排油充氮系统在高压油浸式变压器中的运用研究

底福军

摘要：随着国家电网对变电站工作部署要求，需要对变电站中的变压器进行消防设计，基于这一基础高压变压器配套的排油充氮系统起到重要的作用。对此，本文主要针对变电站现场主变压器消防设计需求，对排油充氮系统的原理及具体运用问题进行分析，以供参考。

关键词：变电站;主变压器;排油充氮系统;运用

电力变压器是变电站工作中重要的设备之一。目前在变电站工作中高压油浸式变压器使用比较多，其作为体积最大的充油设备，往往处于高负荷、大电流的工作状态下，尤其是在夏季高温时，变压器的顶层油湿较高，这样很容易带来火灾隐患。另外，在长时间的高负荷运行下，很容出现变压器内部故障问题，进而使得变压器油快速形成高压油气状态，在内部压力达到极限时，会导致变压器本体变形损坏，严重情况下会引发爆炸、火灾等风险。因此，對于变电站中的高压变压器，必须考虑设计和安装消防灭火装置。

由于排油充氮系统具有防爆、防火、灭火的功能，而且其操作简单，巡视维护工作量较小等优点，目前在主变压器消防及系统可靠性方面具有较好的应用效果，因此目前广泛应用于新建变电站主变压器消防设计中，同时随着科技的进步，大数据、物联网、信息和通信等技术的出现，能将排油充氮系统连接如信号控制中心网络中，从而实现有效的监控和管理。

1.排油充氮系统的运行原理分析

变压器防火保护系统中，常用的有水喷雾系统、泡沫喷淋系统、干粉灭火系统和排油充氮系统四种。其中水喷雾系统需要单独设置蓄水池和大面积的水管道，所以运行过程中容易生锈，会增加日常维护难度，且可靠性较低。泡沫喷淋系统的成本较高，在实际应用中容易受地质条件及环境的影响。干粉灭火系统补气较困难，设计复杂，占地面积较大。而排油充氮系统相比较于其他三种系统而言，比较适用于主变等充油设备消防灭火，系统反应速度较快，灭火迅速可靠。而且的零部件较少、安装简单、充气方便、投资较小、无污染，有较高的可靠性。

启动排油充氮系统的条件包括主变三侧开关跳闸、重瓦斯发出动作信号、火灾探测器，在满足这些条伴隋况下，排油充氮系统启动，且能在0.5秒内快速开启排油阀，油箱油面高度降低，进而降低油箱内部的压力。同时，变压器储油柜下的断流阀动作，自动切断储油柜到变压器箱体的补油油路，杜绝高位储油柜的“火上浇油”。排油阀开启的2秒后，变压器箱体底部氮气阀开启，所充人的氮气与变压器油层充分搅拌，能够强制冷却故障点油温，并形成氮气保护层隔绝氧气的进入，达到防火灭火的目的。随后可连续注入30分钟以上的氮气，充分冷却变压器油，彻底灭火，防止复燃。具体的原理图可见下图1。

2.排油充氮系统的应用优势

根据上述可得知，相比较于其他消防系统，将排油充氮系统应用于高压油浸式变压器中，具有较大的应用优势。具体表现为以下几个方面：

第一，能够快速开启排油阀，这样在变压器发生故障时，能够有效扼制变压器本体压力剧增的趋势，同时如果主变区域出现火灾，也能够立即进入到排油充氮的模式，这样能够有效避免爆炸及火情复燃等风险发生。

第二，系统反应迅速，能够在2秒内快速启动并灭火，灭火效率较高，其通过持续注入氮气30分钟以上，能够有效降低油箱油温，彻底灭火，防止复燃。

第三，系统安全可靠性较高，在排油充氮系统中设置了信号与逻辑启动模块，这样能够保证系统的灵敏性和可靠性，也能避免误操作的情况。

第四，操作简单且无污染，在排油充氮系统实际运用过程中，基本处于免维护的状态，而且在变电站生产现场充人的氮气对环境和水资源并不会造成污染。

3.排油充氮系统的日常维护

为了更好地发挥出排油充氮系统的应有优势，保证变电站安全生产，需要定期对系统进行检查维护。检查维护的内容包括以下几个方面：

第一，对排油充氮系统控制柜的直流电源输入电压进行检查，同时对屏前运行指示灯和系统运行状态进行检查，确保均处于正常状态;

第二，对排油充氮系统的运行方式进行检查，确保系统处于自动启动的状态，同时需要保证主变运行和在线监测装置处于正常状态;

第三，检查变电站生产现场的相关结构部件是否完好，包括排油管、注氮管、排油连接阀、注氮隔离阀及密封器件等，同时保证紧固件和支架等正常，保证维修锁定插杆处于拔出状态，以及保证消防控制柜中除湿加热器正常运行;

第四，对排油动作进行模拟试验，需要通过关闭排油连接阀和退出排油阀启动装置来试验;

第五，对系统注氮动作进行模拟试验，需要通过关闭注氮隔离阀和退出隔离氮气释放阀启动装置来试验;

第六，在保证系统处于自动启动状态的同时，对防灭火和防火自动启动进行模拟试验，可通过输入火灾探测装置启动信号、重瓦斯动作信号、主变三侧开关跳闸来进行;

第七，在保证系统处于自动启动状态的同时，输入启动系统的三个信号动作，以此对系统防爆、防火自动启动功能进行试验;

第八，将排油充氮系统调至手动启动状态，然后对手动紧急启动功能进行模拟试验，确保该功能处于正常状态;

4.排油充氮系统应用过程中需要注意的问题

由于在变电站现场生产工作中，会面临着较复杂的环境，一定程度上会使得排油充氮系统运行过程中受到影响，进而出现以下几个方面的问题：

第一，氮气压力急剧下降。如果在排油充氮系统实际运用过程中出现氮气压力急剧下降的情况，这说明可能存在装置漏气的情况，此时需要对减压阀等接头位置的零部件进行检查，如果有松动的情况，需要及时拧紧;如果是氮气瓶压力阀存在漏气问题，则需要及时更换氮气阀门。

第二，排油充氮管道与变压器本体连接位置出现漏油。如果出现这样的问题，需要对排油充氮管道与变压器本体连接位置的螺栓进行检查，如果存在螺栓松动或未拧紧的情况，需要及时拧紧。同时需要检查管道是否变形，如果构成缺陷，则需要考虑结合停电计划来解决。

第三，氮气报警灯亮起。如果氮气报警灯亮起，可能是因为氮气瓶的压力存在不足的引起，此时需要检查氮气瓶的压力，如果压力不足，则需要及时补充纯度为99.99%的氮气。另外，在变电站日常的巡视检修工作中，要重视氮气压力表的检查，确保其压力值处于8-15MPa之间，如果压力指示值低于8MPa，此时就需要及时更换氮气瓶中的氮气。

第四，重瓦斯系统出现误动作。如果重瓦斯系统在主变区域内没有火情时出现误动作，此时需要及时切断消防屏幕前的锁控开关，然后在报警信号复归后在切换至正常运行状态。

结语：

综上所述，随着电网的快速发展，变电站作为电网运行的重要组成部分，受到了人们的广泛关注，尤其是对变电站工作中采用的高压油浸式变压器等电力设备的消防安全管理重视程度越来越高。由于排油充氮系统可靠性高，所以被广泛应用与变电站消防安全管理中，且实际运用过程中能够有效避免各类安全隐患发生，所以具有较大的运用价值。