簡介：本文根據(jù)油浸式電力變壓器滅火技術(shù)的新發(fā)展，對(duì)近幾年新開發(fā)的幾種固定式滅火系統(tǒng)的滅火機(jī)理、技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用范圍作了介紹，并與傳統(tǒng)的水噴霧和氣體滅火系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，使油浸式電力變壓器的消防設(shè)計(jì)有更多的選擇余地,以適應(yīng)不同的工程情況，節(jié)省工程造價(jià)。關(guān)鍵字：油浸式變壓器固定式滅火系統(tǒng)選擇

　　1油浸式電力變壓器的火災(zāi)危險(xiǎn)性

　　在電力生產(chǎn)中，發(fā)電廠和變電所內(nèi)設(shè)置的大型油浸式變壓器作為核心設(shè)備之一在運(yùn)行中一般均較為安全可靠，變壓器的總體火災(zāi)事故率也一直較低，但在電力生產(chǎn)火災(zāi)事故中，特別是在重特大火災(zāi)事故中變壓器火災(zāi)事故占有一定的比例。在1996年對(duì)全國發(fā)電廠及變電所1970年～1987年間發(fā)生的火災(zāi)進(jìn)行案例調(diào)查的63起重大事故中，變壓器火災(zāi)事故共有16起，約占25%，其中發(fā)電廠5起，變電所11起。另據(jù)原電力部安環(huán)司的有關(guān)資料，在1981～1989年間全國火電廠發(fā)生的二百多次火災(zāi)事故中，變壓器火災(zāi)占4.4%，在其中的重、特大火災(zāi)事故中，變壓器火災(zāi)事故占17.8%。

　　近年來，雖然由于設(shè)備制造質(zhì)量及運(yùn)行水平的提高，變壓器火災(zāi)事故不斷減少，但在單機(jī)60萬千瓦的發(fā)電廠和50萬千伏的開關(guān)站中還曾發(fā)生過主變燒毀的重大事故。大型電力變壓器的火災(zāi)不僅會(huì)造成重大的直接財(cái)產(chǎn)損失甚至人員傷亡，給人民群眾生活帶來嚴(yán)重影響，大型樞紐變電所的變壓器火災(zāi)有時(shí)還會(huì)造成大面積的停電，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大的間接損失，危害極大。

　　通過對(duì)多起變壓器火災(zāi)事故的分析，發(fā)現(xiàn)變壓器起火爆炸主要是由以下幾點(diǎn)情況造成的：

　　(1)線圈絕緣損壞造成短路，使線圈發(fā)熱燃燒；

　　(2)線圈連接處接觸不良產(chǎn)生高溫，在松動(dòng)或斷開時(shí)，產(chǎn)生電弧造成爆炸起火；

　　(3)套管損壞爆裂起火，套管發(fā)生漏水、滲油或長期積滿油垢而閃絡(luò)或套管絕緣層損壞、老化，絕緣擊穿引起爆炸起火；

　　(4)變壓器油老化變質(zhì)引起內(nèi)絡(luò)擊穿而造成爆炸著火事故。

　　由于油浸式變壓器自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其內(nèi)部存有大量的可燃變壓器油,線圈也大多使用紙、布、面紗等作絕緣材料，鐵芯則主要由木塊、紙板作支架和襯墊，這些都是可燃材料，再加上設(shè)備制造和運(yùn)行中的一些因素，上述幾種情況難以徹底避免，變壓器起火和爆炸的危險(xiǎn)性無法根除。因此，除了提高變壓器制造質(zhì)量及運(yùn)行水平，減少火災(zāi)隱患外，同時(shí)還有必要加強(qiáng)和改進(jìn)對(duì)變壓器的保護(hù)，以防止或減少變壓器火災(zāi)帶來的損失和危害。

　　2變壓器固定式滅火系統(tǒng)的傳統(tǒng)型式

　　由于變壓器火災(zāi)事故的重大危害性，有關(guān)國家消防規(guī)范明確規(guī)定，單臺(tái)容量在125MVA及以上的獨(dú)立變電所可燃油油浸電力變壓器、單臺(tái)容量在90MVA及以上的電廠可燃油油浸電力變壓器、單臺(tái)容量在40MVA及以上的廠礦企業(yè)可燃油油浸電力變壓器、部分附屬在民用建筑室內(nèi)的可燃油油浸電力變壓器均應(yīng)設(shè)置固定式滅火系統(tǒng)。

　　目前國內(nèi)變壓器采用的固定式滅火系統(tǒng)最主要的類型有兩種，一種是水噴霧滅火系統(tǒng)，主要應(yīng)用于室外大型變壓器。另一種是氣體滅火系統(tǒng)，用于室內(nèi)安裝的變壓器。

　　2.1變壓器的水噴霧滅火系統(tǒng)

　　目前在發(fā)電廠和變電所室外大型變壓器消防上均得到了廣泛應(yīng)用。水噴霧滅火系統(tǒng)也是我國應(yīng)用于變壓器消防最早的一種固定式滅火系統(tǒng)，其滅火機(jī)理主要是通過高壓產(chǎn)生細(xì)小的水霧滴直接噴射到正在燃燒的物質(zhì)表面產(chǎn)生表面冷卻、窒息、乳化、稀釋等作用，從水霧噴頭噴出的霧狀水滴，粒徑細(xì)小，表面積很大，遇火后迅速汽化，帶走大量的熱量，使燃燒表面溫度迅速降到燃點(diǎn)以下，使燃燒體達(dá)到冷卻目的；當(dāng)霧狀水噴射到燃燒區(qū)遇熱汽化后，形成比原體積大1700倍的水蒸汽，包圍和覆蓋在火焰周圍，因燃燒體周圍的氧濃度降低，使燃燒因缺氧而熄滅；對(duì)于不溶于水的可燃液體，霧狀水沖擊到液體表面并與其混合，形成不燃性的乳狀液體層，從而使燃燒中斷；對(duì)于水溶性液體火災(zāi)，由于霧狀水能與水溶性液體很好溶合，使可燃燒性濃度降低，降低燃燒速度而熄滅。

　　水噴霧滅火系統(tǒng)的組成與雨淋自動(dòng)滅火系統(tǒng)相似，主要由水源、供水設(shè)備、供水管道、雨淋閥組、過濾器和水噴霧噴頭組成。水噴霧噴頭一般可分為中速水噴霧噴頭和高速水噴霧噴頭。水噴霧滅火系統(tǒng)則應(yīng)具有自動(dòng)控制、手動(dòng)控制和應(yīng)急控制三種啟動(dòng)方式。水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)較為成熟，滅火效率高，在國內(nèi)外均有較為廣泛的應(yīng)用；但其系統(tǒng)復(fù)雜，不僅包括雨淋閥組、管道及支架、霧化噴頭、探測器以及聯(lián)動(dòng)控制盤等全套裝置，還需要設(shè)置水池、水泵、管網(wǎng)等配套消防給水系統(tǒng)，占地大，造價(jià)高，日常維護(hù)管理也較麻煩。

　　圖1典型的水噴霧滅火系統(tǒng)安裝圖

　　2.2氣體滅火系統(tǒng)

　　氣體滅火系統(tǒng)應(yīng)用于變壓器消防過去主要是在民用建筑的室內(nèi)變壓器上，近年隨著城市的發(fā)展和城網(wǎng)改造加速，城市室內(nèi)變電所大量增加，部分更與民用建筑結(jié)合建造，為減少火災(zāi)危險(xiǎn)性，一般其室內(nèi)主變壓器均設(shè)置了固定式滅火系統(tǒng)，而且主要是氣體滅火系統(tǒng)。氣體滅火系統(tǒng)用在室內(nèi)變壓器與用在其它場所其滅火機(jī)理相同，根據(jù)采用的氣體系統(tǒng)的不同既有化學(xué)作用，也有物理作用，或者二者兼有；在具體應(yīng)用技術(shù)上也沒有特別之處，其滅火方式一般均采用全淹沒，組成型式則根據(jù)保護(hù)區(qū)的數(shù)量采用組合分配或單元獨(dú)立系統(tǒng)。

　　至于氣體的種類，我國最早的室內(nèi)變(包括工業(yè)和民用)主要采用鹵代烷滅火系統(tǒng)。二十世紀(jì)八十年代初研究表明，包括鹵代烷滅火劑在內(nèi)的氯氟烴類物質(zhì)在大氣中的排放，將導(dǎo)致對(duì)地球大氣臭氧層的破壞，危害人類的生存環(huán)境，1990年6月在倫敦由57個(gè)國家共同簽定了蒙特利爾議定書，決定逐步停止生產(chǎn)和逐步限制使用氟里昂、鹵代烷滅火劑，我國于1991年6月加入了《蒙特利爾議定書》(修正案)締約國行列，并將逐年減少鹵代烷滅火劑的產(chǎn)量，承諾到2005年停止生產(chǎn)鹵代烷1211滅火劑，到2010年停止生產(chǎn)鹵代烷1301滅火劑。因此鹵代烷滅火劑逐步被淘汰將勢在必行，目前我國變電所及民用建筑室內(nèi)變壓器消防上已基本淘汰鹵代烷滅火系統(tǒng)，而改用高壓二氧化碳?xì)怏w滅火系統(tǒng)，個(gè)別也有采用七氟丙烷(FM200)、惰性氣體(IG541)或其它替代鹵代烷的新型潔凈氣體。

　　二氧化碳滅火劑來源廣泛、價(jià)格低廉、電絕緣性高、滅火性能較好、清潔無污漬，但由于二氧化碳對(duì)人體有窒息作用，相對(duì)來講，前些年應(yīng)用不廣泛。在70年代末80年代末我國對(duì)二氧化碳全淹沒滅火系統(tǒng)和二氧化碳局部應(yīng)用滅火系統(tǒng)做了一系列滅火試驗(yàn)，并于1993年頒布了二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，于1999年11月17日由中華人民共和國建設(shè)部頒布了已經(jīng)批準(zhǔn)的國家標(biāo)準(zhǔn)《二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》局部修訂條文，并于2000年3月1日起施行。局部修訂條文中增加了二氧化碳低壓滅火系統(tǒng)有關(guān)條文。在這種情況下，二氧化碳滅火系統(tǒng)應(yīng)用范圍已逐步擴(kuò)大，目前已成為室內(nèi)變壓器消防上采用的最主要的固定式滅火系統(tǒng)。

　　近幾年，一些替代鹵代烷的新型潔凈氣體滅火劑不斷被引進(jìn)開發(fā)出來。在我國氣體滅火技術(shù)領(lǐng)域，除二氧化碳滅火系統(tǒng)外，已有越來越多的工程中采用七氟丙烷(FM200)氣體滅火系統(tǒng)、惰性(IG541)氣體滅火系統(tǒng)、SDE氣體滅火系統(tǒng)等。對(duì)各種新型的侯選替代鹵代烷的氣體滅火系統(tǒng)，由于其使用時(shí)間不長，至今尚沒有設(shè)計(jì)施工的國家規(guī)范，有的只有地方性規(guī)程，或正在編制有關(guān)地方性規(guī)程，有的還鮮為人知，因此其大規(guī)模使用在室內(nèi)變壓器消防上還為時(shí)尚早。

　　不論采用何種氣體滅火劑，由于氣體滅火系統(tǒng)滅火迅速，不導(dǎo)電，又沒有污損，因此雖然其造價(jià)較高，仍然是當(dāng)前室內(nèi)變壓器消防的首選。

　　3變壓器滅火的幾種新方法

　　隨著消防技術(shù)的發(fā)展，近年來，國內(nèi)又陸續(xù)引進(jìn)或研制了一些各具特色的新型滅火系統(tǒng)，技術(shù)上已日臻成熟和完善，在大型變壓器消防上也已有了一定程度的應(yīng)用。本文僅介紹幾種已通過國家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)的可應(yīng)用于變壓器消防上的固定式滅火系統(tǒng)。

　　3.1排油注氮滅火系統(tǒng)

　　排油注氮滅火系統(tǒng)是九十年代由國外引進(jìn)并在國內(nèi)消化研制而成的一種專門針對(duì)油浸變壓器和其它充油電氣設(shè)備的滅火裝置。系統(tǒng)主要包括火災(zāi)探測器、控流閥、消防柜(內(nèi)設(shè)氮瓶及相關(guān)附件)、電氣控制柜、排油及充氮管路系統(tǒng)等。

　　排油注氮滅火系統(tǒng)的滅火機(jī)理是：當(dāng)變壓器因內(nèi)部故障發(fā)生火災(zāi)，系統(tǒng)同時(shí)接到火災(zāi)探測器和瓦斯繼電器動(dòng)作信號(hào)后，立即打開快速排油閥，降低變壓器油箱油位，減輕油箱本體油壓，防止變壓器爆炸；同時(shí)關(guān)閉控流閥，切斷油枕向本體供油。經(jīng)數(shù)秒延時(shí)，氮?dú)鈴淖儔浩鞯撞砍淙氡倔w，并充分?jǐn)嚢瑁褂蜏亟抵寥键c(diǎn)以下而迅速滅火。全部充氮時(shí)間在十分鐘以上，可使變壓器油充分冷卻，防止復(fù)燃。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行維護(hù)方便。系統(tǒng)的動(dòng)作原理見下圖。

　　圖2排油注氮滅火系統(tǒng)的動(dòng)作原理圖

　　3.2“SP”合成型泡沫噴淋滅火系統(tǒng)

　　“SP”合成型泡沫噴淋滅火系統(tǒng)是近年來開發(fā)的一種新型滅火系統(tǒng)，其組成類似于高壓細(xì)水霧(WATERMIST)滅火系統(tǒng)，主要由儲(chǔ)液罐、氮瓶、電動(dòng)閥、減壓閥、安全閥、水霧噴頭、壓力表及管道等組成。該系統(tǒng)通過在水中添加一定比例的“ST”合成型阻燃滅火劑，在一定的壓力下通過專用的水霧噴頭，霧化后噴射到著火物體上進(jìn)行滅火。“ST”合成型阻燃滅火劑是集滅A類火、B類火、C類火和阻燃等性能的多功能合成泡沫滅火劑，并具有良好的絕緣性能，穩(wěn)定性好，具有生物降解性，對(duì)環(huán)境無污染。系統(tǒng)作用原理是結(jié)合水霧滅火和泡沫滅火的特點(diǎn)，借助水霧和泡沫的冷卻、窒息、乳化和隔離等綜合作用來達(dá)到迅速滅火的目的，對(duì)A、B、C類及帶電火災(zāi)均有良好的滅火效果，且不易復(fù)燃。系統(tǒng)的啟動(dòng)方式是采用儲(chǔ)存在鋼瓶內(nèi)的氮?dú)庾鳛閯?dòng)力源，直接驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)液罐內(nèi)的滅火劑混合液，經(jīng)管道和水霧噴頭噴出。

　　由于該系統(tǒng)在水中添加了滅火劑，滅火效果提高，故不需設(shè)置龐大的消防水池，同時(shí)由于滅火劑以高壓氮?dú)庾鲃?dòng)力源，也不需設(shè)消防水泵等裝置。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，布置緊湊，控制容易，維護(hù)方便。對(duì)戶外獨(dú)立變電所的油浸變壓器特別是缺水或寒冷地區(qū)的變壓器，可采用SP”合成型泡沫噴淋滅火系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的水噴霧滅火系統(tǒng)。

　　3.3氣溶膠滅火裝置

　　氣溶膠滅火技術(shù)由軍工技術(shù)發(fā)展而來，已有二十多年的歷史。所謂氣溶膠是由液體或固體微粒懸浮于氣體分散介質(zhì)中形成的一種溶膠，其滅火主要是通過氣溶膠滅火劑釋放所產(chǎn)生的吸熱分解的降溫滅火作用、氣相的化學(xué)抑制作用和固相的化學(xué)抑制作用等來實(shí)現(xiàn)的，可用于撲滅A、B類及帶電火災(zāi)。氣溶膠相對(duì)于其他任何類型的滅火劑有很多優(yōu)點(diǎn)，它不需要采用耐壓容器，因?yàn)楹懿牧媳旧砣紵龝r(shí)可提供驅(qū)動(dòng)能量，它可以以全淹沒的方式滅火，氣溶膠滅火顆粒的粒度極小，可以繞過障礙物并在火災(zāi)空間有較長的駐留時(shí)間，它相對(duì)于干粉滅火劑具有更大的滅火效率，可用于相對(duì)封閉空間，而且也可用于開放的空間：對(duì)于不含有鹵代烷成分的氣溶膠滅火劑來說，它不會(huì)損耗大氣臭氧層，在滅火性能上和成本上也比鹵代烷滅火劑更占優(yōu)勢。

　　國內(nèi)熱氣溶膠滅火技術(shù)的研究開發(fā)比較早，但由于觀念及技術(shù)等多方面原因，其推廣應(yīng)用工作沒有得到重視。近年來，由于鹵代烷滅火劑的逐漸淘汰，作為替代物的一種，氣溶膠在國內(nèi)也得到相應(yīng)的重視和發(fā)展，經(jīng)過對(duì)產(chǎn)品進(jìn)一步研究改進(jìn)，在技術(shù)上有了新的突破。目前國內(nèi)使用的氣溶膠滅火系統(tǒng)均為成套裝置，主要有氣溶膠滅火劑藥桶、電子引發(fā)器、氣體發(fā)生器和箱體等組成；當(dāng)啟動(dòng)電流通過電子引發(fā)器時(shí)，激活氣體發(fā)生器內(nèi)的滅火劑，在較短的時(shí)間內(nèi)將滅火劑全部燃燒反應(yīng)成為N2、CO2等惰性氣體為主的氣溶膠煙霧。其燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的火焰和溫度被氣體發(fā)生器中的降溫材料吸收后再經(jīng)過過濾從裝置的噴口向外噴射氣溶膠，撲滅火災(zāi)。目前國內(nèi)應(yīng)用的氣溶膠滅火裝置還存在某些不足，如氣溶膠釋放后有濃煙，能見度差，影響人員逃生，不能應(yīng)用于經(jīng)常有人場所；不具備組合分配能力；只適用于較小范圍使用，一般每個(gè)防護(hù)區(qū)容積不超過2000m3為宜。

　　作為一種結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉的高效滅火系統(tǒng)，適用于變配電間、發(fā)電機(jī)房、電纜夾層、電纜井、電纜溝等無人、相對(duì)封閉、空間較小的場所，適用撲救生產(chǎn)、貯存柴油(-35號(hào)柴油除外)、重油、潤滑油等丙類可燃液體的火災(zāi)和可燃固體物質(zhì)表面火災(zāi)。

　　4幾種滅火系統(tǒng)在變壓器消防上的比較與選擇

　　以上介紹的幾種可用于變壓器的固定式滅火系統(tǒng)，水噴霧、“SP”合成型泡沫噴淋、排油注氮主要用于室外變；二氧化碳、七氟丙烷(FM200)、惰性氣體(IG541)和氣溶膠則主要用于室內(nèi)變，下面分別比較。

　　4.1室外變壓器滅火系統(tǒng)比較與選擇

　　水噴霧滅火系統(tǒng)是室外大型變壓器通常采用的一種消防設(shè)施，技術(shù)較為成熟，在國內(nèi)外均有較為廣泛的應(yīng)用；但其系統(tǒng)復(fù)雜，需設(shè)置專門的消防給水設(shè)施，日常維護(hù)管理工作量較大。在獨(dú)立變電所內(nèi)，此種情況更為突出。而排油注氮滅火系統(tǒng)是從國外引進(jìn)的專用于油浸變壓器和其它充油電氣設(shè)備的一種新型滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)在國內(nèi)已得到國家有關(guān)消防部門的認(rèn)可。相對(duì)于水噴霧滅火系統(tǒng)來說，排油注氮滅火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行維護(hù)方便，造價(jià)低廉，特別適用合于缺水或嚴(yán)寒地區(qū)使用?！癝P”合成型泡沫噴淋滅火系統(tǒng)兼具水噴霧滅火和泡沫滅火的優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)備簡單，造價(jià)較水噴霧有較大下降，缺水地區(qū)也可適用，該系統(tǒng)目前主要應(yīng)用在變電所室外主變上。

　　為直觀起見，現(xiàn)以220KV變電所單臺(tái)150MVA變壓器消防為例，將三種滅火系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較列表如下：

　　表1三種室外變壓器滅火系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表