排油注氮灭火装置防爆防火灭火基本原理

排油注氮灭火装置防爆防火灭火基本原理

当变压器内部发生故障，油箱内部产生大量可燃气体，引起气体继电器动作，发出重瓦斯信号，断路器跳闸；变压器内部故障同时导致油温升高，布置在变压器上的温感火灾探测器动作，向消防控制柜发出火警信号。消防控制中心接到火警信号、重瓦斯信号、断路器跳闸信号后，启动排油注氮系统，排油泄压，防止变压器爆炸；同时，储油柜下面的断流阀自动关闭，切断储油柜向变压器油箱供油，变压器油箱油位降低。一定延时后（一般为3s至20s），氮气释放阀开启，氮气通过注氮管从变压器箱体底部注入，搅拌冷却变压器油并隔离空气，达到防火灭火的目的。

排油注氮灭火系统-术语

2.1 排油注氮消防系统 oil evacuation and nitrogen injection extinguishing system

具有自动探测变压器火灾，可自动（或手动）启动，控制排油阀开启排放部分变压器油排油泄压，同时通过断流阀有效切断储油柜至油箱的油路，并控制氮气释放阀开启向变压器内注入氮气的灭火系统。系统通常由消防控制柜、消防柜、断流阀、火灾探测装置和排油管路、注氮管路等组成。

2.2 消防控制柜 fire control cabinet

能接收断路器跳闸信号、重瓦斯信号、火灾探测装置信号、油箱超压信号，控制消防柜内相应部件动作，显示灭火装置的各种状态并能报警的电气柜。

2.3 消防柜 fire prevention cabinet

储存氮气，控制氮气释放、排油泄压的执行装置。通常由具有氮气储存、氮气释放、氮气减压、流量控制、油气隔离、排油等功能的部件组成。

2.4 氮气释放阀 nitrogen discharge valve

安装在氮气储存容器上的控制阀，接收到消防控制柜的指令后开启并释放氮气。

2.5 储存压力 storage pressure

储存容器内按要求灌装氮气后，在20℃环境中容器内的平衡压力。

2.6 机械联锁阀 mechanical interlocking valve

安装在注氮管路上，正常情况下处于关闭状态，通过排油阀联锁开启的阀门。

2.7 排油连接阀 oil evacuation connection valve

安装在变压器油箱上部的排油管连接处，主要作用是接入和隔离排油注氮消防系统。

2.8 注氮隔离阀 nitrogen injection and isolation valve

安装在变压器油箱下部的注氮管连接处，主要作用是接入和隔离排油注氮消防系统。

2.9 排油阀 oil draining valve

安装在排油管路上进行排油泄压的快开型阀门。

2.10 断流阀 shutter

安装在储油柜与变压器油箱之间的连接管路上，正常情况下处于开启状态，达到额定流量自动关闭，当变压器排油时，能自动切断储油柜向变压器油箱的供油。

2.11排气组件 elimination unit

正常工作情况下，用于排放泄漏的氮气，防止泄漏的氮气误入变压器油箱的组件。

2.12油气隔离装置 oil-nitrogen isolation unit

安装在注氮管路上，用于隔离变压器油与氮气的密封装置。

排油注氮灭火系统-排油注氮灭火系统的组成

排油注氮系统主要包括排油系统、断流系统、注氮系统和控制系统四部份。

排油系统——排油系统包括排油管路、排油阀、排油机构、排油视窗等主部件。排油管路的一端连接在变压器上部，另一端接入变压器事故油池。当变压器发生火灾或爆炸危险时，排油系统开启，部份变压器油通过排油管路排出，起泄压作用。排油阀安装在排油管路上，用于隔离密封变压器油，是排油系统的控制阀门。排油机构包括重锤、启动杆和电磁脱扣机构，当电磁脱扣机构接到控制中心指令时脱扣，重锤下落，重锤带动启动杆开启排油阀。排油视窗安装在排油管路上，用于观测排油和漏油情况。

断流系统——断流系统由断流阀构成，安装在变压器油枕和油箱之间的连接管路上，断流阀平时处于开启状态，当流过阀体的流量达到额定值时自动关闭。当排油注氮系统排油时，断流阀自动切断油枕与油箱之间的油流，防止“火上浇油”。断流阀上设置有保险机构，当保险机构处于“锁止”状态时，断流阀保持强制开启，只有当保险机构“解除锁止”时，断流阀才恢复自动断流功能，当流过阀体的流量达到额定值时自动关闭。

注氮系统——当变压器发生火灾或爆炸危险时，排油系统通过排油管排放部份变压器油，起泄压作用。同时，断流系统切断油枕向变压器油箱供油，变压器上部形成了一定空隙，这时注氮系统开启（一般情况下注氮比排油延时3至30s开启），氮气通过注氮系统的注氮管路从变压器下部充入变压器，冷却变压器油，同时隔离空气。注氮系统的主要组件为贮气钢瓶、瓶头控制阀、高压软管、注氮控制阀、注氮管路。贮气钢瓶用于贮存高压氮气，因为排油注氮系统处于炎热的室外环境中，最高工作压力可能达到17Mpa，而普通氮气瓶只有15Mpa的额定工作压力，因此采用普通氮气阀作为贮气钢瓶是不允许的。在瓶头控制阀应采用防爆自密封瓶头控制阀，采用自密封结构，通过电磁启动机构启动，不受高磁场干扰，这种阀门自带防爆泄压机构，具备防高温爆裂和老化爆裂功能，尤其适应于变电站等荷刻环境。

注氮阀安装在注氮管路上（一般位于高压软管之后），主要控制系统注氮，不能采用电爆管启动（电爆管即小型雷管，接入电压后爆炸，爆炸产生的威力将隔离膜片冲开，电爆管在高电磁环境下容易误爆），

应采用注氮保险密封阀为机械联动开启方式，这种方式不受任何电磁场干扰，且具备自动关闭功能，具备与排油系统联动的机械联锁机构，它只有在排油阀开启到位后才通过机械联锁保持打开状态，排油阀关闭时自动关闭。

注氮保险密封阀具备两个功能： 1、起二次隔离作用，确保无误动注氮； 2、起机械联锁作用，确保排油在先。（排油在先非常重要，因为氮气贮存钢瓶氮气贮存压力为15Mpa，而变压器的最大耐压力为0.1Mpa，注氮压力远大大高于变压器耐压力，如在注氮前不先排放部份变压器油，则可引起变压器爆裂。目前其它厂家均没有设置合格的排油注氮联锁阀，风险很大）。

控制系统——BDM-I型变压器排油注氮灭火装置，其控制部分为继电器控制。其特点是接收信号为强电DC220V信号，输出通信信号接点也是可承受DC220V电压的非电量接点，与上位机通讯通过非电量接点传递。控制装置能实时监测装置运行，在变压器或灭火装置发生故障时，发出声光报警。所有逻辑控制通过继电器完成，具有抗干扰性好的特点。

BDM-II型变压器排油注氮灭火装置，选用OMRON PLC为控制单元，5.7寸彩色触摸屏作为人机对话接口，同时具有非电量接点和485两种通讯方式，装置还能记忆故障记录方便查询，并能实时监测装置运行，在变压器或灭火装置发生故障时，发出声光报警。装置通过开普实验室的抗干扰试验，可靠性高。

排油注氮灭火系统-主要参数

4.1 工作环境温度：

a) 消防柜工作环境温度范围：-40 ℃～60 ℃，IP55；

b) 消防控制柜工作环境温度范围：0 ℃～50 ℃。

4.2 消防柜工作环境湿度：相对湿度≤95%（20℃）

4.3 工作电源：

a) 控制柜 220V.DC 5A

b) 消防柜 220V.AC 5A

4.4 灭火系统设计温度：20℃。

4.5 消防柜中氮气储存容器的配置：

储存容器容积： 40L，63L，80L等，也可根据实际情况定制

氮气储存压力：10MPa～15MPa

4.6 减压装置出口的氮气压力：≤1.0 MPa。

4.7 灭火时间：从氮气注入变压器开始，灭火时间应不大于60 s。

4.8 注氮时间：从氮气注入变压器开始，减压装置下游压力降至油气隔离装置关闭（或0.25 MPa，取二者之间的较大值）的注氮时间应不小于10 min。

4.9 排油管管径：DN100、DN150