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      排油注氮消防裝置在變電站中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

      2016-04-25 06:08:48陳偉利胡香香霍鵬飛
      中國(guó)科技博覽 2016年7期
      關(guān)鍵詞:主變壓器防火

      陳偉利++胡香香++霍鵬飛

      [摘 要]主變壓器作為電網(wǎng)心臟,其安全可靠性顯得極為重要。主變排油注氮消防裝置在防止主變火災(zāi)及內(nèi)部重大故障起到快速及時(shí)防火防爆的保護(hù)作用,成為變壓器的必備保護(hù)裝置。本文對(duì)排油注氮消防裝置的基本結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行分析,以及簡(jiǎn)述排油注氮的注意事項(xiàng)和優(yōu)點(diǎn),意在推進(jìn)該保護(hù)裝置朝更可靠、智能、高效的方向發(fā)展。

      [關(guān)鍵詞]主變壓器 排油注氮 防火 防爆

      中圖分類(lèi)號(hào):P448 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2016)07-0237-01

      1.引言

      油浸變壓器是發(fā)電廠和變電站的主要電力設(shè)備之一,在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著“心臟”的功能,一旦發(fā)生故障,將導(dǎo)致整個(gè)區(qū)域內(nèi)的電力網(wǎng)癱瘓。變壓器工作在高電壓、大電流狀態(tài),隨著負(fù)荷的增加溫度會(huì)不斷升高,因此存在火災(zāi)的危險(xiǎn)因素。為了確保變電站的安全可靠性,國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定大型變壓器必須配置排油注氮滅火裝置[1-2]。

      主變壓器排油注氮滅火裝置是專(zhuān)門(mén)用于變壓器防護(hù)和滅火的一種新型裝置,彌補(bǔ)了當(dāng)前水噴霧滅火系統(tǒng)及其他滅火系統(tǒng)不能預(yù)防火災(zāi)的不足。裝置具有防爆、防火、滅火的功能,其特點(diǎn)是瞬間將要發(fā)生的災(zāi)害隱患消除在萌芽狀態(tài),一改傳統(tǒng)的被動(dòng)滅火為主動(dòng)滅火,完全或最大限度地保護(hù)了變壓器。

      2.排油注氮裝置的組成及基本原理

      2.1 排油注氮裝置的組成

      排油注氮裝置主要由控制、斷流、排油、注氮4個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成。

      控制系統(tǒng)是排油注氮裝置的神經(jīng)中樞,由火災(zāi)探測(cè)器和消防報(bào)警控制器組成。火災(zāi)探測(cè)器分為感溫火災(zāi)探測(cè)器、壓力探測(cè)器等,安裝在變壓器的不同部位,實(shí)現(xiàn)全方位、多技術(shù)探測(cè)火災(zāi)。在變壓器發(fā)生事故時(shí),探測(cè)器測(cè)到火災(zāi)信號(hào),并分別將報(bào)警信號(hào)送到消防報(bào)警控制器,確認(rèn)變壓器火災(zāi)事故,并啟動(dòng)斷流系統(tǒng)、排油系統(tǒng)和注氮系統(tǒng),確保變壓器的安全。

      斷流系統(tǒng)主要是通過(guò)啟動(dòng)斷流閥,自動(dòng)切斷油枕到變壓器箱體的補(bǔ)油油路,杜絕高位油枕繼續(xù)補(bǔ)油,從而保護(hù)油枕,防止變壓器火災(zāi)的蔓延。

      排油系統(tǒng)由快速排油閥、排油機(jī)構(gòu)、排油管路、排油視窗4部分組成。排油管路的上端接在變壓器端距油箱頂部約200mm的位置,管徑根據(jù)變壓器的容量確定。另一端下傾斜2°接到事故油池,方便排油。排油管路穿過(guò)現(xiàn)場(chǎng)消防柜,與其中的排油機(jī)構(gòu)、排油閥和排油視窗相連。其中,通過(guò)排油視窗可觀測(cè)排油過(guò)程。

      2.2 排油注氮裝置的基本原理

      排油注氮裝置具有防火和防暴兩個(gè)功能,如圖1控制邏輯系統(tǒng)圖,當(dāng)請(qǐng)求信號(hào)發(fā)出后,系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行:

      1)在0.2秒內(nèi)開(kāi)啟快速排油閥將內(nèi)部壓力釋放,以防止變壓器爆炸。同時(shí)關(guān)閉斷流閥,將油枕內(nèi)的油與變壓器箱體隔離。同時(shí),排油系統(tǒng)啟動(dòng),將箱體內(nèi)的油排入事故油池,其排低至變壓器頂蓋下方15~20cm。

      2)排油20秒后才開(kāi)始注入氮?dú)?,這樣可以防止體積膨脹導(dǎo)致燃燒的油溢出,氮?dú)庾⑷霑?huì)持續(xù)30分鐘以上,充分冷卻變壓器,可徹底撲滅火災(zāi),防止復(fù)燃[3-5]。

      如上圖1所示,若只收到上述任何一個(gè)或單一信號(hào)而沒(méi)有另一個(gè)信號(hào)配合,則有關(guān)防爆防火系統(tǒng)不能啟動(dòng),但所出現(xiàn)的信號(hào)會(huì)于遠(yuǎn)方的控制箱信號(hào)顯示。此外,亦可通過(guò)手動(dòng)操作,隨時(shí)啟動(dòng)滅火系統(tǒng)。

      變壓器的壓力釋放閥和溫感火災(zāi)探測(cè)器被連接到變壓器接線箱上。電纜直接從變壓器到控制室里的控制箱內(nèi),控制箱又連接到安裝在變壓器附近的消防柜。消防柜中裝有防爆防火裝置的主要機(jī)械部件。另外,防爆保護(hù)程序的啟動(dòng)和氮?dú)庾⑷胫g的時(shí)間,由延時(shí)繼電器整定為3秒鐘(防爆防火啟動(dòng))或20秒(滅火啟動(dòng))。此繼電器安裝在壓力為15MPa方并可將氮?dú)馄可系淖⒌y打開(kāi),擊穿氮?dú)馄宽斏系姆辣?/p>

      在發(fā)生事故前快速排油閥和氮?dú)忉尫砰y處于關(guān)閉狀態(tài)。排油注氮裝置對(duì)于變壓器初期火災(zāi)滅火效率較高,但是一旦變壓器油由于箱體燒裂而流出,在變壓器外部燃燒時(shí),該裝置將不能對(duì)其發(fā)揮作用。因此,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在站區(qū)設(shè)置室外消火栓及手提式滅火器等設(shè)施,防止火災(zāi)蔓延。

      為了便于管道充油時(shí)管道內(nèi)殘留氣體從排氣旋塞排出,排油管和注氮管伸向消防柜的水平管道應(yīng)有2%的上升坡度,以防止殘留氣體進(jìn)入變壓器油箱。同時(shí),排油注氮消防系統(tǒng)一旦誤啟動(dòng)會(huì)造成嚴(yán)重事故,所以需采用各種措施避免人為誤操作,防止裝置誤動(dòng)作。

      3.排油注氮技術(shù)與應(yīng)用

      變壓器有很大的火災(zāi)危險(xiǎn)性,并有發(fā)生爆炸的可能。變壓器因嚴(yán)重故障,瞬間產(chǎn)生大量高溫、高壓可燃?xì)怏w,使內(nèi)部壓力超過(guò)變壓器殼體的承載力而造成殼體爆裂、變壓器噴油的現(xiàn)象。因此,排油注氮系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用尤為重要[8-10]。

      與其它滅火系統(tǒng)相比,排油充氮裝置對(duì)于撲滅變壓器火災(zāi)具有實(shí)用范圍廣、動(dòng)作可靠、及時(shí)造成的損失小、設(shè)備簡(jiǎn)單、安裝方便、無(wú)冰結(jié)、無(wú)阻塞、無(wú)誤動(dòng)、能連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn);其滅火時(shí)間小于2min,試驗(yàn)時(shí)滅火時(shí)間僅需22s,充氮時(shí)間大于30min,且費(fèi)用較低。

      目前排油充氮滅火在國(guó)際上已廣泛采用,僅法國(guó)的SERGI 公司的排油充氮裝置已在20多個(gè)國(guó)家5000多臺(tái)變壓器上安裝,中國(guó)現(xiàn)已逐步采用高性能的排油充氮滅火裝置替代水噴霧和CO2 氣體滅火裝置。已經(jīng)在發(fā)電廠、110kV變電站、220kV變電站、500kV變電站等有了廣泛的應(yīng)用。

      4.結(jié)論

      隨著科技與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,電能需求不斷升級(jí),主變壓器電壓等級(jí)越來(lái)越高,容量越來(lái)越大,作為電網(wǎng)心臟的主變壓器其安全可靠性顯得極為重要。主變排油注氮消防裝置在防止主變火災(zāi)及內(nèi)部重大故障起到快速及時(shí)防火防爆的保護(hù)作用,并有效降低事故損失,對(duì)于變壓器這種高價(jià)值設(shè)備成為必備保護(hù)裝置,本文對(duì)排油注氮消防裝置的分析大部分來(lái)自實(shí)際設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn),意在推進(jìn)該保護(hù)裝置的朝更可靠、智能、高效的方向發(fā)展。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 陳西庚,變壓器可采用注氮滅火裝置[J],新疆電力,2000,65(2):29-30.

      [2] 劉汝義,杜世鈴.發(fā)電廠與變電所消防設(shè)計(jì)使用手冊(cè) [M].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,1999.

      [3] 靳自兵.排油注氮滅火裝置在電力變壓器防火保護(hù)中的應(yīng)用和探討[J].火災(zāi)科學(xué). 2006,6:67-68.

      [4] R Brady,G Perigaud,S Muller,et al.Application of a 3D computer simulation tool as a decision naking tool for optimizing transformer protection[C].IEEE Transactions on Power & Energy Society General Meeting,2009:1-8.

      [5] 高鶴,周富強(qiáng),李軍,鄒榮,朱本春.油浸變壓器排油注氮裝置在500kV變電站的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2012,38(1):57-60.

      收稿日期:

      作者簡(jiǎn)介:陳偉利(1985-),女,河南安陽(yáng)人,碩士,從事于電力設(shè)計(jì)變電設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)工作,電話:18638527921;E-mail:rsnzh123@163.com

      胡香香(1986-),女,河南周口人,本科,從事于電力設(shè)計(jì)配網(wǎng)專(zhuān)業(yè)工作,電話:18638576331;霍鵬飛(1985-),男,河南鞏義人,本科從事于變電站繼電保護(hù)及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)工作。

      收稿日期:

      基金項(xiàng)目:云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金(2008F044M),云南省教育廳基金(09Y0094,2010J063),昆明理工大學(xué)重點(diǎn)基金(KKZ1200903011).

      通信作者:范玉剛(1973-),男,山東威海人,博士,副教授,從事于數(shù)據(jù)挖掘等智能信息處理技術(shù)及復(fù)雜工業(yè)過(guò)程辨識(shí)與控制的研究與應(yīng)用.

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