技术领域
[0001] 本
发明属于变电站消防设施，具体涉及一种变压器复燃火内外火报警及联动控制系统技术。
背景技术
[0002] 长期以来，变电站核心设备的主变压器消防设计主要侧重于在各主变压器间设置防火间距或者
防火墙，在变压器外形10～1.5m范围设置变压器贮油池、排油系统，在发生火灾时排走变压器油，同时，在变压器器身外设置
水喷雾、
泡沫喷雾、干粉、注氮等灭火系统进行灭火。
[0003] 1978年10月4日2时58分，江苏省镇江地区某
发电厂五号12万千伏安变压器发生严重起火爆炸事故，变压器油大量喷射到周围油池外，造成正在检修的职工死亡3人，伤12人，财产损失80万元；2009年6月25日凌晨5点，武汉青山区500kV张家铺变电站1#主变A相发生中度爆炸火灾，变压器油喷射到油池附近造成大面积火灾，灭火系统受变压器
套管和
散热器影响，
灭火剂不能到达变压器火灾部位，变压器外部灭火系统灭火剂不能进入变压器内部扑救变压器内部火灾，而且采用一次性灭火控制方式不能扑救变压器复燃火，灭火效果不好，最后由消防队采用6只水枪历经两个多小时，于7点18分扑灭火灾；2010年5月19日17点16分，广西来宾电厂B厂附近500kV变电站变压器发生顶部高压套管中度爆炸火灾，火苗升起约20多米高，变压器油喷溅到套管一侧变压器油池外造成大面积火灾，灭火系统部分设备年久失效、逻辑启动条件过多发生部分设备拒动，18点06分，附近消防队
消防车到达现场，19点16分，经过消防队历时约1个多小时扑救，成功扑灭火灾；2015年7月22日，某市500kV变电站1#主变A相250MVA变压器高压套管及升高座发生爆炸，致使变压器高压套管及升高座全部被炸飞，炸飞的变压器部件同时砸毁了变压器水喷雾灭火系统管网，致使水喷雾灭火系统失效，大量变压器油从高压套管升高座与器身的连接处喷出，其中，约占该单
相变总油量60％的变压器油沿事故排油系统排至总事故油池，约20％的变压器油则喷溅到相邻的(1#主变B相、2#主变C相)变压器上、主变场地、主变防火墙、主
电缆沟、500kV配电装置场地及主变运输道路上，剩余约20％的变压器油留存在器身内，由于喷溅出的变压器油温远高于自燃点
温度，遇空气后在变压器油喷溅范围形成了大面积变压器油蔓延火灾、持续火灾和复燃火灾。变压器起火时间22日凌晨1点22分，2点钟消防队到达变电站火灾现场，2点25分变电站负荷转移完毕，1#、2#主变全部进入冷备用，消防队开始灭火，2点55分，变压器及周围场地明火扑灭，早上5点钟全部火灾扑灭，事后，火灾变压器油基本燃烧殆尽，消防队采用消防车水消防后，少量变压器油经过道路和场地排水系统排至站外，造成周围环境污染。
[0004] 由上面的火灾案例情况看，由于变压器火灾报警及联动灭火控制方式和灭火系统选型不符合变压器火灾灭火特点，虽然国家对变压器灭火系统和报警控制系统进行了大量投资，但是，面对变压器中等程度以上的爆炸火灾却基本不能发挥灭火作用，往往是投资很小的消火栓起到了真正的灭火作用，同时，消防部
门反映，消火栓灭火受变压器遮挡物影响，灭火效率低灭火时间长，长时间灭火带来大量的空气污染问题，消火栓灭火同时产生的流淌变压器油还会造成变电站周围严重的
水体污染，消火栓灭火系统在缺水地区很难发挥作用；火灾案例中现有变压器灭火系统不能发挥灭火作用的原因较多：变压器发生中等程度的爆炸火灾时，变压器套管及套管升高座仅发生炸裂喷油，同时发生变压器内部外部火灾，由于变压器外部灭火系统灭火剂受套管遮挡、受
风速雨量等影响，外部灭火系统很难将灭火剂喷射到外部火灾部位灭火，更难将灭火剂喷射进变压器内部灭火；变压器外部火灾绝大多数情况只是发生局部火灾，变压器火灾报警系统不能进行变压器局部火灾报警
定位，不能重复火灾报警，局部四分之一或者二分之一的变压器火灾，盲目采用一次性全
覆盖喷射灭火，火灾部位保护不够，无火部位则浪费过多灭火剂，当高温变压器油发生复燃火灾时，无法进行复燃火灾报警和定点灭火；变压器灭火系统逻辑启动
信号过多造成灭火系统拒动问题；发生严重爆炸火灾时，变压器套管及升高座等部件均会被炸飞，喷溅的变压器油量更大，火灾范围更广，上述问题更加严重；因此，为了解决目前变压器灭火系统不能扑救变压器内外火问题，解决变压器火灾报警灭火控制方式不能进行变压器局部火灾报警定位、无法进行复燃火报警复燃火定点灭火、外部灭火系统易受风速雨量影响、变压器灭火系统逻辑启动信号过多造成系统拒动问题，有必要设置一种新型的变压器复燃火内外火报警及联动控制系统，以适应变压器火灾灭火特点，在解决上述报警及灭火控制问题的同时，通过灭火试验选择适宜的灭火系统解决变压器遮挡物影响等问题，减少灭火过程中产生的空气污染、水体污染以及国家投资浪费。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种变电站复燃火内外火报警及联动控制系统，解决目前变压器灭火系统不能扑救变压器内外火问题，解决变压器火灾报警灭火控制方式不能进行变压器局部火灾报警定位、无法进行复燃火报警复燃火定点灭火、外部灭火系统易受风速雨量影响、变压器灭火系统逻辑启动信号过多造成系统拒动问题。通过灭火试验，选择对变压器遮挡物影响较小的干粉-排油注氮灭火系统，满足变压器内外火、遮挡火灭火，同时，由于干粉灭火效率高，灭火一次时间仅10～15秒，具备重复多次灭火条件，没有水消防造成的变压器油流淌问题，有效减少灭火过程中产生的空气污染、水体污染，上述一系列的措施，减少国家投资浪费。
[0006] 本发明的技术方案是：
[0007] 通过变压器火灾案例收集和分析----全面掌握变压器报警和联动灭火控制系统存在的问题----结合单位立项的变压器消防设施科技项目成果----提出新型变压器复燃火内外火报警及联动控制系统设置系统方案、逻辑控制程序----通过实物大小的变压器复燃火内外火及遮挡火灭火试验，验证系统改进创新部分的可行性----改进形成新型变压器复燃火内外火报警及联动控制系统，满足变压器爆炸火灾报警及灭火控制要求[0008] 一种变压器复燃火内外火报警及联动控制系统，包括复燃火内外火火灾报警
控制器、防误动防拒动火灾部位定位和逻辑启动信号监控装置、干粉灭火系统复燃火灭火组件、排油注氮灭火系统防误动组件、交直流电源；其中：
[0009] 复燃火内外火火灾报警控制器由连接到复燃火内外火火灾报警控制器的
接线盒、通过报警线和电源线连接的红外紫外双波段
火灾探测器、火灾现场声光报警器、带电话插孔手动报警按钮，以及报警控制系统可编程复燃火内外火灭火控制程序组成；
[0010] 防误动防拒动火灾部位定位和逻辑启动信号监控装置由连接复燃火内外火火灾报警控制器、与防误动防拒动火灾部位定位和逻辑启动信号监控装置连接的RS232/CAN总线转换器、连接防误动防拒动火灾部位定位和逻辑启动信号监控装置的
模拟信号线、接入模拟信号线的红外点温仪、风速
传感器、
雨量传感器、连接防误动防拒动火灾部位定位和逻辑启动信号监控装置的网线、网络交换机、与网络交换机连接的光纤、光纤连接的专用设备箱、与专用设备箱连接的网线、网线连接的图像型火灾探测器、连接防误动防拒动火灾部位定位和逻辑启动信号监控装置的变压器三侧
断路器跳闸等逻辑启动信号
开关组成；
[0011] 干粉灭火系统复燃火灭火组件由干粉灭火系统汇控箱、连接至干粉灭火系统汇控箱的干粉灭火启动气瓶、与干粉灭火启动气瓶相连的干粉灭火驱动气瓶、干粉灭火驱动气瓶与干粉罐入口相连、干粉罐出口与干粉主管相连、干粉主管连接多只干粉分区选择
阀、干粉分区选择阀连接干粉支管、干粉支管连接干粉喷头
控制阀和干粉喷头组成，干粉灭火系统汇控箱与现场灭火控制柜通过控制线相连、干粉分区选择阀和干粉喷头控制阀通过控制线与干粉灭火系统汇控箱相连，现场灭火控制柜与复燃火内外火火灾报警控制器相连，由复燃火内外火火灾报警控制器控制进行灭火；干粉主管另外连接管网吹扫启动气瓶、管网吹扫气瓶和管网吹扫控制阀，每次喷射灭火完毕，启动吹扫气瓶对干粉管网进行吹扫，防止干粉管网堵塞；
[0012] 排油注氮灭火系统防误动组件由排油注氮系统汇控箱、排油重锤机构、由排油重锤机构开启的排油检修阀和排油注氮连
锁阀、排油检修阀与变压器相连的排油管、排油管上靠近变压器侧的变压器排油阀、排油阀、以及用于分区保护的防误动排油选择阀、注氮重锤机构、由注氮重锤机构延时开启的注氮阀、由注氮管分别连接的注氮启动气瓶、注氮灭火气瓶、防误动注氮选择阀、
节流阀、注氮检修阀组成。
[0013] 本发明变压器复燃火内外火报警及联动灭火控制系统中的复燃火内外火火灾报警控制器，其中设置的变压器非
接触式红外紫外双波段火灾探测器呈对
角线、或直线布置方式设置于变压器两侧的变压器灭火系统管网或者出线构架高处；报警控制系统设置的可编程复燃火内外火灭火控制程序不同于目前变压器灭火系统使用的一次性喷射灭火程序，是专门针对变压器复燃火、内外火火灾特点、环境和逻辑启动条件制定的专门的控制程序，当一次火灾报警联动灭火打印灭火信息后，如发生二次或多次复燃火，可以重复进行火灾报警、系统复位、重复灭火。
[0014] 本发明变压器复燃火内外火报警及联动灭火控制系统中的防误动防拒动火灾部位定位和逻辑启动信号监控装置，其中设置的红外点温仪设置于变压器灭火系统管网火灾防爆装置上，正对变压器各套管
法兰、调压开关法兰等火灾部位，设置的图像型火灾探测器设置于变压器两侧可以监控变压器火灾全景的
位置，两者通过显示火灾部位与无火部位的不同温度值和不同侧面的火灾图像，提供准确的火灾部位定位信息；设置的风速传感器、雨量传感器、变压器三侧断路器跳闸逻辑启动信号开关，结合火灾图像实时提供变压器火灾现场风速、雨量影响数据以及变压器断路器跳闸断
电信号。消除了灭火系统误动和盲目动作，很多火灾案例中，变压器压
力继电器、瓦斯继电器均未动作，仅仅只设置变压器三侧断路器跳闸逻辑启动信号开关，消除压力和瓦斯继电器作为灭火系统启动逻辑信号造成的灭火系统拒动；复燃火内外火灭火控制程序设定风速雨量影响灭火效果时，暂时等待风速雨量减小后再启动灭火系统灭火，时间较长时，则先启动不受风速、雨量影响的排油注氮灭火系统，进行变压器内部火灾灭火；
[0015] 本发明变压器复燃火内外火报警及联动灭火控制系统中的干粉灭火系统复燃火灭火组件的复燃火灭火次数，对于变压器局部二分之一或者全面火灾至少可以重复灭火4次；对于大多数局部三分之一或者四分之一外部火灾，至少可以灭火12～16次；其中干粉喷头前设置了干粉喷头控制阀，通过复燃火内外火灭火控制程序控制，对红外点温仪定位的火灾部位联动开启相应部位的干粉喷头控制阀和干粉喷头喷射灭火。干粉灭火系统复燃火灭火组件设置在变压器爆炸火灾影响较小的安全位置，距离变压器较近时需采取防火措施，干粉灭火系统复燃火灭火组件的复燃火灭火次数，以实物大小的火灾模型灭火试验数据10～15秒灭火一次衡量，满足国标60秒喷射的干粉量理论上对于变压器全面火灾至少可以重复灭火4次的要求。
[0016] 本发明排油注氮灭火系统防误动组件与干粉灭火系统复燃火灭火组件紧邻设置，干粉和注氮灭火系统共用报警和灭火复燃火内外火火灾报警控制系统，防误动防拒动火灾部位定位和逻辑启动信号监控装置，防止排油注氮系统误动作案例中的电气控制和探测器原因误动作；设置变压器三侧断路器跳闸逻辑启动信号开关，消除压力和瓦斯继电器作为灭火系统启动逻辑信号实际未动作造成的排油注氮灭火系统拒动；采用火灾温度+图像进行火灾部位定位，满足灭火控制远动和现场控制灭火动作可靠性的要求，消除以往排油注氮灭火系统控制方面未见火灾先启动的误动；分别采用排油重锤机构和注氮重锤机构、排油注氮连锁阀，防误动排油选择阀，防误动注氮选择阀，消除系统机械和人为操作误动。
[0017] 本发明的变压器复燃火内外火报警及联动控制系统，同样可以控制变压器水喷雾-排油注氮灭火系统，或者变压器泡沫喷雾-排油注氮灭火系统，按照灭火试验结果，水喷雾或者泡沫喷雾每次灭火时间控制在6分钟左右；
[0018] 本发明的有益效果体现在：本变压器复燃火内外火报警及联动控制系统是符合变压器火灾灭火特点的火灾报警和灭火控制系统，能够解决变压器火灾报警灭火控制方式不能进行变压器局部火灾报警定位、无法进行复燃火报警复燃火定点灭火、外部灭火系统易受风速雨量影响、变压器灭火系统逻辑启动信号过多造成系统拒动问题。通过灭火试验，选择对变压器遮挡物影响较小的干粉-排油注氮灭火系统，满足变压器内外火、遮挡火灭火，同时，由于干粉灭火效率高，灭火一次时间仅10～15秒，具备重复多次灭火条件，没有水消防造成的变压器油流淌问题，有效减少灭火过程中产生的空气污染、水体污染，上述一系列的措施，减少国家投资浪费。
附图说明
[0019] 图1为本发明系统接线示意图；
[0020] 图2为本发明复燃火内外火灭火控制程序逻辑关系示意图。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图对本发明所述一种变压器复燃火内外火报警及联动控制系统做进一步说明。
[0022] 见图1，复燃火内外火火灾报警控制器1组件，其中设置的变压器非接触式红外紫外双波段火灾探测器A2呈对角线、或直线布置方式设置于变压器两侧的变压器灭火系统管网或者出线构架高处，报警控制系统设置的可编程复燃火内外火灭火控制程序A6不同于目前变压器灭火系统使用的一次性喷射灭火程序，是专门针对变压器复燃火、内外火火灾特点、环境和逻辑启动条件制定的专门的控制程序，当一次火灾报警联动灭火打印灭火信息后，如发生二次或多次复燃火，可以重复进行火灾报警、系统复位、重复灭火；
[0023] 见图1，防误动防拒动火灾部位定位和逻辑启动信号监控装置2组件，其中设置的红外点温仪B7设置于变压器灭火系统管网火灾防爆装置上，正对变压器各套管法兰、调压开关法兰等火灾部位，设置的图像型火灾探测器B4设置于变压器两侧可以监控变压器火灾全景的位置，两者通过显示火灾部位与无火部位的不同温度值和不同侧面的火灾图像，提供准确的火灾部位定位信息；风速传感器B8、雨量传感器B9设置在变压器爆炸火灾影响范围外的灭火系统设备位置；变压器三侧断路器跳闸逻辑启动信号开关B11原始的断路器跳闸信号由变压器控制设备提供；火灾定位信息、风速雨量信息和变压器三侧断路器跳闸信息均同时显示在防误动防拒动火灾部位定位和逻辑启动信号监控装置2上，显示内容同时通过线路连接到变电站综合自动化
监控系统甚至远传电力系统中调和地调，控制人员可以结合火灾温度图像定位信息，以及实时的变压器火灾现场风速、雨量数据、变压器断路器跳闸断电信号，远动或者现场操作灭火系统进行初起火灾和复燃火定点灭火，消除灭火系统误动和盲目动作；很多火灾案例中，变压器压力继电器、瓦斯继电器均未动作，本发明仅仅只设置变压器三侧断路器跳闸逻辑启动信号开关B11，消除压力和瓦斯继电器作为灭火系统启动逻辑信号未动作造成的灭火系统拒动；通过复燃火内外火灭火控制程序A6设定风速雨量影响灭火效果时，暂时等待风速雨量减小后再启动灭火系统灭火，时间较长时，则先启动不受风速、雨量影响的防误动排油注氮灭火系统，进行变压器内部火灾灭火；
[0024] 见图1，干粉灭火系统复燃火灭火组件3，设置在变压器爆炸火灾影响较小的安全位置，距离变压器较近时需采取防火措施，干粉灭火系统复燃火灭火组件3的灭火系统复燃火灭火次数，以实物大小的火灾模型灭火试验数据10～15秒灭火一次衡量，满足国标60秒喷射的干粉量理论上对于变压器全面火灾至少可以重复灭火4次，对于大多数局部三分之一或者四分之一外部火灾，至少可以灭火12～16次；为了配合火灾报警定位后的定点灭火，干粉喷头C9前设置了干粉喷头控制阀C8，通过复燃火内外火灭火控制程序A6控制，对红外点温仪B7定位的火灾部位，可以联动开启相应部位的干粉喷头控制阀C8和干粉喷头C9喷射灭火；干粉主管另外连接管网吹扫启动气瓶C10、管网吹扫气瓶C11和管网吹扫控制阀C12，每次喷射灭火完毕，启动吹扫气瓶对干粉管网C5进行吹扫，防止干粉管网堵塞；
[0025] 见图1，排油注氮灭火系统防误动组件4，与干粉灭火系统复燃火灭火组件3紧邻设置，干粉和注氮灭火系统共用报警和灭火复燃火内外火火灾报警控制器1，防误动防拒动火灾部位定位和逻辑启动信号监控装置2，防止排油注氮系统误动作案例中的电气控制和探测器原因误动作；设置变压器三侧断路器跳闸逻辑启动信号开关B11，消除压力和瓦斯继电器作为灭火系统启动逻辑信号实际未动作造成的排油注氮灭火系统拒动；采用火灾温度+图像火灾部位定位，满足灭火控制远动和现场控制灭火动作可靠性的要求，消除以往排油注氮灭火系统控制方面未见火灾先启动的严重误动；采用新型的排油重锤机构D2和注氮重锤机构D10、排油注氮连锁阀D12，防误动排油选择阀D4，防误动注氮选择阀D13等组件，动作时，电动启动排油排油重锤机构D2，机械运动依此打开排油检修阀D3/排油注氮连锁阀D12，延时一段时间后，再启动注氮重锤机构D10，打开注氮阀，消除排油注氮灭火系统机械误动问题，考虑到变压器火灾灭火时间较长，初起火灾夹杂着变压器油爆炸的
油雾蒸汽，特别是在变压器侧面套管发生爆炸时，较难判断排油注氮灭火系统快速启动是否有利于变压器火灾扑救，有可能
加速变压器油外流造成更大的火灾，因此，灭火系统启动的准确性可靠性有效性，比快速启动排油注氮灭火系统更重要，在完成这些动作确认没有误动后，再电动启动防误动排油选择阀D4，防误动注氮选择阀D13，最后一道阀门设置来消除系统结构上的机械和人为操作误动。
[0026] 见图2，复燃火内外火灭火逻辑控制程序为：变压器火灾发生----红外紫外双波段火灾探测器A2动作----变压器火灾报警联动控制器1和现场声光报警盒A3发出报警信号----启动防误动防拒动火灾部位定位和逻辑启动信号监控装置2工作程序----显示变压器火灾部位温度值、火灾探测图像进行火灾部位人工或者自动定位----同时显示变压器场地风速和雨量值、主变压器三侧断路器跳闸信号----火灾定位后同时满足风速雨量+三侧断路器跳闸信号启动条件----启动复燃火内外火灭火控制程序A6；火灾定位后不能同时满足风速雨量+三侧断路器跳闸信号启动条件，短时则重复监测等待启动条件满足----启动复燃火内外火灭火控制程序A6----外部火灾人工火灾自动启动局部或者全面火灾部位灭火系统喷头喷射灭火、管网吹扫----一次灭火后，自动方式则直接启动排油注氮灭火系统进行内部复燃火灾灭火，人工方式则需要判断对变压器火灾灭火有利后启动排油注氮系统灭火----一次火灾扑救完毕系统复位，打印灭火信息----如发生复燃火----重复火灾报警、火灾定位、启动条件判定、启动灭火程序、灭火完毕系统复位，打印灭火信息的控制全过程进行复燃火灭火----直到灭火结束----如果未再发生复燃火----则直接结束灭火；
[0027] 见图2，复燃火灭火逻辑控制程序中，当长时间火灾定位后不能同时满足风速雨量+三侧断路器跳闸信号启动条件时----则启动复燃火内外火灭火控制程序A6中的排油注氮灭火系统先进行内部火灾复燃火灾灭火；
[0028] 见图2，本发明的变压器复燃火内外火报警及联动控制系统，同样可以控制变压器水喷雾-排油注氮灭火系统，或者变压器泡沫喷雾-排油注氮灭火系统，按照灭火试验结果，水喷雾或者泡沫喷雾每次灭火时间控制在6分钟左。
