火电厂主变压器灭火系统比选

陈 松

河北省电力勘测设计研究院，河北石家庄 050031

火力发电厂220kV及以上大型主变压器火灾爆炸事故时有发生，造成的后果及其严重，因此如何采取有效措施，防止大型主变压器火灾事故及事故扩大带来的经济损失和社会影响，是十分重要的课题。

根据《火力发电厂与变电所设计防火规范》GB50229-2006第7.1.8条规定，机组容量为300mW及以上的燃煤电厂应按表1的规定设置火灾自动报警系统，固定灭火系统[1]。

表1 主要建（构）筑物和设备火灾报警系统和固定灭火系统

室外油浸式变压器固定灭火系统使用较多的方式主要有 2种：1）水喷雾灭火系统；2）排油注氮灭火系统。

1 水喷雾灭火系统

水喷雾灭火系统是目前最广泛的变压器灭火方式。

原理：水喷雾系统由消防泵、雨林阀、管道、水雾喷头及控制系统组成。本系统是利用高压水经过雾化喷头，可喷射出雾状水流，雾状水粒的平均粒径一般在0.1mm～0.7mm之间。水雾喷在变压器上，一方面进行吸热冷却，另一方面使燃烧物和空气隔绝，产生窒息而起到灭火作用。

优点：1）该系统灭火效果好。但水喷雾系统固定投资较高，施工复杂，且水雾喷头如长时间不用会锈死，需重新更换，日常维护费用较高；2）该系统消防蓄水池容积很大，泵房占用面积较大，且需设置雨林阀间。冬季需要防冻。

缺点：1）定期试喷是水喷雾灭火系统安全可靠运行的保证，以便及时发现问题，及时处理。如不定期试喷，一旦火灾发生，水喷雾灭火系统很难保证有效灭火。但因试喷会造成对电厂运行的影响，且喷雾演习后排水、系统复位工作量大，所以该系统很难真正做到定期试喷。如维护不当，会造成锈死，形同虚设2）变压器周围的给水配管或喷头积尘堵塞、故障时，检修时变压器需停运；检修变压器时，也需将给水管网拆除，工作繁重；3）水喷雾灭火系统是规范中推荐的最常用的一种变压器灭火形式，工艺成熟、原理简单、灭火效果好，在火电厂、变电所安装很多。但该系统需要专门的水泵房和高压消防泵组，对水源要求较高，占地面积较大，土建费用高；4）该方式在南方地区应用广泛，但对于缺水地区是不合适的。

2 排油注氮灭火系统

当变压器内部发生故障产生高温，迫使油分解生成大量气体，进而引起重瓦斯继电器动作、压力释放阀动作或其他变压器跳闸信号动作，使变压器开关跳闸，或者由于变压器内部压力急剧上升，造成箱体开裂爆炸起火，并跳开变压器开关，此时，排油注氮灭火系统动作，首先排出变压器油箱顶部部分热油、降低油箱压力，同时油枕下断流阀动作，切断油枕至变压器箱体的油路，防止变压器油箱爆炸和火势蔓延。排油3s～10s后，由于原管路内油压变化使恒压器动作，使氮气从油箱底部两侧多孔管注入，搅拌变压器油，强制冷却故障点处油温，并在油箱油层顶部形成氮气保护层，隔绝空气，降低变压器油箱内油面的空气含氧量。油火在火灾初期即被扑灭。连续注氮30min，使变压器充分冷却，防止复燃。

排油注氮灭火方式是集火灾探测、报警与灭火系统为一身的灭火系统，该系统安装布置简单美观且灭火时间短、效率高等特点；排油注氮主要由感温探头、火灾报警及控制系统、氮气源组成。本系统无需在变压器附近设置较多的消防管线及喷头，对变压器的日常维护都十分有利。本系统与水喷雾系统相比较，投资费用较少，灭火时间短。

优点：1）排油注氮灭火系统无需人工操作，从氮气进入变压器本体到火熄灭，全过程自动运行；2）排油注氮灭火系统能迅速将油枕与本体中的油隔开，灭火快（20s～30s），损失小。灭火后继续充氮30min，以冷却变压器油，防止复燃。

缺点：1）排油注氮灭火系统因须和变压器油箱联接，当此系统出故障时，会影响变压器的运行。且该系统具有不可中断的特性，一旦启动，就必须完成将变压器的一部分油排出本体，将氮气充入的过程。因而一旦系统误动作，势必造成一台变压器的停产检修，给电厂运行带来巨大的影响。即便放油蝶阀或断流阀故障，也需变压器停运检修；2）善后工作代价昂贵：即使灭火装置正常工作，火灾发生时，大量的绝缘油排到事故油池，几吨、几十吨的绝缘油的过滤、干燥费用是相当高的。

排油注氮灭火系统的发展：

《火力发电厂与变电所设计防火规范》对排油注氮灭火系统进行了推荐。此外该灭火装置在国外发展势头良好：法国电力部门规定电网中变压器必须配排油注氮灭火系统；美国电力部门宣布从1997年起不再使用水喷淋式消防设备，而改用排油注氮灭火系统。

3 两种灭火系统的比较

总体来说，水喷雾灭火系统是当变压器发生火灾后才动作的灭火设施，做不到“预防为主”，而排油注氮灭火系统是一种“预防为主，防消结合”的消防设施，具有经济、有效、适用的特点。

排油注氮灭火系统相对水喷雾灭火系统的显著特点可概括如下：

1）以防为主、防消结合。可以有效防止油浸变压器爆裂所产生的火灾，避免重大损失，利于变压器安全运行；2）不用水或泡沫等灭火介质，免除了消防排水设计和相关设施；3）属环保产品，该设施不对环境和变压器本身造成任何污染；4）造价低，运行管理简单、方便[2]。

4 结论

通过以上比较，可发现两种灭火系统各有千秋，各电厂应因地制宜的选择灭火方式。我国东南地区，水资源丰富，水源可靠，可采用水喷雾灭火系统；在北方、西北等缺水地区无可靠水资源，建议采用排油注氮灭火系统。总的来说排油注氮灭火系统投资低廉、性能科学可靠、为设计、施工、运行维护带来了最小的工作量，是值得大力推荐的。需要特别指出的是，截至目前，河北地区火力发电厂主变压器的灭火设施是以水喷雾灭火系统为主，如需采用排油注氮灭火系统，需要经过当地消防部门的认可。

[1]火力发电厂与变电所设计防火规范 GB 50229-2006[S].北京：中国电力出版社，2006.

[2]油浸变压器排油注氮装置技术规程CECS 187—2005[S].北京：中国计划出版社，2005.