一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台

摘要

本发明涉及火灾探测和灭火性能试验技术领域，更具体地说，涉及一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，包括箱式变压器、火灾探测单元、灭火单元、火灾模拟单元和空气采集单元；所述箱式变压器内部设有高压室、低压室和变压器室；所述高压室和变压器室均有至少一侧侧面与低压室相接；所述高压室、低压室和变压器室均与火灾探测单元连接，以通过火灾探测单元探测高压室、低压室和变压器室内部的火灾报警信息。本发明可以针对箱式变压器的分区进行火灾探测和灭火试验，能够测试不同火灾探测器的探测性能；能试验不同灭火介质的灭火单元对箱式变压器火灾的适用性，以及针对单个或多个分区进行灭火的效果。

权利要求

1.一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，其特征在于：包括箱式变压器、火灾探测单元、灭火单元、火灾模拟单元和空气采集单元；

所述箱式变压器内部设有高压室、低压室和变压器室；所述高压室和变压器室均有至少一侧侧面与低压室相接；

所述高压室、低压室和变压器室均与火灾探测单元连接，以通过火灾探测单元探测高压室、低压室和变压器室内部的火灾报警信息；

所述高压室和变压器室内均设有火灾模拟单元；

所述高压室、低压室和变压器室均与灭火单元连接，以在灭火单元接收火灾探测单元传递的火灾报警信息后，对高压室、低压室和变压器内部进行灭火处理；

所述高压室、低压室和变压器室均与空气采集单元连接，以通过空气采集单元对高压室、低压室和变压器室内部气体组分进行采集；

所述低压室内侧的顶部设置热电偶（37），低压室内侧的中间设置热电偶（38），用于监测试验过程中高压室和变压器室火灾引起的低压室温度变化；所述低压室内侧壁中部设置热辐射传感器（39），热辐射传感器（39）的水平高度和热电偶（38）的水平高度一致，热辐射传感器（39）连接位于箱式变压器外侧的热辐射计（41），用以监测试验过程中低压室的热辐射值变化；热电偶（37）和热电偶（38）均电连接位于箱式变压器外侧的智能温度记录仪（31）；

所述灭火单元包括灭火剂储罐（22）、灭火剂管道（17）、电磁阀（9）、灭火剂喷头（8）和火灾联动控制器（20）；所述高压室、低压室和变压器室内部均装设有灭火剂喷头（8），三个灭火剂喷头（8）分别通过一个灭火剂管道（17）与灭火剂储罐（22）连接，三个灭火剂管道（17）上均设有电磁阀（9）；所述火灾联动控制器（20）电连接灭火剂储罐（22）、火灾探测单元和采集单元；

所述灭火剂喷头（8）包括接头管（801）、输送管（802）、喷射管（803）、喷射头（804）、安装架（805）、启闭滑套（806）、控制连杆（807）、控制滑板（808）和启闭控制器（809）；

所述接头管（801）一端密封转动在输送管（802）一端管口内，接头管（801）另一端密封固定连接灭火剂管道（17）；所述输送管（802）另一端管口固定在喷射管（803）顶面中心的进入口内，喷射管（803）底面中心的主喷射口处固定喷射头（804）；所述输送管（802）中部转动连接在安装架（805）的中心；所述喷射管（803）的两侧的底面上分别均匀间隔设置多个辅助喷射口，喷射管（803）的两侧相对滑动配合两个启闭滑套（806），两个启闭滑套（806）可封堵在多个辅助喷射口外侧；两个启闭滑套（806）上方分别转动连接一个控制连杆（807）的一端，两个控制连杆（807）的另一端相对转动配合在控制滑板（808）的两侧，所述控制滑板（808）滑动配合在输送管（802）上，控制滑板（808）一端与启闭控制器（809）的驱动端连接，启闭控制器（809）固定在安装架（805）上，以驱动控制滑板（808）在输送管（802）上进行滑动。

2.根据权利要求1所述的一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，其特征在于：所述火灾探测单元包括点型感温探测器（6）和点型感烟探测器（7）；

所述高压室、低压室和变压器室内侧的顶部均装设有点型感温探测器（6）和点型感烟探测器（7）。

3.根据权利要求2所述的一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，其特征在于：所述采集单元包括吸气式感烟探测器（19）、采样管（12）、气路控制阀（10）和毛细采样管（11）；

所述吸气式感烟探测器（19）与采样管（12）一端管口连接，采样管（12）另一端管口通过四通接头与三根毛细采样管（11）一端管口连接，三根毛细采样管（11）另一端管口分别与高压室、低压室和变压器室连接并连通；每根毛细采样管（11）上设有一个气路控制阀（10）。

4.根据权利要求1所述的一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，其特征在于：所述高压室内侧设有线槽电缆（34），线槽电缆（34）上安装有断路器（33）。

5.根据权利要求4所述的一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，其特征在于：所述高压室内侧的火灾模拟单元包括装设在高压室内侧底面的引燃油盘（29），引燃油盘（29）位于线槽电缆（34）下方，用以引燃线槽电缆（34）和断路器（33）的塑料壳体。

6.根据权利要求5所述的一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，其特征在于：所述高压室内侧设置三个热电偶，由上至下依次为热电偶（4）、热电偶（3）和热电偶（1），热电偶（1）位于线槽电缆（34）上方；所述高压室外侧壁中部设置热电偶（2）；

热电偶（4）、热电偶（3）、热电偶（2）和热电偶（1）均电连接位于箱式变压器外侧的智能温度记录仪（31），智能温度记录仪（31）电连接火灾联动控制器（20）；

所述高压室内侧壁上装设有热辐射计传感器（35），热辐射计传感器（35）的水平高度和热电偶（1）的水平高度一致，热辐射计传感器（35）电连接位于箱式变压器外侧的热辐射计（28），以对试验中可燃物燃烧的热辐射值进行监测。

7.根据权利要求6所述的一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，其特征在于：所述高压室内侧的顶部装设有复合气体分析仪采样管（5），复合气体分析仪采样管（5）连接位于箱式变压器外侧的复合气体分析仪（32），以抽取高压室的气体分析可燃物燃烧后产生的燃烧产物的气体组分，复合气体分析仪（32）电连接火灾联动控制器（20）。

8.根据权利要求4所述的一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，其特征在于：所述线槽电缆（34）的一根电缆两端连接电缆过载测试仪（30），用以高温加热线槽电缆（34）产生烟雾。

9.根据权利要求1所述的一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，其特征在于：所述变压器室内的火灾模拟单元包括油浸式变压器（24）、第一油盘（23）、第二油盘（25）和第三油盘（26），油浸式变压器（24）顶面开三个圆孔，以作为着火点模拟变压器顶部的套管漏油引起的套管火；变压器室内侧的底面上放置有第一油盘（23）、第二油盘（25）和第三油盘（26），以通过油盘（25）作为模拟变压器油泄漏引起的流淌火。

10.根据权利要求9所述的一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，其特征在于：所述第一油盘（23）的直径为300mm，第一油盘（23）位于油浸式变压器（24）的一角；所述第二油盘（25）的直径为500mm，第二油盘（25）位于油浸式变压器（24）的侧面；所述第三油盘（26）的直径为400 mm，第三油盘（26）的位于油浸式变压器（24）的另一角；第一油盘（23）和第三油盘（26）相对于油浸式变压器（24）对角线放置。

11.根据权利要求10所述的一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，其特征在于：所述变压器室内侧设置三个热电偶，由上至下依次为热电偶（14）、热电偶（15）和热电偶（16），热电偶（16）位于油浸式变压器（24）上方；所述变压器室外侧壁中部设置热电偶（18），用于监测试验过程中箱式变压器周围的温度变化；热电偶（14）、热电偶（15）、热电偶（16）和热电偶（18）均电连接位于箱式变压器外侧的智能温度记录仪（31）；

所述变压器室内侧壁上装设有热辐射计传感器（36），热辐射计传感器（36）的水平高度和热电偶（16）的水平高度相同；热辐射计传感器（36）电连接位于箱式变压器外侧的热辐射计（27），用以监测试验中变压器油燃烧的热辐射值。

12.根据权利要求10所述的一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，其特征在于：所述变压器室内侧的顶部设置复合气体分析仪采样管（13），复合气体分析仪采样管（13）连接复合气体分析仪（21），用于抽取变压器室的气体分析燃烧产物的气体组分，复合气体分析仪（21）电连接火灾联动控制器（20）。

13.根据权利要求1所述的一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，其特征在于：所述启闭控制器（809）包括电动推杆（8091）、控制联板（8092）和旋转联动管（8093）；所述电动推杆（8091）的固定端固定在安装架（805）上，电动推杆（8091）的活动端固定在控制联板（8092）一端，控制联板（8092）另一端转动连接在旋转联动管（8093）上端，旋转联动管（8093）下端转动连接在控制滑板（808）上；旋转联动管（8093）套设在输送管（802）外侧；

所述灭火剂喷头（8）还包括旋转驱动器（810）；所述旋转驱动器（810）包括旋转驱动电机（8101）、滑动电机座（8102）、导向横轴（8103）、传动连杆（8104）、摩擦驱动轮（8105）和旋转联动盘（8106）；所述旋转驱动电机（8101）固定在滑动电机座（8102）上，滑动电机座（8102）上端滑动在安装架（805）上，滑动电机座（8102）中部滑动配合在导向横轴（8103）和安装架（805）的内外滑道内，导向横轴（8103）两端固定在内外滑道两端；滑动电机座（8102）下端与传动连杆（8104）一端转动连接，传动连杆（8104）另一端转动连接在控制联板（8092）上；所述旋转驱动电机（8101）的输出轴上固定摩擦驱动轮（8105），摩擦驱动轮（8105）的上方垂直摩擦传动连接旋转联动盘（8106），旋转联动盘（8106）固定在输送管（802）上。

说明书

一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台

技术领域

[0001] 本发明涉及火灾探测和灭火性能试验技术领域，更具体地说，涉及一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台。

背景技术

[0002] 随着科技进步和经济的快速发展，电力需求不断增长，变压器的使用日益增加。箱式变压器并不只是变压器，它相当于一个小型变电站，一般由相对独立的变压器室、高压室
和低压室组成。箱式变压器具有占地空间较小，操作便捷，应用收益高，组合方式灵活，运行安全性高等诸多优势，广泛应用于住宅小区、商业中心、机场车站、厂矿企业、医院、学校等场所，成为电力工程施工中不可或缺的重要电力设备。箱式变压器的高压室和低压室内铺
设电缆，安装断路器、熔断器、防雷器、互感器等电气设备，连接点较多，当出现漏电、短路、过载、接触电阻过大等故障时很容易引起局部温度急剧升高，引燃电缆绝缘层或塑料壳体
产生火灾事故。

[0003] 目前箱式变压器常用的火灾探测方式主要有点型感烟探测器、点型感温探测器、吸气式感烟探测器等。点型感温探测器一般产生明火温度升高后才能报警，响应速度相对
较慢。点型感烟探测器和吸气式感烟探测器可以在火灾初期未产生明火或明火初期就探测
到烟雾粒子，响应速度相对较快。尤其是主动吸气式感烟火灾探测器，在可燃物阴燃阶段未
产生明火时就能够探测到火灾粒子，灵敏度较高。

[0004] 箱式变压器的灭火方式主要是干粉灭火器、细水雾、气体灭火等，但是干粉灭火后有残留，容易造成二次污染；细水雾用于带电电气设备时，一方面容易引起设备电器短路损
坏设备，另一方面可能对现场人员造成人身伤害。气体灭火系统具有灭火效率高、不导电、
无残留等特点，比较适用于电气火灾防控，灭火药剂包括全氟己酮、七氟丙烷、二氧化碳等。

[0005] 但是现有技术中，缺少一种可以对箱式变压器的分区进行火灾探测和灭火试验的设备，不便于对不同类型的火灾探测器的探测性能和灭火装置的灭火效果进行试验。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种箱式变压器火灾探测和灭火性能试验平台，可以有效解决现有技术中的问题。

[0007] 本发明的目的通过以下技术方案来实现：

[0008] 一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，包括箱式变压器、火灾探测单元、灭火单元、火灾模拟单元和空气采集单元；

[0009] 所述箱式变压器内部设有高压室、低压室和变压器室；所述高压室和变压器室均有至少一侧侧面与低压室相接；

[0010] 所述高压室、低压室和变压器室均与火灾探测单元连接，以通过火灾探测单元探测高压室、低压室和变压器室内部的火灾报警信息；

[0011] 所述高压室和变压器室内均设有火灾模拟单元；

[0012] 所述高压室、低压室和变压器室均与灭火单元连接，以在灭火单元接收火灾探测单元传递的火灾报警信息后，对高压室、低压室和变压器内部进行灭火处理；

[0013] 所述高压室、低压室和变压器室均与空气采集单元连接，以通过空气采集单元对高压室、低压室和变压器室内部气体组分进行采集。

[0014] 所述火灾探测单元包括点型感温探测器和点型感烟探测器；

[0015] 所述高压室、低压室和变压器室内侧的顶部均装设有点型感温探测器和点型感烟探测器。

[0016] 所述空气采集单元包括吸气式感烟探测器、采样管、气路控制阀和毛细采样管；

[0017] 所述吸气式感烟探测器与采样管一端管口连接，采样管另一端管口通过四通接头与三根毛细采样管一端管口连接，三根毛细采样管另一端管口分别与高压室、低压室和变
压器室连接并连通；每根毛细采样管上设有一个气路控制阀。

[0018] 所述灭火单元包括灭火剂储罐、灭火剂管道、电磁阀、灭火剂喷头和火灾联动控制器；所述高压室、低压室和变压器室内部均装设有灭火剂喷头，三个灭火剂喷头分别通过一
个灭火剂管道与灭火剂储罐连接，三个灭火剂管道上均设有电磁阀；所述火灾联动控制器
电连接灭火剂储罐、火灾探测单元和采集单元。

[0019] 所述高压室内侧设有线槽电缆，线槽电缆上安装有断路器。

[0020] 所述高压室内侧的火灾模拟单元包括装设在高压室内侧底面的引燃油盘，引燃油盘位于线槽电缆下方，用以引燃线槽电缆和断路器的塑料壳体。

[0021] 所述高压室内侧设置三个热电偶，由上至下依次在线槽电缆上方；所述高压室外侧壁中部设置热电偶；

[0022] 所有热电偶均电连接位于箱式变压器外侧的智能温度记录仪，智能温度记录仪电连接火灾联动控制器；

[0023] 所述高压室内侧壁上装设有热辐射计传感器，热辐射计传感器电连接位于箱式变压器外侧的热辐射计，以对试验中可燃物燃烧的热辐射值进行监测。

[0024] 所述高压室内侧的顶部装设有复合气体分析仪采样管，复合气体分析仪采样管连接位于箱式变压器外侧的复合气体分析仪，以抽取高压室的气体分析可燃物燃烧后产生的
燃烧产物的气体组分，复合气体分析仪电连接火灾联动控制器。

[0025] 所述线槽电缆的一根电缆两端连接电缆过载测试仪，用以高温加热线槽电缆产生烟雾。

[0026] 所述变压器室内的火灾模拟单元包括油浸式变压器、第一油盘、第二油盘和第三油盘，油浸式变压器顶面开三个圆孔，以作为着火点模拟变压器顶部的套管漏油引起的套
管火；变压器室内侧的底面上放置有第一油盘、第二油盘和第三油盘，以通过油盘作为模拟
变压器油泄漏引起的流淌火。

[0027] 所述第一油盘的直径为300mm，第一油盘位于油浸式变压器的一角；所述第二油盘的直径为500mm，第二油盘位于油浸式变压器的侧面；所述第三油盘的直径为400mm，第三油
盘的位于油浸式变压器的另一角；第一油盘和第三油盘相对于油浸式变压器对角线放置。

[0028] 所述变压器室内侧设置三个热电偶，由上至下依次设置的热电偶均位于油浸式变压器上方；所述变压器室外侧壁中部设置热电偶，用于监测试验过程中箱式变压器周围的
温度变化；所有的热电偶均电连接位于箱式变压器外侧的智能温度记录仪；

[0029] 所述变压器室内侧壁上装设有热辐射计传感器，热辐射计传感器电连接位于箱式变压器外侧的热辐射计，用以监测试验中变压器油燃烧的热辐射值。

[0030] 所述变压器室内侧的顶部设置复合气体分析仪采样管，复合气体分析仪采样管连接复合气体分析仪，用于抽取变压器室的气体分析燃烧产物的气体组分，复合气体分析仪
电连接火灾联动控制器。

[0031] 所述低压室内侧的顶部设置热电偶，低压室内侧的中间设置热电偶，用于监测试验过程中高压室和变压器室火灾引起的低压室温度变化；所述低压室内侧壁中部设置热辐
射传感器，热辐射传感器连接位于箱式变压器外侧的热辐射计，用以监测试验过程中低压
室的热辐射值变化；所有的热电偶均电连接位于箱式变压器外侧的智能温度记录仪。

[0032] 所述箱式变压器的高压室、低压室和变压器室相对独立，所述箱式变压器的长3.3米，宽2.5米，高2米。上述尺寸只是典型值，包含但不限于上述尺寸。

[0033] 所述箱式变压器的高压室、低压室和变压器室都有可以单独打开的门，用于试验现场的人员进出，试验时根据需要关闭室门。

[0034] 所述箱式变压器的上面布设有吸气式感烟探测器的主采样管，对应高压室、低压室和变压器室设有三个毛细采样管支路，进入三个分区采集空气样本。

[0035] 所述吸气式感烟探测器的主采样管和毛细采样管连接处配有气路控制阀，气路控制阀分时轮流开启，不同时间采集不同分区的空气样本。一旦探测到烟雾浓度超过设定报
警阈值，可以通过气路控制阀开启的时间来定位火灾的位置。

[0036] 所述箱式变压器的高压室、低压室和变压器室顶面分别安装点型感烟火灾探测器和点型感温火灾探测器。

[0037] 所述箱式变压器的高压室内部可燃物主要是断路器、隔离开关等设备的塑料壳体和交联聚乙烯电缆等，在高压室下部安装线槽和电缆，电缆上面安装断路器、隔离开关等设
备的塑料壳体。

[0038] 所述箱式变压器的高压室地面放置引燃油盘，位于线槽和电缆下方一定距离，用于注入正庚烷引燃电缆和塑料壳体。

[0039] 所述高压室线槽和电缆上方一定距离设置一个热电偶，断路器和隔离开关等塑料壳体上方设置一个热电偶，高压室顶部设置一个热电偶，用于采集试验过程中高压室不同
位置的温度。

[0040] 所述高压室侧壁中部设置热辐射计传感器，用于监测试验中可燃物燃烧的热辐射值。

[0041] 所述高压室顶部设置一个复合气体分析仪采样管，用于抽取高压室的气体分析燃烧产物的气体组分。

[0042] 所述高压室取一段线缆两端连接电缆过载测试仪，在电缆上加载大电流产生高温，并逐渐达到绝缘层聚氯乙烯的耐热极限产生烟雾颗粒。烟雾浓度逐渐增大，扩散到点型
感烟探测器，并被吸气式感烟探测器通过采样管路抽取进行探测，试验感烟火灾探测器的
响应时间和灵敏度等性能。

[0043] 所述箱式变压器的变压器室内有油浸式变压器，在变压器顶面开孔，注入少量正庚烷引燃变压器内的变压器油，模拟变压器顶部的套管漏油引起的套管火。

[0044] 所述变压器室地面放置不同尺寸的油盘，注入变压器油和正庚烷，点燃模拟变压器油泄漏引起的流淌火。

[0045] 所述变压器上方一定距离设置一个热电偶，变压器室中部设置一个热电偶，变压器室顶部设置一个热电偶，用于采集试验中变压器室不同位置的温度。

[0046] 所述变压器室侧壁中部设置热辐射计传感器，用于监测试验中变压器油燃烧的热辐射值。

[0047] 所述变压器室顶部设置一个复合气体分析仪采样管，用于抽取变压器室的气体分析燃烧产物的气体组分。

[0048] 所述箱式变压器低压室顶部设置一个热电偶，中间设置一个热电偶，用于监测试验过程中高压室和变压器室火灾引起的低压室温度变化。

[0049] 所述低压室侧壁中部设置热辐射传感器，用于监测试验过程中低压室的热辐射值变化。

[0050] 所述箱式变压器高压室外侧壁的中部设置一个热电偶，变压器室外侧壁的中部设置一个热电偶，用于监测试验过程中箱式变压器周围的温度变化。

[0051] 所述气体灭火装置的灭火剂储罐放置在箱式变压器外，通过灭火剂管道连接箱式变压器内的电磁阀和喷头。

[0052] 所述箱式变压器的高压室、变压器室和低压室布设气体灭火管路和喷头，可以通过火灾联动控制器控制电磁阀，针对不同分区单独或同时进行灭火。

[0053] 所述火灾联动控制器连接火灾探测器、温度记录仪和复合气体分析仪，可以通过烟雾浓度、温度、气体浓度等参数的变化，综合判断火灾发生的危险程度和具体位置，通过
算法识别是否真实火灾，是否启动灭火装置。

[0054] 所述火灾联动控制器连接灭火剂管道的电磁阀，控制不同分区灭火剂的启停。

[0055] 所述箱式变压器的各分区侧壁的上部安装红外摄像机，采用耐高温防护罩进行防护，用于记录试验燃烧的状态和灭火效果。

[0056] 所述智能温度记录仪位于箱式变压器外面，通过耐高温导线连接各个热电偶，记录试验过程中的温度。

[0057] 所述热辐射计和复合气体分析仪有数据记录功能，试验结束后可以导出数据进行分析。

[0058] 本发明的有益效果：本发明的一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，可以针对箱式变压器的分区进行火灾探测和灭火试验，能够测试不同火灾探测器的探测性
能，包括探测电缆发热引燃阶段的低浓度烟雾粒子和明火阶段的高浓度烟雾以及温度变
化；测试火灾探测器对不同分区火灾报警的定位功能；试验不同灭火介质的灭火单元对箱
式变压器火灾的适用性，以及针对单个或多个分区进行灭火的效果；本发明内部通过高温
热电偶、热辐射计和复合气体分析仪等设备的配合，有效采集试验过程中燃烧温度、热辐射
值和燃烧生成的气体组分浓度等数据，从而对试验结果进行科学分析，有效提高试验结果
的准确性。

[0059] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

[0060] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的
附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前
提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0061] 图1为本发明的一个实施例的针对箱式变压器的火灾探测和灭火试验平台正视图；

[0062] 图2为本发明的一个实施例的针对箱式变压器的火灾探测和灭火试验平台后视图；

[0063] 图3为本发明的一个实施例的针对箱式变压器的火灾探测和灭火试验平台俯视图；

[0064] 图4为本发明实施例提供的灭火剂喷头的结构示意图一；

[0065] 图5为本发明实施例提供的灭火剂喷头的结构示意图二；

[0066] 图6为本发明实施例提供的灭火剂喷头的剖视图；

[0067] 图7为本发明实施例提供的启闭控制器的结构示意图；

[0068] 图8为本发明实施例提供的旋转驱动器的结构示意图。

[0069] 图标：其中，1、热电偶；2、热电偶；3、热电偶；4、热电偶；5、复合气体分析仪采样管；6、感温火灾探测器；7、感烟火灾探测器；8、灭火剂喷头；801、接头管；802、输送管；803、喷射管；804、喷射头；805、安装架；806、启闭滑套；807、控制连杆；808、控制滑板；809、启闭控制器；8091、电动推杆；8092、控制联板；8093、旋转联动管；810、旋转驱动器；8101、旋转驱动电机；8102、滑动电机座；8103、导向横轴；8104、传动连杆；8105、摩擦驱动轮；8106、旋转联动盘；9、灭火剂电磁阀；10、气路控制阀；11、毛细采样管；12、主采样管；13、复合气体分析仪采样管；14、热电偶；15、热电偶；16、热电偶；17、灭火剂管道；18、热电偶；19、吸气式感烟探测器；20、火灾联动控制器；21、复合气体分析仪；22、灭火剂储罐；23、油盘；24、油浸式变压器；
25、油盘；26、油盘；27、热辐射计；28、热辐射计；29、引燃油盘；30、电缆过载测试仪；31、智能温度记录仪；32、复合气体分析仪；33、断路器；34、线槽电缆；35、热辐射传感器；36、热辐射传感器；37、热电偶；38、热电偶；39、热辐射传感器；40、红外摄像机；41、热辐射计。

具体实施方式

[0070] 为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施
例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性
劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0071] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

[0072] 需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

[0073] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0074] 须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故
不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请
所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范
围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本申请可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质
变更技术内容下，当亦视为本申请可实施的范畴。

[0075] 下面结合附图1‑8对本发明作进一步详细说明。

[0076] 实施例一

[0077] 如图1‑3所示，一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，包括箱式变压器、火灾探测单元、灭火单元、火灾模拟单元和空气采集单元；

[0078] 所述箱式变压器内部设有高压室、低压室和变压器室；所述高压室和变压器室均有至少一侧侧面与低压室相接；

[0079] 所述高压室、低压室和变压器室均与火灾探测单元连接，以通过火灾探测单元探测高压室、低压室和变压器室内部的火灾报警信息；

[0080] 所述高压室和变压器室内均设有火灾模拟单元；

[0081] 所述高压室、低压室和变压器室均与灭火单元连接，以在灭火单元接收火灾探测单元传递的火灾报警信息后，对高压室、低压室和变压器内部进行灭火处理；

[0082] 所述高压室、低压室和变压器室均与空气采集单元连接，以通过空气采集单元对高压室、低压室和变压器室内部气体组分进行采集。

[0083] 本发明的一种箱式变压器的火灾探测和灭火性能试验平台，将箱式变压器分隔为高压室、低压室和变压器室，在高压室和变压器室内均设有火灾模拟单元，可以通过火灾模
拟单元在高压室和变压器室内引燃，制造火灾状况，从而通过火灾探测单元进行检测并进
行火灾报警，火灾探测单元检测到火灾时可以将火灾报警信息传递至灭火单元，从而通过
灭火单元对高压室、低压室和变压器内部进行灭火试验；本发明针对箱式变压器的分区进
行火灾探测和灭火试验，能够测试不同火灾探测器的探测性能，包括探测电缆发热引燃阶
段的低浓度烟雾粒子和明火阶段的高浓度烟雾以及温度变化；测试火灾探测器对不同分区
火灾报警的定位功能；试验不同灭火介质的灭火单元对箱式变压器火灾的适用性，以及针
对单个或多个分区进行灭火的效果；本发明内部通过高温热电偶、热辐射计和复合气体分
析仪等设备的配合，有效采集试验过程中燃烧温度、热辐射值和燃烧生成的气体组分浓度
等数据，从而对试验结果进行科学分析，有效提高试验结果的准确性。

[0084] 所述箱式变压器的高压室、低压室和变压器室都设有可以单独打开的室门，用于试验现场的人员进出，试验时根据需要关闭室门。

[0085] 所述火灾探测单元包括点型感温探测器6和点型感烟探测器7；

[0086] 所述高压室、低压室和变压器室内侧的顶部均装设有点型感温探测器6和点型感烟探测器7。

[0087] 所述高压室内可安装断路器、熔断器、电缆等可燃物，采用电缆过载测试仪连接高压室内的电缆，通过在电缆上加载大电流产生高温，并逐渐达到绝缘层聚氯乙烯的耐热极
限产生烟雾颗粒；烟雾浓度逐渐增大，扩散到点型感烟火灾探测器，并被吸气式感烟探测器
采样，试验火灾探测器的响应时间和灵敏度等性能。

[0088] 所述采集单元包括吸气式感烟探测器19、采样管12、气路控制阀10和毛细采样管11；

[0089] 所述吸气式感烟探测器19与采样管12一端管口连接，采样管12另一端管口通过四通接头与三根毛细采样管11一端管口连接，三根毛细采样管11另一端管口分别与高压室、
低压室和变压器室连接并连通；每根毛细采样管11上设有一个气路控制阀10。吸气式感烟
探测器19通过采样管12、气路控制阀10和三根毛细采样管11的配合，可以对高压室、低压室
和变压器室内的空气样本进行采集；所述吸气式感烟探测器19的采样管12和毛细采样管11
连接处配有气路控制阀10，气路控制阀10分时轮流开启，不同时间采集不同分区的空气样
本；一旦探测到烟雾浓度超过设定报警阈值，可以通过气路控制阀10开启的时间来定位火
灾的位置，判断结果较为精准，判断时间较为迅速。

[0090] 所述箱式变压器的高压室内部可燃物主要是断路器、隔离开关等设备的塑料壳体和交联聚乙烯电缆等，在高压室下部安装线槽和电缆，电缆上面安装断路器、隔离开关等设
备的塑料壳体。

[0091] 所述灭火单元包括灭火剂储罐22、灭火剂管道17、电磁阀9、灭火剂喷头8和火灾联动控制器20；所述高压室、低压室和变压器室内部均装设有灭火剂喷头8，三个灭火剂喷头8
分别通过一个灭火剂管道17与灭火剂储罐22连接，三个灭火剂管道17上均设有电磁阀9；所
述火灾联动控制器20电连接灭火剂储罐22、火灾探测单元和采集单元。火灾联动控制器20
通过布设到高压室、低压室和变压器室的灭火剂管道17、电磁阀9和灭火剂喷头8，控制灭火
剂的喷射灭火。

[0092] 所述箱式变压器的高压室、低压室和变压器室相对独立，所述箱式变压器的长3.3米，宽2.5米，高2米。上述尺寸只是典型值，包含但不限于上述尺寸。

[0093] 所述高压室、低压室和变压器室内部均装设有灭火剂喷头8，可以通过火灾联动控制器20控制电磁阀9的启闭，从而灭火剂管道17的启闭，最终针对不同分区单独或同时开启
灭火。

[0094] 所述高压室内侧设有线槽电缆34，线槽电缆34上安装有断路器33。

[0095] 所述高压室内侧的火灾模拟单元包括装设在高压室内侧底面的引燃油盘29，引燃油盘29位于线槽电缆34下方，用以引燃线槽电缆34和断路器33的塑料壳体。所述箱式变压
器的高压室的底面放置引燃油盘29，引燃油盘29位于线槽电缆34下方一定距离，用于注入
正庚烷引燃电缆和塑料壳体；线槽电缆34包括设置在高压室上的线槽和线槽内安装的电
缆。

[0096] 所述高压室内侧设置三个热电偶，由上至下依次为热电偶4、热电偶3和热电偶1，热电偶1位于线槽电缆34上方；所述高压室外侧壁中部设置热电偶2；

[0097] 热电偶4、热电偶3、热电偶2和热电偶1均电连接位于箱式变压器外侧的智能温度记录仪31，智能温度记录仪31电连接火灾联动控制器20；

[0098] 所述高压室内侧壁上装设有热辐射计传感器35，热辐射计传感器35的水平高度和热电偶1的水平高度一致，热辐射计传感器35电连接位于箱式变压器外侧的热辐射计28，以
对试验中可燃物燃烧的热辐射值进行监测。

[0099] 线槽电缆34上方一定距离设置一个热电偶1，优选的距离为200mm，高压室顶部设置一个热电偶4，高压室中部设置一个热电偶3，位于热电偶1和热电偶4中间，用于采集试验
过程中高压室不同位置的温度，高压室侧壁设置热辐射计传感器35，高度和热电偶1一致，
连接到外部的热辐射计28，用于监测试验中可燃物燃烧的热辐射值。

[0100] 所述高压室内侧的顶部装设有复合气体分析仪采样管5，复合气体分析仪采样管5连接位于箱式变压器外侧的复合气体分析仪32，以抽取高压室的气体分析可燃物燃烧后产
生的燃烧产物的气体组分，复合气体分析仪32电连接火灾联动控制器20。

[0101] 所述线槽电缆34的一根电缆两端连接电缆过载测试仪30，用以高温加热线槽电缆34产生烟雾。所述高压室内取线槽电缆34的一段线缆两端连接电缆过载测试仪30，在电缆
上加载大电流产生高温，并逐渐达到绝缘层聚氯乙烯的耐热极限产生烟雾颗粒；烟雾浓度
逐渐增大，扩散到点型感烟探测器，并被吸气式感烟探测器通过采样管路抽取进行探测，试
验感烟火灾探测器的响应时间和灵敏度等性能。

[0102] 所述变压器室内的火灾模拟单元包括油浸式变压器24、第一油盘23、第二油盘25和第三油盘26，油浸式变压器24顶面开三个圆孔，以作为着火点模拟变压器顶部的套管漏
油引起的套管火；变压器室内侧的底面上放置有第一油盘23、第二油盘25和第三油盘26，以
通过油盘25作为模拟变压器油泄漏引起的流淌火。在变压器室装有油浸式变压器24，在油
浸式变压器24顶部开孔，利用少量正庚烷引燃油浸式变压器24内的变压器油，模拟变压器
顶部的套管漏油引起的套管火；变压器室底面放置不同尺寸的第一油盘23、第二油盘25和
第三油盘26，注入变压器油和正庚烷，可点燃模拟变压器油泄漏引起的流淌火。

[0103] 所述第一油盘23的直径为300mm，第一油盘23位于油浸式变压器24的一角；所述第二油盘25的直径为500mm，第二油盘25位于油浸式变压器24的侧面；所述第三油盘26的直径
为400mm，第三油盘26的位于油浸式变压器24的另一角；第一油盘23和第三油盘26相对于油
浸式变压器24对角线放置。

[0104] 所述变压器室内侧设置三个热电偶，由上至下依次为热电偶14、热电偶15和热电偶16，用于采集试验中变压器室不同位置的温度；热电偶16位于浸式变压器24上方；所述变
压器室外侧壁中部设置热电偶18，用于监测试验过程中箱式变压器周围的温度变化；热电
偶14、热电偶15、热电偶16和热电偶18均电连接位于箱式变压器外侧的智能温度记录仪31；

[0105] 所述变压器室内侧壁上装设有热辐射计传感器36，热辐射计传感器36的水平高度和热电偶16的水平高度相同；热辐射计传感器36电连接位于箱式变压器外侧的热辐射计
27，用以监测试验中变压器油燃烧的热辐射值。

[0106] 所述变压器室内侧的顶部设置复合气体分析仪采样管13，复合气体分析仪采样管13连接复合气体分析仪21，用于抽取变压器室的气体分析燃烧产物的气体组分，复合气体
分析仪21电连接火灾联动控制器20，以向火灾联动控制器20传递采样分析结果，便于火灾
联动控制器20根据预设的程序判断是否进行灭火处理。

[0107] 所述低压室内侧的顶部设置热电偶37，低压室内侧的中间设置热电偶38，用于监测试验过程中高压室和变压器室火灾引起的低压室温度变化；所述低压室内侧壁中部设置
热辐射传感器39，热辐射传感器39的水平高度和热电偶38的水平高度一致，热辐射传感器
39连接位于箱式变压器外侧的热辐射计41，用以监测试验过程中低压室的热辐射值变化；
热电偶37和热电偶38均电连接位于箱式变压器外侧的智能温度记录仪31。

[0108] 所述火灾联动控制器20电连接灭火剂储罐22、火灾探测单元和采集单元，可以通过烟雾浓度、温度、气体浓度等参数的变化，综合判断火灾发生的危险程度和具体位置，通
过算法识别是否真实火灾，是否启动灭火工作；所述火灾联动控制器连接灭火剂管道17上
的电磁阀9，控制不同分区灭火剂的启停；

[0109] 所述箱式变压器的高压室、低压室和变压器室内部侧壁的上部安装红外摄像机40，采用耐高温防护罩进行防护，用于记录试验燃烧的状态和灭火效果。

[0110] 所述智能温度记录仪31位于箱式变压器外面，通过耐高温导线连接各个热电偶，记录试验过程中的温度。

[0111] 实施例二

[0112] 如图1‑8所示，所述灭火剂喷头8包括接头管801、输送管802、喷射管803、喷射头804、安装架805、启闭滑套806、控制连杆807、控制滑板808和启闭控制器809；

[0113] 所述接头管801一端密封转动在输送管802一端管口内，接头管801另一端密封固定连接灭火剂管道17；所述输送管802另一端管口固定在喷射管803顶面中心的进入口内，
喷射管803底面中心的主喷射口处固定喷射头804；所述输送管802中部转动连接在安装架
805的中心；所述喷射管803的两侧的底面上分别均匀间隔设置多个辅助喷射口，喷射管803
的两侧相对滑动配合两个启闭滑套806，两个启闭滑套806可封堵在多个辅助喷射口外侧；
两个启闭滑套806上方分别转动连接一个控制连杆807的一端，两个控制连杆807的另一端
相对转动配合在控制滑板808的两侧，所述控制滑板808滑动配合在输送管802上，控制滑板
808一端与启闭控制器809的驱动端连接，启闭控制器809固定在安装架805上，以驱动控制
滑板808在输送管802上进行滑动。、

[0114] 所述灭火剂喷头8在使用时，通过接头管801将灭火剂管道17内部的灭火剂或是灭火水源输送至输送管802内，并通过输送管802输送至喷射管803内，在喷射管803的多个辅
助喷射口被启闭滑套806封堵时，灭火剂或是灭火水源通过喷射头804喷射而出；在火势较
大时，可以通过启闭控制器809控制所述控制滑板808向喷射管803的方向运动，控制滑板
808可以通过两个控制连杆807带动两个启闭滑套806进行背离滑动，从而解除对多个辅助
喷射口的封堵，使得灭火剂或是灭火水源可以通过喷射头804和多个辅助喷射口共同喷射，
扩大灭火范围，提高灭火效果。

[0115] 所述启闭控制器809包括电动推杆8091、控制联板8092和旋转联动管8093；所述电动推杆8091的固定端固定在安装架805上，电动推杆8091的活动端固定在控制联板8092一
端，控制联板8092另一端转动连接在旋转联动管8093上端，旋转联动管8093下端转动连接
在控制滑板808上；旋转联动管8093套设在输送管802外侧；电动推杆8091启动后可以带动
控制联板8092进行上下方向的滑动运动，控制联板8092通过旋转联动管8093带动控制滑板
808在输送管802上滑动，从而控制启闭滑套806对辅助喷射口的封闭数量或开启数量，根据
实际需要进行调节即可。

[0116] 所述喷嘴还包括旋转驱动器810；所述旋转驱动器810包括旋转驱动电机8101、滑动电机座8102、导向横轴8103、传动连杆8104、摩擦驱动轮8105和旋转联动盘8106；所述旋
转驱动电机8101固定在滑动电机座8102上，滑动电机座8102上端滑动在安装架805上，滑动
电机座8102中部滑动配合在导向横轴8103和安装架805的内外滑道内，导向横轴8103两端
固定在内外滑道两端；滑动电机座8102下端与传动连杆8104一端转动连接，传动连杆8104
另一端转动连接在控制联板8092上；所述旋转驱动电机8101的输出轴上固定摩擦驱动轮
8105，摩擦驱动轮8105的上方垂直摩擦传动连接旋转联动盘8106，旋转联动盘8106固定在
输送管802上。

[0117] 在多个辅助喷射口开启时，为了提高喷射范围和喷射均匀性，可以通过旋转驱动器810控制喷射管803以输送管802的轴线为中心进行旋转，此时可以带动多个辅助喷射口
进行旋转环绕运动，从而形成圆周式喷射面，以提高喷射范围和喷射效果；所述旋转驱动器
810工作时，将旋转驱动电机8101接电启动，旋转驱动电机8101启动后可以带动摩擦驱动轮
8105转动，摩擦驱动轮8105转动时摩擦传动带动旋转联动盘8106转动，从而通过旋转联动
盘8106带动输送管802转动，输送管802转动时带动喷射管803以输送管802的轴线为中心进
行旋转，从而带动多个辅助喷射口进行旋转环绕式的喷射；并且，在多个辅助喷射口开启的
数量越多时，控制联板8092向喷射管803运动的距离越大，控制联板8092逐渐远离安装架
805运动时，可以通过传动连杆8104带动滑动电机座8102在导向横轴8103上向输送管802的
轴线运动，从而带动旋转驱动电机8101和旋转驱动电机8101上的摩擦驱动轮8105向输送管
802的轴线运动，摩擦驱动轮8105在旋转联动盘8106上向旋转联动盘8106的中心运动，使得
摩擦驱动轮8105每转动一圈时旋转联动盘8106转动的圈数增多，改变传动比，在多个辅助
喷射口的开启数量越多时，旋转的速度越快，喷射效果越好；且旋转速度随着多个辅助喷射
口的开启数量自动调节，无需其他控制设备，设备的连续性较好，效率较高。

[0118] 说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。应当指出，对于本技术领域
的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修
饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

[0119] 还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作
之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那
些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者
设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。