张会芳
甘肃电通电力工程设计咨询有限公司 甘肃省兰州市 730000
摘要：通过对三种常用的户外变压器固定灭火系统从原理、优缺点等方面进行对比，提出了现行规范条件下户外变压器消防系统设计的建议。
关键词：油浸变压器；消防系统；泡沫喷雾
1引言
电力系统的变压器大多数为油浸式变压器，即变压器内部充有大量的变压器油。其闪电140℃左右，燃点是165～190℃，自燃点是330℃左右，是可燃的绝缘性液体。可见变压器火灾既是油类火灾，也是电气火灾，一旦发生险情，将会造成巨大的经济损失，同时会严重影响社会生产和人们的日常生活。
近年来，国内外发生了多起变压器火灾，事故严重时甚至箱体破裂，漏出的变压器油引燃邻近设备，严重影响了电网的安全稳定运行。据中国电科院近20年收集的事故资料统计表明：我国变压器火灾发生概率约为0.01%～0.03%/年。
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2户外电力变压器的消防措施
变压器固定灭火装置的选型依据有以下两个：GB 50229-2019《火力发电厂与变电站设计防火标准》中第11.5.4条规定：单台容量为125MV?A及以上的油浸变压器应设置水喷雾灭火系统或其他固定式灭火装置；GB50151-2010《泡沫灭火系统设计规范》“7.4.2当保护油浸变压器时，泡沫喷雾系统设计应符合下列规定：……”
3常用的变压器的消防措施
目前，户外变压器的固定式自动灭火装置主要有：排油注氮装置、SP合成型泡沫系统、水喷雾系统。
3.1 排油注氮灭火装置
排油注氮灭火装置是集火灾探测、报警与灭火于一身的自动灭火装置，曾广泛应用在变电站中，但是该系统仅适用于变压器内部初期火灾，排油注氮装置与变压器本体直连，装置渗漏容易造成装置误动及变压器故障，运行风险大，不能扑灭变压器外部火灾。
灭火原理：该系统主要利用氮气冷却和绝缘的性能。当变压器油箱内的压力达到一定值，并且变压器油将要达到或已达到闪电时，此时装置启动排油同时关闭储油箱下方的断油阀（防止“火上浇油”），将油箱内的油排出15～20cm，增大空间，减少变压器内部压力。再从变压器底部注入氮气，搅拌冷却变压器油，使变压器故障点温度降低，减小可燃气体浓度，并在油箱上层形成一层氮气层，隔绝氧气，窒息火源，注氮30min以上，充分冷却变压器油，消除复燃的隐患。
缺点：装置存在误动作可能，影响变压器运行。该装置具有不可中断的特性，即一旦系统启动，就必须完成将变压器的一部分油排出变压器本体、将氮气充入的全过程。因而一旦装置误动作，势必会引起一台变压器的停产检修，给变电站的运行带来很大的影响。
3.2 水喷雾灭火系统
水喷雾灭火系统是利用水雾喷头在一定的水压下将水流分解成细小水雾滴进行灭火或防护冷却的一种固定式灭火系统
灭火原理：系统开启和关闭由雨淋阀控制。平时，雨淋阀处于关闭状态，阀组前的管网内充满压力水。当保护对象发生火灾时，火灾探测器动作，向火灾探测报警控制盘发出报警信号，指示火灾发生的部位，开始进入延时阶段（0～30s可调），此阶段用于联动设备（如切断变压器电源等）动作；延时结束后，火灾探测报警控制盘向失火变压器雨淋阀组的电磁选择阀发出开启指令，雨淋阀打开，向失火的变压器进行喷水作业。同时，雨淋阀组的水力警铃发出报警声，压力开关动作，将阀组开启的信号反馈到火灾探测报警控制盘，火灾探测报警控制盘自动启动消防水泵向系统供水。系统除了上述自动控制之外，还可在火灾探测报警控制盘上手动启动雨淋阀组的电磁阀（手动操作），或在雨淋阀组上直接打开手动应急操作阀，打开阀组。
缺点：水喷雾灭火系统需要设置专门的消防给水管网、消防水池、消防泵组等,因而存在着水源要求高、占地面积较大、土建费用较高等方面的缺点。另外，在一些风沙大、运行条件恶劣的地区，影响该系统的使用效果。
3.3 合成型泡沫喷雾系统
合成型泡沫喷雾灭火系统是采用高效泡沫灭火剂为灭火药剂，在一定的压力作用下，通过水雾喷头，将灭火剂喷射到变压器表面，利用该灭火剂具有水雾和泡沫的冷却、窒息、乳化、隔离等综合作用实现迅速灭火。
灭火原理：平时系统处于警戒状态，当主变出现火灾时，火灾探测器向火灾报警控制盘发出声、光警报，指示火灾发生的部位，提醒工作人员注意；并开始进入延时阶段（0～30s可调）。延时过后，火灾报警控制盘打开对应保护区域的电磁控制阀（选择阀）和启动源电磁阀（或由值班人员确定火警后手动），启动源释放的启动气体打开动力源的容器阀。动力源（N2瓶组）储存的的高压气体随即经减压后进入储液罐中，推动合成泡沫灭火剂，经过电磁控制阀、管网和雾化喷头喷向变压器的表面进行灭火。该灭火系统也可通过机械式应急操作启动方式。
缺点：系统泡沫灭火剂采用的泡沫预混液无3C认证，后期更换成本高、质量难以有效保证，一旦喷完15分钟，无后续降温或灭火措施。维护工作量大。为防止管道、喷头的堵塞，该系统与水喷雾灭火系统一样需要定期试喷。而定期试喷引起的灭火剂的减少，氮气瓶氮气压力降低，需要及时补充。
存在不适用的地方。与水喷雾系统一样，在一些风沙大、运行条件恶劣的地区，影响该系统的使用效果。动力源为压力容器，存在一定的安全隐患。
4 泵组式泡沫喷雾灭火系统
根据《泡沫灭火系统设计规范》GB50151-2010的7.4条，泡沫喷雾分为泵组式（带有比例混合器）和瓶组式（SP合成型）。泵组式泡沫喷雾系统泡沫进行初起灭火，水喷雾持续降温冷却，防止复燃；集成水喷雾、合成泡沫优点，有效扑救A类和B类等复合火灾。突出的优点有以下几点：先行进行泡沫喷雾灭火15分钟，后期进行水喷雾持续长时间冷却或灭火，防止再次复燃；使用泡沫原液，具有3C认证，质量更可靠；泵组、管路材质使用304不锈钢，解决了现有合成型泡沫灭火系统、水喷雾系统、排油注氮系统管路锈蚀问题；根据需要用水在15-30立方米，小型水箱即可解决，因此可应用于缺水地区，如应用于严寒地区，则需要在水中增加添加剂。
5 结论
通过对常用的三种变压器的消防措施进行分析，排油注氮灭火装置只有在启动方式可靠时可作为变压器的消防灭火措施，将逐步被淘汰；合成型泡沫喷雾灭火系统一旦喷完15分钟，无后续降温或灭火措施，可靠性不高。本文根据现有规范提出了更具优势的泵组式泡沫喷雾系统，具体设计时应根据外部使用条件：变电站是否缺水、本身有无消防水系统、风沙情况等合理使用水喷雾或者泵组式泡沫喷雾系统对变压器进行保护。
参考文献
[1]傅胜兰,黄建伟,林洁.油浸电力变压器消防设计技术研究[J].消防科学与技术,2010,29(12):1089-1091.
[2]王志勇.变电站油浸式（电力）变压器排油注氮消防设计[J].企业科技与发展,2018
[3]GB 50029-2019,火力发电厂与变电站设计防火标准[S].