排油注氮滅火裝置在項目上的應用及發展趨勢研究

摘要：我國對220KV級以上變電站的主變壓器消防都有相關要求。排油注氮滅火是近年來市場上主推的一種滅火方式，在125MVA及以上的主變壓器中廣泛使用，利用氮氣的惰性和油膜的淀粉特性來達到滅火的效果。本文主要分析排油注氮滅火裝置在項目上的應用，保障電力設備的正常運行和安全性。

關鍵詞：排油注氮；滅火裝置；安裝措施；發展趨勢

引言

在電力系統中大容量的變壓器多為油浸電力變壓器，發揮電壓、電流變換的作用，一旦出現火災，將會造成區域內大面積停電事故。排油注氮式變壓器滅火裝置是一種以“預防為主、防消結合”的消防設施，具有經濟、效率、實用等優勢。因此，該裝置已逐漸取代其他滅火系統，在電力系統中發揮著重要作用。

一、電力變壓器滅火器分類

（一）干粉滅火器

當主變起火時，須立即斷開開關、刀閘，直流、冷卻器的電源全部切斷，并及時向調度及相關負責人報告。迅速使用干粉滅火器撲救火災，也可根據實際情況，采用干燥的沙土來撲滅。

（二）泡沫噴淋裝置

主變壓器泡沫噴淋裝置是一種高效環保滅火系統。當達到滅火條件時，氮氣動力瓶組啟動，高壓氮氣通過減壓閥減壓后進入泡沫儲罐給滅火劑加壓，開啟閥門通過噴頭進行噴霧滅火。該裝置啟動速度快、滅火效率高、不復燃、維護方便，對變壓器損害小。

（三）排油注氮滅火

在經過一段時間后（通常3秒—20秒）后，泄氮閥門打開，從變壓器箱的下方通過注氮管將氮氣送入，對變壓器的機油進行攪動和密封，從而實現了防火和滅火的目的。這種系統在變電站主變壓器消防滅火系統設計中被推薦使用^[1]。根據本項目實際情況，本次使用的是排油注氮滅火。這種滅火方式也是近年來主推的一種滅火方式，在125MVA及以上的主變壓器中廣泛使用。本產品能有效預防因漏油而引起的大火，減少不必要的財產損失，保證電力系統的安全性、穩定性；無需使用水或泡沫等滅火媒介，無需進行防火、排水及配套設備的設計；屬于綠色環保設備，不會對周圍的生態和設備產生影響；成本低廉，操作和管理簡單，易于維護；需要二次報警，消除了誤動作的可能性，減少了火災時間；減小因內部失效而引發的破壞面積，降低因電力系統發生火災所帶來的損失；體積小巧，容易安裝，占地面積少；不受水資源和其他自然條件的制約，不會結冰、堵塞。

二、結構與技術數據

（一）排油充（注）氮式變壓器滅火裝置結構

排油充（注）氮式變壓器滅火裝置（以下簡稱裝置如圖1）是為了預防火災隱患而研制的一套完整的消防設備。該滅火設備不適合在分接開關箱內及變壓器箱體內進行火災撲救。該設備包括滅火箱、氮氣瓶、開啟閥、注氮管路、排油管路、快速排油閥、檢測器、截止閥以及控制箱等。如果變壓器內部出現了問題，油罐內的氣壓會迅速上升，從而導致煤氣繼電器跳閘，如果變壓器的溫度持續上升，探測器達到動作溫度，其感溫元件熔斷，觸頭接通，中間繼電器線圈帶電，電磁機構動作，把快速排油閥打開，開始排出高溫油層。在中間繼電器延時過后，觸頭接通，常開觸點閉合，打開氮氣瓶，氮氣通過減壓閥、開啟閥、注氮管路進入油箱底部，迫使油箱內部變壓器油循環，使油箱下部較低溫度的油和頂層高溫油混合，消除熱油層，并使表層油溫度降到閃點以下，從而使箱內的火焰自行熄滅。

（二）排油充（注）氮式變壓器滅火裝置技術數據

氮氣瓶容積：004m3、005m3、0063m3；測定氮氣瓶中的氮標準壓力：15+05Mpa（20攝氏度）；內泄油管內徑為Φ100毫米、Φ150毫米；氮氣注入管線，管徑為Φ25毫米；消防容器的質量：230公斤至240公斤；消防水箱的控制回路輸出電壓為220+5%交流，每一次諧波成分的浮動總和不超過該電流的1%；探測器的動作溫度為145℃±10℃工作環境溫度：-5℃—55℃，海拔≤2000米有效注氮時間≥5min。

三、安裝

（一）基礎準備

在地面以下有一水泥構造的油池，用以接收消防設備啟動時所排放的原油。滅火箱應用地腳螺釘固定在適當位置，并與變壓器間排油管線橫向間距為3米—8米，消防水箱底座要保持平整，防止其發生變形，導致快速排油及氮氣注入機構動作遲緩^[2]。為實現消防設備的遠程遙控，需在主控制室設置消防控制盒（屏幕），并設置消防控制室線纜通路。如果從變壓器至消防水箱的管道過長，在管道中部設置支撐，以免變形。消防箱宜設置防火門以對管線的通路進行防護。

（二）排油注氮管路的安裝

將消防箱用錨固螺絲固定到位，取下消防箱頂管道入口的防護罩，按照廠家提供的滅火設備設計圖紙進行排水和注氮線的布置。管道與消防箱間的接頭不得受到異常的作用力，排水管道要有2%的坡度。

（三）斷流閥的安裝

斷流閥安裝在儲油柜和油箱之間的管路上，箭頭由儲油柜指向油箱。斷流閥的工作原理是基于液體的動壓原理，一旦作用在擋板1（見圖2）上的力超過給定值，擋板擺到斷流閥的出口，使斷流閥處于關閉狀態，接線柱3接通。若需要把斷流閥由關閉狀態恢復到初始狀態，扭動手柄2即可實現。

（四）探測器的安裝

在變壓器的前蓋板上要焊接一個彎曲的鋼板，用螺絲與彎曲的鋼板將探頭連接起來，探頭的位置與水面傾斜2%。將檢測器與控制盒連接，通過電纜連接到各個檢測器的終端盒中，每個檢測器都要有一條并聯的線路^[3]。滅火箱與控制屏（箱）之間的連線按對應端子連接，滅火箱需一個AC220V電源。

（五）控制屏（箱）的安裝

控制屏（箱）應安裝在主控室內便于觀察和操作的位置，在該操作屏幕（盒）板上設有8個表示消防設備運行情況的指示燈，還有2個對消防設備進行控制的按鍵SA1。該按鍵SA1可以進行消防設備的開啟或關閉，SA2可以將消防設備置于自動操作或人工操作的模式中。按鍵SB3具有以下功能：當工作人員觀測到明顯火災隱患或發生火災時，按下該按鈕，使滅火裝置強制啟動，實現滅火。

按鈕SB3應置于斷開位置，不能隨意閉合，只有在調試或需要滅火時方可按規定操作。

（六）滅火箱的安裝

在滅火箱內部，把氮氣瓶固定在固定夾中；減壓閥聯管與氮氣瓶出口接牢，中間用密封件（尺寸Φ13/Φ7×8）密封；關閉排油閥。滅火箱應可靠接地，接地螺栓為M12。

四、裝置啟動前的準備工作

（一）設備投入運行前的檢驗

管道內所有的螺絲都已經擰緊，墊片完好；打開下部排放管路觀察口，并進行排氣閥門的嚴密性試驗；連接處和終端要牢固，觸點要牢固；探頭導線上的開關和端子箱蓋板均處于良好的密封狀態；將“入口/出口”鍵旋至“退出”；工作電壓220V。

（二）注意事項

在試運轉過程中，在封閉氮瓶的狀態下，不要擅自開啟氮閥門；為確保安全，在未啟動操作前，切勿開啟氮瓶總閥門；如果該設備停止工作，除了要關掉動力以外，還要將氮瓶的總閥門也關上。

五、調試

在消防設備開始工作前，應按下列方式進行消防設備的調試工作。關閉變壓器至滅火箱的排油和注氮管路上的蝶閥；拆除滅火裝置中端子5和6、7和8的連接線；接通雙電源開關1ZK、2ZK、直流電源信號燈7HLRD和8HLRD亮；開關QM1接通，系統接入；旋轉開關SA1在斷開位置，控制箱的斷電信號燈1HLRD亮；旋轉開關SA1在接通位置，控制箱信號燈1HLGN亮及滅火箱2HLGN亮；將控制盒接線端12、13與轉動開關SA2連接到監控信號4HLRD點亮，HA告警；將控制盒終端14、15與燃氣中繼指示燈5HLRD點亮，HA告警；控制箱端子5和6有電壓220V，2HLRD亮、HA報警，延時15S，端子排7和8具有直流220V電壓；拆除短接的試驗線，并使中間繼電器K1復位；旋轉開關SA2在手動位置，按下SB3；接通開關QM2，調整溫控器設定溫度，加熱器自動工作。滿足上述試驗，說明滅火裝置正常?；謴蜏缁鹧b置中端子5和6、7和8的連接線。至此，滅火裝置調試完畢。

六、使用、維護及恢復

（一）使用

調試完畢，進入自動工作狀態。當消防設備開始工作時，要仔細觀察信號燈的顯示，如果有異常跡象，要馬上檢查變壓器；如果起火，應首先把變壓器從電網中切除，再將開關置于手動位置，按下SB3，強制啟動滅火裝置^[4]。

（二）維護

消防設備在運行過程中會受到惡劣氣象條件的影響。因此，需要對其進行定期檢測，并對其工作產生不利影響的因素進行檢測。關閉消防栓；將控制箱電源按鈕置于斷開位置，信號燈1HLRD亮；把氮氣瓶開啟閥引線與端子斷開；檢查密封狀況，若有泄漏，要及時處理；檢測探針狀態；檢驗氮氣瓶內的氮壓力，應不低于135Mpa，不超過155Mpa（在20℃下）；按照第4條和第5條的規定，對電力系統進行檢驗。

（三）火災發生后的復原

更換部分監控設備的溫度傳感器，情況較嚴重時需要更換監控設備，易熔件在145度—180度溫度范圍內可熔；將燒毀的變壓器控制引線更換；對切斷閥門進行檢測，如果發現被燒毀的墊片，要及時替換；氮氣罐重新注氮5。

七、氣體滅火的發展趨勢

近年來，隨著火災防護技術的不斷升級和市場需求的增加，管網式氣體滅火系統成為建筑領域中不可或缺的一部分。其中，七氟丙烷和IG541兩種消防設備因其效率高、環境友好等優點而逐漸占據了市場的主導地位，兩種消防設備的使用量在40%左右。高低壓CO2滅火系統約占20%，三氟甲烷滅火技術近年很少采用，六氟丙烷滅火技術在我國的發展還處于初級階段。在具體應用中，無管網預置式氣體滅火裝置也呈現出多樣化的發展趨勢。柜式滅火裝置雖然使用較少，但其獨特的優勢在特殊場合得到一定應用。與此同時，懸掛式七氟丙烷滅火裝置成為目前應用最廣泛的一種，約占懸掛式滅火裝置的80%左右。其余的懸掛式裝置主要以六氟丙烷滅火系統為主，約占20%。然而，與這些成熟產品相比，IG01型、IG100型及IG55型消防系統在國內應用比較少見，大部分都是從國外引進的。因此，需要加大技術研發和自主創新力度，提高國產氣體滅火系統的市場占有率。在未來的發展中，氣體滅火系統有望在技術創新和市場拓展上取得更大突破。首先，應注重提高產品性能，滿足各類建筑環境的需求。其次，需要不斷完善標準和規范，提高產品的安全性和可靠性。最后，加強與國外企業的合作，引進先進技術，提升我國氣體滅火系統的國際競爭力。

結語

總體而言，我國氣體滅火系統雖然在應用中取得了顯著成績，但在一些新興技術和產品上仍然存在一定差距。通過持續研發和創新，我國有望在氣體滅火領域實現更大突破，為建筑安全提供更加全面的防護措施。

參考文獻

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[4]周榆曉，韋德福，于在明，等.一種改進的油浸式變壓器排油注氮滅火裝置[J].消防科學與技術，2020，39（11）：65-69.

作者簡介：李超（1989— ），男，漢族，山東沾化人，本科，工程師，研究方向：電氣工程。