主变压器排油注氮灭火装置改造方案及典型问题分析

张 亮

（1.广东水电二局股份有限公司，广州 511300；2.新疆粤水电能源有限公司，乌鲁木齐 830000）

主变压器排油注氮灭火装置是针对变压器火灾特点研制的一种专用灭火装置。当油浸变压器发生火灾时，断路器跳闸、气体继电器和火灾探测器分别动作将火灾信号传输给消防控制柜，消防控制柜将3个信号反馈后输出灭火指令，开启重锤式快开阀将油箱顶部的热油排出，同时断流阀关闭，防止储油柜中的油注入油箱。当排油达到一定时间后，氮气释放阀自动打开，在高压气瓶中经减压器减压到0.7～1.0 MPa的氮气释放，通过注氮系统管路以一定的速度注入油箱底部，搅拌变压器油，降低油表面温度，达到灭火目的。其可在很短时间内迅速扑灭由变压器自身故障引起的火灾，适用于大、中型变压器。

1 主变压器排油注氮灭火装置在运行中常见的问题

1.1 主变压器本体排油阀及注氮阀关闭

主变压器排油注氮灭火装置未投入运行，主变本体与排油管道连接阀门关闭，与注氮管道连接阀门关闭，管道内部未充油，管道内壁锈蚀、脏污较严重。

1.2 启动控制条件不完善

①主变注氮灭火装置启动控制条件仅接入重瓦斯及火灾探测器；②装置自动控制功能不完善，仅能手动控制；③装置控制回路接线错误，装置未调试；④装置控制器故障，无法工作；⑤装置信号回路不完整，信号无法上传。

1.3 消防柜结构简单，装置老旧

部分主变排油注氮灭火装置属于早期产品，消防柜内部排油阀未采用重锤结构，采用电动阀门开启，此类结构排油阀启动速度缓慢，结构简单，信号不完整，启动试验无法模拟等缺点，这时应对消防柜整体进行更换。

1.4 重锤电磁阀松动

部分主变排油注氮灭火装置电磁阀功率不能满足要求，重锤支撑部件松动，重锤连杆无可靠挡板，易造成重锤掉落。

1.5 瓦斯继电器非双浮球结构

瓦斯继电器不是双浮球结构，应提前准备双浮球瓦斯继电器，双浮球瓦斯继电器购买前必须查询变压器图纸，确定管道口径、法兰面尺寸及螺栓孔距，购买尺寸相符的继电器，确保停电后能及时更换。

1.6 控制装置面板信号指示灯不完整

消防控制柜控制装置面板应具有重瓦斯、油箱超压、断路器动作及探测器动作4个启动条件指示灯，排油阀动作、注氮阀动作指示灯、系统投入及系统退出指示灯、氮气压力低报警指示灯和截流阀关闭指示灯，完整的指示灯有利于运维人员掌握装置运行状况。

2 主变压器注氮灭火装置改造方案

针对装置存在的问题，根据《变压器固定自动灭火系统完善化改造原则》，结合现场实际情况进行改造，完善排油注氮灭火装置的动作逻辑、传感器、控制部分、监控、信号及试验部分。排油注氮灭火装置改造后应同时具备自动启动、手动启动和远程启动灭火装置功能。

2.1 动作逻辑

排油注氮灭火装置满足防爆、灭火2种启动方式，如图1所示。①防爆启动：重瓦斯+断路器跳闸信号+油箱超压。②灭火启动：重瓦斯+断路器跳闸信号+探测器。

2.2 传感器部分

2.2.1 火灾探测器

火灾探测器可采用玻璃球型火灾探测装置或易熔合金型火灾探测器，火灾探测器应布置成2个及以上的独立回路，不同回路的探测器应交叉布置。

2.2.2 瓦斯继电器

安装排油注氮灭火装置的主变压器的瓦斯继电器必须采用双浮球瓦斯继电器。如图2所示。

2.3 控制部分

2.3.1 电磁铁启动

排油电磁铁启动功率应大于220 V×5 A（DC），注氮电磁铁启动功率应大于220 V×6 A（DC）。装置从氮气注入开始至明火熄灭的时间应不大于60 s，减压装置下游压力降至油气隔离装置关闭的注氮时间应不小于10 min。消防柜接收到消防控制柜发出的启动信号后启动排油阀排油，延时一定时间后再打开氮气释放阀向变压器油箱内注入氮气。排油阀应无渗漏，排油阀从接到启动信号至完全开启的时间应不大于3 s。

2.3.2 机械连锁

排油重锤与注氮重锤之间应有机械连锁。

2.3.3 检修闭锁

消防柜内排油管道必须安装检修阀，检修阀处于关闭状态时，应能够向消防控制柜提供检修状态信号，消防控制柜接收到消防启动信号后，应能禁止灭火装置启动实施排油注氮动作。

2.3.4 控流阀

控流阀应无渗漏，其动作流量不应大于生产单位公布值，控流阀的动作应灵活、可靠，并在此流量下能可靠输出闭合信号，动作后能手动复位操作。

2.4 监测、信号及试验

2.4.1 压力监视表

氮气瓶组应具有压力监视表，压力应不低于8 MPa，减压阀设定压力为0.8～1 MPa，氮气瓶组压力低于8 MPa时，能将氮气瓶欠压信号上传给消防控制柜。

2.4.2 信号及上传

装置面板必须有排油阀动作、注氮阀动作、氮气瓶压力低告警、重瓦斯动作、油箱超压动作、探测器动作和断流阀关闭等指示灯，并能上传至监控后台。

2.4.3 密封性试验

消防柜排油管道及注氮管道应进行液压密封性试验，试验压力为0.15 MPa，压力保持时间为5 min，管道应无渗漏。

2.4.4 手动灭火模拟试验

手动灭火模拟试验，将消防控制柜的功能设定在手动状态下，手动按下消防控制柜启动按钮，阀门动作过程及相应信号显示与自动状态下启动应相同。

2.4.5 自动灭火模拟试验

自动灭火模拟试验，将消防控制柜的功能设定在自动状态下，主变三侧断路器分位，按压瓦斯继电器压杆，取下火灾探测器感温元件及短接油箱超压接点，相应信号指示灯应能准确显示，满足以上条件时，排油阀能立即打开，延时一定时间后，氮气释放阀能打开，阀门打开同时，相应指示灯应能及时、准确地在控制面板进行指示，消防控制柜同时应能发出声、光报警信号。

3 主变压器排油注氮灭火装置改造安全措施

3.1 排油重锤及注氮重锤机械闭锁

消防柜内部将排油重锤及注氮重锤机械闭锁，防止工作过程造成重锤误动。如图3和图4所示。

3.2 防止氮气释放阀动作

将氮气瓶组阀门关闭，氮气管道与氮气瓶连接部位打开，防止氮气释放阀动作，将氮气注入主变本体。

3.3 防止启动回路误动

退出装置出口压板，切断装置电源，防止启动回路误动。

3.4 防止运行屏误动

如果是2套装置共同装在同一个控制屏内，一套工作，另一套运行，此时必须将另外一套运行装置前后用红布帘遮挡，并将运行装置端子用胶带遮挡，防止工作人员误碰造成运行主变排油。

3.5 防止对变压器本体造成污染

拆除管道须用合格的变压器油对管道内壁进行反复冲洗，确保管道内壁干净无水分和杂质，冲洗干净后再恢复安装并注油，防止对变压器本体造成污染。

3.6 防止反向安装造成误动作

截流阀安装在瓦斯继电器和油枕之间的管道上，方向为箭头方向由油枕指向本体，安装后进行确认，投运前必须在运行位置，防止反向安装造成误动。

3.7 安全模拟重锤动作

静态模拟试验前，应将重锤连杆与排油阀挡板之间的螺杆打开，可安全模拟排油重锤动作；将注氮重锤下方压杆拆掉，注氮重锤掉落不会开启氮气释放阀，可安全模拟注氮重锤动作。

3.8 防止造成火灾探测器及线缆损坏

变压器顶部工作时，移动过程禁止踩踏火灾探测器及相应线缆，防止造成火灾探测器及线缆损坏。

3.9 防止气体进入主变压器

在排油管道及注氮管道注油过程中，打开管道顶部排气塞，缓慢开启主变本体排油管道及注氮管道阀门，防止气体进入主变本体。

3.10 装置上电调试

工作前断开注氮灭火装置控制屏直流电源，空开处悬挂“禁止合闸有人工作”标示牌，所有工作结束后，征得运行人员同意后，方可对装置上电调试。

3.11 开关位置信号接入

在端子箱及汇控柜内接入开关位置信号时必须有确保不误碰其他运行设备的安全措施，至少2人工作，必须有工作负责人或工作负责人指派的专责监护人在现场进行安全监护。

4 装置典型问题分析及处理措施

4.1 截流阀装反

截流阀箭头应指向瓦斯继电器，如果装反，油流迅速下降时，将不能关断，油流由本体流向油枕达到动作值，将使阀门关闭，变压器不能正常呼吸，内部压力增大，引起释压器动作。

4.2 重锤排油阀部位渗漏油

重锤排油阀关闭不到位或阀体密封胶垫老化导致密封不良出现渗漏油。处理措施如下。①对排油阀管道增加防漏油报警装置。②结合巡视，打开消防柜，拆除消防柜内排油管道上观察窗，用手触摸排油管道内壁，查看有无渗漏，并及时处理。③检查对比主变本体储油柜油位，如主变负荷及本体温度变化不大的情况下发现油位有明显下降，应立即对排油阀进行检查。④如轻微渗油，可通过微调排油阀操动机构处理；如渗漏油较严重，调节后仍无法处理的，可能是由于阀体密封胶垫老化导致，应关闭检修阀，待主变停电后检查并更换排油阀。

4.3 扇形联扳与重锤连杆粘连，导致误排油

由于事故排油阀扇形联板与重锤连杆长期接触，腐蚀等因素导致粘连在一起，在进行静态试验时，重锤掉落，可能带动扇形联扳打开事故排油阀，误排主变绝缘油。①排油注氮灭火装置进行静态试验时，关闭主变本体事故排油管蝶阀，防止检修人员操作不当引起装置误动排油，待静态试验结束后再行开启。②拆除扇形联板与重锤连杆连片后，应将事故排油阀扇形联板固定，将重锤轻微活动，使扇形联板与重锤连杆有效分离，防止重锤脱落带动事故排油阀开启。

4.4 操作不当导致氮气注入变压器油箱内

装置进行静态试验时，由于措施不当将氮气释放阀膜片刺破，导致氮气注入变压器油箱内。处理措施如下。①静态试验前，关闭主变本体侧所有注氮管蝶阀，待静态试验结束后再行开启。②将消防柜内氮气瓶阀门关闭，待静态试验结束后再行开启。③将氮气释放阀膜片拆下，模拟试验时仅检查电磁阀的动作情况，待试验结束后再行恢复，并保证其密封良好。

4.5 注氮灭火装置控制柜内部问题

注氮灭火装置控制柜内部工作，安全措施不到位，工作人员误碰或短接出口继电器回路，排油注氮电磁铁动作，造成主变排油。预控措施如下。①现场消防柜内部排油重锤闭锁、注氮重锤闭锁，气瓶阀门关闭。②退出装置出口压板。③切断装置电源。④控制屏端子排，将排油及注氮出口回路打开。⑤如果是2套装置共同安装在同一个控制屏，必须将另外一套运行装置前后用红布帘遮挡，并将运行装置端子用胶带遮挡。⑥做好以上措施可防止工作人员造成的装置误动。

4.6 排油注氮灭火装置误动后处理措施

4.6.1 关闭排油阀及注氮阀

变电站或主变附近须有工作人员，在注氮灭火装置动作报警后，应立即打开主变消防柜门，将排油重锤抬起恢复至原位，用销子闭锁，此时重锤排油阀关闭，同时将注氮重锤抬起，用销子闭锁，注氮阀门关闭。

4.6.2 关闭气瓶阀门

关闭气瓶阀门，打开排油管道观察孔，检查排油阀是否关严，对阀门进行调整，确保已经关严，不再漏油。

4.6.3 单浮球瓦斯继电器恢复

将主变转为检修状态；如果为单浮球瓦斯继电器，主变内部放电跳闸，应该对主变进行吊罩检查，根据故障情况确定恢复方案。

4.6.4 双浮球瓦斯继电器恢复

如果为双浮球瓦斯继电器重瓦斯动作跳闸，主变恢复流程为油枕排油—本体排油至距离顶部20 cm处—主变抽真空—真空补油—静放—排气—试验后即可投运。

5 结束语

作者经过近几年的工作实践，在排油注氮灭火装置完善化改造工作中总结出了一套切实可行的方法，对老旧装置通过完善化改造，进一步完善排油注氮灭火装置的功能，保证装置的可靠性与稳定性，对整个电力系统的发展具有重要的现实意义。