變電站變壓器泡沫水噴霧滅火系統(tǒng)工作原理及其應用技術(shù)分析

變電站變壓器泡沫水噴霧滅火系統(tǒng)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(tǒng)主要由泡沫發(fā)生裝置、泡沫發(fā)泡液、噴嘴、水泵、液位控制裝置等組成。當變壓器發(fā)生火災時，控制裝置會自動感知到火情，并開啟泡沫發(fā)生裝置，將泡沫液注入發(fā)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(nèi)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(xù)燃燒。關鍵詞：變電站變壓器；泡沫水噴霧滅火系統(tǒng)；工作原理引言變電站變壓器泡沫水噴霧滅火系統(tǒng)作為一種有效的滅火設備，在電力行業(yè)得到了廣泛應用。該系統(tǒng)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(fā)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(xiàn)場人員安全。變電站變壓器泡沫水噴霧滅火系統(tǒng)對環(huán)境友好。泡沫液中所含激發(fā)物質(zhì)較低，不會對周圍環(huán)境造成污染。系統(tǒng)還具備自動監(jiān)測和報警功能，能夠?qū)鹎檫M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(tǒng)工作原理（一）檢測與監(jiān)控泡沫水噴霧滅火系統(tǒng)通過火災檢測器來感知變壓器室內(nèi)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(fā)出信號，啟動滅火系統(tǒng)。（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(tǒng)引入噴霧系統(tǒng)。水泵負責提供足夠的水壓，確保噴霧系統(tǒng)正常工作。（三）泡沫發(fā)生器泡沫發(fā)生器是泡沫水噴霧滅火系統(tǒng)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(nèi)，泡沫發(fā)生器將泡沫水噴灑到火災區(qū)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(tǒng)噴霧系統(tǒng)由管路及噴頭組成。管路連接泡沫發(fā)生器與噴頭，將泡沫水輸送到噴頭。噴頭根據(jù)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(jiān)控與控制為了保證泡沫水噴霧滅火系統(tǒng)的正常運行，系統(tǒng)配備有監(jiān)控與控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實時監(jiān)測水壓、泡沫濃度和噴頭工作狀態(tài)等參數(shù)，當系統(tǒng)工作異常或消防車間人員需要手動控制時，可以通過監(jiān)控與控制系統(tǒng)進行操作[2]。二、主變固定滅火裝置防誤回路的技術(shù)要求（一）防誤動箱技術(shù)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(xiàn)主變相應開關狀態(tài)對原消防噴淋回路的聯(lián)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(jiān)視功能要求；設置試驗切換開關，實現(xiàn)主變運行狀態(tài)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(shù)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(shù)要求1.應按要求將主變相應側(cè)開關狀態(tài)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(cè)斷路器分合閘位置輔助接點串聯(lián)方式接入防誤動箱；對于內(nèi)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(cè)、橋斷路器分合閘位置輔助接點串聯(lián)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(cè)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(cè)可視現(xiàn)場情況根據(jù)配電裝置類型并結(jié)合出線有無電源情況來綜合考慮是否將中壓側(cè)斷路器分合閘位置輔助接點與高壓側(cè)斷路器分合閘位置輔助接點串聯(lián)后接入防誤動箱。2.原則上每臺主變消防固定滅火裝置聯(lián)鎖的斷路器需引出兩副開關輔助接點并聯(lián)接入，接點不足的情況下，應安排增加接點數(shù)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(tǒng)回路技術(shù)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(tǒng)應用技術(shù)（一）設置防火分區(qū)本設計項目為杭州220kV青云變電站，泡沫噴霧自動滅火系統(tǒng)保護總面積約332m2，主要保護區(qū)域為：1號主變及油坑、2號主變及油坑，共設2個分區(qū)。本次設計考慮其保護區(qū)火災特點，設置一套泡沫噴霧滅火系統(tǒng)泵組進行保護，按單臺主變?nèi)萘?80MVA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(xù)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(tǒng)響應時間不大于60s。（三）泡沫噴霧系統(tǒng)設備選型1.變壓器專用泡沫噴霧噴頭的選型。根據(jù)變壓器保護區(qū)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(cè)。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(jù)《泡沫滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》規(guī)定泡沫管道內(nèi)的泡沫流速計算出泡沫管道直徑為DN25。泡沫系統(tǒng)設計工作壓力根據(jù)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(jié)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(jù)變壓器泡沫噴淋系統(tǒng)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(tǒng)管道其他閥件的配置1.系統(tǒng)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(tǒng)供水環(huán)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(jié)構(gòu)變形縫時需考慮抗變形措施。根據(jù)《室外給水設計規(guī)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(jié)構(gòu)變形縫時，需安裝不銹鋼金屬波紋管。（五）消防給水安裝根據(jù)現(xiàn)場情況，在距第一站用變南側(cè)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(tǒng)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(nèi)，按照所需的供水量采用鍍鋅鋼管DN100規(guī)格。泵房內(nèi)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?nèi)萘繛?50kVA，泡沫噴霧系統(tǒng)供電按I級負荷。新增泡沫噴霧滅火系統(tǒng)供電統(tǒng)一由泵房內(nèi)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(jīng)現(xiàn)場核實，原站用變附近設有總配電箱，在總配電箱內(nèi)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(jīng)新增斷路器下側(cè)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(wěn)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(tǒng)一負責全站負荷根據(jù)DL/T5155-2016，連續(xù)及經(jīng)常短時負荷應計入站用電負荷，其余不經(jīng)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(jīng)核實，本期新增泡沫噴霧系統(tǒng)后，全站負荷小于250kVA，變壓器負載率為51.2%，站用變?nèi)萘靠梢詽M足本期消防設備的接入需求。經(jīng)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(guī)程DL/T5153—2014中4.5.1規(guī)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(yè)接口要求及設計根據(jù)現(xiàn)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