本发明涉及变电站消防安全领域，具体涉及特/超高压变电站/换流站大型充油设备用立体消防防护系统及方法。
背景技术：
特/超高压变电站/换流站是电力系统中的重要枢纽。站内大量充油设备如换流变/变压器/高抗的绝缘油用量极大，比如1000kv交流变压器单相油重约130吨，±1100kv换流变高端单相油重约250吨、低端单相油重约160吨。绝缘油闪点135～150℃，燃点165～195℃，自燃点约332℃。变电站内绝缘油总体用量巨大，使得火灾风险大大增加。
换流变/变压器/高抗等大型充油设备火灾具有如下特点：起火原因的爆炸性。由于设备自身短路等故障，瞬间能量剧烈爆发会造成从器身最薄弱处爆裂；起火的快速性。在器身爆裂的同时，高电压、大电流引起的大电弧立即引燃运行温度很高的绝缘油，在破口处形成火灾，且火灾是越过增长阶段直接进入充分发展阶段；火灾形式的多样性。起火可能发生在套管部位，也可能发生在器身部位，还可能有大量油喷溅到地面形成流淌火；火灾的多变性。因为火灾形式多样，环境因素、气象因素也不受控，火灾可能会随机蔓延和扩散；应急救援的复杂性。燃烧产生的高温、烟、气会对相邻设备产生强烈的热辐射，由于设备内充油量巨大，扑救一般耗时较长，在扑救过程中燃烧极有可能会波及到相邻设备进而扩大事故范围，造成更大经济损失。
特/超高压变电站/换流站大型充油设备在建设时，会配套细水雾、泡沫喷淋等固定式自动消防系统，自动消防系统可对初期火灾进行有效控制。但大型充油设备火灾发生前一般会发生爆炸，爆炸可能会使得自动消防系统的喷头受到损坏从而无法有效工作。同时，设备一旦发生火灾，一般都是直接进入充分发展阶段，大量高温热油及大面积燃烧使得火情难以在短时间内受控和扑灭。社会应急救援用消防装备一般采取点对点式消防，仅凭原有固定式自动消防系统和社会应急救援用消防装备，很难达到全方位防护、尽快控制火势的目的。
大型充油设备在火灾充分发展阶段，较高的温度容易造成复燃使得扑救更加困难。相对于设备排油可能引起油流淌等其他问题来说，降温加上隔绝氧气可能更容易见效。油类火的扑救一般采用泡沫灭火系统(低倍泡沫或压缩空气泡沫)，利用泡沫隔氧结合其中大量水的降温作用。水幕系统均匀喷出雾状水，形成具有一定高度的“水墙”，阻止火焰穿过开口部位或阻隔辐射热保护与着火物相邻的可燃物，达到防止火势蔓延的效果。扑救处于充分发展阶段的火灾时，水的降温作用十分关键，但90％左右的水一般都是落下流走而不是被火场蒸发吸热气化起到降温作用，沙价廉易得且有“固水”作用使得水不至于快速流走。这些灭火手段可以考虑加以综合利用。
综上所述，迫切需要一种针对特/超高压变电站/换流站大型充油设备用立体消防防护系统，有效综合多种消防扑救手段，既能与现有固定式自动消防系统相容，又能对着火设备及火场形成立体综合扑救和防护体系，在扑灭设备主火的同时有效抑制流淌火，减少火场邻近设备如换流变/变压器/高抗、换流站阀厅等受到的热辐射而发生次生灾害，并能对着火设备持续降温，提高特/超高压变电站/换流站大型充油设备火灾防护水平。
技术实现要素：
本发明目的是提供特/超高压变电站/换流站大型充油设备立体消防防护系统及方法，采用水幕系统近距离喷水封锁冷却保护着火区域相邻的重要设备如换流变的阀厅，采用喷水消防车远距离喷水或着火设备两侧相邻设备自身的固定式自动消防系统近距离降温该未着火设备，采用喷沙装置远距离喷沙防止着火设备下方的地面流淌火、并吸水对着火设备器身进行降温，采用泡沫消防车或固定式自动泡沫炮远距离喷射从顶部对设备主火展开扑救，结合固定式自动消防系统扑火并降温着火设备。
多种针对性的消防扑救手段组合，在大型含油设备着火短期/中期/长期不同阶段，均可形成上下左右前后六个方向全方位的立体防护，既有效地利用了变电站固定式自动消防系统，又能通过有序组合对火场形成立体综合扑救体系，在扑灭设备主火的同时有效抑制流淌火，保护火场邻近设备如换流变/变压器/高抗、换流站阀厅等免受热辐射而发生次生灾害，同时沙吸水后还可对着火设备持续降温。起到迅速扑救设备主火、抑制流淌火、降温着火设备并有效防护相邻大型充油设备、换流站阀厅等作用，提高变电站/换流站大型充油设备的火灾防护水平。
为了完成本发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种变电站或换流站大型充油设备立体消防系统，包括消防指挥/控制系统、固定式自动消防系统和临时应急非自动消防系统，其特征在于，还包括水幕系统和喷沙装置，其中：
所述消防指挥/控制系统分别与水幕系统、喷沙装置、固定式自动消防系统连接，用于接收变电站或换流站的消防联动信号、火场状态参数，并按预定程序发出控制信号，当发生火警时自动启动；
所述固定式自动消防系统为泡沫喷淋或水喷雾系统接收消防指挥/控制系统，用于执行近距离喷放灭火动作；
所述临时应急非自动系统包括泡沫消防车、喷水消防车，与消防指挥/控制系统联动，由人工干预动作；
所述水幕系统接收消防指挥/控制系统信号并形成水幕，用于降温和阻隔火焰；
所述喷沙装置接收消防指挥/控制系统信号并向火场喷射沙，用于扑灭流淌火和就近吸收并固定各消防系统喷出的水，当沙堆升高累积到开始淹没器身时，即可对着火设备实施降温。
进一步的，所述喷沙装置包括大功率喷沙机构、大流量空压机、释放机构、高强度喷射管、输送机构、沙池和控制箱，其中：
所述大功率喷沙机构固定在沙池附近，具有两个入口端和一个出口端，其中一个入口端与输送机构相连，另一个入口端通过管路与大流量空压机相连，出口端与高强度喷射管相连；所述大流量空压机，固定在大功率喷沙机构附近，为喷沙机提供动力；所述输送机构固定在沙池底部，采用螺旋输送方式，用于沙的输运；所述沙池存储有沙；所述控制箱用于喷沙装置的整体控制；
所述释放机构包括底盘、旋转模块、角度调整模块及喷沙喷头，用于控制高强度喷射管末端喷头的行走、旋转及喷沙，所述底盘采用不锈钢履带式结构，用于释放机构的运动；所述旋转模块设置在底盘上，用于带动角度调整模块及喷头可360度旋转；所述角度调整模块固定在旋转模块上，其上设置喷头，用于带动喷头上下运动；所述喷沙喷头设置在角度调整模块上，通过高强度喷射管与大功率喷沙机构相连，所述释放机构设置有多个。
进一步的，所述水幕系统包括高压分隔水幕系统和低压冷却水幕，其中：
所述高压水幕分隔系统包括泵房、管路、喷水喷头及阀门，用于分隔并限制起火区域，所述管路沿变电站或换流站大型充油设备的防火墙四角垂直敷设，整体沿防火墙水平方向均匀布置喷水喷头，上部垂直防火墙均匀分布喷水喷头，通过喷水喷头按前左 前右、后左 后右方式交叉向火场喷射水；
所述低压冷却水幕具有多个，其包括泵房、管路及阀门，用于降低所述变电站或换流站大型充油设备外立面的温度，所述管路沿变电站或换流站大型充油设备的外立面和/或顶部敷设，顶部管路上均匀设置流水孔。
进一步的，其特征在于，所述固定式自动消防系统中设置有固定式自动泡沫炮，用于执行远距离喷放灭火动作。
进一步的，可使用固定式自动泡沫炮或临时应急非自动消防系统扑救起火设备主火。
一种变电站或换流站大型充油设备立体消防方法，其特征在于，在所述变电站或换流站大型充油设备起火后，包括如下步骤：
s1：消防指挥/控制系统发出指令，启动固定式消防系统进行起火器身降温；
s2：消防指挥/控制系统发出指令，当起火设备为换流变时，启动高压和低压水幕系统；当起火设备为高抗/交流变压器时，启动高压水幕系统；
s3：消防指挥/控制系统发出指令，启动固定式自动泡沫炮或临时应急非自动泡沫消防车对主火进行扑救；
s4：消防指挥/控制系统发出指令，启动喷沙装置向起火设备喷射沙，用于抑制流淌火并吸附消防系统喷射的水，当所喷出的沙累积到起火设备器身高度时，即可对设备器身进行冷却降温。
进一步的，所述步骤s4中，当起火设备为换流变时，在广场侧单侧喷射沙。
进一步的，所述步骤s4中，当起火设备为交流变时，在防火墙开口的两侧同时喷射沙。
通过上述变电站或换流站大型充油设备立体消防系统和方法，能够克服现有技术中的缺点，对起火变电站或换流站大型充油设备进行立体消防。
附图说明
图1为本发明的原理图；
图2为本发明中换流变实施例的火场消防示意图；
图3为本发明中交流变实施例的火场消防示意图。
具体实施方式
本发明可针对特/超高压变电站或换流站的大型充油设备火灾进行立体消防扑救，并对所述大型充油设备周边未起火的设备进行有效防护，下面结合附图所示内容，对本发明的实施方式进行进一步的说明。
如图1所示，本发明所述的消防系统接收超/特高压变电站或换流站大型充油设备火灾信号后，立刻启动前述组合设置的水幕系统、固定式自动泡沫喷淋/水喷雾系统近距离喷射泡沫/水雾进行灭火与降温，同时，着火设备防火墙隔壁的未着火相邻设备启动固定式自动消防系统向着火设备两侧的邻近设备近距离喷射，以降低热辐射对该未着火设备的影响；一旦起火，立刻启动固定式泡沫炮，迅速动作从顶部远距离喷射扑救设备主火，同时，启动喷沙装置从正面大量喷沙，以抑制流淌火、并吸附固定式自动消防系统、喷水消防车等所喷射的水，当大量沙逐渐堆积达到着火设备器身高度时，即可对着火设备器身进行冷却降温；若泡沫消防车就位即从顶部远距离喷射扑救设备主火，喷水消防车远距离喷射水对着火设备防火墙隔壁两侧的相邻设备/防火墙进行降温。在着火的短期、中期、长期均可实施上下左右前后六个方向立体防护 抑制流淌火 降温阻隔热辐射主体防护体系。
实施例1：
针对直流换流站起火情形，本发明所述的消防系统采用在广场侧进行单侧喷射沙的方式进行灭火。
如图2所示，本发明所述的消防系统由消防指挥/控制系统、固定式自动消防系统、临时应急非自动消防系统和相互配合的水幕系统和喷沙装置构成。其中，消防指挥/控制系统、固定式自动消防系统构成了自动消防系统，当自动消防系统中的传感器探测到有火警警情后可自动启动。临时应急非自动消防系统由泡沫消防车构成，当发生火警警情后，可根据起火设备主火的火情，消防指挥/控制系统的联动现场由人工干预动作。
高压分隔水幕安装在换流变防火墙上对侧安装，一侧靠近广场、一侧靠近阀厅，高压水幕一方面实施降温作用，一方面尽量阻喷沙冲出火场太远，同时还能防止固定式自动消防系统中的自动泡沫炮或者泡沫消防车的水枪因为瞄准不准而冲溅到阀厅封堵。根据起火位置不同，所述高压水幕喷水喷头可单侧启动，也可两侧同时启动。
在本实施例中，设置有两层低压冷却水幕。第一层低压冷却水幕贴近阀厅顶部彩钢瓦安装，沿换流站阀厅顶部自然流淌，当发生火警时，可对彩钢瓦进行降温。第二层低压冷却水幕安装在阀厅防火水泥挑檐处，自然流淌，对起火换流变靠近阀厅处墙面实施降温。两者汇合共同对起火换流变靠近阀厅一侧进行降温保护。所述两层低压冷却水幕在设备侧和广场侧分别设置，根据起火面的位置不同，可以分别单独启动，也可同时启动。
所述喷沙装置的释放机构设置于广场侧，可根据直流换流站的地势环境，为喷沙装置的释放机构配备专用行走通道，也可在直流换流站广场上直接部署。本实施例中，喷沙装置的释放机构直接部署在广场上，喷沙管材质为高强度pvc。
当直流换流站发生火警时，自动消防系统接收火灾报警联动信号后自动启动，通过自动启动的泡沫喷淋/水喷雾系统近距离喷射泡沫/水雾进行灭火和降温。自动消防系统中的固定式泡沫炮从顶部远距离喷射，扑救设备主火。同时，泡沫消防车在人工参与下，从顶部远距离喷射扑救设备主火。
同时，本发明中的高压水幕分隔系统和低压冷却水幕系统分别接收消防指挥/控制系统的指令而启动。高压水幕分隔系统启动后，高压水经过喷水喷头，形成了一道“水墙”，以阻止明火扩散。同时，第一、第二低压冷却水幕分别在阀厅顶部和阀厅挑檐内各自形成一道“水墙”，以降低热辐射对阀厅带来的火灾隐患。
本实施例中，当启动所述两层低压冷却水幕时，两层低压冷却水幕均在起火交流变两侧各设置有一段超过起火范围的延展段，用于扩大冷却范围，有效减少热辐射对周边未起火设备的影响。同时，为防止风向变化造成火焰偏转，水幕喷射时，根据部署消防系统地的风向、设备数量、位置等因素，将所喷射出来的水流设置为：在设备两侧至少设置有一段延伸喷出，使得所述喷射出来的水流能够有效保护未起火设备。
当喷沙装置中的释放机构调整好底盘、旋转模块、角度调整模块及喷沙喷头位置后，即启动喷沙动作，将沙由沙池经高强度喷射管喷射至起火交流变下方的地面抑制流淌火。随着喷沙喷头不断将沙堆积至设备周边，沙堆能够吸收自动消防系统、高/低压水幕或泡沫消防车喷射出的水/消防泡沫，将水/消防泡沫固定在起火换流变周围。
当沙积累到与起火换流变器身高度相当时，吸收了水/消防泡沫的沙堆可对起火换流变进行冷却降温。
当起火换流变的火警被扑灭或火情得到控制后，可人工关闭本发明的立体消防系统，根据火灾情况采取下一步措施。
实施例2：
针对高抗或交流变电站的变压器起火情形，本发明所述的消防系统采用在起火设备周围进行多侧喷射沙的方式进行灭火。
如图3所示，本发明所述的消防系统由消防指挥/控制系统、固定式自动消防系统、临时应急非自动消防系统和相互配合的水幕系统和喷沙装置构成。其中，消防指挥/控制系统、固定式自动消防系统构成了自动消防系统，当自动消防系统中的传感器探测到有火警警情后可自动启动。临时应急非自动消防系统由泡沫消防车构成，当发生火警警情后，可根据起火设备主火的火情，消防指挥/控制系统的联动现场由人工干预动作。
由于在特高压交流变压器背对广场侧设置有调补变，仅设置高压水幕分隔系统，以在主变与调补变之间形成分隔“水墙”，降低火场带给高抗/交流变压器邻近的设备的热辐射。同时，着火设备防火墙隔壁的未着火相邻设备启动固定式自动消防系统从着火设备两侧的邻近设备近距离喷射，以降低热辐射对该未着火设备的影响。
本实施例中，所述喷沙装置的释放机构设置于变压器或高抗的四角，可根据高抗或交流变电站的地势环境，为喷沙装置的释放机构配备专用行走通道，也可在高抗或交流变电站广场上直接部署。本实施例中，喷沙装置的释放机构部署着火设备防火墙的开口两侧，喷沙管材质为高强度pvc。
当高抗或交流变电站变压器发生火警时，自动消防系统接收火灾报警联动信号后自动启动，通过自动启动的泡沫喷淋/水喷雾系统近距离喷射泡沫/水雾进行灭火和降温。自动消防系统中的固定式泡沫炮从顶部远距离喷射，扑救设备主火。同时，泡沫消防车在人工参与下，从顶部远距离喷射扑救设备主火。
高压水幕喷水形成的“水墙”在固定式自动泡沫炮或喷水消防车水枪的对侧启动，一方面实施降温作用，另一方面减少泡沫或者水枪因为瞄准不准而冲溅到着火设备外的其他设备上，从而隔离了起火变压器与未起火调补变之间的热辐射，对调补变起到了保护作用。
当喷沙装置中的释放机构调整好底盘、旋转模块、角度调整模块及喷沙喷头位置后，即启动喷沙动作，将沙由沙池经高强度喷射管喷射至起火交流变下方的地面抑制流淌火。随着喷沙喷头不断将沙堆积至设备周边，沙堆能够吸收自动消防系统、高压水幕或泡沫消防车喷射出的水/消防泡沫，将水/消防泡沫固定在起火交流变或高抗周围。
当沙积累到与起火变压器器身高度相当时，吸收了水/消防泡沫的沙堆可对起火设备进行冷却降温。
当起火变压器的火警被扑灭或火情得到控制后，可人工关闭本发明的立体消防系统，根据火灾情况采取下一步措施。
以上对本发明所提供的变电站或换流站大型充油设备立体消防系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明技术方案的限制。
1.一种变电站或换流站大型充油设备立体消防系统，包括消防指挥/控制系统、固定式自动消防系统和临时应急非自动消防系统，其特征在于，还包括水幕系统和喷沙装置，其中：
所述消防指挥/控制系统分别与水幕系统、喷沙装置、固定式自动消防系统连接，用于接收变电站或换流站的消防联动信号、火场状态参数，并按预定程序发出控制信号，当发生火警时自动启动；
所述固定式自动消防系统为泡沫喷淋或水喷雾系统接收消防指挥/控制系统，用于执行近距离喷放灭火动作；
所述临时应急非自动系统包括泡沫消防车、喷水消防车，与消防指挥/控制系统联动，由人工干预动作；
所述水幕系统接收消防指挥/控制系统信号并形成水幕，用于降温和阻隔火焰；
所述喷沙装置接收消防指挥/控制系统信号并向火场喷射沙，用于扑灭流淌火和就近吸收并固定各消防系统喷出的水，当沙堆升高累积到开始淹没器身时，即可对着火设备实施降温。
2.根据权利要求1所述的变电站或换流站大型充油设备立体消防系统，其特征在于，所述喷沙装置包括大功率喷沙机构、大流量空压机、释放机构、高强度喷射管、输送机构、沙池和控制箱，其中：
所述大功率喷沙机构固定在沙池附近，具有两个入口端和一个出口端，其中一个入口端与输送机构相连，另一个入口端通过管路与大流量空压机相连，出口端与高强度喷射管相连；
所述大流量空压机，固定在大功率喷沙机构附近，为喷沙机提供动力；
所述输送机构固定在沙池底部，采用螺旋输送方式，用于沙的输运；
所述沙池存储有沙；所述控制箱用于喷沙装置的整体控制；
所述释放机构包括底盘、旋转模块、角度调整模块及喷沙喷头，用于控制高强度喷射管末端喷头的行走、旋转及喷沙，所述底盘采用不锈钢履带式结构，用于释放机构的运动；
所述旋转模块设置在底盘上，用于带动角度调整模块及喷头可360度旋转；
所述角度调整模块固定在旋转模块上，其上设置喷头，用于带动喷头上下运动；
所述喷沙喷头设置在角度调整模块上，通过高强度喷射管与大功率喷沙机构相连，且所述释放机构设置有多个。
3.根据权利要求1所述的变电站或换流站大型充油设备立体消防系统，其特征在于，所述水幕系统包括高压分隔水幕系统和低压冷却水幕，其中：
所述高压水幕分隔系统包括泵房、管路、喷水喷头及阀门，用于分隔并限制起火区域，所述管路沿变电站或换流站大型充油设备的防火墙四角垂直敷设，整体沿防火墙水平方向均匀布置喷水喷头，上部垂直防火墙均匀分布喷水喷头，通过喷水喷头按前左 前右、后左 后右方式交叉向火场喷射水；
所述低压冷却水幕具有多个，其包括泵房、管路及阀门，用于降低所述变电站或换流站大型充油设备外立面的温度，所述管路沿变电站或换流站大型充油设备的外立面和/或顶部敷设，顶部管路上均匀设置流水孔。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的变电站或换流站大型充油设备立体消防系统，其特征在于，所述固定式自动消防系统中设置有固定式自动泡沫炮，用于执行远距离喷放灭火动作。
5.根据权利要求1所述的变电站或换流站大型充油设备立体消防系统，其特征在于，可使用固定式自动泡沫炮或临时应急非自动消防系统扑救起火设备主火。
6.一种变电站或换流站大型充油设备立体消防方法，其特征在于，在所述变电站或换流站大型充油设备起火后，包括如下步骤：
s1：消防指挥/控制系统发出指令，启动固定式消防系统进行起火器身降温；
s2：消防指挥/控制系统发出指令，当起火设备为换流变时，启动高压和低压水幕系统；当起火设备为高抗/交流变压器时，启动高压水幕系统；
s3：消防指挥/控制系统发出指令，启动固定式自动泡沫炮或临时应急非自动泡沫消防车对主火进行扑救；
s4：消防指挥/控制系统发出指令，启动喷沙装置向起火设备喷射沙，用于抑制流淌火并吸附消防系统喷射的水，当所喷出的沙累积到起火设备器身高度时，即可对设备器身进行冷却降温。
7.根据权利要求6所述的变电站或换流站大型充油设备立体消防方法，其特征在于，所述步骤s4中，当起火设备为换流变时，在广场侧单侧喷射沙。
8.根据权利要求6所述的变电站或换流站大型充油设备立体消防方法，其特征在于，所述步骤s4中，当起火设备为交流变时，在防火墙开口的两侧同时喷射沙。
技术总结