排油充氮系統(tǒng)在高壓油浸式變壓器中的運用研究

底福軍

摘要：隨著國家電網(wǎng)對變電站工作部署要求，需要對變電站中的變壓器進行消防設(shè)計，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。對此，本文主要針對變電站現(xiàn)場主變壓器消防設(shè)計需求，對排油充氮系統(tǒng)的原理及具體運用問題進行分析，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，往往處于高負荷、大電流的工作狀態(tài)下，尤其是在夏季高溫時，變壓器的頂層油濕較高，這樣很容易帶來火災隱患。另外，在長時間的高負荷運行下，很容出現(xiàn)變壓器內(nèi)部故障問題，進而使得變壓器油快速形成高壓油氣狀態(tài)，在內(nèi)部壓力達到極限時，會導致變壓器本體變形損壞，嚴重情況下會引發(fā)爆炸、火災等風險。因此，對于變電站中的高壓變壓器，必須考慮設(shè)計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，而且其操作簡單，巡視維護工作量較小等優(yōu)點，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)計中，同時隨著科技的進步，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)連接如信號控制中心網(wǎng)絡(luò)中，從而實現(xiàn)有效的監(jiān)控和管理。

1.排油充氮系統(tǒng)的運行原理分析

變壓器防火保護系統(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)需要單獨設(shè)置蓄水池和大面積的水管道，所以運行過程中容易生銹，會增加日常維護難度，且可靠性較低。泡沫噴淋系統(tǒng)的成本較高，在實際應(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)補氣較困難，設(shè)計復雜，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、安裝簡單、充氣方便、投資較小、無污染，有較高的可靠性。

啟動排油充氮系統(tǒng)的條件包括主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘、重瓦斯發(fā)出動作信號、火災探測器，在滿足這些條伴隋況下，排油充氮系統(tǒng)啟動，且能在0.5秒內(nèi)快速開啟排油閥，油箱油面高度降低，進而降低油箱內(nèi)部的壓力。同時，變壓器儲油柜下的斷流閥動作，自動切斷儲油柜到變壓器箱體的補油油路，杜絕高位儲油柜的“火上澆油”。排油閥開啟的2秒后，變壓器箱體底部氮氣閥開啟，所充人的氮氣與變壓器油層充分攪拌，能夠強制冷卻故障點油溫，并形成氮氣保護層隔絕氧氣的進入，達到防火滅火的目的。隨后可連續(xù)注入30分鐘以上的氮氣，充分冷卻變壓器油，徹底滅火，防止復燃。具體的原理圖可見下圖1。

2.排油充氮系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢

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。具體表現(xiàn)為以下幾個方面：

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

第二，系統(tǒng)反應(yīng)迅速，能夠在2秒內(nèi)快速啟動并滅火，滅火效率較高，其通過持續(xù)注入氮氣30分鐘以上，能夠有效降低油箱油溫，徹底滅火，防止復燃。

第三，系統(tǒng)安全可靠性較高，在排油充氮系統(tǒng)中設(shè)置了信號與邏輯啟動模塊，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，操作簡單且無污染，在排油充氮系統(tǒng)實際運用過程中，基本處于免維護的狀態(tài)，而且在變電站生產(chǎn)現(xiàn)場充人的氮氣對環(huán)境和水資源并不會造成污染。

3.排油充氮系統(tǒng)的日常維護

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

第一，對排油充氮系統(tǒng)控制柜的直流電源輸入電壓進行檢查，同時對屏前運行指示燈和系統(tǒng)運行狀態(tài)進行檢查，確保均處于正常狀態(tài);

第二，對排油充氮系統(tǒng)的運行方式進行檢查，確保系統(tǒng)處于自動啟動的狀態(tài)，同時需要保證主變運行和在線監(jiān)測裝置處于正常狀態(tài);

第三，檢查變電站生產(chǎn)現(xiàn)場的相關(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行;

第四，對排油動作進行模擬試驗，需要通過關(guān)閉排油連接閥和退出排油閥啟動裝置來試驗;

第五，對系統(tǒng)注氮動作進行模擬試驗，需要通過關(guān)閉注氮隔離閥和退出隔離氮氣釋放閥啟動裝置來試驗;

第六，在保證系統(tǒng)處于自動啟動狀態(tài)的同時，對防滅火和防火自動啟動進行模擬試驗，可通過輸入火災探測裝置啟動信號、重瓦斯動作信號、主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘來進行;

第七，在保證系統(tǒng)處于自動啟動狀態(tài)的同時，輸入啟動系統(tǒng)的三個信號動作，以此對系統(tǒng)防爆、防火自動啟動功能進行試驗;

第八，將排油充氮系統(tǒng)調(diào)至手動啟動狀態(tài)，然后對手動緊急啟動功能進行模擬試驗，確保該功能處于正常狀態(tài);

4.排油充氮系統(tǒng)應(yīng)用過程中需要注意的問題

由于在變電站現(xiàn)場生產(chǎn)工作中，會面臨著較復雜的環(huán)境，一定程度上會使得排油充氮系統(tǒng)運行過程中受到影響，進而出現(xiàn)以下幾個方面的問題：

第一，氮氣壓力急劇下降。如果在排油充氮系統(tǒng)實際運用過程中出現(xiàn)氮氣壓力急劇下降的情況，這說明可能存在裝置漏氣的情況，此時需要對減壓閥等接頭位置的零部件進行檢查，如果有松動的情況，需要及時擰緊;如果是氮氣瓶壓力閥存在漏氣問題，則需要及時更換氮氣閥門。

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)這樣的問題，需要對排油充氮管道與變壓器本體連接位置的螺栓進行檢查，如果存在螺栓松動或未擰緊的情況，需要及時擰緊。同時需要檢查管道是否變形，如果構(gòu)成缺陷，則需要考慮結(jié)合停電計劃來解決。

第三，氮氣報警燈亮起。如果氮氣報警燈亮起，可能是因為氮氣瓶的壓力存在不足的引起，此時需要檢查氮氣瓶的壓力，如果壓力不足，則需要及時補充純度為99.99%的氮氣。另外，在變電站日常的巡視檢修工作中，要重視氮氣壓力表的檢查，確保其壓力值處于8-15MPa之間，如果壓力指示值低于8MPa，此時就需要及時更換氮氣瓶中的氮氣。

第四，重瓦斯系統(tǒng)出現(xiàn)誤動作。如果重瓦斯系統(tǒng)在主變區(qū)域內(nèi)沒有火情時出現(xiàn)誤動作，此時需要及時切斷消防屏幕前的鎖控開關(guān)，然后在報警信號復歸后在切換至正常運行狀態(tài)。

結(jié)語：

綜上所述，隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，變電站作為電網(wǎng)運行的重要組成部分，受到了人們的廣泛關(guān)注，尤其是對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，且實際運用過程中能夠有效避免各類安全隱患發(fā)生，所以具有較大的運用價值。