变压器水喷雾消防系统结构及异常分析

变压器水喷雾消防系统结构及异常分析

林进春

国网福建省电力有限公司超高压分公司 福建省福州市 350013

摘要：随着社会的进步，安全生产的压力不断增大，水喷雾消防系统是变压器常见的消防装置，联变消防系统正常工作，是防止变压器火灾的最后一道防线，本文结合现场工作实际，介绍变压器水喷雾消防系统的结构及常见的异常分析。

关键词：水喷雾消防；结构；异常分析

1 前言

变压器是变电站最昂贵、最重要的设备之一，在电力系统中发挥着“心脏”的功能，一旦发生故障，将可能导致整个区域内的电力网瘫痪，造成不可估计的损失。油浸式变压器内部充满几十上百吨绝缘油，一旦发生内部故障，容易造成火灾事故。

随着经济发展，电网规模不断长大，变电站逐渐由“有人值守”转为“无人值守”，为油浸式变压器设置一套完善、有效的自动灭火设施非常必要，变压器发生火灾时，消防系统通过快速分析变压器运行状态及火灾信号，自动启动消防灭火系统，可第一时间控制火情，保证人员、设备和电网的安全，减轻伤亡。变压器消防系统一般分为水喷雾、泡沫灭火、排油注氮消防系统，水喷雾消防系统是最常见的变压器消防设施之一，保证变压消防系统正常运行，至关重要。

2 变压器水喷雾消防系统的组成

水喷雾灭火系统主要由: 水源、供水管网、消防泵系统、稳压系统、雨淋阀组、水喷雾喷头、感温探测系统及控制设备组成。

2.1 水源

由消防水池（地下蓄水池）提供，储水量一般在150-300t之间，变电所内的消防用水应能保证在火灾延续时间内, 供给变压器水喷雾灭火的总用水量，系统连续供水不小于0.4小时。

2.2 消防泵系统

消防水泵是水喷雾灭火系统的动力源，消防泵采用一用一备或两用一备。消防泵就地设置控制柜，控制方式分为手动和自动，正常时运行在自动状态，当管道压力下降到一定值（一般0.3Mpa），经一定延时，消防泵启动，消防泵启动后需手动停止。

2.3 稳压系统

变压器水喷雾消防系统采用消防管网预先储压，压力保持在0.4-0.6MPa之间，提高响应速度，稳压系统由隔膜式气压罐、2台稳压泵、电节点压力表、控制柜组成。稳压泵一主一备，控制方式分为手动和自动，正常时运行在自动状态，当管道压力降低到0.4MPa时，稳压泵启动补压，压力达到0.6MPa停止。隔膜气压罐的作用：起到缓冲水压的作用，防止稳压泵或消防泵启动时管网压力瞬间飙升，而停泵时压力瞬间下降，避免频繁启停水泵，提高供水可靠性，延长水泵的使用寿命。隔膜气压罐原理图如下：

2.4 雨淋阀组

雨淋阀是整个水喷雾系统的关键设备，主要由雨淋阀阀体、电磁阀、手动快开阀、警铃、压力开关、复位阀、防复位器、试验排水阀、压力表记等组成。正常情况下雨淋阀关闭，火灾时通过电磁阀或手动快开阀打开控制腔排水通道，控制腔压力下降，打开雨淋阀进行灭火。正常情况消防系统运行在自动状态，由消防主机发送命令启动电磁阀，打开雨淋阀，当消防系统自动失灵时，可通过手动快开阀打开雨淋阀。

2.5 信号蝶阀

信号蝶阀为手动操作阀门，主要检修、试验使用，雨淋阀上部的为上信号蝶阀，下部的为下信号蝶阀。

2.6 感温探测系统

感温探测系统分感温电缆和感温探头两种。感温电缆由两根分别挤塑负温度系数热敏绝缘材料的钢芯导线绞合而成。负温度系数热敏绝缘材料是一种特殊材料，温度上升时，感温电缆线芯之间的电阻减少。当温度上升至响应值，感温电缆线芯的热敏绝缘材料熔化，导体相互接触短路就会产生报警信号。感温探头把温度（-50℃-150 ℃ ）转换为4-20mA的电流值，该电流值经消防主机采集后可以换算成该探头的温度。

感温电缆在变压器器身顶部正弦波形敷设，在套管升高座、油枕等部位缠绕。当变压器出现火灾时，感温电缆感知温度升高，及时发出告警。感温探头一般布置在变压器高、中、低压套管升高座。

2.7 消防控制主机

消防主机带有显示屏的PLC，可设置联变消防逻辑和监视联变消防运行状态，包括感温电缆状态、感温探头温度以及变压器开关状态，根据采集信息分析判断，满足火灾条件时，打开电磁阀启动水消防系统，并发出火警信号和消防动作信号。目前消防系统启动的逻辑是主变高、中压侧开关分位，且同时收到感温电缆或感温探头的火灾信号。

3 变压器水喷雾消防系统常见异常

3.1稳压泵频繁启动

1. 1. 消防管网或阀门渗水：因消防管网或阀门渗水，导致管网无法保压，稳压泵会频繁启动。消防管网一般采用直埋地下0.8米以上深度，一般比较难直观找到渗水点，需要通过分段阀门逐段排查。

   2. 逆止阀损坏：逆止阀老化或损坏，稳压泵停止打压后，水会回流水池，导致管网无法保压。逆止阀损坏，稳压泵补压的速度跟正常情况没啥区别，稳压泵停泵以后，水压下降较快，仔细听，一般可以听到水流声。

   3. 雨淋阀组渗水：雨淋阀组结构较复杂，组成部件较多，随着运行年限增长，各部件出现老化或损坏，仔细观察各零部件是否出现渗水等现象，及时进行更换。

   4. 气压罐漏气或胶囊损坏：气压罐是稳压系统的一个重要部件，隔膜气压罐在胶囊与罐壁之间充入0.25MPa的压缩氮气，若胶囊损坏，气压罐起不到缓冲水压的作用，会出现水泵启动打压时，压力表记快速上升或降低，水泵每次启动打压时间很短，一般就几秒钟。

3.2稳压系统不启动

稳压泵启动的条件是管网压力降低至启动定值（0.4MPa），不启动的原因可能是：

1. 1. 稳压泵电源消失或稳压泵损坏；

1. 2. 管网压力表记损坏，输出节点不准确；

   3. 启动补压回路异常或回路继电器损坏；

   4. 稳压泵“手动/自动”把手损坏或在“手动”位置。

3.3消防泵不启动

消防泵启动的条件是管网压力降低至启动定值（0.3MPa），不启动的原因可能是：

1. 1. 消防泵电源消失或消防泵损坏；

   2. 消防泵控制回路异常；

   3. 管网压力表记损坏，输出节点不准确；

   4. 消防泵“手动/自动”把手损坏或在“手动”位置。

3.4消防泵误动作

1. 1. 误碰消防泵启动按钮；

   2. 误启动电磁阀打开雨淋阀；

   3. 误打开雨淋阀手动快开阀，导致打开雨淋阀；

   4. 消防管网严重漏水或误泄压导致压力降低至消防泵启动值；

3.5消防系统误报火灾

1. 1. 感温电缆、感温探头老化或损坏，导致误报火灾信号，检查消防主机上感温电缆或感温探头的运行状态。

   2. 感温电缆或探头接线松动或错误，造成火灾报警回路误导通报警。

3.6消防误启动喷淋

联变消防动作的条件是感温电缆或感温探头火警报警，且主变高、中侧开关在分位，消防误动作可能原因：

1. 1. 感温电缆或探头回路误报警，联变消防采集开关位置回路错误；

   2. 变压器停电，感温电缆、感温探头误报警导致消防误动作。

   3. 消防系统工作，安全措施未执行到位，如消防未转手动，消防系统误动作。

4、提升措施

一、提高联变消防例行试验和日常维护质量，全面检查消防系统各组成部分，及时发现问题，及时整改问题。严格按照消防维护作业卡开展工作，提升试验效果。

二、提高日常巡视质量，及时发现消防系统渗水、零部件老化等缺陷。加强联变消防信号分析，及时发现稳压泵频繁启动、不启动等缺陷和异常。

三、结合变压器停电检修对感温电缆、感温探头进行校验，对存在故障或运行超过5至7年的感温元件应安排更换。主变停电进行消防系统实际喷淋试验，确保消防系统运行正常。

四、加强联变水消防系统的培训，提升运维人员技术水平，确保人人掌握消防系统的原理和结构。

参考文献：

1. 火力发电厂与变电站设计防火标准 GB50229-2019

2. 消防给水及消火栓系统技术规范GB50974-2014

3. 水喷雾灭火系统技术规范50219-2014

4. 电力设备典型消防规程 DL5027-2015

5. 国网设备部关于印发变电站消防设备设施运行管理规程（试行）的通知（设备变电〔2021〕68号）