对单台容量125MV·A及以上主变压器消防设计的分析

田 珍 刁怀亮 李 燕 田 会

(山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南 250100)

主变压器是变电站的最重要设备之一，是电网安全运行的重要保障。根据《建筑设计防火规范》(GB50016)、《火力发电厂与变电站设计防火规范》(GB50229)以及《电力设备典型消防规程》(DL5027)的规定，单台容量为125MV·A及以上的主变压器除配置移动式灭火器外，还应设置固定式灭火装置。水喷雾灭火系统，合成型泡沫喷雾灭火系统，干粉灭火系统和排油充氮灭火系统均是满足要求的固定式灭火装置。

1 主变压器火灾的主要原因

变压器在长期运行中虽然比较安全可靠，但变压器内有大量的可燃变压器油，一旦因变压器内部故障引起火灾，使变压器油在极短的时间内处于高温，形成高压油气状态，则可能产生燃烧甚至发生爆炸。

2 水喷雾灭火系统

水喷雾灭火系统是向保护对象喷射高压水雾用于灭火或冷却的一种灭火系统。在大型油浸电力变压器的消防中应用十分广泛，灭火效率高。

2.1 系统设计

水喷雾灭火系统由专用消防水池、消防水泵、管道、雨淋阀组和水雾喷头等组成。为维持灭火系统良好的备用状态，需进行定期试喷。水喷雾灭火系统，须有可靠的水源，并对主变压器进行水雾包覆，还需考虑其对电气设备的安全净距和设备的检修，故管网和喷头布置复杂，也给将来设备和系统检修带来困难。

2.2 水喷雾灭火系统的应用

水喷雾灭火系统以其良好的灭火性能和电绝缘性，是大型油浸电力变压器的主要固定消防形式，得到十分广泛应用。但水喷雾灭火系统受水源、防冻、防锈、防堵等的限制，系统复杂，日常维护量大，泵房水池占地面积大，喷头易被风沙堵塞，费用高等使该系统的应用受到影响。

2.3 全寿命周期分析

水喷雾灭火系统初投资大，占地多，日常维护量和维护费用大，决定了采用水喷雾灭火系统在全寿命周期内，费用高，综合效益低。

3 合成型泡沫喷雾灭火系统

合成型泡沫喷雾灭火系统适用于大型油浸电力变压器的灭火，它利用合成型阻燃灭火剂作为灭火药剂，灭火药剂平时储存在钢制罐体中，用氮气作为启动源和动力源，药剂在高压氮气的作用下，由高速喷头喷至保护对象，达到迅速灭火的目的，灭火效率高。

3.1 灭火机理

合成型泡沫喷雾灭火系统借鉴水喷雾灭火和泡沫灭火的优点，借助表面冷却，窒息，乳化和隔离等共同作用，实现迅速灭火。

3.2 系统设计

合成型泡沫喷雾灭火系统主要由储液罐、合成型泡沫灭火剂、电磁控制阀、氮气启动源、氮气动力源、水雾喷头和管网等组成。与水喷雾灭火系统相比，它不需要占地较大的泵房和水池。与常规泡沫灭火系统相比，它不需要发泡设备。

3.3 特点和应用

3.3.1 效率高

合成型泡沫喷雾灭火系统采用合成型泡沫灭火剂在一定压力下通过专用的水雾喷头，将药剂喷射到灭火对象上，达到迅速灭火目的，并且抗复燃能力强。适用于A,B,C,E类火灾。

3.3.2 用量省，经济性好

按《泡沫灭火系统设计规范》(GB50151-2010)的规定，保护油浸电力变压器时，喷雾强度为8L/(min·m2)，连续供给时间不小于15min。

3.3.3 安全环保

系统采用的灭火剂无腐蚀性，不导电，故误喷不会对设备产生损害，也不会对电网安全运行构成威胁。系统所采用的药剂具有良好的稳定性，具有生物降解性，对环境无污染，符合我国的环保政策。

3.3.4 全寿命周期分析

合成型泡沫喷雾灭火系统兼具水喷雾灭火和泡沫灭火的优点，系统设备简单，造价较水喷雾有较大下降，缺水地区也可适用。

4 干粉灭火系统

4.1 干粉灭火系统的设计

干粉灭火系统由储存装置、选择阀、喷头及相应的管网组成。在保护对象发生火灾的状况下，自动或手动开启阀门，干粉灭火剂由喷头喷出，迅速扑灭火灾。

干粉灭火系统按应用方式可分为全淹没灭火系统和局部应用灭火系统。主变干粉灭火系统属于局部应用灭火系统。

干粉灭火系统中储存装置的布置应方便检查和维护，储存装置宜设在专用的储存装置间内，且应靠近防护区，出口应直接通向室外或疏散通道。

4.2 干粉灭火系统的应用

干粉灭火系统可用于扑救下列火灾，灭火前可切断气源的气体火灾，易燃，可燃液体和可熔化固体火灾，可燃固体表面火灾以及带电设备火灾。

干粉灭火系统无需水源，灭火效率高，灭火速度快，电绝缘性能好。

4.3 干粉灭火系统的全寿命周期分析

在全寿命周期内，由于药剂的失效与更换，费用偏高，综合效益偏低。

5 排油充氮灭火系统

5.1 排油充氮灭火系统的灭火过程

变压器故障致使绝缘油升温，探测器感温元件动作，触点闭合，发出电信号，气体继电器动作，发出电信号。当探测器和气体继电器两者都发出电信号时，灭火装置开始灭火程序，电磁机构动作，蝶阀打开排油，关闭阀自动关闭，时间继电器整定时间若干秒后，氮气瓶开启，氮气通过减压阀，注氮管进入变压器油箱底部进行搅拌，油温降低，早期火灾自行熄灭，实现灭火。

5.2 排油充氮灭火系统的组成及其功能

控流阀,安装在油枕和瓦斯继电器间的油路管道上，在事故发生时联锁关闭该阀，防止油品从油枕处外溢。

灾探测器,安装在油箱顶部易着火部位，用于感应火灾信息并发出信号。

消防柜,安装在就地，是消防的执行部件。

控制箱,安装在控制室或监控室，是灭火系统的控制单元。

5.3 排油充氮灭火系统的适用范围

排油充氮灭火系统适用于10MVA以上的大型油浸电力变压器，从气象和地域上考虑，其尤其适用于以下状况，即寒冷地区，尤其是我国的东北、西北及严寒地区及多风沙和干旱缺水地区。

5.4 从全寿命周期分析排油充氮灭火系统

排油充氮灭火系统在所有固定式灭火系统中，价格最低，日常维护量最少，在全寿命周期内，综合费用最低。

6 结 论

通过对水喷雾灭火系统、合成型泡沫喷雾系统、干粉灭火系统和排油充氮灭火系统等四个灭火系统的全面分析，对于主变压器采用上述四种系统之一，在技术上都是可行的，四种灭火系统也各有优缺点。在实际工程中，要综合考虑各种因素以确定所采用的消防形式。