對單臺容量125MV·A及以上主變壓器消防設計的分析

田 珍 刁懷亮 李 燕 田 會

(山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250100)

主變壓器是變電站的最重要設備之一，是電網安全運行的重要保障。根據《建筑設計防火規范》(GB50016)、《火力發電廠與變電站設計防火規范》(GB50229)以及《電力設備典型消防規程》(DL5027)的規定，單臺容量為125MV·A及以上的主變壓器除配置移動式滅火器外，還應設置固定式滅火裝置。水噴霧滅火系統，合成型泡沫噴霧滅火系統，干粉滅火系統和排油充氮滅火系統均是滿足要求的固定式滅火裝置。

1 主變壓器火災的主要原因

變壓器在長期運行中雖然比較安全可靠，但變壓器內有大量的可燃變壓器油，一旦因變壓器內部故障引起火災，使變壓器油在極短的時間內處于高溫，形成高壓油氣狀態，則可能產生燃燒甚至發生爆炸。

2 水噴霧滅火系統

水噴霧滅火系統是向保護對象噴射高壓水霧用于滅火或冷卻的一種滅火系統。在大型油浸電力變壓器的消防中應用十分廣泛，滅火效率高。

2.1 系統設計

水噴霧滅火系統由專用消防水池、消防水泵、管道、雨淋閥組和水霧噴頭等組成。為維持滅火系統良好的備用狀態，需進行定期試噴。水噴霧滅火系統，須有可靠的水源，并對主變壓器進行水霧包覆，還需考慮其對電氣設備的安全凈距和設備的檢修，故管網和噴頭布置復雜，也給將來設備和系統檢修帶來困難。

2.2 水噴霧滅火系統的應用

水噴霧滅火系統以其良好的滅火性能和電絕緣性，是大型油浸電力變壓器的主要固定消防形式，得到十分廣泛應用。但水噴霧滅火系統受水源、防凍、防銹、防堵等的限制，系統復雜，日常維護量大，泵房水池占地面積大，噴頭易被風沙堵塞，費用高等使該系統的應用受到影響。

2.3 全壽命周期分析

水噴霧滅火系統初投資大，占地多，日常維護量和維護費用大，決定了采用水噴霧滅火系統在全壽命周期內，費用高，綜合效益低。

3 合成型泡沫噴霧滅火系統

合成型泡沫噴霧滅火系統適用于大型油浸電力變壓器的滅火，它利用合成型阻燃滅火劑作為滅火藥劑，滅火藥劑平時儲存在鋼制罐體中，用氮氣作為啟動源和動力源，藥劑在高壓氮氣的作用下，由高速噴頭噴至保護對象，達到迅速滅火的目的，滅火效率高。

3.1 滅火機理

合成型泡沫噴霧滅火系統借鑒水噴霧滅火和泡沫滅火的優點，借助表面冷卻，窒息，乳化和隔離等共同作用，實現迅速滅火。

3.2 系統設計

合成型泡沫噴霧滅火系統主要由儲液罐、合成型泡沫滅火劑、電磁控制閥、氮氣啟動源、氮氣動力源、水霧噴頭和管網等組成。與水噴霧滅火系統相比，它不需要占地較大的泵房和水池。與常規泡沫滅火系統相比，它不需要發泡設備。

3.3 特點和應用

3.3.1 效率高

合成型泡沫噴霧滅火系統采用合成型泡沫滅火劑在一定壓力下通過專用的水霧噴頭，將藥劑噴射到滅火對象上，達到迅速滅火目的，并且抗復燃能力強。適用于A,B,C,E類火災。

3.3.2 用量省，經濟性好

按《泡沫滅火系統設計規范》(GB50151-2010)的規定，保護油浸電力變壓器時，噴霧強度為8L/(min·m2)，連續供給時間不小于15min。

3.3.3 安全環保

系統采用的滅火劑無腐蝕性，不導電，故誤噴不會對設備產生損害，也不會對電網安全運行構成威脅。系統所采用的藥劑具有良好的穩定性，具有生物降解性，對環境無污染，符合我國的環保政策。

3.3.4 全壽命周期分析

合成型泡沫噴霧滅火系統兼具水噴霧滅火和泡沫滅火的優點，系統設備簡單，造價較水噴霧有較大下降，缺水地區也可適用。

4 干粉滅火系統

4.1 干粉滅火系統的設計

干粉滅火系統由儲存裝置、選擇閥、噴頭及相應的管網組成。在保護對象發生火災的狀況下，自動或手動開啟閥門，干粉滅火劑由噴頭噴出，迅速撲滅火災。

干粉滅火系統按應用方式可分為全淹沒滅火系統和局部應用滅火系統。主變干粉滅火系統屬于局部應用滅火系統。

干粉滅火系統中儲存裝置的布置應方便檢查和維護，儲存裝置宜設在專用的儲存裝置間內，且應靠近防護區，出口應直接通向室外或疏散通道。

4.2 干粉滅火系統的應用

干粉滅火系統可用于撲救下列火災，滅火前可切斷氣源的氣體火災，易燃，可燃液體和可熔化固體火災，可燃固體表面火災以及帶電設備火災。

干粉滅火系統無需水源，滅火效率高，滅火速度快，電絕緣性能好。

4.3 干粉滅火系統的全壽命周期分析

在全壽命周期內，由于藥劑的失效與更換，費用偏高，綜合效益偏低。

5 排油充氮滅火系統

5.1 排油充氮滅火系統的滅火過程

變壓器故障致使絕緣油升溫，探測器感溫元件動作，觸點閉合，發出電信號，氣體繼電器動作，發出電信號。當探測器和氣體繼電器兩者都發出電信號時，滅火裝置開始滅火程序，電磁機構動作，蝶閥打開排油，關閉閥自動關閉，時間繼電器整定時間若干秒后，氮氣瓶開啟，氮氣通過減壓閥，注氮管進入變壓器油箱底部進行攪拌，油溫降低，早期火災自行熄滅，實現滅火。

5.2 排油充氮滅火系統的組成及其功能

控流閥,安裝在油枕和瓦斯繼電器間的油路管道上，在事故發生時聯鎖關閉該閥，防止油品從油枕處外溢。

災探測器,安裝在油箱頂部易著火部位，用于感應火災信息并發出信號。

消防柜,安裝在就地，是消防的執行部件。

控制箱,安裝在控制室或監控室，是滅火系統的控制單元。

5.3 排油充氮滅火系統的適用范圍

排油充氮滅火系統適用于10MVA以上的大型油浸電力變壓器，從氣象和地域上考慮，其尤其適用于以下狀況，即寒冷地區，尤其是我國的東北、西北及嚴寒地區及多風沙和干旱缺水地區。

5.4 從全壽命周期分析排油充氮滅火系統

排油充氮滅火系統在所有固定式滅火系統中，價格最低，日常維護量最少，在全壽命周期內，綜合費用最低。

6 結 論

通過對水噴霧滅火系統、合成型泡沫噴霧系統、干粉滅火系統和排油充氮滅火系統等四個滅火系統的全面分析，對于主變壓器采用上述四種系統之一，在技術上都是可行的，四種滅火系統也各有優缺點。在實際工程中，要綜合考慮各種因素以確定所采用的消防形式。