底福軍

摘要：隨著國(guó)家電網(wǎng)對(duì)變電站工作部署要求，需要對(duì)變電站中的變壓器進(jìn)行消防設(shè)計(jì)，基于這一基礎(chǔ)高壓變壓器配套的排油充氮系統(tǒng)起到重要的作用。對(duì)此，本文主要針對(duì)變電站現(xiàn)場(chǎng)主變壓器消防設(shè)計(jì)需求，對(duì)排油充氮系統(tǒng)的原理及具體運(yùn)用問(wèn)題進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：變電站;主變壓器;排油充氮系統(tǒng);運(yùn)用

電力變壓器是變電站工作中重要的設(shè)備之一。目前在變電站工作中高壓油浸式變壓器使用比較多，其作為體積最大的充油設(shè)備，往往處于高負(fù)荷、大電流的工作狀態(tài)下，尤其是在夏季高溫時(shí)，變壓器的頂層油濕較高，這樣很容易帶來(lái)火災(zāi)隱患。另外，在長(zhǎng)時(shí)間的高負(fù)荷運(yùn)行下，很容出現(xiàn)變壓器內(nèi)部故障問(wèn)題，進(jìn)而使得變壓器油快速形成高壓油氣狀態(tài)，在內(nèi)部壓力達(dá)到極限時(shí)，會(huì)導(dǎo)致變壓器本體變形損壞，嚴(yán)重情況下會(huì)引發(fā)爆炸、火災(zāi)等風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)于變電站中的高壓變壓器，必須考慮設(shè)計(jì)和安裝消防滅火裝置。

由于排油充氮系統(tǒng)具有防爆、防火、滅火的功能，而且其操作簡(jiǎn)單，巡視維護(hù)工作量較小等優(yōu)點(diǎn)，目前在主變壓器消防及系統(tǒng)可靠性方面具有較好的應(yīng)用效果，因此目前廣泛應(yīng)用于新建變電站主變壓器消防設(shè)計(jì)中，同時(shí)隨著科技的進(jìn)步，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、信息和通信等技術(shù)的出現(xiàn)，能將排油充氮系統(tǒng)連接如信號(hào)控制中心網(wǎng)絡(luò)中，從而實(shí)現(xiàn)有效的監(jiān)控和管理。

1.排油充氮系統(tǒng)的運(yùn)行原理分析

變壓器防火保護(hù)系統(tǒng)中，常用的有水噴霧系統(tǒng)、泡沫噴淋系統(tǒng)、干粉滅火系統(tǒng)和排油充氮系統(tǒng)四種。其中水噴霧系統(tǒng)需要單獨(dú)設(shè)置蓄水池和大面積的水管道，所以運(yùn)行過(guò)程中容易生銹，會(huì)增加日常維護(hù)難度，且可靠性較低。泡沫噴淋系統(tǒng)的成本較高，在實(shí)際應(yīng)用中容易受地質(zhì)條件及環(huán)境的影響。干粉滅火系統(tǒng)補(bǔ)氣較困難，設(shè)計(jì)復(fù)雜，占地面積較大。而排油充氮系統(tǒng)相比較于其他三種系統(tǒng)而言，比較適用于主變等充油設(shè)備消防滅火，系統(tǒng)反應(yīng)速度較快，滅火迅速可靠。而且的零部件較少、安裝簡(jiǎn)單、充氣方便、投資較小、無(wú)污染，有較高的可靠性。

啟動(dòng)排油充氮系統(tǒng)的條件包括主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘、重瓦斯發(fā)出動(dòng)作信號(hào)、火災(zāi)探測(cè)器，在滿足這些條伴隋況下，排油充氮系統(tǒng)啟動(dòng)，且能在0.5秒內(nèi)快速開啟排油閥，油箱油面高度降低，進(jìn)而降低油箱內(nèi)部的壓力。同時(shí)，變壓器儲(chǔ)油柜下的斷流閥動(dòng)作，自動(dòng)切斷儲(chǔ)油柜到變壓器箱體的補(bǔ)油油路，杜絕高位儲(chǔ)油柜的“火上澆油”。排油閥開啟的2秒后，變壓器箱體底部氮?dú)忾y開啟，所充人的氮?dú)馀c變壓器油層充分?jǐn)嚢?，能夠?qiáng)制冷卻故障點(diǎn)油溫，并形成氮?dú)獗Ｗo(hù)層隔絕氧氣的進(jìn)入，達(dá)到防火滅火的目的。隨后可連續(xù)注入30分鐘以上的氮?dú)?，充分冷卻變壓器油，徹底滅火，防止復(fù)燃。具體的原理圖可見(jiàn)下圖1。

2.排油充氮系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

根據(jù)上述可得知，相比較于其他消防系統(tǒng)，將排油充氮系統(tǒng)應(yīng)用于高壓油浸式變壓器中，具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

第一，能夠快速開啟排油閥，這樣在變壓器發(fā)生故障時(shí)，能夠有效扼制變壓器本體壓力劇增的趨勢(shì)，同時(shí)如果主變區(qū)域出現(xiàn)火災(zāi)，也能夠立即進(jìn)入到排油充氮的模式，這樣能夠有效避免爆炸及火情復(fù)燃等風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。

第二，系統(tǒng)反應(yīng)迅速，能夠在2秒內(nèi)快速啟動(dòng)并滅火，滅火效率較高，其通過(guò)持續(xù)注入氮?dú)?0分鐘以上，能夠有效降低油箱油溫，徹底滅火，防止復(fù)燃。

第三，系統(tǒng)安全可靠性較高，在排油充氮系統(tǒng)中設(shè)置了信號(hào)與邏輯啟動(dòng)模塊，這樣能夠保證系統(tǒng)的靈敏性和可靠性，也能避免誤操作的情況。

第四，操作簡(jiǎn)單且無(wú)污染，在排油充氮系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，基本處于免維護(hù)的狀態(tài)，而且在變電站生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)充人的氮?dú)鈱?duì)環(huán)境和水資源并不會(huì)造成污染。

3.排油充氮系統(tǒng)的日常維護(hù)

為了更好地發(fā)揮出排油充氮系統(tǒng)的應(yīng)有優(yōu)勢(shì)，保證變電站安全生產(chǎn)，需要定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查維護(hù)。檢查維護(hù)的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：

第一，對(duì)排油充氮系統(tǒng)控制柜的直流電源輸入電壓進(jìn)行檢查，同時(shí)對(duì)屏前運(yùn)行指示燈和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，確保均處于正常狀態(tài);

第二，對(duì)排油充氮系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行檢查，確保系統(tǒng)處于自動(dòng)啟動(dòng)的狀態(tài)，同時(shí)需要保證主變運(yùn)行和在線監(jiān)測(cè)裝置處于正常狀態(tài);

第三，檢查變電站生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)結(jié)構(gòu)部件是否完好，包括排油管、注氮管、排油連接閥、注氮隔離閥及密封器件等，同時(shí)保證緊固件和支架等正常，保證維修鎖定插桿處于拔出狀態(tài)，以及保證消防控制柜中除濕加熱器正常運(yùn)行;

第四，對(duì)排油動(dòng)作進(jìn)行模擬試驗(yàn)，需要通過(guò)關(guān)閉排油連接閥和退出排油閥啟動(dòng)裝置來(lái)試驗(yàn);

第五，對(duì)系統(tǒng)注氮?jiǎng)幼鬟M(jìn)行模擬試驗(yàn)，需要通過(guò)關(guān)閉注氮隔離閥和退出隔離氮?dú)忉尫砰y啟動(dòng)裝置來(lái)試驗(yàn);

第六，在保證系統(tǒng)處于自動(dòng)啟動(dòng)狀態(tài)的同時(shí)，對(duì)防滅火和防火自動(dòng)啟動(dòng)進(jìn)行模擬試驗(yàn)，可通過(guò)輸入火災(zāi)探測(cè)裝置啟動(dòng)信號(hào)、重瓦斯動(dòng)作信號(hào)、主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘來(lái)進(jìn)行;

第七，在保證系統(tǒng)處于自動(dòng)啟動(dòng)狀態(tài)的同時(shí)，輸入啟動(dòng)系統(tǒng)的三個(gè)信號(hào)動(dòng)作，以此對(duì)系統(tǒng)防爆、防火自動(dòng)啟動(dòng)功能進(jìn)行試驗(yàn);

第八，將排油充氮系統(tǒng)調(diào)至手動(dòng)啟動(dòng)狀態(tài)，然后對(duì)手動(dòng)緊急啟動(dòng)功能進(jìn)行模擬試驗(yàn)，確保該功能處于正常狀態(tài);

4.排油充氮系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中需要注意的問(wèn)題

由于在變電站現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工作中，會(huì)面臨著較復(fù)雜的環(huán)境，一定程度上會(huì)使得排油充氮系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中受到影響，進(jìn)而出現(xiàn)以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

第一，氮?dú)鈮毫眲∠陆怠Ｈ绻谂庞统涞到y(tǒng)實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中出現(xiàn)氮?dú)鈮毫眲∠陆档那闆r，這說(shuō)明可能存在裝置漏氣的情況，此時(shí)需要對(duì)減壓閥等接頭位置的零部件進(jìn)行檢查，如果有松動(dòng)的情況，需要及時(shí)擰緊;如果是氮?dú)馄繅毫﹂y存在漏氣問(wèn)題，則需要及時(shí)更換氮?dú)忾y門。

第二，排油充氮管道與變壓器本體連接位置出現(xiàn)漏油。如果出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，需要對(duì)排油充氮管道與變壓器本體連接位置的螺栓進(jìn)行檢查，如果存在螺栓松動(dòng)或未擰緊的情況，需要及時(shí)擰緊。同時(shí)需要檢查管道是否變形，如果構(gòu)成缺陷，則需要考慮結(jié)合停電計(jì)劃來(lái)解決。

第三，氮?dú)鈭?bào)警燈亮起。如果氮?dú)鈭?bào)警燈亮起，可能是因?yàn)榈獨(dú)馄康膲毫Υ嬖诓蛔愕囊?，此時(shí)需要檢查氮?dú)馄康膲毫?，如果壓力不足，則需要及時(shí)補(bǔ)充純度為99.99%的氮?dú)?。另外，在變電站日常的巡視檢修工作中，要重視氮?dú)鈮毫Ρ淼臋z查，確保其壓力值處于8-15MPa之間，如果壓力指示值低于8MPa，此時(shí)就需要及時(shí)更換氮?dú)馄恐械牡獨(dú)狻?/p>

第四，重瓦斯系統(tǒng)出現(xiàn)誤動(dòng)作。如果重瓦斯系統(tǒng)在主變區(qū)域內(nèi)沒(méi)有火情時(shí)出現(xiàn)誤動(dòng)作，此時(shí)需要及時(shí)切斷消防屏幕前的鎖控開關(guān)，然后在報(bào)警信號(hào)復(fù)歸后在切換至正常運(yùn)行狀態(tài)。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，變電站作為電網(wǎng)運(yùn)行的重要組成部分，受到了人們的廣泛關(guān)注，尤其是對(duì)變電站工作中采用的高壓油浸式變壓器等電力設(shè)備的消防安全管理重視程度越來(lái)越高。由于排油充氮系統(tǒng)可靠性高，所以被廣泛應(yīng)用與變電站消防安全管理中，且實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中能夠有效避免各類安全隱患發(fā)生，所以具有較大的運(yùn)用價(jià)值。