变压器爆炸火灾水喷雾-注氮灭火联用独立消防系统的制作方法

1.本发明属于消防装备技术领域，尤其是油浸式电力变压器和高压电抗器灭火系统，具体 涉及一种变压器爆炸火灾水喷雾-注氮灭火联用独立消防系统。


背景技术：

2.近年来，随着我国上一轮电力建设高峰期间投产的电力设备相继进入升级换代期，由于 设备老化和损耗造成的变压器事故有增加的趋势。
3.通过火灾案例和灭火试验研究分析后发现，目前国内大型油浸式电力变压器使用的水喷 雾、泡沫喷雾、干粉、排油注氮灭火装置都不具备独立扑救变压器内外火、遮挡火、复燃火 的灭火能力，不能独立灭火的原因主要有以下几个：
4.1)没有设置管网防爆装置，灭火管网被变压器爆炸部件损毁失效；
5.2)常规变压器水喷雾、泡沫、干粉灭火系统是从变压器油盆火试验总结的灭火系统持续 灭火时间、灭火强度等应用参数，与灭火案例火灾部位5～6只消防枪80～100l/s的消防灭火 强度对比，水喷雾、泡沫等仅0.33l/s.m2，的灭火强度相差上百倍，其灭火能力仅能扑救变 压器外部小油量次要火灾；
6.3)侧面套管变压器严重爆炸火灾通常形成一个占变压器总油量80％(单相变/三相变分 别约30/140吨变压器油)的大面积流淌蔓延的变压器外部主体火灾和一个变压器油箱内占总 油量20％(单相变/三相变分别约10/30吨变压器油火灾)的变压器内部主体火灾，如前所述 这样的火灾常规变压器灭火系统无法扑救；
7.4)顶面套管变压器爆炸火灾通常形成一个占变压器总油量95％的变压器油箱内部主体火 灾和一个占变压器总油量5％的变压器油箱外部次要火灾，常规变压器灭火系统对此类变压器 底部的外部次要火灾受变压器外部散热器遮挡或者没有设置灭火喷头，失去了灭火能力，同 时，对于外部顶部套管或侧面套管爆炸处高温高油压高火焰的变压器内外相连的内外火、遮 挡火、复燃火，常规水喷雾、泡沫灭火系统由于灭火剂颗粒小，灭火剂易受高温火场蒸发， 灭火剂无法接触着火面，无法灭火；干粉灭火系统仅能短暂压制火势，随着干粉灭火剂与高 温变压器油可燃物发生化学反应使灭火剂消耗殆尽，同时随着高温变压器油分解形成的可燃 爆炸气体冲开干粉覆盖层，高温变压器油遇空气将再次发生复燃，干粉灭火系统仍然不能扑 救变压器复燃火灾；另外，常规灭火系统除不能扑救高温高油压高火焰火外，由于灭火剂被 散热器、油箱遮挡，外部灭火剂不能接触散热器和油箱遮挡火，因此，也不能扑救变压器散 热器和油箱遮挡火、内外火；
8.5)侧面套管变压器油喷溅流淌蔓延范围超过变压器灭火系统保护范围，也会造成灭火系 统失效；
9.6)变压器爆炸火灾通常是套管升高座爆炸处周围半径2m和变压器油箱底部流淌蔓延火 灾，其它变压器表面都没有火灾，常规灭火系统有个通病是，灭火系统不管火灾部位，有火 的变压器油箱外侧底部没有布置灭火喷头，无火的散热器、其它油箱外侧无火部位全部盲目 喷射灭火，浪费了太多的灭火剂，人为增加灭火难度；
10.7)常规灭火系统未考虑风速、雨量等外部环境因素影响的重要性：国标干粉灭火系统灭 火剂持续灭火时间只有60秒，如果大风大雨持续5分钟10分钟，而喷射干粉又在大风大雨 当时，还怎么灭火？这是干粉系统致命缺陷；国标水喷雾灭火剂持续喷射时间24分钟，如果 15分钟喷射泡沫有24分钟下大雨，还怎么灭火？这也是水喷雾系统的重要缺陷；想要独立 灭火，采用风雨环境监测，大风大雨停止灭火方案解决大风大雨灭火系统失效问题是十分必 要的；
11.8)试验证明，变压器油箱内部4吨变压器油火灾排油注氮灭火装置10秒就能灭火，大 型变压器油100多吨变压器油火灾，排油注氮灭火装置10分钟注氮、氮气灭火剂与游戏内变 压器油充分接触，不断由下至上进行搅拌冷却，在变压器油箱顶部形成30分钟以上的氮气层 覆盖灭火，因此，排油注氮灭火装置是目前最好的变压器内部主体火灾灭火系统；但是，由 于该系统存在众多误动、拒动问题，因此排油注氮灭火装置也不受电网公司青睐，只是在我 国很多干旱缺水冬季长期冰冻地区，环境条件无法使用水喷雾和泡沫喷雾系统，排油注氮灭 火装置才被大量使用。
12.9)变压器爆炸火灾可能造成防火墙间隔相邻变压器的喷溅变压器油火灾，国标规范变压 器灭火系统只能对1台爆炸火灾变压器进行灭火，无法考虑相邻变压器喷溅变压器油火灾灭 火；
13.10)电网公司常规做法是按照国标单独设置水喷雾或泡沫喷雾或干粉或排油注氮灭火装 置，如上所述，由于这些灭火系统灭火能力与变压器火灾存在较大差距，国标单独设置的这 些单一的水喷雾或泡沫喷雾或干粉或排油注氮灭火系统，都无法独立扑救变压器爆炸火灾， 通常需要消防队采用大流量水系消防枪炮进行压制灭火，水系消防枪炮灭火剂一边降温灭火， 一边和高温变压器油不断产生油水沸溢爆燃，由于油箱遮挡和高温降温效果差的原因，灭火 剂降温效果差，灭火时间长，消防用水量大，形成的油水混合物多，油水混合物流入变电站 排水系统外排，形成严重的有毒油水混合物污染；
14.因此，在电力设备老化和损耗造成的变压器火灾事故明显增加的情况下，研制一套有效 的变压器爆炸火灾独立消防系统是十分必要的。


技术实现要素：

15.基于上述现有技术的不足，本发明提供了一种变压器爆炸火灾水喷雾-注氮灭火联用独立 消防系统，特别适用于水资源丰富、冬季无长期冰冻地区的变压器火灾的独立消防。
16.本发明的研究过程为：现有消防体系存在问题和变压器爆炸火灾影响分析——变压器主 体和次要火灾理论和变压器灭火系统灭火强度和火灾强度匹配理论创新——变压器爆炸流淌 火灾、蔓延火灾、遮挡火灾、内外火灾、复燃火灾、高温高油压高火焰火灾灭火分析——变 压器挡油排油装置创新——变压器灭火系统管网防爆装置创新——变压器爆炸火灾独立灭火 系统创新——火灾部位报警定位定点灭火、外部环境监测装置、灭火管网火灾部位喷射灭火 控制、不同火灾部位灭火控制模块、多台变压器短时喷射灭火模块创新——注氮灭火系统防 误动创新——通过爆炸火灾灭火试验——检验改进本发明灭火系统，满足爆炸火灾独立灭火 要求。
17.主体火灾和次要火灾理论：
18.1)假定：将变压器火灾油量大、温度高的火灾定义为主体火灾，将变压器火灾油量小、 温度较低的火灾为定义为次要火灾；
19.2)常规变压器水喷雾、泡沫、干粉灭火系统是从变压器油盆火试验总结的灭火系统持续 灭火时间、灭火强度等应用参数，与灭火案例爆炸处火灾部位5～6只消防枪80～100l/s的消 防灭火强度相比，水喷雾、泡沫灭火系统0.33l/s.m2的灭火强度与消防枪灭火强度相差上百 倍，其灭火能力仅能扑救变压器外部小油量次要火灾；
20.3)侧面套管变压器严重爆炸火灾通常形成一个占变压器总油量80％(单相变/三相变分 别约30吨/140吨变压器油)的大面积流淌蔓延的变压器外部主体火灾和一个变压器油箱内占 总油量20％(单相变/三相变分别约10/30吨变压器油火灾)的变压器内部主体火灾，如前所 述这样的火灾常规变压器灭火系统无法扑救；
21.4)顶面套管变压器爆炸火灾通常形成一个占变压器总油量95％的变压器油箱内部主体火 灾和一个占变压器总油量5％的变压器油箱外部次要火灾，常规变压器灭火系统对此类变压器 底部的外部次要火灾受变压器外部散热器遮挡或者没有设置灭火喷头，失去了灭火能力，同 时，对于外部顶部套管或侧面套管爆炸处高温高油压高火焰的变压器内外相连的内外火、遮 挡火、复燃火，常规水喷雾、泡沫灭火系统由于灭火剂颗粒小，灭火剂易受高温火场蒸发， 灭火剂无法接触着火面，无法灭火；干粉灭火系统仅能短暂压制火势，随着干粉灭火剂与高 温变压器油可燃物发生化学反应使干粉灭火剂消耗殆尽，同时随着高温变压器油分解形成的 可燃爆炸气体冲开干粉覆盖层，高温变压器油遇空气将再次发生复燃，干粉灭火系统也不能 扑救外部顶部套管或侧面套管爆炸处高温高油压高火焰的变压器内外相连的内外火、遮挡火、 复燃火；另外，除干粉灭火系统通过喷头改进和灭火验证试验，基本具备扑救变压器散热器 和油箱遮挡火能力外，常规水喷雾和泡沫喷雾灭火系统由于灭火剂被散热器、油箱遮挡，外 部灭火剂不能接触散热器和油箱遮挡火，也不能扑救变压器散热器和油箱遮挡火、内外火；
22.5)试验和火灾灭火案例表明：(1)除消防枪炮外没有任何外部灭火系统可以扑救油箱内 部主体火灾；(2)排油注氮灭火系统由变压器油箱上部排油，油箱下部注氮灭火剂与变压器 油充分接触，冷油热油和氮气灭火剂充分搅拌冷却，试验20秒注氮就能扑救4吨变压器油箱 内部主体火灾，排油注氮灭火系统10分钟注氮，氮气灭火剂持续覆盖在变压器油表面30分 钟以上冷却灭火，且该系统不受户外风速、雨量等环境条件影响，排油注氮灭火系统相较其 他变压器灭火系统对扑救变压器内部油箱大油量高温主体火灾具有无可比拟的优势，但是该 系统不能扑救变压器外部火灾；(3)区分变压器主体和次要火灾，不是说只要设置排油注氮 灭火系统扑救变压器内部主体火灾就可以了，外部小油量次要火灾等变压器油自己烧完就自 动灭火，外部灭火系统的作用在于：防止排油注氮灭火系统变压器油箱内部降温灭火的同时， 外部小油量喷溅流淌变压器油次要火灾在油箱外部不断加热变压器油箱，甚至起到引燃油箱 内部变压器油的反作用，外部和内部灭火系统相辅相成，才有可能扑救变压器火灾；
23.6)火灾案例说明，国标规范变压器灭火系统被变压器爆炸部件砸毁失效，变压器爆炸火 灾范围超出灭火系统保护范围灭火系统失效，变压器灭火系统户外风雨环境下失效，变压器 灭火系统的灭火能力与变压器火灾的强度不匹配，变压器灭火系统设置部位与火灾部位不匹 配，国标规范变压器灭火系统无法扑救变压器遮挡火、内外火、复燃火、变压
器油箱外侧底 部加温火，这六个原因就是常规变压器灭火系统无法独立扑救变压器爆炸火灾的最主要原因。
24.本发明是通过如下技术方案来实现的。
25.变压器爆炸火灾水喷雾-注氮灭火联用独立消防系统，所述系统由套管升高座爆炸防爆装 置、灭火系统管网防爆装置、挡油排油装置、水喷雾-注氮灭火联用系统以及带多种控制模块 的水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器构成；
26.套管升高座爆炸防爆装置包括侧面套管升高座爆炸防爆装置和顶面套管升高座爆炸防爆 装置，所述侧面套管升高座爆炸防爆装置由防爆立柱、固定在防爆立柱之间的防爆横梁、设 置在防爆横梁之间的防爆横梁支柱、固定在防爆立柱上的升高座防爆卡连杆、固定在升高座 防爆卡连杆上的升高座防爆卡横肩、固定在升高座防爆卡横肩上的升高座防爆卡压臂以及通 过升高座防爆环臂连杆固定在防爆立柱上的升高座防爆环臂构成；所述升高座防爆环臂包括 升高座防爆右环臂、升高座防爆左环臂和升高座防爆左右环臂连接板；所述侧面套管升高座 爆炸防爆装置中的防爆立柱、升高座防爆环臂连杆、升高座防爆右环臂、升高座防爆左环臂 和升高座防爆左右环臂连接板采用双倍防爆立柱材料加强；所述顶面套管升高座爆炸防爆装 置与侧面套管升高座爆炸防爆装置的组件和结构相同，其由防爆立柱、固定在防爆立柱之间 的防爆横梁、设置在防爆横梁之间的防爆横梁支柱、固定在防爆立柱上的升高座防爆卡连杆、 固定在升高座防爆卡连杆上的升高座防爆卡横肩、固定在升高座防爆卡横肩上的升高座防爆 卡压臂以及通过升高座防爆环臂连杆固定在防爆立柱上的升高座防爆环臂构成；所述升高座 防爆环臂包括升高座防爆右环臂、升高座防爆左环臂和升高座防爆左右环臂连接板；所述顶 面套管升高座爆炸防爆装置中的升高座防爆卡连杆、升高座防爆卡横肩、升高座防爆卡压臂、 升高座防爆环臂连杆、升高座防爆右环臂、升高座防爆左环臂和升高座防爆左右环臂连接板 采用双倍防爆立柱材料加强；
27.灭火系统管网防爆装置包括侧面套管爆炸灭火系统管网防爆装置和顶部套管爆炸灭火系 统管网防爆装置，其中：侧面套管爆炸灭火系统管网防爆装置和顶面套管爆炸灭火系统管网 防爆装置均由长立柱、固定在长立柱上的防爆横梁、设置在防爆横梁间的防爆支撑及防爆横 梁和防爆支撑间的防爆钢网组件构成；
28.挡油排油装置由垂直活动防火挡油板、倾斜活动防火挡油板、活动巡视门、变压器爆炸 火灾防护、事故油池、排油坡道、排油孔和排油井组成；其中：垂直活动防火挡油板由挡油 板基础、预埋在挡油板基础中的预埋件、与预埋件连接的立柱、与立柱连接的底横梁、与立 柱连接的顶横梁、固定在底横梁、立柱和顶横梁之间的防火挡油板构成；倾斜活动防火挡油 板组件由采用螺栓和卡口与顶横梁固定的倾斜短挑梁以及固定在顶横梁与倾斜短挑梁之间的 防火挡油板构成；活动巡视门组件由焊接在立柱上的门缝密封扣、门铰链、门框、固定在门 框架上的防火挡油板和门锁构成，变压器爆炸火灾防护采用变压器防火墙；事故油池采用变 压器事故油池，事故油池和垂直活动防火挡油板之间设置排油坡道；变压器油经过排油坡道 流入事故油池池壁上的排油孔，流入事故油池，事故油池覆盖卵石，事故油池底设置排油坡 道，同时设置排油井，排出的变压器油汇入排油井，再通过排油管道接入总事故油池；
29.水喷雾-注氮灭火联用系统由火灾部位报警定位装置、外部环境监测装置、可控制火灾部 位喷射灭火的水喷雾灭火管网、成套水喷雾灭火装置、新型排油注氮灭火装置构
成；火灾部 位报警定位装置由非接触式火灾探测器、对应火灾部位设置的非接触式电气火灾温度定位探 测器以及设在被保护变压器斜上方的变压器火灾图像监控探头组成，火灾部位报警定位装置 与水喷雾-注氮灭火联用独立消防系统火灾报警联动控制器相连；外部环境监测装置由风速/ 雨量监测器、变压器断电信号以及变压器火灾图像监控探头组成，外部环境监测装置与水喷 雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器相连；水喷雾灭火管网由灭火主管、分区选择 阀、灭火分配管、电动喷射控制阀、固定或移动灭火支管、手动喷射控制阀以及水喷雾喷嘴 组成，灭火主管与成套水喷雾灭火装置出口相连；成套水喷雾灭火装置由设备房、设置在设 备房内的消防水池、水喷雾消防泵和外部的雨淋阀组组成，水喷雾消防泵进水口通过管道阀 门与消防水池相连，水喷雾消防泵出水口通过管道阀门和压力表与雨淋阀组相连，雨淋阀组 出口连接灭火主管；电动喷射控制阀、固定灭火支管以及水喷雾喷嘴需要按照同种外形结构 变压器火灾案例在无火部位减少喷头布置，在套管升高座爆炸火灾部位增加喷头布置，在散 热器遮挡火灾部位的散热器下部增加防遮挡防风防雨附加喷头；
30.火灾部位报警定位装置由非接触式火灾探测器、对应火灾部位设置的非接触式电气火灾 温度探测器以及设在被保护变压器斜上方的变压器火灾图像监控探头组成，相关信号通过信 号线与水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器相连；火灾时，非接触式点型火灾 红外探测器对初起火灾和复燃火灾重复报警、复位；非接触式电气火灾温度探测器监测到变 压器套管升高座爆炸处温度超过600～700℃ 变压器火灾图像监控探头探测到火灾图像确认 火灾部位；大面积火灾发生多点超温 火灾图像，联动控制对应的灭火管网全部或者大部分喷 射控制阀开启喷射灭火；局部火灾单点超温 火灾影像，联动控制对应的灭火管网局部喷射控 制阀开启喷射灭火；复燃火灾局部单点超温 火灾影像，联动控制对应的灭火管网局部喷射控 制阀开启喷头多次喷射灭火；变压器油箱外底部散热器遮挡流淌加温次要火灾，设置靠近变 压器油箱外底部散热器遮挡加温火灾的防遮挡防风防雨附加喷头，采用水喷雾-注氮灭火联用 独立消防火灾报警联动控制器的重要火灾部位优先模块，联动变压器油箱外侧底部附加喷头 的电动喷射控制阀进行灭火；对1台变压器爆炸，相邻1～2台相邻变压器发生的套管升高座 危险部位喷溅火灾，利用火灾部位报警定位装置和火灾部位定点灭火所节约的灭火剂，通过 水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器的重要火灾部位优先模块进行灭火；对变 压器套管升高座爆炸处火灾部位复燃火，通过水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控 制器的短时多次灭火控制模块进行重复火灾报警、复位和重复灭火；变压器爆炸喷溅距离较 远的变压器喷溅次要火灾和变压器散热器等遮挡死角火灾，采用水喷雾-注氮灭火联用独立消 防火灾报警联动控制器的重要火灾部位优先模块，分主次联动火灾部位管网电动喷射控制阀 进行灭火，或者采用移动灭火支管，人工灭火；火灾部位报警定位装置是实现无火部位不灭 火节约灭火剂、火灾部位重点灭火重复灭火、关系整个变压器火灾水喷雾-注氮灭火联用独立 消防系统灭火成败的核心装置。
31.外部环境监测装置的风速/雨量监测器设置在灭火系统设备顶部，不同于国标灭火系统设 计规范限制只能在2m/s风速以下使用，实际户外环境远远不能满足国标灭火系统使用环境要 求，为了避免大风大雨环境下启动灭火系统浪费灭火剂，防止灭火系统发生灭火失效：国标 水喷雾灭火剂持续喷射时间24分钟，如果24分钟喷射水雾有10分钟下大
雨，5分钟大风， 水喷雾灭火也会失效，这也是水喷雾系统的重要缺陷；大风大雨下，为防止变压器油箱外侧 底部流淌加温火不断加热变压器油箱内的变压器油造成排油注氮灭火系统降温灭火失效，设 置靠近变压器油箱外底部散热器遮挡加温火灾的防遮挡防风防雨附加喷头d12a，采用火灾报 警联动控制器的重要火灾部位优先模块，联动底部附加喷头的电动喷射控制阀进行灭火；其 它情况，外部水喷雾灭火系统-内部注氮灭火系统可以先利用注氮灭火系统进行油箱内部主体 火灾灭火，待大风大雨停歇或减弱时再启动外部水喷雾灭火系统扑救变压器外部次要火灾； 外部水喷雾灭火系统的作用在于防止内部排油注氮灭火系统降温灭火的同时，外部喷溅变压 器油次要火灾在外部不断加热变压器油箱，甚至起到引燃油箱内部变压器油的反作用；大风 大雨中先注氮灭火后水喷雾灭火的方案既不影响变压器整体灭火效果，又能规避变压器水喷 雾灭火系统的致命缺陷，因此，设置外部环境监测装置对于水喷雾灭火系统不是可有可无的 装置，是关系变压器火灾水喷雾-注氮灭火联用独立消防系统灭火成败的重要装置。
32.新型排油注氮灭火装置包括注氮灭火柜、注氮灭火设备注氮灭火管路、注氮灭火管路自 动对接锁紧装置、变压器预置注氮灭火管路、变压器油箱排油管路、变压器油枕排油管路； 其中：注氮灭火柜出口连接注氮灭火设备注氮灭火管路，变压器预置注氮灭火管路连接在变 压器油箱下部出口，注氮灭火设备注氮灭火管路和变压器预置注氮灭火管路的交汇点设置在 注氮灭火管路自动对接锁紧装置位置；变压器排油管路设为独立变压器油箱排油管路和变压 器油枕排油管路两种独立的排油管路，变压器油箱排油管路由变压器油箱上部引出，末端直 接接入变压器贮油池卵石下排油；变压器油枕排油管路一端从变压器油枕截留阀和变压器油 枕底阀间的管道引出，另一端直接接入变压器贮油池卵石下排油；水喷雾-注氮灭火联用独立 消防火灾报警联动控制器设置在消防控制室或灭火系统设备间内，水喷雾-注氮灭火联用独立 消防火灾报警联动控制器与注氮灭火柜、注氮灭火设备注氮灭火管路、注氮灭火管路自动对 接锁紧装置、变压器预置注氮灭火管路、变压器油箱排油管路以及变压器油枕排油管路的消 防联动阀门相连；其中，注氮灭火柜组件为注氮灭火设备组件，包括启动氮气瓶组，启动氮 气瓶组采用托架固定在注氮灭火柜内；启动瓶头阀组固定设置在启动氮气瓶组上；启动气体 管路一端连接在启动瓶头阀组的阀门出口，一端连接在启动氮气瓶组上固定的氮气主气阀上； 氮气主管路连接在氮气主气阀出口处，顺气流方向分别依序设置氮瓶压力表、氮气输出压力 表、氮气减压阀、充氮灭火延迟装置、氮气节流组件和氮气输出口组件；氮气输出口位于氮 气主管路末端并设置在注氮灭火柜顶部，采用法兰与外部注氮灭火设备注氮灭火管路相连； 注氮灭火柜通过动力和控制电缆与水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器相连； 注氮灭火柜的防潮设施包括温湿度控制器、防潮加热器、防潮接线箱和接线端子排；温湿度 控制器通过电源线路和控制线路分别与防潮加热器、防潮接线箱以及接线端子排相连；注氮 灭火设备注氮灭火管路组件两端分别连接注氮灭火柜组件出口氮气输出口和注氮灭火管路自 动对接锁紧装置组件入口的对接锁紧装置对接端，注氮灭火设备注氮灭火管路组件从注氮灭 火柜引出的氮气输出口至注氮灭火管路自动对接锁紧装置的对接锁紧装置对接端依序由注氮 灭火主管、注氮灭火管路补偿器和氮气灭火选择阀三段组成，全部采用等径管道，整段管路 设为无油管路；注氮灭火管路自动对接锁紧装置组件由对接锁紧装置对接端和对接锁紧装置 承接端两个组件组成，沿注氮灭火气流方向两端分别连接组件的氮气灭火选择阀和变压器
预 置注氮灭火管路组件的防误动电气灭火控制阀；变压器预置注氮灭火管路组件，两端分别连 接在注氮灭火管路自动对接锁紧装置组件的对接锁紧装置承接端出口和变压器油箱下部的注 氮灭火管路接口上，沿注氮灭火气流方向分别由防误动电气灭火控制阀、注氮灭火管路补偿 器、氮气排气组件、注氮灭火分配管、氮气分流组件、注氮灭火支管和注氮接口阀依序连接 组成；变压器油箱排油管路组件一端连接变压器油箱上部，一端直接接入变压器贮油池卵石 下排油；变压器油箱排油管路组件由排油接口阀、排油管排气组件、防误动排油选择阀、排 油阀渗漏检查口和排油管依序连接组成，排油阀渗漏检查口开设在排油管之后；变压器油枕 排油管路组件一端从变压器油枕与变压器油箱连接管中间引出，一端直接接入变压器贮油池 卵石下；变压器油箱排油管路组件由油枕排油管道、油枕排油控制阀、排油管渗漏检修阀和 排油管依序连接组成；引出的管道接口位置位于变压器油枕断流阀和油枕底阀之间。
33.带多种控制模块的水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器由火灾报警控制 器和火灾联动控制器组成，水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器与火灾部位报 警定位和外部环境监测装置、成套水喷雾灭火装置、可控制火灾部位喷射灭火的水喷雾灭火 管网上的分区选择阀、电动喷射控制阀、以及排油注氮灭火装置相连；分区选择阀与水喷雾
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注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器、电动喷射控制阀与套管处火灾报警定位红外点 温仪设置为联动关系，预设启动条件控制模块、短时多次喷射模块、重要火灾部位优先模块、 一般顶部火灾部位灭火控制模块以及一般侧面火灾部位灭火控制模块，联动灭火系统对不同 火灾情况的变压器火灾部位进行灭火。
34.较佳地，套管升高座爆炸防爆装置设置在靠近变压器套管升高座附近，固定在升高座防 爆卡横肩上的升高座防爆卡压臂的数量为2个，分别固定在升高座防爆卡横肩两端；固定在 防爆立柱上的升高座防爆环臂的数量至少为一个；升高座防爆环臂距离套管升高座外壁0.1m， 防爆立柱的高度高于变压器套管升高座顶部0.3m，升高座防爆卡压臂的高度高于变压器套管 升高座顶部法兰盘0.05m。
35.较佳地，灭火系统管网防爆装置设置在变压器高压、中压套管和主变压器灭火系统管网 之间，靠近灭火系统管网一侧，距离变压器2.5～3.5m，防爆装置高度高于灭火系统管网1m， 宽度超过套管爆炸影响范围1.5m。
36.较佳地，挡油排油装置设置在具有侧面高压套管的变压器一侧，距离侧面套管边缘 2.5～3.5m设置；垂直活动防火挡油板依托变压器防火墙设置；倾斜活动防火挡油板设置在侧 面套管两侧1.8～2.2m范围内；活动巡视门设置在变压器两侧巡视小道或者消防小道上。
37.本发明改变了长期以来变压器火灾灭火靠消防队冒着生命危险进行人工灭火的落后现 状，实现了变压器火灾不依靠消防队全过程自动灭火，解决了国标规范变压器灭火系统被变 压器爆炸部件砸毁失效，变压器爆炸火灾范围超出灭火系统保护范围灭火系统失效，变压器 灭火系统的灭火能力与变压器火灾的强度不匹配，变压器灭火系统设置部位与火灾部位不匹 配，国标规范变压器灭火系统没有扑救变压器遮挡火、内外火、复燃火、变压器油箱外侧底 部加温火的措施等问题，通过大量排油减少可燃物，协调水喷雾-注氮灭火系统的灭火配合， 较大流量消防枪炮缩短了四到五倍以上的灭火时间，降低了灭火过程中的环境和空气污染， 解决了现有灭火系统无效灭火浪费国家投资、大流量水系消防枪炮
灭火后大量油水混合物流 入变电站排水系统外排造成变电站周围严重环境污染等等问题。本发明社会效益、经济效益 和环境效益突出，应用前景广阔。
附图说明
38.图1是本发明的结构示意图；
39.图2-1是侧面套管升高座爆炸防爆装置的示意图；
40.图2-2是顶面套管升高座爆炸防爆装置的示意图；
41.图3是灭火系统管网防爆装置的示意图；
42.图4-1和图4-2是挡油排油装置的示意图；
43.图5-1是水喷雾-注氮灭火联用系统的示意图；
44.图5-2是火灾部位可控制喷射灭火管网的示意图；
45.图6是火灾部位报警定位和外部环境监测装置的示意图
46.图7是一般顶部套管火灾部位灭火示意图；
47.图8是一般侧面套管火灾部位灭火示意图；
48.图9-1是本发明排油注氮灭火装置的组成结构图；
49.图9-2是注氮灭火柜的示意图；
50.图10是本发明的灭火控制流程图；
51.图中：a-防火墙，b-事故油池，c-排油坡道和排油孔，d-变压器，e-油枕，f-注氮灭火柜， g-注氮灭火设备注氮灭火管路，h-注氮灭火管路自动对接锁紧装置，i-变压器预置注氮灭火管 路，j-变压器油箱排油管路，k-变压器油枕排油管路，1a-侧面套管升高座爆炸防爆装置，1b
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顶面套管升高座爆炸防爆装置，2-灭火系统管网防爆装置，3-挡油排油装置，4-水喷雾-注氮 灭火联用系统，5-水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器。
具体实施方式
52.现在参考附图描述本发明的实施例。本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明 本发明，而不应视为限定本发明的范围。
53.1、变压器爆炸火灾特点和火灾部位
54.变压器油的闪点为140℃，燃点为165～180℃左右，自燃点为332℃左右。通常随着变压 器内部的电缆纸、棉纱、布料、木块等绝缘材料的逐渐老化，绝缘强度降低，当遇到变压器 发生穿越性故障、过电压冲击、检修质量不良使局部绝缘受伤、变压器油质劣化或者变压器 进水受潮等情况时，就会引起变压器绝缘击穿，造成短路，产生高温电弧，变压器油在电弧 的高温作用下迅速被分解气化，使变压器内部压力急剧增加，当压力大到事故点外壳上的变 压器套管、套管升高座、调压开关等法兰连接承压薄弱部位不能承压时，大量超出自燃点的 高温变压器油便从变压器内喷溅出来，遇到空气后剧烈燃烧，就形成了变压器爆炸火灾、蔓 延火灾、持续火灾、复燃火灾。本发明暂且将变压器爆炸火灾严重程度按变压器承压薄弱部 位破坏程度、变压器油喷溅多少、变压器油温高低、喷溅范围大小、扑救难易程度等大致分 为三类：轻微爆炸火灾、中度爆炸火灾、严重爆炸火灾。
55.火灾部位：变压器火灾只发生在变压器套管、调压开关法兰连接处等承压薄弱部
位，同 时只有一个位置发生爆裂或者爆炸火灾。本发明暂将火灾部位分为灭火重点部位、一般顶部 火灾部位和一般侧面火灾部位。灭火重点部位指能够引起相邻变压器、电气设备、电缆蔓延 火灾部位及变压器出线构架钢横梁持续火灾烧塌等直接损失、变电站全站失压、重要用户断 电、火灾环境污染、社会影响等间接损失的火灾部位；一般顶部火灾部位和一般侧面火灾部 位指火灾事故点在顶部或者侧面，但不会引起相邻变压器、电气设备、电缆蔓延火灾部位及 变压器出线构架钢横梁持续火灾烧塌等直接损失，可以由消防队火灾后扑救的只有较小的火 灾环境污染、社会影响等间接损失的火灾部位。
56.2、本发明的具体实施例
57.如图1-9所示，本发明提供的一种变压器爆炸火灾水喷雾-注氮灭火联用独立消防系统， 所述系统由套管升高座爆炸防爆装置1、灭火系统管网防爆装置2、挡油排油装置3、水喷雾
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注氮灭火联用系统4以及带多种控制模块的水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控 制器5构成；
58.套管升高座爆炸防爆装置1包括侧面套管升高座爆炸防爆装置1a和顶面套管升高座爆炸 防爆装置1b，所述侧面套管升高座爆炸防爆装置由防爆立柱a1、固定在防爆立柱a1之间的 防爆横梁a2、设置在防爆横梁a2之间的防爆横梁支柱a3、固定在防爆立柱a1上的升高座 防爆卡连杆a4、固定在升高座防爆卡连杆a4上的升高座防爆卡横肩a5、固定在升高座防 爆卡横肩a5上的升高座防爆卡压臂a6以及通过升高座防爆环臂连杆a7固定在防爆立柱a1 上的升高座防爆环臂构成；所述升高座防爆环臂包括升高座防爆右环臂a8、升高座防爆左环 臂a9和升高座防爆左右环臂连接板a10；所述侧面套管升高座爆炸防爆装置中的防爆立柱 a1、升高座防爆环臂连杆a7、升高座防爆右环臂a8、升高座防爆左环臂a9和升高座防爆 左右环臂连接板a10采用双倍防爆立柱材料加强；所述顶面套管升高座爆炸防爆装置与侧面 套管升高座爆炸防爆装置的组件和结构相同，其由防爆立柱a1、固定在防爆立柱a1之间的 防爆横梁a2、设置在防爆横梁a2之间的防爆横梁支柱a3、固定在防爆立柱a1上的升高座 防爆卡连杆a4、固定在升高座防爆卡连杆a4上的升高座防爆卡横肩a5、固定在升高座防 爆卡横肩a5上的升高座防爆卡压臂a6以及通过升高座防爆环臂连杆a7固定在防爆立柱a1 上的升高座防爆环臂构成；所述升高座防爆环臂包括升高座防爆右环臂a8、升高座防爆左环 臂a9和升高座防爆左右环臂连接板a10；所述顶面套管升高座爆炸防爆装置中的升高座防 爆卡连杆a4、升高座防爆卡横肩a5、升高座防爆卡压臂a6、升高座防爆环臂连杆a7、升 高座防爆右环臂a8、升高座防爆左环臂a9和升高座防爆左右环臂连接板a10采用双倍防爆 立柱材料加强；
59.参见图1以及2-1和图2-2，套管升高座爆炸防爆装置安装于靠近变压器套管升高座一侧， 侧重变压器严重爆炸时，防止最大几百公斤重的套管升高座连同套管导杆爆炸部件飞上空中 后又砸到地面上，砸毁灭火系统管网；同时，套管升高座防爆装置贴近变压器套管升高座安 装，阻挡变压器套管升高座爆炸后的前后、左右、向上运动，防止套管升高座严重爆炸后， 套管升高座横档在灭火系统管网和灭火系统之间，阻挡变压器油箱外侧底部火灾灭火；
60.参见图3所示，灭火系统管网防爆装置2包括侧面套管爆炸灭火系统管网防爆装置和顶 部套管爆炸灭火系统管网防爆装置，其中：侧面套管爆炸灭火系统管网防爆装置和顶面套管 爆炸灭火系统管网防爆装置均由长立柱b1、固定在长立柱b1上的防爆横梁b2、设置
在防爆 横梁b2间的防爆支撑b3及防爆横梁b2和防爆支撑b3间的防爆钢网b4组件构成；灭火系 统管网防爆装置设置在顶面或侧面套管升高座和灭火系统之间，靠近灭火系统管网喷头的位 置，侧重于变压器套管升高座法兰、套管爆炸的大的瓷绝缘子碎片、和其它部件砸毁灭火系 统管网，通过缩小管网防爆装置防爆网间隙，可以防止变压器爆炸和变压器套管爆炸小的碎 片对运行人员的伤害；
61.灭火系统管网防爆装置的特点：1)该防爆装置设置在变压器高压、中压套管和主变压器 灭火系统管网之间，靠近灭火系统管网一侧，距离变压器2.5～3.5m；2)防爆装置高度高于灭 火系统管网1m，宽度超过套管爆炸影响范围1.5m，设置范围根据具体的变压器薄弱部位结 构及变压器爆炸影响分析确定；3)由于变压器瓷绝缘子套管爆炸碎片较分散，设置该装置的 主要作用为：a.侧面套管爆炸灭火系统管网防爆装置防爆网不仅设置在防爆装置的中部和上 部；b.防爆网间隙可大可小，大间隙防爆网用于阻挡变压器爆炸后大的爆炸部件如：套管升 高座法兰、大的瓷绝缘子碎片对灭火系统管网的冲击，小间隙防爆网即可用于阻挡变压器爆 炸后大的爆炸部件如：套管升高座法兰、中小的瓷绝缘子碎片对灭火系统管网的冲击；c.采 用小间隙防爆网可以防止变压器小碎片、螺钉等爆炸物对人员的伤害。
62.参见图4-1和图4-2所示，挡油排油装置3由垂直活动防火挡油板c1、倾斜活动防火挡 油板c2、活动巡视门c3、变压器爆炸火灾防护c4、事故油池c5、排油坡道c6、排油孔c7 和排油井c8组成；其中：垂直活动防火挡油板c1由挡油板基础c1a、预埋在挡油板基础c1a 中的预埋件c1b、采用螺栓与预埋件c1b连接的立柱c1d、采用螺栓、焊接或卡口与立柱c1d 连接的底横梁c1c、采用螺栓、焊接或者卡口与立柱c1d连接的顶横梁c1e、固定在底横梁 c1c、立柱c1d和顶横梁c1e之间的防火挡油板c1f构成；倾斜活动防火挡油板c2组件由采 用螺栓和卡口与顶横梁c1e固定的倾斜短挑梁c2a以及固定在顶横梁c1e与倾斜短挑梁c2a 之间的防火挡油板c2b构成；活动巡视门c3组件由焊接在立柱c1d上的门缝密封扣c3a、 门铰链c3b、门框c3c、固定在门框架c3c上的防火挡油板c3d和门锁c3e构成，变压器 爆炸火灾防护墙c4采用变压器防火墙；事故油池c5采用变压器事故油池，事故油池c5和 垂直活动防火挡油板c1之间设置排油坡道c6，坡度大于1％；变压器油经过排油坡道c6流 入事故油池c5池壁上的排油孔c7，流入事故油池c5，事故油池覆盖卵石，事故油池底设置 排油坡道，同时设置排油井c8，排出的变压器油汇入排油井c8，再通过排油管道接入总事 故油池，完成事故排油过程；具体实施时，排油坡道、排油孔等需要土建专业配合实施，排 油效果好坏影响灭火效果；挡油排油设施的防火防爆和美观都很重要，对于垂直活动防火挡 油板、倾斜活动防火挡油板c2、活动巡视门c3的防火挡油板可以采用内侧钢丝网防爆，外 侧8mm铯钾防火玻璃防火挡油，火灾耐火时间＞1.5～2.0h，可以防止小的变压器爆炸部件螺 钉和瓷绝缘子碎片损害防火玻璃，灭火过程中铯钾防火玻璃遇热透明，方便观察火情；
63.挡油排油装置依托变压器防火墙，紧贴设置在变压器灭火系统外侧安装，防爆挡油板可 以采用内侧钢丝网防爆，外侧采用8mm铯钾防火玻璃防火挡油。挡油排油装置自身具有＞1.5 小时的防火能力和一定的防爆能力，依靠挡油设施和防火墙共同作用，挡油限制变压器油流 淌火灾范围，依靠挡油装置内侧的排油坡道和事故油池等，进行排油，发挥超出挡油排油更 重要的辅助灭火作用：(1)挡油：限制变压器油流淌范围，将超出变压器灭火系统保护范围 使变压器灭火系统失效的大量变压器流淌油(占变压器总油量80％，单相
变/三相变分别约 30/140吨变压器油)限制在变压器灭火系统保护范围内，避免外部火灾范围超出灭火系统保 护范围使灭火系统失效；(2)排油：通过排油坡道、排油孔、事故油池大量排出可燃物，人 为将变压器外部灭火系统灭火能力不匹配的大油量主体火灾转化为灭火系统灭火能力匹配的 小油量次要火灾(类似变压器油盆火灾)；(3)挡油限制火灾范围，排油转化主体火灾为次要 火灾，人为改变火灾强度辅助灭火，使变压器外部灭火系统初步具备独立灭火条件；(4)限 制变压器油流淌进入变电站排水系统外排污染变电站周围环境；
64.参见图5-1和图5-2所示，水喷雾-注氮灭火联用系统4由火灾部位报警定位装置、外部 环境监测装置、可控制火灾部位喷射灭火的水喷雾灭火管网、成套水喷雾灭火装置、新型排 油注氮灭火装置构成；火灾部位报警定位装置由非接触式火灾探测器d1、对应火灾部位设置 的非接触式电气火灾温度定位探测器d2以及设在被保护变压器斜上方的变压器火灾图像监 控探头d3组成，火灾部位报警定位装置与水喷雾-注氮灭火联用独立消防系统火灾报警联动 控制器相连；外部环境监测装置由风速/雨量监测器d4、变压器断电信号d5以及变压器火灾 图像监控探头d3组成，外部环境监测装置与水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控 制器相连；水喷雾灭火管网由灭火主管d6、分区选择阀d7、灭火分配管d8、电动喷射控制 阀d9、固定或移动灭火支管d10、手动喷射控制阀d11以及水喷雾喷嘴d12组成，灭火主 管d6与成套水喷雾灭火装置出口相连；成套水喷雾灭火装置由设备房d13、设置在设备房 d13内的消防水池d14、水喷雾消防泵d15和外部的雨淋阀组d16组成，水喷雾消防泵d15 进水口通过管道阀门与消防水池d14相连，水喷雾消防泵d15出水口通过管道阀门和压力表 与雨淋阀组d16相连，雨淋阀组d16出口连接灭火主管d6；电动喷射控制阀d9、固定灭火 支管d10以及水喷雾喷嘴d12需要按照同种外形结构变压器火灾案例在无火部位减少喷头布 置，在套管升高座爆炸火灾部位增加喷头布置，在散热器遮挡火灾部位的散热器下部增加了 防遮挡防风防雨附加喷头d12a；
65.参见图9-1和图9-2所示，新型排油注氮灭火装置包括注氮灭火柜f、注氮灭火设备注氮 灭火管路g、注氮灭火管路自动对接锁紧装置h、变压器预置注氮灭火管路i、变压器油箱排 油管路j、变压器油枕排油管路k；其中：注氮灭火柜出口连接注氮灭火设备注氮灭火管路， 变压器预置注氮灭火管路连接在变压器油箱下部出口，注氮灭火设备注氮灭火管路和变压器 预置注氮灭火管路的交汇点设置在注氮灭火管路自动对接锁紧装置位置；变压器排油管路设 为独立变压器油箱排油管路和变压器油枕排油管路两种独立的排油管路，变压器油箱排油管 路由变压器油箱上部引出，末端直接接入变压器贮油池卵石下排油；变压器油枕排油管路一 端从变压器油枕截留阀和变压器油枕底阀间的管道引出，另一端直接接入变压器贮油池卵石 下排油；水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器设置在消防控制室和灭火设备房 间内，水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器通过动力、控制电缆与注氮灭火柜、 注氮灭火设备注氮灭火管路、注氮灭火管路自动对接锁紧装置、变压器预置注氮灭火管路、 变压器油箱排油管路以及变压器油枕排油管路的消防联动阀门相连；其中，注氮灭火柜组件 为注氮灭火设备组件，包括启动氮气瓶组d17，启动氮气瓶组d17采用托架固定在注氮灭火 柜内；启动瓶头阀组d18固定设置在启动氮气瓶组d17上；启动气体管路d19一端连接在 启动瓶头阀组d18的阀门出口，一端连接在启动氮气瓶组d17上固定的氮气主气阀d20上； 氮气主管路d22连接在氮气主气阀d20出口处，顺气
流方向分别依序设置氮瓶压力表d23、 氮气输出压力表d24、氮气减压阀d25、充氮灭火延迟装置d26、氮气节流组件d27和氮气 输出口d28组件；氮气输出口d28位于氮气主管路d21末端并设置在注氮灭火柜顶部，采 用法兰与外部注氮灭火设备注氮灭火管路相连；注氮灭火柜通过动力和控制电缆与水喷雾
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注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器相连；注氮灭火柜的防潮设施包括温湿度控制器 d29、防潮加热器d30、防潮接线箱d31和接线端子排d32；温湿度控制器d29通过电源线 路和控制线路分别与防潮加热器d30、防潮接线箱d31以及接线端子排d32相连；注氮灭火 设备注氮灭火管路组件两端分别连接注氮灭火柜组件出口氮气输出口d28和注氮灭火管路自 动对接锁紧装置组件入口的对接锁紧装置对接端，注氮灭火设备注氮灭火管路组件从注氮灭 火柜引出的氮气输出口d28至注氮灭火管路自动对接锁紧装置的对接锁紧装置对接端d36依 序由注氮灭火主管d33、注氮灭火管路补偿器d34和氮气灭火选择阀d35三段组成，全部采 用等径管道，整段管路设为无油管路；注氮灭火管路自动对接锁紧装置组件由对接锁紧装置 对接端d36和对接锁紧装置承接端d37两个组件组成，沿注氮灭火气流方向两端分别连接组 件的氮气灭火选择阀d35和变压器预置注氮灭火管路组件的防误动电气灭火控制阀d44；变 压器预置注氮灭火管路组件是连接变压器油箱和注氮灭火管路的带油管路或不带油管路，两 端分别连接在注氮灭火管路自动对接锁紧装置组件的对接锁紧装置承接端d37出口和变压器 油箱下部的注氮灭火管路接口上，沿注氮灭火气流方向分别由防误动电气灭火控制阀d44、 注氮灭火管路补偿器d43、氮气排气组件d42、注氮灭火分配管d41、氮气分流组件d40、 注氮灭火支管d39和注氮接口阀d38依序连接组成；变压器油箱排油管路组件一端连接变压 器油箱上部，一端直接接入变压器贮油池卵石下排油；变压器油箱排油管路组件由排油接口 阀d45、排油管排气组件d46、防误动排油选择阀d47、排油阀渗漏检查口d48和排油管d49 依序连接组成，排油阀渗漏检查口d48开设在排油管d49之后；变压器油枕排油管路组件一 端从变压器油枕与变压器油箱连接管中间引出，一端直接接入变压器贮油池卵石下；变压器 油箱排油管路组件由油枕排油管道d50、油枕排油控制阀d51、排油管渗漏检修阀d52和排 油管d53依序连接组成；引出的管道接口位置位于变压器油枕断流阀和油枕底阀之间；
66.带多种控制模块的水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器5由火灾报警控制 器d54和火灾联动控制器d55组成，水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器与 火灾部位报警定位和外部环境监测装置、成套水喷雾灭火装置、可控制火灾部位喷射灭火的 水喷雾喷雾灭火管网上的分区选择阀d7、电动喷射控制阀d9、以及排油注氮灭火装置相连； 分区选择阀d7与水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器、电动喷射控制阀与套 管处火灾报警定位红外点温仪设置为联动关系，预设启动条件控制模块、短时多次喷射模块、 重要火灾部位优先模块、一般顶部火灾部位灭火控制模块以及一般侧面火灾部位灭火控制模 块，联动灭火系统对不同火灾情况的变压器火灾部位进行灭火。
67.在防爆和挡油排油装置挡油排油大量减少可燃物辅助灭火的作用保障下，对于国标规范 变压器灭火系统灭火能力与变压器火灾的强度不匹配、变压器灭火系统喷头设置部位与火灾 部位不匹配等变压器灭火系统无法扑救变压器爆炸火灾的主要原因，水喷雾-注氮灭火联用系 统为满足变压器火灾独立灭火要求，对国标规范常规灭火系统进行了如下针对性的改进和应 用创新：1)扑救变压器油箱外顶部套管或侧面套管爆炸处变压器油箱内外相连的高温高油压 高火焰的内外火、遮挡火、复燃火主体火灾，使用注氮灭火系统
从变压器油箱下部连续10分 钟注氮，灭火剂与变压器油充分混合接触，搅拌冷却，在变压器油箱表面形成大于30分钟覆 盖冷却，大幅减少高温分解变压器油形成可燃易爆气体的速度和数量，减少火焰高度和温度； 改进外部水喷雾灭火系统：改进喷头布置，套管升高座爆炸火灾部位重点增加喷头灭火，散 热器遮挡火灾部位增加遮挡附加喷头灭火；改进火灾报警系统，设置火灾部位报警定位装置， 在国标规范总灭火剂用量不变的情况下，减少散热器等无火部位喷头布置，节约3～8倍的灭 火剂，增加爆炸火灾部位灭火强度和灭火时间；变压器套管与变压器油箱外底部灭火支管喷 头设置电动喷射控制阀，火灾部位报警定位装置联动管网电动喷射控制阀，哪里有火哪里灭 火，精准进行火灾爆炸部位火灾灭火；2)设置外部环境监测装置，避免大风大雨环境下启动 灭火系统浪费灭火剂，防止灭火系统灭火失效：国标水喷雾灭火剂持续喷射时间24分钟，如 果24分钟喷射水雾有10分钟下大雨，5分钟大风，水喷雾系统灭火也会失效，这也是水喷 雾系统的重要缺陷；大风大雨下，为防止变压器油箱外侧底部流淌加温火不断加热变压器油 箱内的变压器油造成排油注氮灭火系统降温灭火失效，设置靠近变压器油箱外底部散热器遮 挡加温火灾的防遮挡防风防雨附加喷头d12a，采用火灾报警联动控制器的重要火灾部位优先 模块，联动底部附加喷头的电动喷射控制阀进行灭火；其它情况，外部水喷雾灭火系统-内部 注氮灭火系统可以先利用注氮灭火系统进行油箱内部主体火灾灭火，待大风大雨停歇或减弱 时再启动外部水喷雾灭火系统扑救变压器外部次要火灾；外部水喷雾灭火系统的作用在于防 止内部排油注氮灭火系统降温灭火的同时，外部喷溅变压器油次要火灾在外部不断加热变压 器油箱，甚至起到引燃油箱内部变压器油的反作用；大风大雨中先注氮灭火后水喷雾灭火的 方案既不影响变压器整体灭火效果，又能规避变压器水喷雾灭火系统的致命缺陷，因此，设 置外部环境监测装置对于水喷雾灭火系统不是可有可无的装置，是关系变压器火灾水喷雾
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注氮灭火联用独立消防系统灭火成败的重要装置；3)对变压器油箱外底部散热器遮挡流淌加 温次要火灾，由于加温火不断加热变压器油箱内的变压器油造成排油注氮灭火系统降温灭火 失效，设置靠近变压器油箱外底部散热器遮挡加温火灾的防遮挡防风防雨附加喷头d12a，大 风大雨也要采用火灾报警联动控制器的重要火灾部位优先模块，联动底部附加喷头的电动喷 射控制阀进行灭火；变压器油箱外侧顶部次要火灾，对排油注氮灭火系统降温灭火影响较小， 可以待大风大雨减弱或停歇后再进行灭火；4)对于变压器爆炸喷溅距离较远的变压器喷溅 次要火灾和变压器散热器等遮挡死角火灾，采用火灾报警联动控制器重要火灾部位灭火控制 模块，分主次联动火灾部位管网电动喷射控制阀进行灭火；或者采用移动灭火支管，人工灭 火；5)对1台变压器爆炸，相邻1～2台相邻变压器发生的喷溅火灾，利用火灾部位报警定位 装置和火灾部位定点灭火方式节约的灭火剂，通过火灾报警联动控制器的重要火灾部位优先 灭火模块进行灭火；6)对变压器爆炸处火灾部位复燃火，通过火灾报警联动控制器的短时多 次灭火控制模块进行重复火灾报警和重复灭火；7)具备带多种控制模块的水喷雾-注氮灭火 联用独立消防火灾报警联动控制器，其特点在于，接收火灾部位报警定位和外部环境监测装 置信号，预设启动条件控制模块、短时多次喷射模块、重要火灾部位优先模块、一般顶部火 灾部位灭火控制模块、一般侧面火灾部位灭火控制模块，联动带喷射控制阀的火灾部位灭火 管网，控制灭火系统管网扑救爆炸处变压器油箱内外相连的高温高油压高火焰的内外火、遮 挡火、复燃火主体火灾，扑救变压器油箱外底部散热器遮挡流淌次要火灾，扑救爆炸变压器 和相邻变压器喷溅次要火灾；
68.本发明中，注氮灭火管路采用注氮灭火管路自动对接锁紧装置将注氮灭火管路与变压器 油箱完全断开，同时，断开了注氮灭火管路误动事故沿注氮灭火管路通道传递到变压器的事 故通道；排油和注氮灭火管路之间取消了传统排油注氮灭火装置的联动装置，同时，断开了 排油和注氮灭火管路误动事故联动通道；控制和启动装置采用标准灭火系统火灾报警联动控 制系统和消防联动控制阀门代替传统排油注氮灭火装置的控制装置和启动装置，同时，断开 了排油注氮装置自带灭火装置的误动通道；变压器排油管路设置了变压器油箱排油管路和变 压器油枕排油管路两条独立的消防联动直接排油管路；系统启动不同时接收到灭火系统火灾 报警信号 变压器三侧断路器跳闸等逻辑启动信号，不会启动变压器排油和注氮灭火操作；一 套注氮灭灭火装置可以同时对一台或多台变压器或电抗器进行灭火保护等。
69.参见图6所示，由非接触式火灾探测器d1、对应火灾部位设置的非接触式电气火灾温度 探测器d2以及设在被保护变压器斜上方的变压器火灾图像监控探头d3组成，相关信号通过 信号线与水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器相连；非接触式火灾探测器布置 在变压器斜对角变压器爆炸影响范围外，非接触式电气火灾温度探测器或点温仪布置在灭火 系统管网顶部，变压器火灾图像探测器布置在变压器出线构架较高位置便于观察变压器火情 位置；火灾时，非接触式点型火灾红外探测器或者其它户外型火灾探测器探测火灾报警，非 接触式电气火灾温度探测器或点温仪对各变压器套管、调压开关法兰等变压器火灾危险部位 进行定位测温，将变压器油自燃点332℃视为着火温度临界值，变压器油火场温度600～700℃ 视为火灾灭火部位，低于此温度为喷溅表面火灾部位，同时，为了避免误动作，通过人工或 者可以观察变压器火灾图像探测器火灾影像确定火灾部位：非接触式点型火灾红外探测器对 初起火灾和复燃火灾重复报警、复位；非接触式电气火灾温度探测器监测到变压器套管升高 座爆炸处温度超过600～700℃ 火灾图像确认火灾部位；大面积火灾发生多点超温 火灾图像， 联动控制对应的灭火管网全部或者大部分喷射控制阀开启喷射灭火；局部火灾单点超温 火灾 影像，联动控制对应的灭火管网局部喷射控制阀开启喷射灭火；复燃火灾通常局部单点超温 火灾影像，联动控制对应的灭火管网局部喷射控制阀开启喷头多次喷射灭火；变压器油箱外 底部散热器遮挡流淌加温次要火灾，设置靠近变压器油箱外底部散热器遮挡加温火灾的防遮 挡防风防雨附加喷头d12a，采用水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器的重要 火灾部位优先模块，联动变压器油箱外侧底部附加喷头d12a的电动喷射控制阀进行灭火； 对1台变压器爆炸，相邻1～2台相邻变压器发生的套管升高座危险部位喷溅火灾，利用火灾 部位报警定位装置和火灾部位定点灭火所节约的灭火剂，通过水喷雾-注氮灭火联用独立消防 火灾报警联动控制器的重要火灾部位优先模块进行灭火；对变压器套管升高座爆炸处火灾部 位复燃火，通过水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器的短时多次灭火控制模块 进行重复火灾报警、复位和重复灭火；变压器爆炸喷溅距离较远的变压器喷溅次要火灾和变 压器散热器等遮挡死角火灾，采用水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器的重要 火灾部位优先模块，分主次联动火灾部位管网电动喷射控制阀进行灭火，或者采用移动灭火 支管，人工灭火；火灾部位报警定位装置是实现无火部位不灭火节约灭火剂、火灾部位重点 灭火重复灭火、关系整个变压器火灾水喷雾-注氮灭火联用独立消防系统灭火成败的核心装 置。
70.外部环境监测装置的风速/雨量监测器d4设置在灭火系统设备顶部，不同于国标灭火系 统设计规范限制只能在2m/s风速以下使用，实际户外环境远远不能满足国标灭火系统使用环 境要求，为了避免大风大雨环境下启动灭火系统浪费灭火剂，防止灭火系统发生灭火失效： 国标水喷雾灭火剂持续喷射时间24分钟，如果24分钟喷射水雾有10分钟下大雨，5分钟大 风，水喷雾灭火也会失效，这也是水喷雾系统的重要缺陷；大风大雨下，为防止变压器油箱 外侧底部流淌加温火不断加热变压器油箱内的变压器油造成排油注氮灭火系统降温灭火失 效，设置靠近变压器油箱外底部散热器遮挡加温火灾的防遮挡防风防雨附加喷头d12a，采用 火灾报警联动控制器的重要火灾部位优先模块，联动底部附加喷头的电动喷射控制阀进行灭 火；其它情况，外部水喷雾灭火系统-内部注氮灭火系统可以先利用注氮灭火系统进行油箱内 部主体火灾灭火，待大风大雨停歇或减弱时再启动外部水喷雾灭火系统扑救变压器外部次要 火灾；外部水喷雾灭火系统的作用在于防止内部排油注氮灭火系统降温灭火的同时，外部喷 溅变压器油次要火灾在外部不断加热变压器油箱，甚至起到引燃油箱内部变压器油的反作用； 大风大雨中先注氮灭火后水喷雾灭火的方案既不影响变压器整体灭火效果，又能规避变压器 水喷雾灭火系统的致命缺陷，因此，设置外部环境监测装置对于水喷雾灭火系统不是可有可 无的装置，是关系变压器火灾水喷雾-注氮灭火联用独立消防系统灭火成败的重要装置。本发 明从节约灭火剂提高灭火系统独立灭火能力的角度设置风速/雨量监测器、同时监控火灾部位 和雨量的变电站变压器图像监控、变压器断电信号等外部环境影响监测装置，分别对火场附 近风速和雨量进行测量和观察。火灾时，一般顶部或者侧面火灾部位避开影响灭火效果的风 速、雨量时段，在环境条件改善后，启动灭火系统进行灭火；不符合水喷雾灭火系统启动条 件时，优先启动注氮灭火系统进行灭火，中雨及6m风速以下再启动泡沫灭火系统灭火。
71.火灾部位可控制喷射灭火管网主要是根据火灾案例火灾部位改进了灭火系统管网喷头布 置，减少散热器和其它变压器无火部位的喷头，增加了变压器油箱外侧套管升高座爆炸处内 外相连主体火灾部位和底部遮挡加温火灾部位的附加喷头，一般由8～28只不等的固定喷头和 1～2只移动喷头组成，每1只或两只喷头设置一只喷射控制阀，喷射控制阀对应套管处红外 点温仪定位测温值由联动控制器自动控制，或者由对应套管处电气火灾温度探测器 火灾图像 探测器人工控制，局部或者全部启动喷射灭火；或者由水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报 警联动控制器重点火灾部位优先模块、一般顶部火灾部位灭火控制模块、一般侧面火灾部位 灭火控制模块等灭火喷射控制模块控制，对变压器顶部和变压器底部进行灭火；移动喷头设 置在水喷雾灭火管网外围，每只喷头配置手动阀门，采用人工移动扑救外围变压器油喷溅蔓 延火灾。
72.参见图7和图8所示，水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控制器由火灾报警控 制器、火灾联动控制器组成。
73.具体实施：本发明不同于现有灭火系统的火灾报警联动控制器，系统连接火灾部位报警 定位装置、外部环境监测装置，设置启动条件控制模块、灭火重点部位优先模块、一般顶部 火灾部位灭火控制模块、一般侧面火灾部位灭火控制等模块，尽可能节约灭火剂，通过准确 控制灭火管网对火灾部位重点保护，扑救变压器爆炸火灾、蔓延火灾、复燃火灾、持续火灾。
74.启动条件控制模块：连接火灾部位报警定位装置、外部环境监测装置，在消防控制
器显 示屏显示火灾报警、变压器各套管和调压开关等部位红外点温仪测温值、变电站环境风速值、 变压器断电信号、变压器火灾图像信号，自动方式：火灾报警器动作 多点或者局部单点测温 值超标 变电站风速达标 变压器断电信号自动启动灭火；手动或者远动方式：火灾报警器动 作 多点或者局部单点测温值超标 变电站风速达标 变压器断电信号 人工或者变压器火灾 图像信号确认火灾发生，人工启动灭火，解决变电站报警误动，无人值班变电站防误动灭火 系统采用人工启动方式时无人启动灭火系统问题。
75.短时多次喷射模块：不同于现有水喷雾灭火系统全部一次24min喷射，浪费灭火剂，无 法扑救复燃火灾的喷射灭火方式，按照水喷雾系统灭火试验，通常3min左右就可以灭火，模 块采用所有部位喷射均小于4～5min的短时喷射方式，使系统具备全部喷头5～6次灭火、局部 喷头20次以上的喷射灭火能力，便于观察火灾扑救效果，短时多次灭火，主要用于边灭火边 观察，节约灭火剂集中有限灭火剂扑救重点部位复燃火灾、持续火灾；
76.重要火灾部位优先模块：对于国标规范变压器灭火系统不管火灾部位、火灾范围、火灾 强度、无火部位浪费过多的灭火剂、火灾部位灭火强度严重不足问题，本发明通过主体和次 要火灾理论创新，考虑爆炸火灾可能分布范围广而且分散的特点，分清灭火的主次，减少无 火部位喷头布置，增加套管升高座爆炸火灾部位和变压器油箱外侧底部散热器遮挡加温火灾 的防遮挡防风防雨附加喷头d12a布置，采用灭火重点部位优先模块，集中内部注氮灭火系 统和外部干粉灭火系统重点优先扑救变压器套管升高座爆炸处主体火灾，以及变压器外部油 箱底部油箱加温次要遮挡火灾；变压器爆炸后有些喷溅距离较远的喷溅火灾，隐蔽流淌火灾， 油量小位置不重要火灾，可以不予优先灭火考虑；大风大雨，需要重点对变压器内部高温高 压高火焰主体复燃火灾和变压器油箱外侧底部加温火灾进行重点灭火，待大风大雨停歇或转 弱，再启动水喷雾灭火系统对变压器其它火灾部位灭火；对1台变压器爆炸，相邻1～2台相 邻变压器套管升高座危险部位发生的喷溅火灾，利用火灾部位报警定位装置和火灾部位定点 灭火节约的灭火剂，也可通过火灾报警联动控制器的重点火灾部位优先模块进行灭火；对于 变压器爆炸处的内外相连的复燃主体火灾，可采用重点火灾部位优先模块和短时多次喷射模 块，进行重点多次重复灭火；
77.一般顶部套管火灾部位灭火模块：本发明水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控 制器设置一般顶部套管火灾部位灭火模块，专门针对顶部套管火灾特点、火灾范围，对顶部 变压器套管爆炸外部蔓延火灾、持续火灾和变压器油箱外底部流淌火灾，初次火灾红外测温 多点超标，电气火灾温度探测器或点温仪联动对应部位灭火管网全部喷射灭火，二次复燃火 灾，单点或者多点测温超标，控制注氮灭火系统对器身内大量高温变压器油形成的爆炸处持 续高温复燃火灾进行持续降温灭火，同时电气火灾温度探测器联动对应部位灭火管网局部喷 射灭火；反复发生的复燃火灾，电气火灾温度探测器或点温仪联动对应部位灭火管网局部喷 射进行多次灭火；灭火期间，现场或者通过火灾图像探测器密切观察火灾扑救效果，修正灭 火控制误差，节约灭火剂扑救重点高温复燃火灾、持续火灾。
78.一般侧面套管火灾部位灭火模块：本发明水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报警联动控 制器设置一般侧面套管火灾部位灭火模块，专门针对侧面套管火灾特点，火灾范围，对侧面 变压器爆炸火灾，初次火灾红外测温多点超标，电气火灾温度探测器或点温仪联动对应变压 器侧面套管火灾部位侧面喷头全部喷射灭火，二次复燃火灾，单点或者两点测温超标，电气 火灾温度探测器或点温仪联动对应部位灭火管网侧面喷头局部喷射灭火，
同时控制注氮灭火 系统对器身爆炸处大量高温变压器油形成的持续复燃火灾进行持续降温灭火；反复发生的复 燃火灾，电气火灾温度探测器或点温仪联动对应部位灭火管网局部喷射进行多次灭火；灭火 期间，现场或者通过监控影像密切观察火灾扑救效果，修正灭火控制误差，节约灭火剂扑救 重点复燃火灾、持续火灾。
79.图10为本发明的灭火控制流程图，步骤如下：初起火灾
→
火灾探测器动作
→
声光报警
→ꢀ
人工或者影像确认火灾部位
→
风速和雨量等环境影响测量
→
超过系统启动条件等待环境条件 变好
→
判断是否存在灭火重点部位
→
灭火重点部位风速和大雨情况优先启动注氮灭火系统
→ꢀ
环境条件满足后手动或者远动启动灭火重点部位优先灭火模块
→
启动外部干粉系统全部、局 部、点喷射初次4min灭火
→
系统复位
→
二次持续复燃火灾
→
火灾探测器动作
→
声光报警
→
人 工或者影像确认火灾部位
→
手动或者远动启动外部水喷雾灭火系统按照火灾部位局部、点喷 射二次4min灭火，同时启动内部排油注氮灭火火灾扑救持续复燃火灾。不存在灭火重点部位 时：则启动火灾一般部位顶部或侧面套管火灾灭火模块
→
启动外部水喷雾系统全部、局部、 点喷射初次4min灭火
→
系统复位
→
二次持续复燃火灾
→
火灾探测器动作
→
声光报警
→
人工 或者影像确认火灾部位
→
启动顶部或者侧面火灾一般部位持续复燃火灾灭火模块
→
手动或者 远动启动外部水喷雾灭火系统按照火灾部位局部、点喷射二次10s灭火，同时启动内部排油 注氮灭火火灾扑救持续复燃火灾
→
重复直到灭火。
80.本发明对国标规范变压器灭火系统火灾案例存在问题进行了总结分析，创新了变压器主 体火灾和次要火灾灭火理论，重新整合改进了套管升高座爆炸防爆装置、灭火系统管网防爆 装置、挡油排油装置、水喷雾-注氮灭火联用系统以及水喷雾-注氮灭火联用独立消防火灾报 警联动控制器等灭火设施、灭火系统、火灾报警联动系统，消除了变压器灭火系统的固有缺 陷，大幅提高了灭火系统独立灭火能力，创新性的提出了不同变压器火灾部位、不同火灾强 度的变压器爆炸流淌火灾、蔓延火灾、遮挡火灾、内外火灾、复燃火灾、高温高油压高火焰 火灾、变压器油箱外侧底部加温火灾、变压器爆炸后1台变压器爆炸火灾，1～2台相邻变压 器喷溅火灾的有效灭火方案，实现了变压器火灾不依靠消防队全过程自动灭火，解决了国标 规范变压器灭火系统被变压器爆炸部件砸毁失效，变压器爆炸火灾范围超出灭火系统保护范 围灭火系统失效，变压器灭火系统的灭火能力与变压器火灾的强度不匹配，变压器灭火系统 设置部位与火灾部位不匹配，国标规范变压器灭火系统没有扑救变压器遮挡火、内外火、复 燃火、变压器油箱外侧底部加温火的措施等问题，通过大量排油减少可燃物，协调水喷雾
‑ꢀ
注氮灭火系统的灭火配合，较大流量消防枪炮缩短了四到五倍以上的灭火时间，降低了灭火 过程中的环境和空气污染，解决了现有灭火系统无效灭火浪费国家投资、大流量水系消防枪 炮灭火后大量油水混合物流入变电站排水系统外排造成变电站周围严重环境污染等等问题。
81.以上所披露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围， 因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。