主變壓器排油注氮滅火裝置改造方案及典型問題分析

張 亮

（1.廣東水電二局股份有限公司，廣州 511300；2.新疆粵水電能源有限公司，烏魯木齊 830000）

主變壓器排油注氮滅火裝置是針對變壓器火災特點研制的一種專用滅火裝置。當油浸變壓器發生火災時，斷路器跳閘、氣體繼電器和火災探測器分別動作將火災信號傳輸給消防控制柜，消防控制柜將3個信號反饋后輸出滅火指令，開啟重錘式快開閥將油箱頂部的熱油排出，同時斷流閥關閉，防止儲油柜中的油注入油箱。當排油達到一定時間后，氮氣釋放閥自動打開，在高壓氣瓶中經減壓器減壓到0.7～1.0 MPa的氮氣釋放，通過注氮系統管路以一定的速度注入油箱底部，攪拌變壓器油，降低油表面溫度，達到滅火目的。其可在很短時間內迅速撲滅由變壓器自身故障引起的火災，適用于大、中型變壓器。

1 主變壓器排油注氮滅火裝置在運行中常見的問題

1.1 主變壓器本體排油閥及注氮閥關閉

主變壓器排油注氮滅火裝置未投入運行，主變本體與排油管道連接閥門關閉，與注氮管道連接閥門關閉，管道內部未充油，管道內壁銹蝕、臟污較嚴重。

1.2 啟動控制條件不完善

①主變注氮滅火裝置啟動控制條件僅接入重瓦斯及火災探測器；②裝置自動控制功能不完善，僅能手動控制；③裝置控制回路接線錯誤，裝置未調試；④裝置控制器故障，無法工作；⑤裝置信號回路不完整，信號無法上傳。

1.3 消防柜結構簡單，裝置老舊

部分主變排油注氮滅火裝置屬于早期產品，消防柜內部排油閥未采用重錘結構，采用電動閥門開啟，此類結構排油閥啟動速度緩慢，結構簡單，信號不完整，啟動試驗無法模擬等缺點，這時應對消防柜整體進行更換。

1.4 重錘電磁閥松動

部分主變排油注氮滅火裝置電磁閥功率不能滿足要求，重錘支撐部件松動，重錘連桿無可靠擋板，易造成重錘掉落。

1.5 瓦斯繼電器非雙浮球結構

瓦斯繼電器不是雙浮球結構，應提前準備雙浮球瓦斯繼電器，雙浮球瓦斯繼電器購買前必須查詢變壓器圖紙，確定管道口徑、法蘭面尺寸及螺栓孔距，購買尺寸相符的繼電器，確保停電后能及時更換。

1.6 控制裝置面板信號指示燈不完整

消防控制柜控制裝置面板應具有重瓦斯、油箱超壓、斷路器動作及探測器動作4個啟動條件指示燈，排油閥動作、注氮閥動作指示燈、系統投入及系統退出指示燈、氮氣壓力低報警指示燈和截流閥關閉指示燈，完整的指示燈有利于運維人員掌握裝置運行狀況。

2 主變壓器注氮滅火裝置改造方案

針對裝置存在的問題，根據《變壓器固定自動滅火系統完善化改造原則》，結合現場實際情況進行改造，完善排油注氮滅火裝置的動作邏輯、傳感器、控制部分、監控、信號及試驗部分。排油注氮滅火裝置改造后應同時具備自動啟動、手動啟動和遠程啟動滅火裝置功能。

2.1 動作邏輯

排油注氮滅火裝置滿足防爆、滅火2種啟動方式，如圖1所示。①防爆啟動：重瓦斯+斷路器跳閘信號+油箱超壓。②滅火啟動：重瓦斯+斷路器跳閘信號+探測器。

2.2 傳感器部分

2.2.1 火災探測器

火災探測器可采用玻璃球型火災探測裝置或易熔合金型火災探測器，火災探測器應布置成2個及以上的獨立回路，不同回路的探測器應交叉布置。

2.2.2 瓦斯繼電器

安裝排油注氮滅火裝置的主變壓器的瓦斯繼電器必須采用雙浮球瓦斯繼電器。如圖2所示。

2.3 控制部分

2.3.1 電磁鐵啟動

排油電磁鐵啟動功率應大于220 V×5 A（DC），注氮電磁鐵啟動功率應大于220 V×6 A（DC）。裝置從氮氣注入開始至明火熄滅的時間應不大于60 s，減壓裝置下游壓力降至油氣隔離裝置關閉的注氮時間應不小于10 min。消防柜接收到消防控制柜發出的啟動信號后啟動排油閥排油，延時一定時間后再打開氮氣釋放閥向變壓器油箱內注入氮氣。排油閥應無滲漏，排油閥從接到啟動信號至完全開啟的時間應不大于3 s。

2.3.2 機械連鎖

排油重錘與注氮重錘之間應有機械連鎖。

2.3.3 檢修閉鎖

消防柜內排油管道必須安裝檢修閥，檢修閥處于關閉狀態時，應能夠向消防控制柜提供檢修狀態信號，消防控制柜接收到消防啟動信號后，應能禁止滅火裝置啟動實施排油注氮動作。

2.3.4 控流閥

控流閥應無滲漏，其動作流量不應大于生產單位公布值，控流閥的動作應靈活、可靠，并在此流量下能可靠輸出閉合信號，動作后能手動復位操作。

2.4 監測、信號及試驗

2.4.1 壓力監視表

氮氣瓶組應具有壓力監視表，壓力應不低于8 MPa，減壓閥設定壓力為0.8～1 MPa，氮氣瓶組壓力低于8 MPa時，能將氮氣瓶欠壓信號上傳給消防控制柜。

2.4.2 信號及上傳

裝置面板必須有排油閥動作、注氮閥動作、氮氣瓶壓力低告警、重瓦斯動作、油箱超壓動作、探測器動作和斷流閥關閉等指示燈，并能上傳至監控后臺。

2.4.3 密封性試驗

消防柜排油管道及注氮管道應進行液壓密封性試驗，試驗壓力為0.15 MPa，壓力保持時間為5 min，管道應無滲漏。

2.4.4 手動滅火模擬試驗

手動滅火模擬試驗，將消防控制柜的功能設定在手動狀態下，手動按下消防控制柜啟動按鈕，閥門動作過程及相應信號顯示與自動狀態下啟動應相同。

2.4.5 自動滅火模擬試驗

自動滅火模擬試驗，將消防控制柜的功能設定在自動狀態下，主變三側斷路器分位，按壓瓦斯繼電器壓桿，取下火災探測器感溫元件及短接油箱超壓接點，相應信號指示燈應能準確顯示，滿足以上條件時，排油閥能立即打開，延時一定時間后，氮氣釋放閥能打開，閥門打開同時，相應指示燈應能及時、準確地在控制面板進行指示，消防控制柜同時應能發出聲、光報警信號。

3 主變壓器排油注氮滅火裝置改造安全措施

3.1 排油重錘及注氮重錘機械閉鎖

消防柜內部將排油重錘及注氮重錘機械閉鎖，防止工作過程造成重錘誤動。如圖3和圖4所示。

3.2 防止氮氣釋放閥動作

將氮氣瓶組閥門關閉，氮氣管道與氮氣瓶連接部位打開，防止氮氣釋放閥動作，將氮氣注入主變本體。

3.3 防止啟動回路誤動

退出裝置出口壓板，切斷裝置電源，防止啟動回路誤動。

3.4 防止運行屏誤動

如果是2套裝置共同裝在同一個控制屏內，一套工作，另一套運行，此時必須將另外一套運行裝置前后用紅布簾遮擋，并將運行裝置端子用膠帶遮擋，防止工作人員誤碰造成運行主變排油。

3.5 防止對變壓器本體造成污染

拆除管道須用合格的變壓器油對管道內壁進行反復沖洗，確保管道內壁干凈無水分和雜質，沖洗干凈后再恢復安裝并注油，防止對變壓器本體造成污染。

3.6 防止反向安裝造成誤動作

截流閥安裝在瓦斯繼電器和油枕之間的管道上，方向為箭頭方向由油枕指向本體，安裝后進行確認，投運前必須在運行位置，防止反向安裝造成誤動。

3.7 安全模擬重錘動作

靜態模擬試驗前，應將重錘連桿與排油閥擋板之間的螺桿打開，可安全模擬排油重錘動作；將注氮重錘下方壓桿拆掉，注氮重錘掉落不會開啟氮氣釋放閥，可安全模擬注氮重錘動作。

3.8 防止造成火災探測器及線纜損壞

變壓器頂部工作時，移動過程禁止踩踏火災探測器及相應線纜，防止造成火災探測器及線纜損壞。

3.9 防止氣體進入主變壓器

在排油管道及注氮管道注油過程中，打開管道頂部排氣塞，緩慢開啟主變本體排油管道及注氮管道閥門，防止氣體進入主變本體。

3.10 裝置上電調試

工作前斷開注氮滅火裝置控制屏直流電源，空開處懸掛“禁止合閘有人工作”標示牌，所有工作結束后，征得運行人員同意后，方可對裝置上電調試。

3.11 開關位置信號接入

在端子箱及匯控柜內接入開關位置信號時必須有確保不誤碰其他運行設備的安全措施，至少2人工作，必須有工作負責人或工作負責人指派的專責監護人在現場進行安全監護。

4 裝置典型問題分析及處理措施

4.1 截流閥裝反

截流閥箭頭應指向瓦斯繼電器，如果裝反，油流迅速下降時，將不能關斷，油流由本體流向油枕達到動作值，將使閥門關閉，變壓器不能正常呼吸，內部壓力增大，引起釋壓器動作。

4.2 重錘排油閥部位滲漏油

重錘排油閥關閉不到位或閥體密封膠墊老化導致密封不良出現滲漏油。處理措施如下。①對排油閥管道增加防漏油報警裝置。②結合巡視，打開消防柜，拆除消防柜內排油管道上觀察窗，用手觸摸排油管道內壁，查看有無滲漏，并及時處理。③檢查對比主變本體儲油柜油位，如主變負荷及本體溫度變化不大的情況下發現油位有明顯下降，應立即對排油閥進行檢查。④如輕微滲油，可通過微調排油閥操動機構處理；如滲漏油較嚴重，調節后仍無法處理的，可能是由于閥體密封膠墊老化導致，應關閉檢修閥，待主變停電后檢查并更換排油閥。

4.3 扇形聯扳與重錘連桿粘連，導致誤排油

由于事故排油閥扇形聯板與重錘連桿長期接觸，腐蝕等因素導致粘連在一起，在進行靜態試驗時，重錘掉落，可能帶動扇形聯扳打開事故排油閥，誤排主變絕緣油。①排油注氮滅火裝置進行靜態試驗時，關閉主變本體事故排油管蝶閥，防止檢修人員操作不當引起裝置誤動排油，待靜態試驗結束后再行開啟。②拆除扇形聯板與重錘連桿連片后，應將事故排油閥扇形聯板固定，將重錘輕微活動，使扇形聯板與重錘連桿有效分離，防止重錘脫落帶動事故排油閥開啟。

4.4 操作不當導致氮氣注入變壓器油箱內

裝置進行靜態試驗時，由于措施不當將氮氣釋放閥膜片刺破，導致氮氣注入變壓器油箱內。處理措施如下。①靜態試驗前，關閉主變本體側所有注氮管蝶閥，待靜態試驗結束后再行開啟。②將消防柜內氮氣瓶閥門關閉，待靜態試驗結束后再行開啟。③將氮氣釋放閥膜片拆下，模擬試驗時僅檢查電磁閥的動作情況，待試驗結束后再行恢復，并保證其密封良好。

4.5 注氮滅火裝置控制柜內部問題

注氮滅火裝置控制柜內部工作，安全措施不到位，工作人員誤碰或短接出口繼電器回路，排油注氮電磁鐵動作，造成主變排油。預控措施如下。①現場消防柜內部排油重錘閉鎖、注氮重錘閉鎖，氣瓶閥門關閉。②退出裝置出口壓板。③切斷裝置電源。④控制屏端子排，將排油及注氮出口回路打開。⑤如果是2套裝置共同安裝在同一個控制屏，必須將另外一套運行裝置前后用紅布簾遮擋，并將運行裝置端子用膠帶遮擋。⑥做好以上措施可防止工作人員造成的裝置誤動。

4.6 排油注氮滅火裝置誤動后處理措施

4.6.1 關閉排油閥及注氮閥

變電站或主變附近須有工作人員，在注氮滅火裝置動作報警后，應立即打開主變消防柜門，將排油重錘抬起恢復至原位，用銷子閉鎖，此時重錘排油閥關閉，同時將注氮重錘抬起，用銷子閉鎖，注氮閥門關閉。

4.6.2 關閉氣瓶閥門

關閉氣瓶閥門，打開排油管道觀察孔，檢查排油閥是否關嚴，對閥門進行調整，確保已經關嚴，不再漏油。

4.6.3 單浮球瓦斯繼電器恢復

將主變轉為檢修狀態；如果為單浮球瓦斯繼電器，主變內部放電跳閘，應該對主變進行吊罩檢查，根據故障情況確定恢復方案。

4.6.4 雙浮球瓦斯繼電器恢復

如果為雙浮球瓦斯繼電器重瓦斯動作跳閘，主變恢復流程為油枕排油—本體排油至距離頂部20 cm處—主變抽真空—真空補油—靜放—排氣—試驗后即可投運。

5 結束語

作者經過近幾年的工作實踐，在排油注氮滅火裝置完善化改造工作中總結出了一套切實可行的方法，對老舊裝置通過完善化改造，進一步完善排油注氮滅火裝置的功能，保證裝置的可靠性與穩定性，對整個電力系統的發展具有重要的現實意義。