變壓器排油注氮滅火裝置的風(fēng)險(xiǎn)分析

鄭永建

(國(guó)網(wǎng)四川省電力公司成都供電公司，四川 成都 610041)

0 引言

大型油浸式電力變壓器是變電站的核心設(shè)備，其內(nèi)部使用了大量的固體絕緣材料和變壓器油，當(dāng)其內(nèi)部故障發(fā)生電弧閃絡(luò)時(shí)，油受熱分解產(chǎn)生的蒸汽可能形成火災(zāi)，造成重大損失。為防止變壓器火災(zāi)事故以及盡可能降低事故損失，國(guó)家規(guī)定：“單臺(tái)容量為125 MVA及以上的主變壓器應(yīng)設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)、合成型泡沫噴霧系統(tǒng)或其他固定式滅火裝置?！苯陙?lái)，排油注氮滅火裝置在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。由于排油注氮滅火裝置的管路與變壓器本體直接相通，當(dāng)其正常運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部充滿了變壓器油；若此時(shí)排油注氮滅火裝置非正常動(dòng)作，將會(huì)排出變壓器中的油，可能損壞變壓器。

1 排油注氮滅火裝置簡(jiǎn)介

1.1 裝置的構(gòu)成

排油注氮滅火裝置通常由消防控制柜、消防柜、斷流閥、感溫火災(zāi)探測(cè)裝置和排油管路、注氮管路及相關(guān)二次控制回路等組成。

1.2 裝置的動(dòng)作原理

排油注氮滅火裝置可設(shè)置為自動(dòng)和手動(dòng)2種啟動(dòng)方式。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，油箱內(nèi)部產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w，引起氣體繼電器動(dòng)作，發(fā)出重瓦斯信號(hào)，斷路器跳閘；同時(shí)會(huì)導(dǎo)致油溫升高，使布置在變壓器上的感溫火災(zāi)探測(cè)器動(dòng)作。如排油注氮滅火裝置處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，則在接收到重瓦斯、感溫火災(zāi)探測(cè)器、油箱超壓及斷路器跳閘動(dòng)作信號(hào)后自動(dòng)啟動(dòng)；如裝置處于手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，則在觀察到火災(zāi)后，按下控制柜上的“手動(dòng)啟動(dòng)”按鈕后立即啟動(dòng)。

裝置啟動(dòng)后，首先將變壓器油箱頂部部分熱油排入油池，釋放壓力，以防止二次燃爆；同時(shí)斷流閥動(dòng)作切斷油枕至油箱的補(bǔ)油回路，以防止火上澆油。排油一定時(shí)間(約3～20 s)后，將氮?dú)庾⑷胗拖涞撞浚a(chǎn)生類似“漩渦”的效果，強(qiáng)制熱冷油混合，進(jìn)行冷熱交換，使油溫降至燃點(diǎn)以下；同時(shí)大量氮?dú)夥e聚于油的燃燒表面，稀釋空氣中的氧氣并隔絕空氣，以達(dá)到迅速滅火的目的。此后連續(xù)充氮10 m in以上，降低變壓器油溫，充分冷卻油箱，以防止復(fù)燃。

2 排油注氮滅火裝置運(yùn)行和管理現(xiàn)狀

2.1 運(yùn)行現(xiàn)狀

截至2014年9月底，某公司所轄電網(wǎng)共有220 kV變電站41座，其中有76臺(tái)變壓器加裝了排油注氮滅火裝置，占全部85臺(tái)220 kV變壓器總數(shù)的89.4 %。通過(guò)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)排油注氮滅火裝置的運(yùn)行狀態(tài)設(shè)定各有不同：有的將消防控制柜設(shè)置為手動(dòng)啟動(dòng)狀態(tài)，解除排油重錘機(jī)構(gòu)、充氮重錘機(jī)構(gòu)機(jī)械閉鎖，并將其設(shè)置為運(yùn)行狀態(tài)；有的將消防控制柜設(shè)置為退出狀態(tài)，且將排油重錘機(jī)構(gòu)、充氮重錘機(jī)構(gòu)機(jī)械鎖定；沒有一套排油注氮滅火裝置將消防控制柜設(shè)定為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。具體情況如表1所示。

表1 排油注氮滅火裝置運(yùn)行狀況

此外，在建設(shè)變電站時(shí)，未將排油注氮滅火裝置的啟動(dòng)操作回路接入監(jiān)控系統(tǒng)，僅接入其動(dòng)作信號(hào)，這導(dǎo)致變電站雖然實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)視，但當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，因消防控制柜設(shè)置成手動(dòng)啟動(dòng)，而無(wú)法在遠(yuǎn)方操作啟動(dòng)裝置進(jìn)行排油注氮滅火。

2.2 維護(hù)和檢修現(xiàn)狀

該公司將變壓器排油注氮滅火裝置按自動(dòng)消防設(shè)施對(duì)待。根據(jù)“自動(dòng)消防設(shè)施應(yīng)當(dāng)由具有相應(yīng)資質(zhì)的單位和人員定期進(jìn)行維護(hù)、檢測(cè)”的規(guī)定，由于該公司的檢修分公司無(wú)消防設(shè)施的維護(hù)、檢測(cè)資質(zhì)，因此，將其外包給具有消防維護(hù)檢修資質(zhì)的其他單位開展日常維護(hù)和檢修工作。

3 存在的安全風(fēng)險(xiǎn)

由該公司排油注氮滅火裝置運(yùn)行現(xiàn)狀調(diào)查情況可知，該裝置除了在變壓器運(yùn)行中的設(shè)置狀態(tài)不統(tǒng)一，不便于運(yùn)行管理外，還存在如下安全風(fēng)險(xiǎn)。

(1) 由于國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)已基本完成變電站無(wú)人值班改造，通常情況下站端無(wú)人值守；因此在變壓器運(yùn)行中將消防控制柜設(shè)置成手動(dòng)啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，一旦發(fā)生變壓器火災(zāi)事故，雖然調(diào)控人員可在遠(yuǎn)方進(jìn)行監(jiān)視，但由于未將排油注氮滅火裝置的啟動(dòng)操作回路接入監(jiān)控系統(tǒng)，且運(yùn)維人員無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)到達(dá)變電站控制室手動(dòng)啟動(dòng)裝置，從而無(wú)法發(fā)揮該裝置的滅火功能。

(2) 在變壓器運(yùn)行中將消防控制柜設(shè)置成退出狀態(tài)，且將排油重錘機(jī)構(gòu)和充氮重錘機(jī)構(gòu)置于機(jī)械閉鎖狀態(tài)時(shí)，排油注氮滅火裝置未投入運(yùn)行。在這種狀態(tài)下，一旦變壓器發(fā)生火災(zāi)事故，需運(yùn)行人員到就地消防柜解除充氮開啟閥及排油重錘機(jī)構(gòu)的機(jī)械閉鎖后，才能在控制屏上啟動(dòng)排油注氮滅火裝置。但為了縮小滅火氣體輸送距離和便于控制排油注氮，消防控制柜距變壓器的距離不宜大于8 m，因此通常將消防控制柜設(shè)置在變壓器油坑附近。當(dāng)變壓器發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，運(yùn)維人員無(wú)法靠近消防柜去取下機(jī)械鎖銷，導(dǎo)致排油注氮滅火裝置無(wú)法啟動(dòng)，可能造成火災(zāi)事故擴(kuò)大。

由上述分析可知，當(dāng)前條件下排油注氮滅火裝置所設(shè)置的運(yùn)行狀態(tài)均存在事故發(fā)生時(shí)無(wú)法及時(shí)啟動(dòng)裝置滅火的缺陷，會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)事故擴(kuò)大，存在較大的管理責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)。

4 風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的原因分析

4.1 運(yùn)行管理規(guī)程缺失

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)有關(guān)變壓器排油注氮滅火裝置的規(guī)程有2個(gè)：

(1) 中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)頒布的CECS187—2005《油浸變壓器排油注氮裝置技術(shù)規(guī)程》，于2005-10-01開始施行；

(2) 中華人民共和國(guó)公安部消防局提出、全國(guó)消防標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員頒布的GA 835—2009《油浸變壓器排油注氮滅火裝置》，于2009-07-01開始施行。

這2個(gè)規(guī)程規(guī)范了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、施工、驗(yàn)收和維護(hù)，為保證產(chǎn)品的質(zhì)量和應(yīng)用起到了指導(dǎo)性作用。但這2個(gè)規(guī)程均未對(duì)裝置的日常運(yùn)行提出要求，而電力行業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)也無(wú)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)裝置的運(yùn)行作出明確的規(guī)定，使得排油注氮滅火裝置運(yùn)行管理無(wú)章可循。

4.2 規(guī)程、條例對(duì)檢修周期規(guī)定不一致

CECS187—2005《油浸變壓器排油注氮裝置技術(shù)規(guī)程》要求每年(或配合變壓器年檢時(shí))應(yīng)對(duì)排油注氮滅火裝置進(jìn)行檢查及模擬試驗(yàn)；《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施(修訂版)》要求應(yīng)結(jié)合例行試驗(yàn)檢修，定期對(duì)排油注氮滅火裝置進(jìn)行維護(hù)和檢查；有關(guān)地方消防條例明確要求自動(dòng)滅火系統(tǒng)應(yīng)每年進(jìn)行1次全面檢測(cè)。這些規(guī)程、條例對(duì)排油注氮滅火裝置的維護(hù)、檢查、試驗(yàn)周期的規(guī)定不一致。由于排油注氮滅火裝置的全面檢查、模擬試驗(yàn)涉及變壓器跳閘回路，且該裝置的維護(hù)、檢測(cè)是由外委單位實(shí)施的；為保證試驗(yàn)安全，確需變壓器停電，以防止試驗(yàn)中發(fā)生變壓器跳閘事故。而按DL/T393—2010《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》中變壓器停電例行試驗(yàn)周期為3～4.5年的規(guī)定，如果配合變壓器年檢時(shí)再對(duì)排油注氮滅火裝置進(jìn)行全面檢查，則對(duì)裝置維護(hù)、檢測(cè)的周期又與地方消防條例相矛盾。

目前相關(guān)規(guī)定在排油注氮滅火裝置檢修周期上不一致，且在現(xiàn)實(shí)中又無(wú)法做到每年停電對(duì)變壓器排油注氮滅火裝置進(jìn)行維護(hù)、檢測(cè)，所以運(yùn)行單位無(wú)法把握裝置的工況；由于擔(dān)心排油注氮滅火裝置會(huì)在變壓器運(yùn)行中誤動(dòng)而引發(fā)事故，因此不敢將排油注氮滅火裝置的排油、注氮重錘解除機(jī)械閉鎖，而使排油注氮滅火裝置未投入運(yùn)行。

5 建議采取的措施

(1) 盡快制定電力行業(yè)對(duì)排油注氮滅火裝置的運(yùn)行、檢修管理規(guī)定，統(tǒng)一其運(yùn)行設(shè)置狀態(tài)，規(guī)范其運(yùn)行管理。

(2) 制定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在新建時(shí)將該裝置的啟動(dòng)操作回路接入監(jiān)控系統(tǒng)，并逐步安排對(duì)已投運(yùn)的設(shè)備進(jìn)行改造，以確保監(jiān)控人員在遠(yuǎn)方發(fā)現(xiàn)變壓器火災(zāi)事故時(shí)能及時(shí)手動(dòng)啟動(dòng)排油注氮滅火裝置。

(3) 與輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修工作結(jié)合，制定有針對(duì)性的檢修規(guī)程，明確合理的檢修周期，以提高設(shè)備的檢修質(zhì)量，保證排油注氮滅火裝置正確動(dòng)作。

6 結(jié)束語(yǔ)

排油注氮滅火裝置在我國(guó)已有20多年的運(yùn)行歷史，隨著其使用越來(lái)越廣泛，該裝置能否正確動(dòng)作已成為影響大型變壓器以及電網(wǎng)安全運(yùn)行的一個(gè)重要因素。由于該裝置直接與變壓器本體相連，是一種很重要的變壓器組件，有關(guān)協(xié)會(huì)宜盡早組織行業(yè)性討論，論證將其納入變壓器組件管理的可行性，并在變壓器的運(yùn)行、檢修規(guī)程中增加相應(yīng)的規(guī)定，以規(guī)范管理，保證變壓器的安全運(yùn)行。

1 電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院．DL5103—2012 35 kV～220 kV無(wú)人值班變電站設(shè)計(jì)規(guī)程[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012．

2 劉元生．排油注氮裝置重錘誤動(dòng)引發(fā)的主變壓器事故分析[J]．四川電力技術(shù)，2012，35(6)：73-75.

3 高常發(fā)，裘永衛(wèi)，張勝利．排油注氮式滅火裝置的應(yīng)用與發(fā)展[J]．變壓器，2006，43(6)：22-25.