排油充氮系統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計，基于這一基礎高壓變壓器配套的排油充氮系統起到重要的作用。對此，本文主要針對變電站現場主變壓器消防設計需求，對排油充氮系統的原理及具體運用問題進行分析，以供參考。

關鍵詞：變電站;主變壓器;排油充氮系統;運用

電力變壓器是變電站工作中重要的設備之一。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備，往往處于高負荷、大電流的工作狀態下，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，很容出現變壓器內部故障問題，進而使得變壓器油快速形成高壓油氣狀態，在內部壓力達到極限時，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，必須考慮設計和安裝消防滅火裝置。

由于排油充氮系統具有防爆、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點，目前在主變壓器消防及系統可靠性方面具有較好的應用效果，因此目前廣泛應用于新建變電站主變壓器消防設計中，同時隨著科技的進步，大數據、物聯網、信息和通信等技術的出現，能將排油充氮系統連接如信號控制中心網絡中，從而實現有效的監控和管理。

1.排油充氮系統的運行原理分析

變壓器防火保護系統中，常用的有水噴霧系統、泡沫噴淋系統、干粉滅火系統和排油充氮系統四種。其中水噴霧系統需要單獨設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。泡沫噴淋系統的成本較高，在實際應用中容易受地質條件及環境的影響。干粉滅火系統補氣較困難，設計復雜，占地面積較大。而排油充氮系統相比較于其他三種系統而言，比較適用于主變等充油設備消防滅火，系統反應速度較快，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。

啟動排油充氮系統的條件包括主變三側開關跳閘、重瓦斯發出動作信號、火災探測器，在滿足這些條伴隋況下，排油充氮系統啟動，且能在0.5秒內快速開啟排油閥，油箱油面高度降低，進而降低油箱內部的壓力。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.排油充氮系統的應用優勢

根據上述可得知，相比較于其他消防系統，將排油充氮系統應用于高壓油浸式變壓器中，具有較大的應用優勢。具體表現為以下幾個方面：

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，同時如果主變區域出現火災，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生。

第二，系統反應迅速，能夠在2秒內快速啟動并滅火，滅火效率較高，其通過持續注入氮氣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，系統安全可靠性較高，在排油充氮系統中設置了信號與邏輯啟動模塊，這樣能夠保證系統的靈敏性和可靠性，也能避免誤操作的情況。

第四，操作簡單且無污染，在排油充氮系統實際運用過程中，基本處于免維護的狀態，而且在變電站生產現場充人的氮氣對環境和水資源并不會造成污染。

3.排油充氮系統的日常維護

為了更好地發揮出排油充氮系統的應有優勢，保證變電站安全生產，需要定期對系統進行檢查維護。檢查維護的內容包括以下幾個方面：

第一，對排油充氮系統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運行狀態進行檢查，確保均處于正常狀態;

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

第三，檢查變電站生產現場的相關結構部件是否完好，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，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，需要通過關閉排油連接閥和退出排油閥啟動裝置來試驗;

第五，對系統注氮動作進行模擬試驗，需要通過關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，在保證系統處于自動啟動狀態的同時，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、主變三側開關跳閘來進行;

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

第八，將排油充氮系統調至手動啟動狀態，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;

4.排油充氮系統應用過程中需要注意的問題

由于在變電站現場生產工作中，會面臨著較復雜的環境，一定程度上會使得排油充氮系統運行過程中受到影響，進而出現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實際運用過程中出現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漏油。如果出現這樣的問題，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，如果構成缺陷，則需要考慮結合停電計劃來解決。

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，重瓦斯系統出現誤動作。如果重瓦斯系統在主變區域內沒有火情時出現誤動作，此時需要及時切斷消防屏幕前的鎖控開關，然后在報警信號復歸后在切換至正常運行狀態。

結語：

綜上所述，隨著電網的快速發展，變電站作為電網運行的重要組成部分，受到了人們的廣泛關注，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備的消防安全管理重視程度越來越高。由于排油充氮系統可靠性高，所以被廣泛應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生，所以具有較大的運用價值。