油浸式变压器泡沫水喷雾灭火系统技术规范

ICS13.220.10C83T/CECT/CECXXX-20XX油浸式变压器泡沫-水喷雾灭火系统技术规范Technicalspecificationforfoam-watersprayfireextinguishingsystemforoil-immersedtransformers(征求意见稿)FORMTEXT     2020­XX­发布2021­XX­XX实施中国电力企业联合会发布T/CECXXXI目 次1编背景12编主原则13与他准件关系14主工过程15标结和容16条说明27其它2PAGE131编制背景目前，国内油浸式变压器广泛采用排油注氮灭火系统、水喷雾灭火系统、合成型泡沫喷雾灭火系统、气体灭火系统、细水雾灭火系统等固定灭火系统。排油注氮灭火系统具有对环境和变压器无污染、成本低廉等优点，但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，主要用于变压器内部的早期火灾，对变压器外部火灾无效。气体灭火系统主要用于扑灭封闭空间内的变压器火灾，具有结构简单、占地少、成本较低、启动迅速、动作后易于清理、误动时不影响带电设备运行等优点，但灭火气体具有窒息作用，灭火过程中不能对变压器有效降温，不适用户外非密闭空间。细水雾灭火系统具有无污染、持续灭火能力强、用水量少等优点，但受外界风速等环境影响大，不宜用于室外。水喷雾灭火系统具有无污染、持续灭火能力强等优点，但该系统对水量需求大，消防水泵房和消防水池等设施占地面积大，投资相对较高，对于扑灭中期火灾效果欠佳（见GB50151-2010编写说明）。合成型泡沫喷雾灭火系统多采用气压式喷雾，该系统具有无需动力电源、启动可靠性好、无需水池和排水设施、安装及操作简单等优点，但该系统存在泡沫灭火剂维护成本高、泡沫质量在后期维护中无法有效保证、无法有效降温等缺点。油浸式变压器内部充满变压器油，主要成分包含烷烃、环烷族饱和烃、芳香族不饱和烃等化合物,闪点不低于135℃，相对密度0.895。变压器故障时，400℃时会开始轻微分解，长时间保持该温度，会分解出甲烷、乙烷和丙烷等饱含碳氢化合物的气态可燃物；若过热温度大于400℃，分解速度加剧，此时主要产生乙烯、丙烯等不饱和碳氢化合物；当温度再升高甚至达到800℃时，分解能力最强；当过热温度超过800℃时，几乎全部分解为氢、甲烷和乙炔。变压器硅钢片的层间绝缘被破坏，可以使变压器铁芯产生局部过热，其温度可达800℃以上，变压器的高能放电可使局部温度高达3000℃。因此，变压器故障起火时，火灾燃烧过程有可燃固体、可燃液体、可燃气体等燃烧物，具有油盘火、流淌火、油雾火的特征。通过对国内变压器火灾案例进行调研，发现变压器起火后，最易从绝缘套管部位开裂，进而发展成油箱局部爆裂火灾，甚至油箱整体爆裂火灾，其中以初期绝缘套管根部爆裂火灾为主。常用固定灭火系统能够扑救的火灾为绝缘子根部爆裂火灾与变压器油沿油箱外壁流向集油池的变压器油箱局部爆裂火灾,油箱整体爆裂火灾是各种固定灭火系统难以保护的。在变压器火灾初期，水喷雾、泡沫相比较，泡沫灭火的窒息作用优于水喷雾灭火方式，灭火迅速；在冷却降温方面，水冷却效果好，经济且易于获取，可有效阻止油的复燃；针对故障高温的油浸式变压器，泡沫和水雾分阶段联用，效果更好。因此，编写组在大量试验的基础上，结合泡沫喷雾和水喷雾灭火系统的特点，基于GB50151-2010《泡沫灭火系统设计规范》，提出了先期采用泡沫灭火、后期采用水雾进行持续降温的灭火技术，进行了试点应用，最终形成本标准。2编制主要原则（1）按照《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》（GB/T1.1-2000）和《电力企业标准编制规则》（DL/T800-2001）的有关要求，开展本文件制定工作。（2）合规性原则。依据现行国家标准GB50151《泡沫灭火系统设计规范》、GB50219《水喷雾灭火系统技术规范》和GB50281《泡沫灭火系统施工及验收规范》等技术标准编写，符合现行相关技术标准。（3）有效性原则。依据变压器火灾燃烧特性和火灾特点，基于泵组式泡沫灭火系统，主要设计参数又高于该系统，并增加了水雾持续降温的功能，突出了灭火的有效性。3与其他标准文件的关系本标准与相关技术领域的国家现行法律、法规和政策保持一致。4主要工作过程2020年9月，申请中国电力企业联合会团体标准，并被批准正式立项。2020年9月，项目启动，成立编写组，对标准内容进行调研，部署标准制定工作计划，确定标准体系架构，明确标准编写目的、思路、任务、分工及进度要求。2020年10月，组织召开大纲研讨会，完成讨论稿编写，确定了规范编制的下一步工作计划，形成标准草案。2020年10月-2020年11月，组织参与单位修编，形成标准征求意见稿。2020年12月，征求意见。2021年XX月，编写组根据征求意见进行了修改，形成标准送审稿。2021年X月，在XX召开了标准技术审查会，对送审稿进行了会审。评审专家组逐条审阅了该送审稿，经质询答疑和认真讨论，针对标准中涉及的提出了宝贵的修改意见。2021年XX月，编写组根据专家意见对送审稿进行了修改、完善，形成报批稿。5标准结构和内容本标准的主要结构和内容如下：正文共设7章：范围，规范性引用文件，术语、定义和符号，设计，施工，验收，维护管理。主题章节分为4章，由设计、施工、验收、维护管理组成。这4章构成本标准的总体结构，第4章明确了系统的基本设计参数、喷头选择与布置、泡沫液、系统主要组成、给水、操作与控制要求；第5章明确了系统施工的一般规定、进场检验、安装、调试要求；第6章规范了系统的验收要求；第7章规定了系统运行维护管理要求。6条文说明3.1.2响应时间responsetime参考GB50219-2014《水喷雾灭火系统技术规范》2.1.4响应时间定义。3.1.4供给强度applicationdensity引用GB50151-2010《泡沫灭火系统设计规范》2.1.9。3.1.5有效射程effectivefiringrange参照GB50219-2014《水喷雾灭火系统技术规范》2.1.6有效射程定义并根据变压器燃烧特性进行了改进，确保泡沫全覆盖变压器顶部且便于喷头布置。4.1基本设计参数4.1.2系统主要用泡沫混合液进行灭火，水喷雾主要用于泡沫灭火后的持续降温，避免变压器油复燃。GB50151-2010《泡沫灭火系统设计规范》7.4规定，泡沫喷雾灭火系统用于主变保护时，喷雾前度不小于8L/（min·㎡）的要求，保护面积按照“本体外延1米的投影面积计算”。美国消防协会NFPA15《固定水喷雾消防系统标准》规定的相邻罐冷却水供给强度2L/（min·㎡）；GB50160-2008《石油化工企业防火设计规范》8.4.5规定，可燃液体地上立式储罐应设固定或移动式冷却水系统，固定顶储罐的着火罐冷却水供水范围为罐壁表面积、供给强度为2.5L/（min·㎡），保护面积按照表面积计算。参照以上规定，可以将油浸式变压器作为固定顶储罐进行核算：以1台容量为180MVA的220kV油浸式变压器为例，本体长、宽、高一般为7m、4m、4m。根据GB50151-2010《泡沫灭火系统设计规范》7.4.2，泡沫混合液或泡沫预混液供给强度不应小于8L/（min·㎡),其保护投影面积为(7+2)x(4+2)=54㎡,每分钟供泡沫液8x54=432L。根据本标准，变压器各部位保护面积及泡沫液设计量为：变压器顶部平台、油枕（4x7+1.5x4）x16=544、变压器本体侧表面（4+7）x2x4x5=330、集油坑（9x6-7x4）x8=20，小计1028*1.1=1190L/min。根据本标准计算出的设计流量远远大于GB50151标准的计算量，且喷头的布置符合变压器燃烧特性和火灾特点。2019年3月-9月份，国网江苏省电力有限公司、南瑞集团公司、南消股份公司在南京进行了多次泡沫-水喷雾灭火系统灭火试验，变压器模型尺寸：长7m、宽4m、高4.5m，顶部斜侧面30°有6个直径为φ800mm的孔；模拟集油坑的油盘由4个油盘组成，其中:7m×0.5m×0.5m油盘2个，5m×0.5m×0.5m油盘2个；喷射火：位于变压器模型顶部中间部位,流量为0.16kg/s;压力0.8MPa；流淌火：流淌油盘位于变压器模型顶部靠近侧面边上，油盘尺寸为长1m、宽0.8m、深0.1m，0.8m的一边开有宽200mm，高50mm的流淌槽，供油流量为0.25kg/s；试验燃油采用25#变压器油，采用庚烷或汽油引燃，预燃3min，总计火灾当量147MW。泵组采用：压力3.5MPa、流量700L/min、功率75KW，泡沫混合比为6%，喷头流量特性系数：分别为K=6和K=4；最小工作压力1.2MPa。验结果证明：泡沫-水喷雾灭火系统达到了系统初步设计的要求，对油浸式变压器火灾有明显的抑制效果，试验结束后捞出油盘里覆盖的泡沫，可以重新点燃盘中剩余的变压器油。GB50219-2014《水喷雾灭火系统技术规范》3.1.2规定：油浸式电力变压器持续供给时间不应小于24min。GB50898-2013《细水雾灭火系统技术规范》3.4.9第2款规定：用于保护油浸变压器室、涡轮机房、柴油发电机房、液压站、润滑油站、燃油锅炉房等含有可燃液体的机械设备间时，系统的设计持续喷雾时间不应小于20min。本标准规定泡沫混合液连续供给时间不应小于15min，水雾持续供给时间不应小于30min，两者累计共45分钟。对于无人值守变电站来讲，时间足够消防救援队到达现场进行继续喷水降温。提出最不利点喷头工作压力不低于0.5MPa，是为了确保喷头的有效射程。系统响应时间参照GB50219-2014《水喷雾灭火系统技术规范》3.1.2。4.2喷头选择与布置4.2.1水雾滴Dv0.99不小于500μm且不大于1000μm，是为了灭火系统能在户外使用，具有一定的抗风性且保证灭火和冷却效果。提出有效射程的要求，是确保泡沫喷射对主变顶部和侧表面进行全覆盖。4.2.2（b）喷头布置应使泡沫完全包络变压器本体侧表面和集油坑的目的在于：一是不需要等待上方泡沫流淌下来后灭火，而是泡沫直接喷射到燃烧部位快速灭火；二是可以快速降温；三是集油坑上铺有鹅卵石时，泡沫流淌受到限制而不能有效扑灭集油坑火灾，该设计可快速有效扑灭集油坑火灾。喷头流量和雾化角参数根据实际试验数据确定。4.2.2（c）参照GB50151-2010《泡沫灭火系统设计规范》7.4.2第4款，并根据实际试验数据。4.2.2（e）参照GB50219-2014《水喷雾灭火系统技术规范》3.2.2规定和GB50151-2010《泡沫灭火系统设计规范》7.4.5。DL/T5352-2018《高压配电装置设计技术规程》表5.1.2-1规定了3kV~500kV配电装置的最小安全净距。4.2.2（f）参照GB50151-2010《泡沫灭火系统设计规范》7.4.3第3款及GB50898-2013《细水雾灭火系统技术规范》3.2.3第2款，补偿措施包括增加喷头数量，或者调整喷头喷射方向等措施。4.2.2（h）变压器油枕是重点保护部位，设置专用喷头进行保护。4.2.2（i）GB50219-2014《水喷雾灭火系统技术规范》3.2.4规定，水雾喷头的平面布置方式可为矩形或菱形。当按矩形布置时，水雾喷头之间的距离不应大于1.4倍水雾喷头的水雾锥底圆半径；当按菱形布置时，水雾喷头之间的距离不应大于1.7倍水雾喷头的水雾锥底圆半径。水雾锥底圆半径应按下式计算：R=B.tan（θ/2）式中：R——水雾锥底圆半径（m）；B——水雾喷头的喷口与保护对象之间的距离（m）；θ——水雾喷头的雾化角（°）。4.2.3对于环境条件易使喷头喷孔堵塞的场所，应选用具有相应防护措施且不影响水雾喷放效果的喷头。过滤层的选择与喷头规格型号有关，一般在水箱进水口、水泵进水口、泡沫液罐出口、喷头等处设置过滤层。4.3喷头选择与布置泡沫液和系统主要组件4.3.3被保护对象油浸式电力变压器使用寿命一般大于25年。因此，根据GB50151-2010《泡沫灭火系统设计规范》3.7，考虑到经济型，要求灭火系统的湿式管道应采用不锈钢钢管，干式管道可采用热镀锌钢管或不锈钢管。4.3.11由于水雾喷头喷射的雾状水滴是不连续的间断水滴，所以具有良好的电绝缘性能。因此，水喷雾灭火系统可用于扑灭电气设备火灾。但是，水雾喷头和管道均要与带电的电器部件保持一定的距离。鉴于上述原因，水雾喷头、管道与高压电气设备带电（裸露）部分的最小安全净距是设计中不可忽略的问题，各国相应的规范、标准均作了具体规定。结合我国实际情况，喷头、管道与高压电气设备带电（裸露）部分的最小安全净距，本文件采用国家现行标准《高压配电装置设计技术规程》DL/T5352的有关规定。4.3.12参照GB50261-2017《自动喷水灭火系统施工及验收规范》5.1.15和GB50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》3.3.8；并考虑到本文件要求采用的不锈钢管壁厚不应小于3.5mm的要求。4.3.13密封辅料进入系统管道会造成管道、喷头堵塞。防护区内（主变压器附近）的沟槽式管接件（卡箍）密封圈、非金属法兰垫片应通过《水喷雾灭火系统技术规范》GB50219-2014附录A规定的干烧试验，干烧5min完好。4.5操作与控制4.5.2基本引用GB50219-2014《水喷雾灭火系统技术规范》6.0.7，符合DL5027-2015《电力设备典型消防规程》6.2.5关于“先断电后灭火”的要求。4.6水力计算水力计算主要依据GB50151-2010《泡沫灭火系统设计规范》。参照GB50151-2010《泡沫灭火系统设计规范》9.1.6，系统灭火介质的设计流量应有不小于5％的裕度；如采用环泵式泡沫比例混合器，则k取1.1。