一种特高压变电站主变压器火灾试验系统及其使用方法与流程

本发明涉及火灾试验领域，特别是关于一种特高压变电站主变压器火灾试验系统及其使用方法。

背景技术：

1、特高压变电站是交流输电系统的枢纽，特高压变压器是特高压变电站的核心设备之一，其安全稳定运行是特高压交流输电系统正常运行的基础。特高压变压器绝缘和冷却介质为液体绝缘油，在特定的变压器故障下，会引发变压器火灾，不但易造成巨大经济损失、运维人员人身安全威胁，还会严重威胁电网的安全运行。

2、中国的《消防安全工程 总则》中规定：因火灾现象较复杂而导致无法采用计算方法或计算方法无效时，可通过对实体火灾试验结果的分析来评估设计方案。实体火灾试验的规模应按照能够影响到分析结果的最大尺寸的建筑环境设定，并能重现设计场景中的火灾特性，但是试验仅局限于结构简单的建筑环境或建筑的某部分。对火灾试验的结果进行分析，以证明所得结论是基于试验数据的合理推论，并适用于相关消防性能化设计和评估。

3、然而，目前的变压器火灾试验模型大都为普通电压等级的变压器模型或缩尺模型，并不是特高压主变压器的足尺寸模型，其尺寸相对于特高压变压器模型较小，缺乏完整地对设备本体和火灾事故环境进行模拟和试验验证。另外，目前特高压交流变压器具有本体变和调补变两部分，且高压套管的位置与散热器具体位置相对于普通变压器均存在较大差异，目前的变压器火灾模型未考虑上述影响因素，不能完全模拟事故时特高压交流变压器燃烧状态。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种模拟事故时特高压交流变压器燃烧状态的特高压变电站主变压器火灾试验系统及其使用方法。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一方面，提供一种特高压变电站主变压器火灾试验系统，包括箱体、油坑、油池、油泵、电动阀、油桶和溢流槽；

3、所述箱体的底部两侧均设置有所述油坑，所述箱体内设置有主变压器，所述箱体的顶部固定设置用于容纳变压器油的所述油池，所述油池通过所述油泵和电动阀连接放置有变压器油的所述油桶；所述油坑和油池内均设置用于加热泵入变压器油的若干加热棒；所述油池内设置有中压升高座以及若干低压和中性点升高座；所述油池的池壁处开设有用于便于主变压器内变压器油溢出的若干所述溢流槽；所述油坑和油池以及所述箱体内主变压器的变压器油用于模拟通过自然涌出形成的溢油火灾；

4、所述箱体的外侧设置有主变储油柜、调补变油箱、调补变储油柜和高压升高座，所述调补变油箱的外侧设置有调补变冷却器和若干主变冷却器；所述主变储油柜、调补变油箱、调补变冷却器和调补变储油柜内均无油；所述主变储油柜、调补变油箱、调补变冷却器、调补变储油柜、主变冷却器、高压升高座、中压升高座和低压和中性点升高座用于模拟实际变压器上的部件外形，对火灾燃烧时的空气流通起遮挡作用。

5、进一步地，设定所述主变压器的高压套管处为正南方向，若干所述溢流槽设置在所述油池池壁的主变压器的西南角、中压套管、东北角和高压套管的升高座部位。

6、进一步地，所述主变压器西南角处的所述溢流槽横向长4000mm、竖向有长2000mm裂缝；所述主变压器中压套管处的所述溢流槽横向长1000mm；所述主变压器东北角处的所述溢流槽横向长500mm、纵向长500mm；所述主变压器高压套管处的所述溢流槽设置在所述主变压器的前部位置，开口1500mm×100mm；各所述溢流槽的边距离所述油池底部250mm高。

7、进一步地，所述油坑的尺寸为20.1m×15.8m，深度为800～900mm，位于地底下，用于收集试验过程中未燃烧的油和灭火系统喷出来的水。

8、进一步地，所述油坑的坑底地面设置为有坡度的。

9、进一步地，所述油池通过dn80管道经所述油泵和电动阀连接所述油桶。

10、进一步地，所述油池为采用碳钢制作的全敞口油池，所述油池的深度为0.6m。

11、进一步地，所述主变储油柜和调补变储油柜与所述主变压器之间采用防火墙分隔。

12、进一步地，所述高压升高座的顶部距离地面9米；所述中压升高座的顶部距离地面9米；所述低压和中性点升高座的顶部距离地面6.3米。

13、另一方面，提供一种基于特高压变电站主变压器火灾试验系统的使用方法，包括：

14、确定火灾试验系统中油泵的泵送流量、试验用油量和燃烧面积；

15、通过油泵将油桶内的变压器油向试验系统加注；

16、通过油坑和油池内设置的若干加热棒加热油坑和油池内变压器油；

17、通过远程点火器同时引燃主变压器底部两侧油坑和顶部油池内的变压器油，待油坑和油池全部引燃时，打开油桶进行排油；

18、记录火灾试验过程中的火焰大小、温度和辐射。

19、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

20、1、本发明通过对特高压交流变压器的构造及火灾场景的合理估计与建模，反应主变压器事故特点和薄弱环节，完全模拟事故时特高压交流变压器真实火灾场景，从而实现提升特高压交流变压器燃烧模拟真实性与可靠性的目的，为特高压变电站消防技术方案的制定提供试验支撑。

21、2、本发明以实际特高压变电站主变压器为依据，结合特高压变电站主变压器火灾事故实际经验教训，运用燃烧学、火灾动力学等原理，设计特高压变电站主变压器足尺寸模型、变压器油的油温、着火面积、点火方案等，模拟真实火灾事故时特高压交流变压器燃烧状态，获取特高压主变压器火灾真实有效的试验数据。

22、3、本试验系统最大程度的模拟事故时特高压交流变压器真实火灾场景，同时将变压器铁芯等与火灾关联性不大的内部部件进行简化，极大地节省了试验模型的制造难度与成本。

23、综上所述，本发明可以广泛应用于火灾试验领域中。

技术特征：

1.一种特高压变电站主变压器火灾试验系统，其特征在于，包括箱体、油坑、油池、油泵、电动阀、油桶和溢流槽；

2.如权利要求1所述的一种特高压变电站主变压器火灾试验系统，其特征在于，设定所述主变压器的高压套管处为正南方向，若干所述溢流槽设置在所述油池池壁的主变压器的西南角、中压套管、东北角和高压套管的升高座部位。

3.如权利要求2所述的一种特高压变电站主变压器火灾试验系统，其特征在于，所述主变压器西南角处的所述溢流槽横向长4000mm、竖向有长2000mm裂缝；所述主变压器中压套管处的所述溢流槽横向长1000mm；所述主变压器东北角处的所述溢流槽横向长500mm、纵向长500mm；所述主变压器高压套管处的所述溢流槽设置在所述主变压器的前部位置，开口1500mm×100mm；各所述溢流槽的边距离所述油池底部250mm高。

4.如权利要求1所述的一种特高压变电站主变压器火灾试验系统，其特征在于，所述油坑的尺寸为20.1m×15.8m，深度为800～900mm，位于地底下，用于收集试验过程中未燃烧的油和灭火系统喷出来的水。

5.如权利要求4所述的一种特高压变电站主变压器火灾试验系统，其特征在于，所述油坑的坑底地面设置为有坡度的。

6.如权利要求1所述的一种特高压变电站主变压器火灾试验系统，其特征在于，所述油池通过dn80管道经所述油泵和电动阀连接所述油桶。

7.如权利要求1所述的一种特高压变电站主变压器火灾试验系统，其特征在于，所述油池为采用碳钢制作的全敞口油池，所述油池的深度为0.6m。

8.如权利要求1所述的一种特高压变电站主变压器火灾试验系统，其特征在于，所述主变储油柜和调补变储油柜与所述主变压器之间采用防火墙分隔。

9.如权利要求1所述的一种特高压变电站主变压器火灾试验系统，其特征在于，所述高压升高座的顶部距离地面9米；所述中压升高座的顶部距离地面9米；所述低压和中性点升高座的顶部距离地面6.3米。

10.一种基于权利要求1至9任一项所述的特高压变电站主变压器火灾试验系统的使用方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明涉及一种特高压变电站主变压器火灾试验系统及其使用方法，包括箱体、油坑、油池、油泵、电动阀、油桶和溢流槽；箱体的底部两侧均设置有油坑，箱体内设置有主变压器，箱体的顶部固定设置油池，油池通过油泵和电动阀连接放置有变压器油的油桶；油坑和油池内均设置若干加热棒；箱体的外侧设置有主变储油柜、调补变油箱、调补变储油柜和高压升高座，调补变油箱的外侧设置有调补变冷却器和若干主变冷却器；油池内设置有中压升高座以及若干低压和中性点升高座；油池的池壁处开设有若干溢流槽；油坑和油池以及箱体内主变压器的变压器油用于模拟通过自然涌出形成的溢油火灾即全液面溢流火灾，本发明可以广泛应用于火灾试验领域中。技术研发人员：杨小光,邱宁,范亚斌,王晖,李建勤,李辰曦受保护的技术使用者：国网经济技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25