高电压电气设备火灾长距离清洁高效绝缘灭火方法及系统与流程

1.本发明属于电气灭火技术领域，尤其涉及一种高电压电气设备火灾长距离清洁高效绝缘灭火方法。


背景技术：

2.随着国民生产生活用电量的不断增长，电网迅速发展，特高压换流站阀厅、特高压等大型油浸式变压器、高压电力电缆走廊等大空间、高电压电气火灾事故频发。电气火灾初期常由于生产、生活原因所迫不能切断电源，且停电处理会因等待断电而失去最佳灭火时机，并且高电压设备由于电容的存在，停电后一定时间内仍可能存在残余电压，易造成人员触电，危险性最高，扑救难度最大；并且电气设备安装灭火装置后，在正常运行时误动带来的安全风险通常较大。
3.目前已有的灭火技术中，常用的干粉灭火剂喷射距离短，通常小于10m，且污染性很强，电气设备多电气精密器件，干粉灭火剂多属于固体盐类，喷射可造成设备损坏甚至报废。co2、七氟丙烷、ig541等气体灭火剂气化速度快，喷射距离通常小于5m，而电气设备电压高，1000kv电压的安全距离要求近10m，无法近距离灭火，不能达到灭火效果。而水和泡沫灭火剂中含有大量导电离子，喷射到电气设备上将导致短路跳闸，造成严重的次生灾害。


技术实现要素：

4.针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种高电压电气设备火灾长距离清洁高效绝缘灭火方法及系统，以解决现有技术中不能远距离高效安全灭火的技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种高电压电气设备火灾长距离清洁高效绝缘灭火方法，其中，所述灭火方法包括：
6.步骤s10，获取目标火灾区域的火源特性、所述目标火灾区域内灭火喷头的射程、所述灭火喷头和所述目标火灾区域的竖直高度差、所述灭火喷头和所述目标火灾区域的水平距离；
7.步骤s20，根据所述火源特性向所述灭火喷头输入和所述火源特性匹配且高沸点清洁的目标气体灭火剂，根据所述竖直高度差和所述水平距离控制所述灭火喷头朝向所述目标火灾区域，并获取所述灭火喷头的初始俯仰角，根据所述初始俯仰角、所述竖直高度差和所述射程获取所述灭火喷头的最小应用压力和最小应用流量；
8.步骤s30，控制所述灭火喷头以最小应用压力和最小应用流量向所述目标火灾区域喷射所述目标气体灭火剂
9.在本发明实施例中，所述最小应用压力通过以下公式计算获得：
[0010][0011]
其中，p为最小应用压力，x为所述射程，θ为所述初始俯仰角，h为所述竖直高度差，g为重力加速度，π为圆周率。
[0012]
在本发明实施例中，根据以下公式获得所述最小应用流量：
[0013]
最小应用流量(l/s)＝火灾面积(m2)*单位流量灭火面积(l/m2s)*灭火系数；
[0014]
灭火系数大于1，且灭火系数和单位流量灭火面积均由目标气体灭火剂的灭火特性获取。
[0015]
在本发明实施例中，步骤s20以后还包括：
[0016]
根据最小应用压力和所述最小应用流量对所述灭火喷头的喷射轨迹进行轨迹模拟；
[0017]
判断模拟喷射轨迹是否连接所述灭火喷头和所述目标火灾区域；
[0018]
若是，执行步骤s30；
[0019]
若否，控制所述灭火喷头旋转，直至模拟喷射轨迹连接所述灭火喷头和所述目标火灾区域。
[0020]
本发明还提出一种高电压电气设备火灾长距离清洁高效绝缘灭火系统，所述灭火系统包括：高清洁绝缘灭火模块，包括灭火喷头和与所述灭火喷头连接的灭火机构，所述灭火机构包括多个并联连接的灭火剂存储罐，各所述灭火剂存储罐内存储有不同的高沸点清洁气体灭火剂；远距离火灾探测和定位模块，用于获取目标火灾区域的火源特性、目标火灾区域内所述灭火喷头的射程、所述灭火喷头和目标火灾区域的竖直高度差、所述灭火喷头和目标火灾区域的水平距离；控制模块，被配置为根据所述火源特性控制所述灭火机构向所述灭火喷头输入和所述火源特性匹配且高沸点清洁的目标气体灭火剂，根据所述竖直高度差和所述水平距离控制所述灭火喷头朝向所述目标火灾区域，并获取所述灭火喷头的初始俯仰角，根据所述初始俯仰角、所述竖直高度差和所述射程获取所述灭火喷头的最小应用压力和最小应用流量后，控制所述灭火喷头以最小应用压力和最小应用流量向所述目标火灾区域喷射所述目标气体灭火剂。
[0021]
在本发明实施例中，所述高清洁绝缘灭火模块还包括连接于所述灭火剂存储罐和所述灭火喷头之间的驱动源，所述驱动源的驱动压力范围为0.7mpa～3.0mpa。
[0022]
在本发明实施例中，所述驱动源采用多级离心泵、柱塞泵或压力气体泵中的一种。
[0023]
在本发明实施例中，所述灭火机构和所述驱动源之间并与所述控制模块电连接的灭火剂管路上设置有和所述控制模块电连接的开启控制阀，所述远距离火灾探测和定位模块还用于监测火灾发生信号，使所述控制模块根据所述火灾发生信号打开所述开启控制阀。
[0024]
在本发明实施例中，所述高清洁绝缘灭火模块还包括连接于所述驱动源和所述灭火喷头之间的分区控制阀。
[0025]
在本发明实施例中，所述远距离火灾探测和定位模块采用双波段/三波段红外火灾探测器、紫外火灾探测器、图形火灾探测器中的一种或多种的组合。
[0026]
在本发明实施例中，所述火源特性包括火源燃烧物类型和最大火源功率。
[0027]
通过上述技术方案，本发明实施例所提供的高电压电气设备火灾长距离清洁高效绝缘灭火方法具有如下的有益效果：
[0028]
首先获取火灾区域的火源特性，主要通过拍照或摄像的形式获取火灾火焰的静态特征和动态特征等火源特性，同时针对单个灭火喷头，获取目标火灾区域内灭火喷头的射程、灭火喷头和目标火灾区域的竖直高度差、灭火喷头和目标火灾区域的水平距离等灭火
喷头的特征参数，接着选用与火源特性对应的高沸点清洁高效灭火剂作为目标气体灭火剂，能同时满足不导电和灭火效率高，接着根据所述竖直高度差和所述水平距离控制所述灭火喷头朝向所述目标火灾区域，使所述灭火喷头能旋转至初始俯仰角后，所述灭火喷头的喷头能朝向目标火灾区域，接着根据初始俯仰角、竖直高度差以及射程等参数等数据获取目标气体灭火剂的最小应用压力和最小应用流量，使灭火喷头的喷射压力和喷射流量控制在最小范围内，达到精确灭火的同时，避免灭火剂对周围环境的不必要污染，能保证远距离高效安全灭火。本发明结合绝缘清洁的目标气体灭火剂对目标火灾区域进行灭火，取代了现有技术中的干粉灭火和水灭火，实现了清洁高效安全灭火，同时根据单个灭火喷头的特征参数调整该灭火喷头的喷射压力和喷射流量，能保证所有目标火灾区域对应区域内灭火喷头的远距离高效精准灭火。
[0029]
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0030]
附图是用来提供对本发明的理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0031]
图1是本发明第一实施例中高电压电气设备火灾长距离清洁高效绝缘灭火方法的流程示意图；
[0032]
图2是根据本发明一实施例中高电压电气设备火灾长距离清洁高效绝缘灭火系统的结构示意图。
[0033]
附图标记说明
[0034]
具体实施方式
[0035]
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0036]
下面参考附图描述根据本发明的高电压电气设备火灾长距离清洁高效绝缘灭火方法。
[0037]
如图1所示，在本发明的实施例中，提供一种高电压电气设备火灾长距离清洁高效
绝缘灭火方法，所述灭火方法包括：
[0038]
步骤s10，获取目标火灾区域的火源特性、所述目标火灾区域内灭火喷头的射程、所述灭火喷头和所述目标火灾区域的竖直高度差、所述灭火喷头和所述目标火灾区域的水平距离；
[0039]
步骤s20，根据所述火源特性向所述灭火喷头输入和所述火源特性匹配且高沸点清洁的目标气体灭火剂，根据所述竖直高度差和所述水平距离控制所述灭火喷头朝向所述目标火灾区域，并获取所述灭火喷头的初始俯仰角，根据所述初始俯仰角、所述竖直高度差和所述射程获取所述灭火喷头的最小应用压力和最小应用流量；
[0040]
步骤s30，控制所述灭火喷头以最小应用压力和最小应用流量向所述目标火灾区域喷射所述目标气体灭火剂。
[0041]
首先获取火灾区域的火源特性，主要通过拍照或摄像的形式获取火灾火焰的静态特征和动态特征等火源特性，同时针对单个灭火喷头，获取目标火灾区域内灭火喷头的射程、灭火喷头和目标火灾区域的竖直高度差、灭火喷头和目标火灾区域的水平距离等灭火喷头的特征参数，接着选用与火源特性对应的高沸点清洁高效灭火剂作为目标气体灭火剂，能同时满足不导电和灭火效率高，接着根据所述竖直高度差和所述水平距离控制所述灭火喷头朝向所述目标火灾区域，使所述灭火喷头能旋转至初始俯仰角后，所述灭火喷头的喷头能朝向目标火灾区域，接着根据初始俯仰角、竖直高度差以及射程等参数等数据获取目标气体灭火剂的最小应用压力和最小应用流量，使灭火喷头的喷射压力和喷射流量控制在最小范围内，达到精确灭火的同时，避免灭火剂对周围环境的不必要污染，能保证远距离高效安全灭火。本实施例中结合绝缘清洁的目标气体灭火剂对目标火灾区域进行灭火，取代了现有技术中的干粉灭火和水灭火，实现了清洁高效安全灭火，同时根据单个灭火喷头的特征参数调整该灭火喷头的喷射压力和喷射流量，能保证所有目标火灾区域对应区域内灭火喷头的远距离高效精准灭火。
[0042]
在一实施例中，所述最小应用压力通过以下公式计算获得：
[0043][0044]
其中，p为最小应用压力，x为所述射程，θ为所述初始俯仰角，h为所述竖直高度差，g为重力加速度，π为圆周率。
[0045]
本实施例中具体根据射程、初始俯仰角和竖直高度差能对最小应用压力进行精确计算，从而保证灭火的精确控制灭火喷头的喷射压力。
[0046]
具体地，根据以下公式获得所述最小应用流量：
[0047]
最小应用流量(l/s)＝火灾面积(m2)*单位流量灭火面积(l/m2s)*灭火系数；
[0048]
灭火系数大于1，且灭火系数和单位流量灭火面积均由目标气体灭火剂的灭火特性获取。
[0049]
本实施例中，在计算得到最小应用压力后，可获取目标气体灭火剂的灭火特性，根据灭火特性可通过查表或者实验的方式获取对应的灭火系数和单位流量灭火面积，实现对目标火灾区域的针对性有效灭火，提高了灭火效率。
[0050]
在一实施例中，步骤s20以后还包括：
[0051]
根据最小应用压力和所述最小应用流量对所述灭火喷头的喷射轨迹进行轨迹模
拟；
[0052]
判断模拟喷射轨迹是否连接所述灭火喷头和所述目标火灾区域；
[0053]
若是，执行步骤s30；
[0054]
若否，控制所述灭火喷头旋转，直至模拟喷射轨迹连接所述灭火喷头和所述目标火灾区域。
[0055]
本实施例中，在获取到最小应用压力和最小应用流量后，可获取灭火喷头的安装高度，并对目标火灾区域的图片进行处理获得火灾中心点，再根据灭火喷头的最小应用压力、最小应用流量以及安装高度对灭火喷头的喷射轨迹进行轨迹模拟，并判断模拟喷射轨迹是否连接灭火喷头和目标火灾区域的火灾中心点，在模拟喷射轨迹未连接灭火喷头和目标火灾区域的情况下，对初始俯仰角进行修正，直至模拟喷射轨迹连接灭火喷头和目标火灾区域，本实施例中具体通过设置初始俯仰角，并在获取到最小应用压力和最小应用流量后对初始俯仰角进行修正，可进一步提高灭火喷头的喷射精确性。
[0056]
如图2所示，在本发明的实施例中，提供一种高电压电气设备火灾长距离清洁高效绝缘灭火系统100，其包括包括高清洁绝缘灭火模块1、远距离火灾探测和定位模块2以及控制模块3；高清洁绝缘灭火模块1包括灭火喷头11和与灭火喷头11连接的灭火机构12，灭火机构12包括多个并联连接的灭火剂存储罐121，各灭火剂存储罐121内存储有不同的高沸点清洁气体灭火剂；远距离火灾探测和定位模块2用于获取目标火灾区域的火源特性、目标火灾区域内灭火喷头11的射程、灭火喷头11和目标火灾区域的竖直高度差、灭火喷头11和目标火灾区域的水平距离；控制模块3被配置为根据火源特性控制灭火机构12向灭火喷头11输入和火源特性匹配且高沸点清洁的目标气体灭火剂，根据竖直高度差和水平距离控制灭火喷头11朝向目标火灾区域，并获取灭火喷头11的初始俯仰角，根据初始俯仰角、竖直高度差和射程获取目标气体灭火剂的最小应用压力和最小应用流量后，控制灭火喷头11以最小应用压力和最小应用流量向目标火灾区域喷射目标气体灭火剂。
[0057]
在采用本实施例中的高电压电气设备火灾长距离清洁高效绝缘灭火系统100进行灭火时，远距离火灾探测和定位模块2能精确探测火灾并定位至目标火灾区域，还能获取火灾区域的火源特性、目标火灾区域内灭火喷头11的射程、灭火喷头11和目标火灾区域的竖直高度差、灭火喷头11和目标火灾区域的水平距离。在远距离火灾探测和定位模块2检测后火灾后，控制模块3能根据火源特性控制灭火机构12向灭火喷头11输入和火源特性匹配且高沸点清洁的目标气体灭火剂，能同时满足不导电和灭火效率高，然后获取灭火喷头11的初始俯仰角，根据初始俯仰角、竖直高度差和射程获取灭火喷头11的最小应用压力和最小应用流量，能实现远距离精准高效清洁灭火。本实施例中结合绝缘清洁的目标气体灭火剂对目标火灾区域进行灭火，取代了现有技术中的干粉灭火和水灭火，实现了清洁高效安全灭火，同时应用最小应用压力和最小应用流量，避免目标气体灭火剂不必要流量的浪费，能保证目标气体灭火剂的远距离精准灭火。
[0058]
在一实施例中，灭火特性包括灭火剂的密度和粘度，高沸点清洁气体灭火剂的沸点在70℃-150℃之间，灭火剂喷出后的气化速度适中，适合远距离喷射，且对人体伤害小、对环境无污染。匹配在目标气体灭火剂时，可将对应的灭火剂存储罐121打开，为目标火灾区域提供与其火源特性对应的目标气体灭火剂，并具体进行目标气体灭火剂的最小应用流量以及喷射压力、俯仰角度的调节。
[0059]
在本发明实施例中，高清洁绝缘灭火模块1还包括连接于灭火剂存储罐121和灭火喷头11之间的驱动源13，驱动源13的驱动压力范围为0.7mpa～3.0mpa，本实施例中，驱动源13采用多级离心泵、柱塞泵或压力气体泵中的一种，该压力范围内，对泵组压力源和气体压力源的要求适中，经济性好。
[0060]
在一实施例中，灭火机构12和驱动源13之间的灭火剂管路上设置有和控制模块3电连接的开启控制阀14，远距离火灾探测和定位模块2还用于监测火灾发生信号，使控制模块3根据火灾发生信号打开开启控制阀14。本实施例中，高清洁绝缘灭火模块1还包括连接于驱动源13和灭火喷头11之间并与控制模块3电连接的分区控制阀15。本实施例中具体通过开启控制阀14和分区控制阀15两个位于不同位置的控制阀，能精确控制灭火喷头11灭火剂的喷射，防止出现灭火喷头11误喷的情况。
[0061]
在本发明实施例中，远距离火灾探测和定位模块2采用双波段/三波段红外火灾探测器、紫外火灾探测器、图形火灾探测器中的一种或多种的组合。电气设备在运行时，由于电压高，常发生电晕放电、电弧放电等现象。电晕、电弧放电发射出一定波段的光线，干扰火灾探测器，在一实施例中，采用红外/紫外火灾探测器探测火灾，再利用图形火灾探测器确认火灾，确保不发生火灾误报现象。
[0062]
在本发明实施例中，高沸点清洁灭火剂为ch2＝cbr2、cbr2＝chbr、cbr2＝cbr2、chbr＝chbr、ccl2＝chcl、ccl2＝ccl2、chcl＝chcl、cbrf2cbr＝ch2、cf3cbr＝chbr、ch2＝c(cf3)cbrf2、ch3ch＝chbr、ch2＝chch2br、n(cf2cf3)3、n(cf3)2(chfcf2br)、(cf3)2ncf2cbrf2、ch2br-o-cf2h、ch3-o-cf＝cbrf、ch3-o-cf＝cbrf、c5h3f7、ch3ch2-o-cf2ch2br、c6f12o、cf3-o-ch2ch2br、ch2brch＝cfcf2-o-ch3、ch3ch2ch2-o-cf2chfbr、chf2-o-cf2chbrf、ch3ch2-o-cf2chbr2、c4f9i、ch3ch2ch2-o-cf2chbr2中的一种或多种的组合。在一实施例中，高沸点清洁灭火剂优选同时含有两种及以上卤素元素的卤代烃，或者高沸点清洁灭火剂为同时含有两种及以上卤素元素卤代烃的混合物。当高沸点清洁灭火剂同时含有两种及以上卤素元素时，可以产生不同卤素之间的协同阻燃效应，分析其协同阻燃效应，可归因于不同卤素元素在不同温度区间起到的阻燃作用机理不同，在燃烧过程中协同发挥阻燃作用，降低可燃物的燃烧生热，使得灭火剂的灭火性能更佳。
[0063]
在本发明实施例中，灭火喷头11为直射式灭火喷头11或者带有直射功能的旋流式喷头。带有直射功能的灭火喷头11喷射距离远，更有利于实现远距离灭火，同时采用的直射式灭火喷头的雾化角小于60
°
。在本发明实施例中，火源特性包括火源燃烧物类型和最大火源功率。
[0064]
具体给出以下两种具体实施方式：首先针对阀厅电压类型为直流电，电压等级为
±
800kv，最小安全距离大于15m，需要远距离灭火。阀厅的阀组内部电气结构精密，需要洁净灭火技术。阀厅主要火源燃烧物类型为环氧树脂和变压器油，首先采用采用直射灭火喷头11，雾化角为30
°
，为了保证灭火效果，喷射距离在15m的基础上再加5m，要求目标气体灭火剂的喷射距离定为不小于20m。根据火源特性确定采用50％的ch2＝cbr2和50％的ch3ch2-o-cf2chbr2的目标气体灭火剂的最小应用流量为28l/s，为了达到喷射距离大于20m，将目标气体灭火剂保持在0.8mpa的最小应用压力。接着调节灭火喷头11仰俯角度，实现长距离清洁绝缘灭火。
[0065]
再者，在一实施例中，针对特高压变压器，电压类型为交流电，电压等级为
±
1000kv进行灭火，远距离火灾探测和定位模块2采用双波段/三波段红外火灾探测器和紫外火灾探测器相组合。首先利用双波段/三波段红外火灾探测器探测到火点，然后通过紫外火灾探测器确认火点，避免火点信息的误报。变压器高压套管带电部位距离灭火喷头11的距离大于20m，需要远距离灭火。变压器的主要可燃物为变压器油，采用直射灭火喷头11进行灭火应用。针对此种火源特性匹配为50％的ch2br-o-cf2h和50％的ch3-o-cf＝cbrf的混合物作为目标灭火剂。为了保证灭火效果，喷射距离要求定为不小于25m。确定目标灭火剂的最小应用流量为40l/s，同时为了达到喷射距离大于25m，根据喷射距离确定最小应用压力为0.8mpa。接着调节喷头仰俯角、喷射高度，实现长距离清洁绝缘灭火。其中，驱动源13采用气体压力罐，驱动压力为0.8mpa，灭火喷头11采用直射式喷头，雾化角为45
°
。
[0066]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0067]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0068]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0069]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。