變壓器消防柜的改造案例分析

滿凱凱，劉愛麗

(國家電網(wǎng) 山東省電力公司濱州供電公司， 山東 濱州 256600)

0 引言

近幾年來，工業(yè)與居民安全頻繁受到火災事故威脅。變壓器在電力系統(tǒng)中扮演著重要的角色。倘若變壓器發(fā)生火災，會引起大范圍停電事故，造成無法挽回的重大經(jīng)濟損失。因此，變壓器對消防裝置的要求非常高。排油注氮滅火裝置以其動作時間短、維護方便、不受地理環(huán)境約束等優(yōu)勢，逐漸在變壓器消防領(lǐng)域得到了應用。消防柜是排油注氮滅火裝置的執(zhí)行單元。由于設(shè)計上的原因，消防柜經(jīng)常發(fā)生排油閥滲油、誤動作及氮氣管道泄露等故障。本文以220 kV某變電站2號主變消防柜為例，闡明了變壓器消防柜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、常見故障，并提出了通過更換排油注氮機械機構(gòu)、加裝瓶頭閥、增加微滲漏報警的改造方案，消除消防柜因設(shè)計不足所導致的缺陷，使裝置的密封性和動作的可靠性得到提高[1]。

1 變壓器消防柜的布局和動作原理

1.1 變壓器消防柜的布局

某220 kV變電站2號主變BMH型排油注氮系統(tǒng)消防柜的總體布置與實物圖如圖1所示，其包括氮氣瓶、壓力表、電磁閥、排油閥、聯(lián)鎖球閥、重錘、加熱器等。

(a) (b)

1) 氮氣瓶：兩只容量為40 L，用抱箍固定。

2) 電磁閥：通過電磁力控制閥門的開啟與關(guān)閉。

3) 重錘：排油閥的開啟動作控制單元。

4) 排油閥：與重錘、牽引裝置組成排油動作機構(gòu)，重錘在重力作用下落下，排油閥開啟，排出變壓器本體頂部的油，釋放壓力。

5) 聯(lián)鎖球閥：與排油閥動作機構(gòu)為聯(lián)鎖對象，當排油閥在重錘重力作用下開啟時，聯(lián)鎖球閥也在擺桿的作用下開啟，為充氮裝置做準備。

6) 加熱器：額定電壓220 V，加熱功率200 W。當柜內(nèi)溫度降低至設(shè)定值時，加熱器開始工作。

1.2 變壓器消防柜的動作原理

油浸電力變壓器因內(nèi)部短路、過電壓等故障原因產(chǎn)生火花，從而引起油溫超過燃點，同時分解出大量可燃性氣體。在著火初期，由瓦斯繼電器和斷路器跳閘、壓力釋放閥動作、靠近著火點的火災探測器動作來啟動消防柜內(nèi)的排油動作機構(gòu)，重錘自然下落，排油閥打開，釋放壓力，排出油箱頂部的油[2]。同時，斷流閥關(guān)閉，切斷油箱與儲油柜之間的補油回路。3 s后，氮氣通過注氮管路進入變壓器油箱內(nèi)部進行攪拌，強制熱冷油進行混合熱交換，并在油頂部形成氮氣保護層，將空氣擋在外部，變壓器油無法燃燒，達到防火滅火的目的[3]。

2 變壓器消防柜的常見故障

1) 排油閥滲漏油：排油閥沒有關(guān)閉到位。

2) 氮氣瓶壓力低：氮氣瓶與各管接頭密封不當或高壓金屬銅管接頭橡膠圈未壓緊，造成氮氣管道泄露。

3) 排油閥誤動作：在振動等外部環(huán)境因素影響下，重錘自動下落，排油閥打開，導致誤排油[4]。

3 變壓器消防柜的改造方案

針對排油閥誤動作、滲油、氮氣管道泄露等故障，提出了針對性的改造方案：

1) 改變排油注氮機械機構(gòu)。將重錘、牽引裝置和排油閥組成的動作機構(gòu)換為電磁閥與排油閥組成的動作機構(gòu)，具備電動與手動開啟、復位功能，減少機械重錘部件。改造后的排油注氮動作機構(gòu)如圖2所示。消防柜的密封性得到改善，同時防止由于變壓器的振動引起重錘落下造成誤排油注氮情況的發(fā)生。同樣，在注氮管路也加裝氮氣電磁閥。

2) 加裝瓶頭閥。瓶頭閥利用瓶內(nèi)氮氣產(chǎn)生的壓力來推動活塞進行密封，密封性能大幅提高，如圖3所示。這樣氣體就存在氮氣瓶內(nèi)，管路內(nèi)沒有氣體，從根本上解決了高壓管道滲漏的問題。

圖2 改造后的排油注氮動作機構(gòu)

(a) 瓶頭閥

(b) 加裝瓶頭閥

3) 加裝微滲漏報警裝置。在觀察窗內(nèi)加裝排油閥微滲漏報警裝置，能夠在線實時監(jiān)測排油閥的密封狀況，如圖4所示。

圖4 加裝后的漏油報警裝置

4 結(jié)論

在排油注氮滅火控制系統(tǒng)中，消防柜是非常重要的執(zhí)行單元。目前，消防柜存在排油閥誤動作、滲油及注氮管路泄露等缺點，嚴重影響排油注氮滅火裝置的穩(wěn)定可靠運行。通過更換排油注氮機構(gòu)、加裝瓶頭閥、增加微滲漏報警的改造方案，進一步減少了排油注氮系統(tǒng)故障的發(fā)生，為下一步消防柜的改造提供了工程實踐經(jīng)驗[5]。