主變壓器BMH型排油注氮滅火系統(tǒng)改造方案及工程應(yīng)用

梁 猛，邵 華，林 榕

（1.河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，石家莊市，050031；2.河北省電力公司，石家莊市，050021）

0 引言

油浸變壓器是發(fā)電廠和變電站的主要電力設(shè)備，變壓器油是碳?xì)浠衔?，是可燃的絕緣液體，在使用油浸變壓器時(shí)要采取消防防火措施[l]。目前主變壓器的消防方式主要有4種：氣體滅火系統(tǒng)、水噴霧消防系統(tǒng)、排油注氮消防系統(tǒng)以及合成泡沫消防系統(tǒng)。

目前，河北南部電網(wǎng)運(yùn)行的125 MVA及以上主變壓器采用排油注氮消防系統(tǒng)的約占60%、水噴霧消防系統(tǒng)約占38%，少數(shù)室內(nèi)變電站使用合成泡沫消防系統(tǒng)，尚無(wú)使用氣體滅火系統(tǒng)的變壓器。其中排油注氮消防系統(tǒng)絕大部分為某公司BMH-1A型產(chǎn)品。目前BMH-1A型排油注氮滅火系統(tǒng)，無(wú)論是自動(dòng)還是手動(dòng)控制方式下其控制回路均存在啟動(dòng)條件單一、接線不合理等問(wèn)題，容易引起裝置誤動(dòng)。本文根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況以及檢修經(jīng)驗(yàn)，介紹了BMH-1A型排油注氮消防系統(tǒng)的工作原理，分析了該裝置誤動(dòng)的因素，提出了控制回路和機(jī)械機(jī)構(gòu)的改造方法，并針對(duì)變電站實(shí)際情況提出了針對(duì)性的工程改造方案。

1 排油注氮滅火系統(tǒng)

排油注氮消防系統(tǒng)主要包括消防柜、電器控制單元、氣體繼電器、火焰探測(cè)器、氮?dú)馄?、減壓閥、氮?dú)忾_(kāi)啟閥、充氮管路、排油管路、快速排油閥、斷流閥（又稱關(guān)閉閥）等[2]。排油注氮消防系統(tǒng)如圖1所示。

氣體繼電器探測(cè)到變壓器內(nèi)部的可燃?xì)怏w后，根據(jù)可燃?xì)怏w的濃度，決定是發(fā)信號(hào)，還是跳開(kāi)變壓器各側(cè)的斷路器[3]。

當(dāng)變壓器發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火焰探測(cè)器啟動(dòng)，當(dāng)氣體繼電器與火焰探測(cè)器都啟動(dòng)時(shí)，快速排油閥開(kāi)啟，迅速放掉變壓器內(nèi)部的油。

斷流閥在油枕向箱體補(bǔ)油的油流增大排放時(shí)關(guān)閉，其作用是隔離變壓器油枕和箱體內(nèi)的油，防止儲(chǔ)油柜中的油澆到初燃的火上，加劇火勢(shì)。

氮?dú)忾_(kāi)啟閥是決定氮?dú)鈨?chǔ)存與釋放的裝置，是決定是否向變壓器充氮的關(guān)鍵部件，正常情況下，氮?dú)夂陀蛪毫鞠嗟取５獨(dú)忾_(kāi)啟閥開(kāi)啟方式有2種：

（1）開(kāi)啟閥開(kāi)啟條件滿足，電路延時(shí)接通后引爆電雷管，開(kāi)啟閥快速打開(kāi)，氮?dú)膺M(jìn)入變壓器內(nèi)。

（2）開(kāi)啟閥開(kāi)啟條件滿足，電路延時(shí)接通后接通注氮機(jī)構(gòu)電磁鐵啟動(dòng)，注氮機(jī)構(gòu)重錘下落，氮?dú)馔ㄟ^(guò)減壓閥進(jìn)入變壓器內(nèi)[6]。

BMH-1A型排油注氮消防系統(tǒng)氮?dú)忾_(kāi)啟閥使用第1種開(kāi)啟方式。

2 排油注氮滅火系統(tǒng)控制原理及問(wèn)題分析

2.1 排油注氮滅火系統(tǒng)控制原理

排油注氮滅火系統(tǒng)控制原理如圖2所示。圖中云線部分為需要改造的回路。

當(dāng)變壓器發(fā)生火災(zāi)時(shí)，油箱內(nèi)部壓力急劇增加，引起氣體繼電器跳閘K1觸點(diǎn)閉合；火焰探測(cè)器的感溫元件熔斷（熔斷溫度約145℃），K4觸頭接通，繼電器K2線圈帶電，不延時(shí)常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電磁機(jī)構(gòu)啟動(dòng)。重錘把快速排油閥打開(kāi)，開(kāi)始排油。在K2整定延時(shí)20 s后，延時(shí)常開(kāi)觸頭接通，K3繼電器線圈通電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，開(kāi)啟閥把氮?dú)馄看蜷_(kāi)，氮?dú)馔ㄟ^(guò)減壓閥和注氮管路進(jìn)入油箱底部，迫使油箱內(nèi)部變壓器油循環(huán)，油箱下部較低溫度的油和頂層高溫油混合以消除熱油層，從而使表層油溫降到燃點(diǎn)之下，油箱內(nèi)部火焰自動(dòng)熄滅。

2.2 裝置存在問(wèn)題分析

（1）自動(dòng)方式時(shí)采用氣體繼電器（瓦斯保護(hù)）及火焰探測(cè)器的信號(hào)作為啟動(dòng)方式[2]，有可能在變壓器帶電的情況下進(jìn)行排油注氮，給電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)不良影響。

（2）在手動(dòng)控制方式下，按下啟動(dòng)按鈕將直接啟動(dòng)裝置。該啟動(dòng)回路簡(jiǎn)潔，但是啟動(dòng)條件單一，無(wú)其他閉鎖條件，容易造成誤動(dòng)。

（3）火焰探測(cè)器采用多只并聯(lián)方式，任何1只探測(cè)器啟動(dòng)，同時(shí)氣體繼電器啟動(dòng)都會(huì)啟動(dòng)裝置，當(dāng)某1只探測(cè)器損壞時(shí)易引起裝置誤啟動(dòng)。

（4）在控制屏的組屏方案上，每面變壓器消防控制屏安裝3～4臺(tái)控制單元，存在人為誤操作的可能[6]。

（5）重錘是依靠自身落下來(lái)啟動(dòng)排油閥的裝置，平時(shí)掛在排油閥擺桿上，導(dǎo)致擺桿長(zhǎng)期受力，可能引起排油閥微量滲油；同時(shí)電磁閥拉桿與排油閥擺桿為斜面接觸，存在重錘脫落引起誤排油的可能。

3 排油注氮滅火系統(tǒng)改進(jìn)方案

3.1 控制回路改進(jìn)方案

針對(duì)裝置存在的問(wèn)題，對(duì)BMH-1A型排油注氮滅火系統(tǒng)控制回路進(jìn)行改進(jìn)，降低滅火裝置誤動(dòng)的可能性，保證裝置在主變正常運(yùn)行時(shí)不誤動(dòng)，主變著火時(shí)不拒動(dòng)。修改后的控制回路如圖3所示，云線部分為改造后的回路。

改進(jìn)后的控制回路具有下列特點(diǎn)：

（1）增加了主變?nèi)齻?cè)斷路器位置作為啟動(dòng)條件，在火焰探測(cè)器信號(hào)、氣體繼電器信號(hào)、變壓器三側(cè)斷路器在跳位三個(gè)條件同時(shí)具備后才能啟動(dòng)，確保氣體繼電器跳開(kāi)主變?nèi)齻?cè)斷路器后才啟動(dòng)滅火裝置。

（2）設(shè)置手動(dòng)緊急解鎖按鈕SB2，保證變壓器故障著火而K1繼電器未啟動(dòng)時(shí)，能人工手動(dòng)可靠啟動(dòng)滅火裝置。

（3）將火焰探測(cè)器分成2組，在變壓器油箱頂部高、低壓側(cè)的火焰探測(cè)器均勻交叉分布為2組。每組由4個(gè)探測(cè)器并聯(lián)組成，2組之間再串聯(lián)，防止單個(gè)探測(cè)器故障誤啟動(dòng)滅火裝置。保證至少在2個(gè)以上探測(cè)器啟動(dòng)后滅火裝置才可靠啟動(dòng)，同時(shí)避免任何探測(cè)器單一故障造成裝置誤動(dòng)。改進(jìn)后的探測(cè)器接線如圖4所示。

（4）考慮無(wú)人值班變電站應(yīng)能遠(yuǎn)方啟動(dòng)滅火裝置[5]，在K1繼電器的啟動(dòng)回路增加遙控啟動(dòng)方式。在自動(dòng)方式下，當(dāng)主變著火時(shí)，可遠(yuǎn)方遙控強(qiáng)制啟動(dòng)滅火裝置。

（5）在排油閥電磁啟動(dòng)回路串接火焰探測(cè)器、瓦斯和斷路器位置重動(dòng)繼電器（K4、K1）的常開(kāi)接點(diǎn)，避免由于K2繼電器誤啟動(dòng)或誤碰，造成滅火裝置誤啟動(dòng)。在注氮回路串接火焰探測(cè)器重動(dòng)繼電器（K4）的常開(kāi)接點(diǎn)，避免K2繼電器誤啟動(dòng)后啟動(dòng)注氮回路，造成氮?dú)庑孤?/p>

（6）戶外消防柜處具有機(jī)械應(yīng)急啟動(dòng)功能，在控制回路失電時(shí)，可就地啟動(dòng)滅火裝置。

（7）對(duì)于排油閥和氮?dú)忾_(kāi)啟閥控制回路中的中間繼電器（K1、K2、K3、K4），應(yīng)采用大功率中間繼電器，啟動(dòng)電壓應(yīng)大于55%且小于70%額定直流電源電壓，保證直流電源正常時(shí)可靠啟動(dòng)，同時(shí)避免直流系統(tǒng)接地引起繼電器誤啟動(dòng)，造成滅火裝置誤啟動(dòng)。

（8）排油與注氮之間的延時(shí)時(shí)間由20 s增大到30 s，使人為判斷和采取措施的時(shí)間更充分。

3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案

（1）將電磁閥拉桿與排油閥擺桿之間的斜面接觸改為嵌入式接觸。重錘直接掛在電磁閥上，其受力點(diǎn)完全在電磁閥拉桿上，既保證了正常運(yùn)行時(shí)擺桿和排油閥不受力，又防止了重錘的誤脫落，同時(shí)保持了滅火裝置啟動(dòng)即電磁閥吸合時(shí)重錘能夠迅速脫落的特性。

（2）由于重錘和排油閥擺桿的連接點(diǎn)與電磁閥拉桿位于同一水平線時(shí)，隨重錘下沉?xí)匀恍纬蓪?duì)排油閥的扭動(dòng)力矩。使重錘和排油閥擺桿的連接點(diǎn)與電磁閥拉桿位于同一垂直線上，擺桿與重錘通過(guò)銷子連接，具有行程補(bǔ)償功能，只有當(dāng)其下落一段距離后才能帶動(dòng)擺桿受力，正常情況下重錘質(zhì)量完全由電磁閥承擔(dān)，擺桿不受力。

4 充氮滅火裝置改造方案在工程中的應(yīng)用

依據(jù)上述改造方案，對(duì)現(xiàn)運(yùn)行的排油注氮消防系統(tǒng)進(jìn)行改造。改造方案如下：

（1）采用主變保護(hù)三側(cè)操作箱的TWJ串聯(lián)，接入充氮滅火控制裝置的啟動(dòng)回路。

（2）對(duì)于采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的變電站，從主變測(cè)控屏取1路備用遙控接點(diǎn)，接入充氮滅火控制裝置的啟動(dòng)回路。

（3）增加JZC3-40Z型中間繼電器1只，現(xiàn)場(chǎng)卡軌安裝；增加LAY39-22DF/R28型帶燈閉鎖按鈕1只，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)孔配線，增加標(biāo)牌“緊急解鎖按鈕”。

（4）控制屏后按單元加裝有機(jī)玻璃防護(hù)罩。

（5）對(duì)火焰探測(cè)器重新分為2組配線。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，變壓器容量越來(lái)越大，電壓等級(jí)不斷提高，變壓器的消防裝置的作用顯得更加重要。變壓器排油注氮滅火系統(tǒng)在變壓器防爆防火中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，進(jìn)一步完善排油注氮滅火系統(tǒng)的功能顯得尤為重要，隨著排油注氮滅火系統(tǒng)功能完善與可靠性的提高，必然在電力系統(tǒng)中發(fā)揮更大的作用。

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