一、概述
油浸電力變壓器總是存在著發(fā)生火災(zāi)的危險。無論是電力變壓器鐵芯產(chǎn)生的持續(xù)高溫，還是由于短路、過電壓等的內(nèi)部電弧產(chǎn)生的高能放電引起的突發(fā)性短暫高溫，只要能使變壓器油的溫度大于400℃，就會分解出各種可燃?xì)怏w，致使變壓器內(nèi)部壓力增大。變壓器內(nèi)部超壓造成其自身薄弱部位(如變壓器瓷套管、器身焊縫、防爆口等處)破成裂口，使變壓器油及產(chǎn)生的可燃?xì)怏w一起從裂口中噴出，噴出的變壓器油及可燃?xì)怏w的混合物在與空氣接觸摩擦后，就產(chǎn)生火焰起火甚至爆炸，造成重大損失。
國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定指出大型變壓器須配置滅火裝置。數(shù)量眾多的油浸變壓器應(yīng)用在工業(yè)、民用建筑群中。雖許多容量較小，卻處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中心位置和政治、軍事、交通有關(guān)的地域，應(yīng)配置滅火裝置加以重點保護(hù)。在無人值守的變電站，對消防系統(tǒng)的要求也越來越高。
針對變壓器故障的特點我公司研制了CXRD-BPZM型變壓器排油注氮滅火裝置,采用特制電磁閥機(jī)構(gòu)，已通過國家鑒定的新型裝置，經(jīng)過多年的實踐應(yīng)用，得到用戶的好評。新裝置去掉了傳統(tǒng)產(chǎn)品電磁機(jī)構(gòu)和重錘連動的操作機(jī)構(gòu)，改用了全新的機(jī)電一體的操縱機(jī)構(gòu)，動作準(zhǔn)確、可靠。有效避免了傳統(tǒng)產(chǎn)品由于電磁機(jī)構(gòu)拉桿軌道的腐蝕而造成重錘的卡死致使裝置出現(xiàn)拒動、誤動的產(chǎn)品缺陷。同時還有效避免了原產(chǎn)品動作后無法繼續(xù)使用，須更換裝置本身的部分元器件的缺陷，大大降低了產(chǎn)品的維護(hù)、保養(yǎng)等費(fèi)用，延長了使用壽命。
二、引用標(biāo)準(zhǔn)
CXRD-BPZM型變壓器排油注氮滅火裝置引用標(biāo)準(zhǔn)如下：
GB/T 2422 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗
GB/T 2423.1 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程 試驗A：低溫試驗方法
GB/T 2423.2 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程 試驗B：高溫試驗方法
GB/T 2423.4 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程 試驗Db：交變濕熱試驗方法
GB/T 4208 外殼防護(hù)等級（IP代碼）
GB/T 7251.1 低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 一部分：型式試驗和部分型式試驗成 套設(shè)備
GB/T 7261 繼電器及繼電保護(hù)裝置的基本試驗方法
GB/T 11287 電氣繼電器 第21部分：量度繼電器和保護(hù)裝置的振動、沖擊、碰撞 和地震試驗：振動試驗（正弦）
GB/T 14537 量度繼電器和保護(hù)裝置的沖擊與碰撞試驗
GB/T 14598.9 電磁兼容、試驗和測量技術(shù) 射頻電磁場輻射抗擾度試驗
GB/T 14598.10 電磁兼容、試驗和測量技術(shù) 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗
GB/T 14598.13 電磁兼容、試驗和測量技術(shù) 1MHz（1kHz）脈沖群抗擾度試驗
GB/T 14598.14 電磁兼容、試驗和測量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗
GB/T 17626.8 電磁兼容、試驗和測量技術(shù) 工頻磁場抗擾度試驗
GB/T17626.11 電磁兼容、試驗和測量技術(shù) 電壓暫降、短時中斷和電壓變化抗擾度試驗
JB3336 電站設(shè)備自動化裝置通用技術(shù)條件
GB/T 1226 一般壓力表
GB 5099 鋼制無縫氣瓶
GB/T 8979 純氮
GA 61-2002 固定滅火系統(tǒng)驅(qū)動、控制裝置通用技術(shù)條件
GA 835-2009 油浸變壓器排油注氮滅火裝置
CECS187:2005 油浸變壓器排油注氮技術(shù)規(guī)程
三、型號說明
四、產(chǎn)品特點
該產(chǎn)品具有如下突出特點：
1．以防為主，防消結(jié)合。可以有效防油浸變壓器爆裂所產(chǎn)生的火災(zāi)，避免重大損失，利于變壓器安全運(yùn)行；
2．不用水或泡沫等滅火介質(zhì)，免除了消防排水設(shè)計和相關(guān)設(shè)施。
3．該設(shè)施不對環(huán)境和變壓器本身造成任何污染。
4．造價低，運(yùn)行管理簡單、維護(hù)方便；
5．本裝置采用直流電源供電，工作穩(wěn)定；信號與邏輯關(guān)系成立后，才啟動電磁機(jī)構(gòu)立即滅火，排除誤動的可能，滅火時間短；
6．限制內(nèi)部故障引起火災(zāi)的損壞范圍，減少變壓器火災(zāi)造成的損失；
7．結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝；
8．不受水源等地理環(huán)境限制，不會凍冰，阻塞；有效解決了我國華北、西北、東北等三北地區(qū)，因水資源缺乏而形成的"以水定所"的被動局面。
五、啟動條件
5.1. 防火滅火
當(dāng)控制中心接收到以下信號：
Ø 溫度探測器信號；
Ø 重瓦斯繼電器信號；
Ø 斷路器跳閘信號(可選)；
控制中心確認(rèn)變壓器存在重大火災(zāi)危險，發(fā)出聲光報警。如系統(tǒng)處于自動狀態(tài)，將啟動消防柜，排油泄壓，注氮滅火。
5.2. 防爆泄壓
當(dāng)控制中心接收到以下信號：
Ø 超壓探測系統(tǒng)動作信號；
Ø 重瓦斯繼電器信號；
Ø 斷路器跳閘信號(可選)；
控制中心確認(rèn)變壓器存在重大爆炸及火災(zāi)危險，發(fā)出聲光報警。如系統(tǒng)處于自動狀態(tài)，將啟動消防柜，排油泄壓，注氮滅火。裝置的壓力動作值應(yīng)高于主變變壓器壓力釋放閥的壓力動作值，具體值有變壓器訂貨技術(shù)協(xié)議確定，推薦值為8～10KPa。
5.3. 手動控制
如果系統(tǒng)處于手動狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有爆炸或火災(zāi)危險時，可手動直接啟動消防柜，排油泄壓，注氮滅火。手動啟動也可加入斷路器跳閘信號，即當(dāng)斷路器跳閘后手動才可以控制。
六、產(chǎn)品簡介
6.1結(jié)構(gòu)與工作原理
CXRD-BPZM型變壓器排油注氮滅火裝置（以下簡稱裝置），即為防止火災(zāi)危險的產(chǎn)生而開發(fā)的成套滅火裝置。此裝置不適用于變壓器油箱外部和分接開關(guān)箱內(nèi)部火源的滅火。
裝置由消防柜、控制屏、排油注氮管道、探測器、關(guān)閉(控/斷流閥)閥等組成。
裝置工作原理見圖1，電路圖見圖2。
圖1 裝置工作原理圖
ZK1、ZK2：雙電源開關(guān)； ZJ1、ZJ2：雙電源繼電器；
7-8HLRD：雙電源信號燈； QM1：雙電源輸出開關(guān)；
SA1：系統(tǒng)電源開關(guān)； SA2：方式選擇開關(guān)；
SB3：手動滅火開關(guān)； QM2：加熱器開關(guān)；
K1～K5：中間繼電器； HT：控溫儀；
1HLRD：系統(tǒng)退出信號燈； 2HLRD：排油信號燈；
3HLRD：注氮信號燈； 4HLRD：探測器信號燈；
5HLRD：氣體繼電器信號燈； 6HLRD：關(guān)閉(控/斷流)閥信號燈；
SB4：手動滅火信號燈； 1HLGN：系統(tǒng)投入信號燈；
2HLGN：滅火箱信號燈； L：排油電磁機(jī)構(gòu)；
Y：注氮電磁機(jī)構(gòu)； QT：探測器；
KG：氣體(重瓦斯)繼電器； QY：關(guān)閉(控/斷流)閥；
EH：加熱器； HB：電鈴。
當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，油箱內(nèi)部壓力急劇增加，引起氣體繼電器跳閘動作，若變壓器的溫度繼續(xù)升高，探測器達(dá)到動作溫度，其感溫元件熔斷，觸頭接通，電磁機(jī)構(gòu)動作，把快速排油閥打開，開始排出高溫油層。延時0～20秒后，開啟閥把氮?dú)馄看蜷_，氮?dú)馔ㄟ^減壓閥、開啟閥、注氮管路進(jìn)入油箱底部，迫使油箱內(nèi)部變壓器油循環(huán)，使油箱下部較低溫度的油和頂層高溫油混合，除熱油層，并使表層油溫度降到閃點之下，油箱內(nèi)部火焰自動熄滅。
關(guān)閉閥的作用是在排油時自動關(guān)閉，防止儲油柜中的油澆到初燃的火上，加劇火勢。
6.2技術(shù)參數(shù)
1. 氮?dú)馄咳莘e：0.04m3、0.05m3、0.063m3；
2. 氮?dú)馄績?nèi)氮?dú)夤Q壓力：13-15Mpa（20℃）；
3. 內(nèi)部排油管路直徑：φ100mm;φ125mm;φ150mm
4. 注氮管路直徑：φ25mm
5. 滅火箱重量：230～240kg
6. 滅火箱控制電路電壓：DC220±5％V，各次諧波分量值之浮值和小于直流量的1％
7. 探測器的動作溫度為93±2℃
8. 工作環(huán)境溫度：﹣40℃～60℃，海拔高度≤2000米
9. 有效注氮時間≥10-30min
七、整體布局
1．消防柜宜靠近變壓器布置。
2．消防柜排油管應(yīng)接至事故油或儲油罐等變壓器事故泄油設(shè)施。
3．控制柜宜安裝在相關(guān)控制室內(nèi)。無人巡視的場所，應(yīng)能將信息遠(yuǎn)傳至有人監(jiān)控的場所。
八、裝置設(shè)計與安裝
8.1. 控制屏設(shè)計與現(xiàn)場安裝
1．作用
控制屏由電氣控制單元組成，采集信號、輸出排油注氮電磁機(jī)構(gòu)動作信號并將報警信息傳遞給用戶，控制屏采用指示燈指示滅火裝置工作狀態(tài)，通過手動、自動兩種滅火方式對消防柜進(jìn)行遠(yuǎn)方控制。每面控制屏可根據(jù)用戶需要安裝1～4組彼此獨(dú)立互不聯(lián)系的控制單元，每組控制單元控制一臺消防柜。
2．外形尺寸和顏色
標(biāo)準(zhǔn)控制屏尺寸為：2260(高)×800(寬)×600(深)或2360(高)×800(寬)×600(深)，單位mm，高度包含眉頭60mm。顏色根據(jù)用戶需求而定。
3．工作電源
直流220V，額定電流0.5A，電磁機(jī)構(gòu)啟動瞬間電流5A。
4．安裝
控制屏應(yīng)安裝在主控室內(nèi)便于觀察和操作的位置。
8.2. 消防柜(滅火箱)設(shè)計與現(xiàn)場安裝
1．作用
消防柜由排油注氮電磁閥機(jī)構(gòu)、氮?dú)馄考皽貪穸缺O(jiān)控單元組成，控制排油注氮電磁機(jī)構(gòu)動作，排出變壓器高溫油體，注入氮?dú)?，撲滅火源?/p>
2．工作電源
交流220V 500W(溫濕度監(jiān)控單元工作電源)。
3．安裝
消防柜示意圖如下：
圖4 消防柜示意
圖5 排油連接管安裝示意圖
圖6 注氮連接管安裝示意圖
Ø 消防柜位置應(yīng)盡量靠近變壓器，采用地腳螺栓固定，其與變壓器之間的排油管道水平長度在3～8m之間，固定滅火箱的基礎(chǔ)須水平，以防滅火箱的變形，造成快速排油、注氮機(jī)構(gòu)工作遲滯。
Ø 消防柜下部的事故排油通道應(yīng)直接輸入到事故油池或采用管道連接到事故油池。為防止消防柜中的事故排油通道變形，因此連接到事故油池的管道直徑需采用150mm，消防柜中的事故排油通道外徑為104mm。
8.3. 關(guān)閉閥(控/斷流閥)設(shè)計與現(xiàn)場安裝
1．作用
關(guān)閉閥采用流速控制關(guān)斷。正常情況下處在開啟狀態(tài)，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，關(guān)閉閥迅速切斷儲油柜(油枕)與變壓器內(nèi)部油體之間的聯(lián)系，防止儲油柜中油體澆到初燃的火上，加劇火勢。
2．相關(guān)參數(shù)
通經(jīng)：DN80mm，與重瓦斯繼電器通經(jīng)保持一致；
動作流量：50～100L/Min；
動作時間：≤1s；
接點容量：220V DC 5A；
復(fù)位方式：手動。
3．安裝
關(guān)閉閥安裝在儲油柜和變壓器油箱之間的管路上，箭頭指示方向是由儲油柜指向變壓器油箱。
圖7 關(guān)閉閥(控/斷流閥)示意圖
圖8 控流閥安裝示意圖
8.4. 感溫探測器設(shè)計與現(xiàn)場安裝
1．作用
探測變壓器油箱體溫度。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，感溫探測器將高溫信號傳遞給控制屏。
2．相關(guān)參數(shù)
數(shù)量：6只（標(biāo)配）；
連接方式：并聯(lián)連接，或邏輯關(guān)系；
起跳溫度：130±10℃；
接點容量：220V DC 5A；
屬一次性消耗設(shè)備。
3．安裝
采用螺栓固定在變壓器頂部的支架上，探測器頭部要相對水平面向下傾斜2%，且探測應(yīng)均勻分布在變壓器頂部。探測器支架如下圖。
圖9 探測器支架
8.5. 排油注氮管道設(shè)計與現(xiàn)場安裝
1.排油管道
Ø 管徑
| 油浸變壓器容量(MV·A) | 排油管道直徑(mm) |
| ≤360 | DN100 |
| ＞360 | DN150 |
Ø 位置
排油孔應(yīng)設(shè)置在變壓器的頂部，距變壓器油箱頂部200mm處。
Ø 管道
在變壓器的排油孔處焊接一個接頭并安裝一個排油連接閥(可用碟閥)，由變壓器廠家完成，連接閥與排油管道法蘭配合(法蘭尺寸見下圖)，連接閥到消防柜的連接管道建議由變壓器廠根據(jù)具體滅火箱位置完成，由本公司指導(dǎo)安裝。
Ø 防腐
管道和接頭采用鋼材時均應(yīng)經(jīng)熱鍍鋅處理，焊接處應(yīng)做二次防銹處理。
2.注氮管道
Ø 管徑
全部采用DN25mm的管道。
Ø 開孔位置和數(shù)量
注氮孔應(yīng)均勻?qū)ΨQ分布在變壓器兩側(cè)，距變壓器油箱底部100mm處。
| 油浸變壓器容量(MV·A) | 注氮孔數(shù)量(個) |
| ≤50 | 2 |
| ＞50,≤360 | 4 |
| ＞360 | 6 |
Ø 管道
在變壓器的注氮孔處焊接一個接頭并安裝一個注氮連接閥(可用碟閥)，由變壓器廠家完成，連接閥與注氮管道法蘭配合(法蘭尺寸見下圖)，連接閥到消防柜的連接管道建議由變壓器廠根據(jù)具體滅火箱位置完成，由本公司指導(dǎo)安裝。
Ø 防腐
管道和接頭采用鋼材時均應(yīng)經(jīng)熱鍍鋅處理，焊接處應(yīng)做二次防銹處理。
8.6. 設(shè)備間電纜鋪設(shè)與電氣連接
1.電纜鋪設(shè)
Ø 控制屏電源線采用4芯KVVR2.5mm2的電纜；
Ø 消防柜溫濕度監(jiān)控單元電源采用3芯KVVR2.5mm2的電纜；
Ø 控制屏到變壓器端子箱(6芯)、控制屏到消防柜(6芯)、控制屏到報警終端(10芯)之間的電纜采用KVVR1.5mm2的電纜；
Ø 變壓器端子箱到控流閥、到瓦斯繼電器、到探測器及探測器之間的線纜采用3根2芯1.5mm2的阻燃防火電纜。
2.電氣連接
電氣連接如下圖
圖11 現(xiàn)場接線連接圖
圖12 現(xiàn)場系統(tǒng)及接線示意圖
九、裝置調(diào)試
在滅火裝置投入使用前，需對滅火裝置進(jìn)行如下調(diào)試:
1. 關(guān)閉變壓器至滅火箱的排油和注氮管路上的蝶閥；
2. 拆除滅火裝置控制屏中排油閥開啟信號連線(XT端子5和6)和注氮閥開啟信號連線(XT端子7和8)；
3. 接通雙電源斷路器D1-ZK1或D2-ZK2，直流電源信號指示燈燈1#電源投入7HLRD或2#電源投入8HLRD亮；
4. 接通控制信號斷路器QM1，系統(tǒng)接入；
5. 旋轉(zhuǎn)開關(guān)SA1在退出位置，控制屏退出信號燈亮；
6. 旋轉(zhuǎn)開關(guān)SA1在投入位置，控制屏投入信號燈及消防柜上電源指示燈亮；
7. 旋轉(zhuǎn)開關(guān)SA2在自動位置，短接控制屏XT端子14和15，重瓦斯繼電器動作信號燈亮，蜂鳴器報警；短接控制屏XT端子12和13，探測器信號燈亮，蜂鳴器報警；短接控制屏XT端子16和17，控流閥關(guān)閉信號燈亮；
8. 同時短接控制屏XT端子14和15、端子16和17，排油閥開啟燈亮，蜂鳴器報警，測量XT端子5和6電壓為直流220V。延時整定時間后，注氮閥開啟燈亮，蜂鳴器報警，測量XT端子7和8電壓為直流220V；
9. 旋轉(zhuǎn)開關(guān)SA2在手動位置，按下手動啟動按鈕SB3，觀測情況同第8條；
10. 接通消防柜中的斷路器QM2，調(diào)整溫度控器設(shè)定溫度，加熱器自動工作；
11. 滿足上述試驗，說明滅裝置是正常的?；謴?fù)滅火裝置控制屏中XT端子5和6、7和8的連接線。
至此，滅火裝置調(diào)試完畢。
十、裝置運(yùn)行與維護(hù)
1.裝置運(yùn)行
調(diào)試完畢，即進(jìn)入運(yùn)行工作狀態(tài)。
在滅火裝置運(yùn)行工作期間應(yīng)注意觀察控制屏上信號燈的指示，一旦發(fā)現(xiàn)不正常的信號，應(yīng)立即查看變壓器。當(dāng)變壓器發(fā)生火災(zāi)時，應(yīng)首先把變壓器從電網(wǎng)中切除，如滅火裝置處在自動滅火狀態(tài)下，裝置將開啟排油閥和注氮閥進(jìn)行自動滅火；如變壓器需要手動滅火，將方式選擇開關(guān)置于手動位置，按下手動啟動按鈕SB3，強(qiáng)制起動滅火裝置。
2.裝置維護(hù)
滅火裝置正常工作期間一直經(jīng)受著嚴(yán)重的氣侯條件影響，為使其始終保持良好的滅火性能，每年應(yīng)進(jìn)行一次常規(guī)檢查，通過一系列的檢查試驗來發(fā)現(xiàn)可以影響滅火裝置正常工作的危害。
Ø 關(guān)閉滅火裝置
Ø 把控制屏電源方式旋鈕置于退出位置，退出信號燈亮；
Ø 把排油閥和注氮閥引線與端子斷開；
Ø 檢查管道密封情況，如有滲漏，應(yīng)進(jìn)行處理；
Ø 檢查探測器狀況；
Ø 檢查氮?dú)馄恐械獨(dú)鈮簭?qiáng)，應(yīng)不小于13.5Mpa，不應(yīng)大于15.5Mpa(20ºC時)；
按第六條對裝置電氣系統(tǒng)進(jìn)行檢查。
十一、裝置滅火后的恢復(fù)
滅火裝置中部分零件為一次性消耗品，一旦裝置進(jìn)行滅火，這些零件將損耗，為保證裝置正常運(yùn)行，須對這些零件進(jìn)行更換，一般需要做如下工作：
1. 更換部分控測器的感溫元件，嚴(yán)重的需更換控測器，易熔件145±10℃熔斷；
2. 更換變壓器上燒壞的控制導(dǎo)線；
3. 對斷流閥進(jìn)行檢查，如有燒壞的密封墊等應(yīng)更換；
4. 氮?dú)馄吭俅渭映涞獨(dú)猓?/p>
5. 對滅火裝置進(jìn)行一次檢查維護(hù)，按第七條中的7.2進(jìn)行維護(hù)。
