排油注氮灭火装置防爆防火灭火基本原理(谷风工程)

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
4.10 注氮管管径：DN25
4.11 感温火灾探测器数量：按实际情况确定。

4.12 感温火灾探测器动作温度：130±10℃。

5 操作与控制
5.1 排油注氮消防系统的排油和注氮必须在接收到断路器跳闸信号后才能进行。

5.2 排油注氮消防系统应设有自动、手动控制方式。

5.3 无论消防控制柜处于自动或手动状态，手动启动必须始终有效。

5.4 自动控制方式下，防爆防火灭火自动启动应满足以下条件：
5.4.1 两个独立回路的火灾探测装置动作信号。

5.4.2 断路器跳闸信号。

5.4.3 重瓦斯保护动作信号。

5.6 消防控制柜的手动启动按钮旁应有警示性标志，并应设有避免误操作的保护措施。

5.7 氮气释放阀应在接收到排油反馈信号后延时启动，延时时间应为3~20s可调。

5.8 排油管路上的检修阀处于关闭状态或排油阀处于机械锁定状态时，应能向消防控制柜提供锁止信号，消防控制柜接收到锁止信号后，应禁止系统启动。