變壓器排油注氮滅火裝置改造技術(shù)方案

滿凱凱

(國網(wǎng)濱州供電公司， 山東 濱州 256000)

0 引言

在電力變換傳輸過程中，油浸式電力變壓器擔(dān)負(fù)著非常重要角色。變壓器油箱內(nèi)部存儲著具有絕緣性能的變壓器油。而變壓器油本身為易燃性物質(zhì)，存在發(fā)生火災(zāi)的危險。當(dāng)遇到短路、內(nèi)部絕緣損壞等故障時，會引起電弧的發(fā)生。當(dāng)變壓器油長期在電弧作用下達到燃點，會導(dǎo)致大量可燃性氣體產(chǎn)生，同時在變壓器本體內(nèi)伴隨著溫度升高和壓力聚增。當(dāng)內(nèi)部超壓達到極限時，變壓器油箱破裂，導(dǎo)致氧氣進入，造成無法估計的損失。變壓器排油注氮滅火裝置相對于水噴淋滅火系統(tǒng)具有適應(yīng)復(fù)雜工作環(huán)境、裝置成本低、安裝方便、維護量小等優(yōu)點，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。

1 傳統(tǒng)排油注氮滅火裝置存在問題

目前，濱州電網(wǎng)已運行的220 kV變壓器裝有排油注氮滅火裝置的約占80%。本文依據(jù)近幾年來排油注氮滅火裝置檢修運行維護經(jīng)驗，結(jié)合文獻[1-3]，總結(jié)了排油注氮滅火裝置在運行過程中存在的實際問題：

(1)控制回路簡單，易引起誤動作。

(2)處于自動狀態(tài)時，同時接收到瓦斯繼電器、斷路器、火災(zāi)探測器、壓力釋放閥四個啟動信號作為條件，排油注氮裝置才能動作。缺少任何一個信號，排油注氮裝置不能動作，因此裝置只有滅火功能，不具備“以防為主，防消結(jié)合”的功能。

(3)因連接桿長期受到重錘重力與外部環(huán)境的震動，易造成排油閥出現(xiàn)滲漏油現(xiàn)象。

(4)火災(zāi)探測器采用單支并聯(lián)形式，當(dāng)其中任何一支動作，裝置就會啟動，如果某一支損壞，易引發(fā)裝置誤動作。

2 排油注氮滅火系統(tǒng)改造方案

針對裝置存在的問題，根據(jù)《變壓器固定自動滅火系統(tǒng)完善化改造原則》，對已配置的固定滅火系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)場實際情況進行改造，逐步完善排油注氮滅火裝置的動作邏輯、傳感器部分、控制部分、監(jiān)控與信號部分。變壓器排油注氮滅火裝置改造后應(yīng)同時具備自動、手動啟動和遠(yuǎn)程啟動滅火裝置功能[4]。

2.1 動作邏輯

排油注氮滅火裝置滿足防爆、滅火兩種啟動方式，如圖1所示。

(1)防爆啟動=重瓦斯信號+三側(cè)開關(guān)分位+油箱超壓信號。

(2)滅火啟動=重瓦斯信號+三側(cè)開關(guān)分位+至少2個獨立回路的火災(zāi)探測器信號。

圖1 排油注氮動作邏輯圖

2.2 傳感器部分

2.2.1 火災(zāi)探測器

兩個獨立回路的火災(zāi)探測器應(yīng)采用易熔合金型或玻璃泡型探頭，如圖2所示。

(a)易熔合金型 (b)玻璃泡型圖2 火災(zāi)探測器

火災(zāi)探測器布置：火災(zāi)探測裝置布置為兩個獨立回路,如圖3所示。在變壓器本體箱蓋上重點部位布置兩路相對獨立的6個以上的火災(zāi)探測器(探測范圍覆蓋變壓器油箱頂面)，兩路火災(zāi)探測器分別交叉并接采集動作信號，以提高滅火啟動可靠性和靈敏性。

2.2.2 瓦斯繼電器

瓦斯繼電器采用具有聯(lián)動功能的雙浮球型式，如圖4所示。安裝于變壓器本體和儲油柜之間。

圖3 火災(zāi)探測器布置示意 圖4 雙浮球型瓦斯繼電器

2.3 控制部分

2.3.1 排油注氮啟動裝置

排油注氮啟動裝置為電磁閥式，如圖5所示。排油注氮啟動功率應(yīng)大于220 V×5 A(DC)；注氮閥動作線圈功率應(yīng)大于220 V×6 A(DC)。得到注氮滅火動作信號后，排油閥的閥頭動作，帶動與閥頭相連閥板動作，實現(xiàn)排油。排油閥應(yīng)無滲漏，排油閥從接收到啟動信號至完全開啟的時間應(yīng)不大于3 s。消防柜接收到消防控制柜發(fā)出的啟動信號后啟動排油閥排油，延時2～20 s后再打開氮氣釋放閥向變壓器油箱內(nèi)注入氮氣。

圖5 電磁閥式排油注氮啟動裝置

2.3.2 機械聯(lián)鎖閥門

注氮閥與排油閥間應(yīng)設(shè)有機械聯(lián)鎖閥門，如圖6所示。排油閥未動作，注氮閥誤動作時，氮氣不會進入變壓器[5]。只有當(dāng)排油閥動作后，注氮閥動作，氮氣才能進入變壓器，提高設(shè)備的安全性。

圖6 機械連鎖圖

2.3.3 斷流閥

斷流閥安裝在儲油柜和油箱之間的管路上，箭頭由儲油柜指向變壓器本體，投運時手柄指示在“運行”狀態(tài)，用于隔斷儲油柜供油，如圖7所示。斷流閥關(guān)閉流速為0.3～0.5 m/s(90～150 L/min)。

圖7 瓦斯繼電器及斷流閥布置

2.4 監(jiān)測與信號部分

2.4.1 漏油監(jiān)測裝置

漏油監(jiān)測裝置，用來檢測消防柜內(nèi)排油閥的密封性，如圖8所示。安裝于現(xiàn)場消防柜內(nèi)排油閥的下端，當(dāng)排油閥有漏油時，由收油盒把變壓器油采集后流入集油盒，當(dāng)集油盒內(nèi)油量達至浮球開關(guān)動作油面后，浮球開關(guān)動作，發(fā)出漏油報警信號。

圖8 漏油監(jiān)測裝置圖

2.4.2 機械排氣組件

注氮管路設(shè)置能夠排出泄漏氮氣的低泄高封閥，防止氮氣泄漏進入變壓器本體導(dǎo)致輕瓦斯頻繁動作，如圖9所示。正常狀態(tài)下，上端排氣孔直接與空氣相通，有氣體滲漏時，可以直接排于空氣中，防止氣體積壓進入變壓器內(nèi)部，引起瓦斯繼電器動作。排油注氮時，高氣壓使上端排氣孔動作堵死，不會在低泄高封閥上排出氣體。低泄高封閥動作壓力在0.1～0.15 MPa。

圖9 機械排氣組件

氮氣瓶組應(yīng)具有壓力監(jiān)視表，如圖10所示，壓力應(yīng)不低于7 MPa，減壓閥設(shè)定壓力為0.5～0.8 MPa，氮氣瓶組壓力低于7 MPa時，能將氮氣瓶欠壓信號上傳給消防控制柜。

圖10 氮氣瓶壓力監(jiān)視表

2.4.3 信號上傳

接入變電站監(jiān)控系統(tǒng)的信號應(yīng)該包括：系統(tǒng)電源的工作狀態(tài)、系統(tǒng)的啟動信息、閥門(排油閥、氮氣釋放閥、斷流閥等)位置狀態(tài)、檢修鎖定、裝置異常(火災(zāi)探測器報警、氣瓶壓力報警、漏油報警)。

3 總結(jié)

隨著變壓器容量與電壓等級逐漸提高，變壓器的消防安全越來越受到供電企業(yè)的關(guān)注。傳統(tǒng)的電力變壓器排油注氮滅火裝置控制系統(tǒng)因機械結(jié)構(gòu)不合理、動作邏輯單一等問題，容易產(chǎn)生排油閥滲漏油、誤動作。因此進一步完善排油注氮滅火裝置的功能，改善裝置的可靠性與穩(wěn)定性，對整個電力系統(tǒng)發(fā)展起到舉足輕重的作用[3]。