杨庆慧 陈龙飞 付菁
沈阳海为电力设备有限公司辽宁沈阳110179
摘要 一种新型排油注氮灭火系统，利用高压氮气作为动力源，实现快速、可靠排油并与注氮实现气控连锁，最后介绍了国外最新进展。
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关键词 变压器; 排油注氮; 气控排油; 国外进展; 爆破片
1 系统特点和构成
气控排油注氮灭火系统去掉了传统产品电磁机构和重锤连动的操纵机构，借用高压氮气作为排油阀的动力源，实现了机电气一体化操纵，动作迅速、准确、可靠，有效避免了传统产品由于电磁机构拉杆轨道的腐蚀而造成重锤的卡死，致使装置出现拒动的产品缺陷。新产品已通过公安部天津消防研究所国家固定灭火系统和构件质量监督检验中心检验，并获得国家实用新型专利。
排油注氮灭火装置总体布局见图1：包括1 储油柜、2 断流阀、3气体继电器、4 变压器油箱、5 电线电缆、6 火灾探测器、7 维修蝶阀、8排油管、9 注氮管、10 消防柜、11 事故油池、12 电气控制柜。
消防柜组成见图2：包括1 消防箱、2 氮气瓶、3 瓶头阀、4 减压阀、5 带低压报警的高压表、6 低压表、7 气动阀组、8 注氮管、9 排油管、10 压力变送器、11 软联管、12 气动蝶阀、13 微漏报警装置、14 除湿器。
气动阀组功能原理见图3：包括1 安全阀、2 电控二位五通阀、3顺序阀、4 气动蝶阀、5 蝶阀行程开关、6 气控二位三通阀、7 电控二位三通阀、8 低泄高封阀、9 压力开关、10 节流阀、11 单向阀。2 动作说明（所述项号除注明外均指图3）
电控系统有投运和退出两种状态，投运状态又分为手动和自动状态，自动状态时手动启动有效。
自动状态时，当重瓦斯跳闸、主回路断路器跳闸，并且图2 中火灾探测器6 出现信号或者图1 中油箱压力变送器10 达到设定值后系统自动启动，电控二位五通阀2 得电，气动蝶阀4 动作排油，使油箱泄压，将变压器油箱顶层高约200mm 的变压器油排到图1 中的事故油池，同时图1 中的断流阀2 阻断储油柜流向主油箱的变压器油。之后顺序阀3 动作，触发气控二位三通阀6 动作，延时3耀20 秒后电控二位三通阀7 得电，氮气经节流阀10 和单向阀11 注入油箱，一方面通过搅拌使变压器油降温，另一方面使变压器油与空气隔绝，去除燃烧条件。顺序阀3 的作用是保证只有当气动蝶阀4 打开后才能具备注氮条件，否则即使电磁换向阀7 得电，也不会有氮气注入油箱，这样就形成一个气控连锁。为了防止误动，做如下电气逻辑设定：只有当气动蝶阀4 后的行程开关5 反馈信号后，二位三通阀7 才能得电，实现电气连锁。系统双重连锁有效防止了系统不排油前误注氮造成的油箱破坏。
手动操作方法是：当工作人员发现险情，确认需要启动排油注氮灭火装置后，首先将事故变压器从电网中切除，然后在图1 中电气控制柜12 上寻找手动按钮，掀开两个翻盖，左右两个手指同时按下两个手动按钮，即可启动该系统。
单向阀11 起到隔离变压器油和氮气的作用。当减压器发生故障，减压器出口出现高压氮气后，安全阀1 起到泄压保护的作用。
当高压气体泄漏到单向阀11 前的管路时，气体会从低泄高封阀8 排走，正常注氮时项8 关闭，压力开关10 会反馈一个电信号，证明注氮正常，否则为故障状态，显示在控制柜面板。当氮气瓶内压力降到设定值时，图2 中电接点压力表5 反馈的低压报警信号会显示在控制柜面板。正常工作时，如果图2 中气动碟阀12 发生泄漏，图2中漏油报警装置13 上的浮子开关，会反馈一个信号并显示在控制柜面板。
3 实验结果
3.1 排油时间
GA835—2009 规定小于3 秒，我公司气动蝶阀全部打开时间实测为0.4耀0.5 秒，电磁脱扣机构排油完全打开时间实测为0.8原1.0秒。由于存在腐蚀和静摩擦力，电磁铁给电后存在拒动可能性。建议已经采用这种结构的用户使用过程中注意触点的清洁、防腐及表面光洁度，最好加一点润滑油，防腐并减小起动力，降低出现拒动的可能性。
3.2 灭火时间
GA835—2009 规定小于60 秒，这是型式实验时从发令排油到火灭的时间，我公司产品在延时为10 秒情况下灭火时间为26 秒。此值与实验人员发令时火情严重程度、延时设定值、注氮口分布、实验油箱断面尺寸、氮气供给强度、消防箱与油箱距离等因素有关。由于普通变压器油自燃点较高，实验时点火宜采用氧—乙炔火焰。
3.3 注氮时间
GA835—2009 规定大于10 分钟，我公司实验值为16 分钟。此值与节流阀开口度、氮气瓶的容积、数量、压力等因素有关。由此可见，气控排油注氮灭火系统较传统产品在上述几个方面都有了较大进步。
4 两点讨论
4.1 火灾探测器
目前国内多数采用玻璃球型火灾探测器，爆破温度为141益，也有采用93益。供货商确认，海拔高度对爆破温度的影响可以忽略不计。不同形式火灾探测器有易熔合金型，还有采用线型感温探测器（linear heat detector），这是一种测点更多，更可靠，技术更先进的探测元件。
4.2 充氮压力及氮气瓶高压报警值
市场上常用的消防用氮气瓶工作压力（WP）为15MPa（天津消防研究所正在推动国内企业制造17.2MPa 的标准氮气瓶），也就是GA835—2009 规定的环境温度上限60益时的内部压力。由于氮气瓶内气体压力与气体的绝对温度成正比，建议采用图4 判断氮气瓶内压力是否正常。使用地点海拔高度超过2000 米需考虑适当降低氮气瓶充气压力。
5 国外进展
法国SERGI 公司自上世纪九十代开始研究更有效的消防措施，2002 和2004 年分别在法国和巴西的高压实验室利用充油的大型变压器激发不同能量的电弧进行了两组共62 次实验，取得了大量有实用价值的实验数据，验证了爆破片取代排油阀的有效性。另外在有载调压开关和油气分离箱增加了注氮口，同时将可燃性混合气体统一用管道排到了远离变压器的安全之处。
6 结束语
新型的气控排油注氮灭火系统安全可靠，实用高效；国外结构与目前国内产品结构出现了本质性差异，值得国内同行关注;国家认证认可监督管理委员会已明确将油浸式变压器排油注氮灭火设备列入强制性产品认证范围，2015 年9 月后未取得CCC 认证的产品将不得在市场销售；最后希望电力管理部门能够统计变压器事故中各种消防系统的动作反应情况，以便为今后变压器消防系统改进工作提供更翔实的依据。
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