包絡型保護。

圖2" 泡沫細水霧渦扇炮滅火系統工程應用圖

通過泵房內的水泵出水管上引出供水管向泡沫細水霧渦扇炮系統供水，同樣泵房內的泡沫原液泵出液管向比例混合閥組供泡沫原液。為縮短系統啟動至炮頭出口噴射滅火介質的時間，渦扇炮控制閥前泡沫液管道內充滿泡沫原液，方案原理見圖3。

圖3" 泡沫細水霧渦扇炮方案原理圖

3.4" 系統工作原理

泡沫細水霧渦扇炮系統具備三種控制方式：自動控制、遠程手動控制和無線遙控操作。正常情況下，系統設置為自動控制狀態。在準工作狀態下，泵組出口至細水霧渦扇炮控制閥前的管網壓力由穩壓泵維持，閥后為空管，發生火災后，渦扇炮控制系統接收到對應變壓器的兩路感溫電纜火警信號、火警信號，同時接收到對應變壓器的斷電信號，細水霧渦扇炮控制系統火災報警控制器進入30s延時啟動（可調）階段，聯動依次開啟對應的泡沫細水霧渦扇炮控制閥、水泵和泡沫泵，噴放泡沫細水霧混合液進行滅火。若通過視頻判斷為誤噴，經授權可按下遠程停泵按鈕，停止渦扇炮噴放。也可經消防值班人員按下渦扇炮火災報警控制器多線盤按鈕（無延時階段），同時接收到對應變壓器的斷電信號，開啟對應的控制閥并啟動水泵和泡沫泵組，噴放泡沫細水霧滅火。經人員確認火災撲滅后，系統手動復位。

4 結束語

現行固定滅火系統難以應對大型變壓器火災及變壓器中后期火災，可通過增設泡沫細水霧渦扇炮系統來提高超高壓變電站消防安全水平。泡沫細水霧渦扇炮系統是具有細水霧滅火和泡沫炮滅火雙重協同作用的滅火系統，相比于高壓細水霧系統，渦扇炮系統在渦輪風扇及噴霧環的作用下具有更大的水霧覆蓋面及抗風能力，在泡沫覆蓋可燃物隔絕氧氣的作用下，滅火效能更優。

參考文獻

[1]朱張盈.500 kV變電站給排水系統設計特點及優化探討[J].機電信息，2024（11）：40-44.

[2]康建準，楊浩，田蕊，等.超高壓變電站智慧消防系統設計[J].河南科技，2023，42（6）：33-38.

[3]郭楊，陳昊，湯宗堯，等.特高壓變電站綜合消防能力提升研究[J].湖北電力，2022，46（1）：71-76.

[4]程鍇.特高壓直流換流變壓器滅火方案研究[J].中國住宅設施，2022（7）：124-126.

[5]王守江，陳欽佩.特高壓換流站變壓器滅火系統有效性模擬試驗研究[J].消防科學與技術，2020，39（8）：1124-1127.