变压器油火灾凝胶乳化带电灭火技术
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完成单位:国网湖南省电力有限公司
登记编号:ZSCX-DL2019-J-1-59
登记年份:2019
发布时间:2019-11-18
成果主要完成人
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项目概况
变压器火灾是近年威胁电网安全运行的严重危害之一。变压器电压高,内有大量可燃油,易发生火灾,烧毁变压器,造成大面积长时间停电。2014年,英国英伦海峡变压器起火,欧洲之星国际列车一度停运;2016年,西安变压器失火,停电数万用户;2018年,天山特高压换流变压器发生火灾,烧毁多台换流变及阀厅,损失巨大。
灭火长期依赖传统消防技术,因变压器油燃烧值大,高温油火难以扑灭,同时因水绝缘低,不能带电灭火。消防标准规定:灭火喷头不应直接对准高压套管。国内外尚无变压器高温油火带电灭火技术,存在三大难题:1)变压器油火温度高达上千度,传统灭火剂遇热蒸发,难以灭火,27台水和泡沫消防车也未能扑灭天山换流变大火;且现有灭火剂绝缘低,不能带电灭火。2)变压器电压最高达1100kV,水雾雾径小,绝缘高,但小雾径水雾受风与空气阻力影响,射程短,水雾超长射程抗风难度大。3)变压器灭火既要保证灭火效率,又要保证雾滴小,带电安全,同时需要防风,水剂雾径与射程受压力、流量、喷头结构等多参数耦合,安全自动精准控制难。项目创造性提出“凝胶防高温蒸发油乳化阻隔-直射螺旋超长射程-多回路解耦安全控制”变压器油火灾带电灭火的独特思路,国内外首创全新变压器高温油火带电灭火技术:
1)提出凝胶防蒸发油乳化阻隔灭火新原理,设计新颖的不导电纤维素醚,遇热形成固态凝胶,携带灭火剂迅速降至油表面,巧妙解决灭火剂高温蒸发难题;提出非离子表面活性成分,表面张力<18mN/m,在油表面迅速铺张,阻隔氧气,攻克变压器不规则形状灭火难题;合成绝缘型油乳化剂,乳化变压器油,防止复燃;发明国内外首款变压器油乳化绝缘灭火剂,仅50秒200L灭火液就可扑灭100m2变压器油火,攻克变压器高温油灭火世界难题。
2)发明直射-螺旋超长射程带电灭火新方法,针对直射喷头雾径大、绝缘低,螺旋喷头雾径小、射程短的难题,建立螺旋水道-直射破碎流体动力学模型,发明直射螺旋超长射程带电灭火喷枪,强力直射过程中旋转破碎,射程远达25m,同时雾径<300μm,绝缘能力较干燥空气还高10%,实现高压带电灭火,破解小雾径与超长射程防风带电难题。
3)发明带电安全灭火多回路解耦自动控制新技术,揭示压力、流量、射程、雾径、灭火性能等因素的相互影响规律,建立带电灭火系统多回路复杂因素解耦的控制方程,攻克高压安全带电灭火与高效灭火的协同控制难题。
项目技术成熟,依托以上技术,研制国内外首套移动式和固定式变压器带电灭火装备,通过电力、消防权威机构检测并规模生产,在多个变电站应用,率先应用于特高压换流站。销售6656万元,利润1942万元,保障了变压器安全运行和社会供电,安全与环境效益重大。国内外变压器数量众多,防火需求巨大,应用前景广阔。授权发明专利9项。经鉴定“解决了高温油火灾带电灭火难题,重大创新和突破,达到国际领先水平”,填补了国内外变压器高温油火带电灭火技术空白。