KTH型变压器充氮灭火装置使用说明书

KTH型
油浸式电力变压器充氮灭火装置
安装调试运行维护说明书
莱芜科泰电力科技有限公司
二零零七年十二月
目录
一、概述
1、工作原理 (2)
2、适用范围和运行环境 (2)
3、技术指标和技术参数 (3)
4、性能特点 (4)
5、技术特点 (4)
6、本装置的主要部件 (5)
二、安装
1、消防柜安装 (5)
2、排油及充氮管道安装 (6)
3、控流阀安装 (8)
4、火灾探测器安装 (9)
5、控制柜安装 (10)
6、电缆敷设及接线 (10)
三、调试 (13)
四、投运 (16)
五、维护
1、日常维护 (16)
2、功能校验 (17)
3、注意事项 (17)
4、常见故障及处理方法 (18)
六、使用方法 (19)
七、附图 (20)
一、概述
油浸式电力变压器是发电厂和变电站中最重要的设备之一，它总是存在着发生火灾的危险。

由于短路、过电压等引起变压器内部电弧使油温超过燃点，并分解出多种可燃气体，一旦内部超压造成油箱破裂，导致氧气进入，遇明火即刻点燃起火，造成重大灾害。

为了避免发生危险，我公司开发研制出了KTH型变压器充氮灭火装置。

它是在吸收国内外同类产品先进技术的基础上，研究开发出的一种新型消防成套装置，并且申请了实用新型专利，它与同类产品相比，从气路上设计了低泄高密阀（已申请专利），消除了向变压器慢性渗气的隐患。

本产品采用工业可编程控制器（PLC）控制，提高了产品的可靠性、安全性，功能也更强；氮气释放阀采用进口日本电动阀。

本产品具有准确、迅速、可靠等优点，安装简便、易于维护、土建工程小、不污染环境。

适用于发电厂、变电站容量在2MVA以上的大型油浸电力变压器以及电抗器等类似充油电气设备。

1、工作原理
当变压器内部发生故障时，油箱内部压力急剧增加，引起瓦斯继电器跳闸，若变压器油起火，火灾探测器动作。

此时，若装置处于自动运行状态，装置立即启动；若装置处于手动运行状态，将[手动锁定/起动]开关置于[起动]位置，装置立即启动。

装置启动后，快速排油阀打开，将变压器油箱顶部热油迅速排出，释放压力，降低油位防止燃油溢出。

同时控流阀关闭，切断油枕的补油通道，防止“火上浇油”。

排油数秒（用户可以自行设定）后，氮气释放阀打开，氮气从油箱底部注入，强制热冷油交换，使油温迅速降至燃点以下。

同时氮气覆盖油面，降低氧气浓度，使油面的明火在60s内迅速熄灭。

之后氮气被连续注入油箱至少30min以上，使变压器充分冷却，防止复燃。

2、适用范围
（1）在国内外供、发电单位新建、扩建、改建的变电站（包括无人值守变电站）中使用的油浸式电力变压器。

（2）正在使用中的油浸式电力变压器消防装置的改造。

（3）缺水、寒冷、风沙大的地区尤其适用。

3、技术指标和技术参数
技术指标
（1）充氮开始至灭火时间：<60s
（2）连续充氮搅拌时间：≥30min
技术参数
（1）控流阀：接口尺寸见图3
a、控流阀通径：DN80
b、控流阀动作流量：90～120L/min
c、控流阀动作时间：≤1s
（2）火灾探测器
a、接点容量：DC220V 5A
b、感温元件
玻璃球：93℃（动作温度）
根据用户或现场环境要求可以设计易熔金属感温元件
（3）氮气瓶
a、额定压力：12～15Mpa
b、容积：40L*2（40MVA以上）；40L（40MVA以下）
（4）充氮进气压力：0.4～0.8 Mpa
（5）排油管通径：DN125
（6）充氮管通径：DN25
（7）消防柜
a、外形尺寸(长×宽×高): 1200×550×1900（mm），见图7.1
变压器容量在40MVA以下的，用1000×500×1800（mm）
b、重量：约360千克
c、颜色：消防红
d、接口法兰：排油管路接口法兰DN125，充氮管路接口法兰DN25，见图7.3 （8）控制柜
a、落地式
外形尺寸(长×宽×高)：800×600×2360（或2260）（mm），见图8.1
重量：约230千克
b、壁挂式
外形尺寸(长×宽×高)：550×330×725（mm），见图8.2，可根据用户要求专门设计。

4、性能特点
（1）、集火灾探测、报警、灭火系统于一身，装置启动后可立即灭火，防止火灾的蔓延。

（2）、缩小火灾的损失范围（避免了水或含水介质对变压器造成的二次损坏）。

（3）、采用PLC控制，使装置的更安全可靠，功能更强大。

（4）、在气路上设计了低泄高密阀，杜绝向变压器内部慢性渗漏氮气。

（5）、充氮阀采用进口控制器控制，更安全可靠。

（6）、结构紧凑，易于安装。

（7）、无需水源，不污染环境，不受地理条件限制。

（8）、灭火介质廉价，易采购，更换方便。

（9）、运行维护方便，连续自动监测。

（10）、在变压器运行时，可以做模拟功能试验。

5、技术特点
与国内外同类产品及我公司老产品相比，该新产品具有以下技术特点（已申请了专利）：
（1）、在充氮管路上安装一个低泄高密阀（专利产品），将经氮气释放阀慢性渗漏到氮气释放阀与单向阀之间的封闭管段内的氮气排泄到大气中；当灭火系统启动时，低泄高密阀自动关闭，氮气经单向阀充到变压器内部，进行灭火，这样就解决了向变压器内部慢性渗漏气体，损坏变压器油的油质的安全隐患。

（2）、采用PLC（西门子）控制代替传统的中间继电器控制，通过PLC打开或控制充氮灭火装置、故障报警和信号的远传，大大提高了设备运行及动作的可靠性。

（3）、氮气释放阀采用进口的电动阀（日本光荣），并且该阀具有电动和紧急手动启动两种工作方式，并且该阀可以电动复位（阀的状态由打开至关闭）和手动复位，并且考虑了充氮灭火运行过程中的复位功能隔离，防止系统灭火过程中的误复位操作。

与同类产品中纯机械重锤开启的释放阀相比，密封性和动作的可靠
性更好。

（4）、通过“变压器充氮灭火装置实时监控系统”软件实现对整个灭火装置的工作状态进行实时在线监测、远程控制及数据远传和浏览的功能。

6、本装置的主要部件
本装置由火灾探测器、控流阀、消防柜和控制柜四部分组成，装置与变压器相互之间用管道和电缆连接。

火灾探测器：安装在变压器油箱顶部易着火的部位，着火时发出接点信号。

控流阀：安装在瓦斯继电器与油枕之间的水平管道上，可在变压器油箱破裂溢油、发生火灾排油以及非正常放油时自动切断补油通道。

消防柜：安装在变压器附近，是排油充氮的执行部件。

控制柜：安装主控制室内，提供工作状态信号指示、报警信号输出及启动控制。

二、安装
对用户的要求：
a、根据消防柜基础图（如图1所示）制作消防柜基础
b、消防柜底部至事故油池的排油管道
c、根据电缆走向图铺设电缆
d、提供变压器至消防柜的排油管道和消防柜至变压器的充氮管道，并焊接
e、提供一对瓦斯继电器跳闸接点（无源）；跳闸时变压器必须与电网断开
1、消防柜安装
应根据装置型号进行混凝土基础设计（消防柜门应背对变压器），预埋排油管、电缆管及金属预埋件，具体尺寸见图1消防柜基础图。

图1 消防柜基础图
注意事项：
（1）消防柜应安装在变压器排油出口一侧。

（2）管道就位后，消防柜底座与金属预埋件之间焊接牢固。

（3）焊接接地扁铁，并刷防锈油脂。

（4）将氮气瓶固定在固定夹中。

2、排油及充氮管道安装
本装置消防柜与变压器之间的相对位置由施工单位设计确定，因此不提供消防柜与变压器之间的连接管道，只对管道规格及走向作必要的说明。

a、管道规格：
排油管φ133 ╳4无缝管
充氮管φ32 ╳3.5无缝管
管道内刷变压器内胆漆，将焊口用油擦干净，如有条件，将管道吹扫干净，焊接、安装好后外喷或刷消防红漆。

b、管道走向（如图2）：
（1）排油管的安装：变压器排油接口阀与本装置油管排气二通（排气塞向上）连接，油管排气二通的另一端用法兰与水平管连接，90度拐弯处用弯头对焊，垂直管和波纹管用法兰连接，波纹管的另一端接柜体排油进口。

（2）充氮管的安装：充氮管道与变压器、消防柜、氮管排气三通、氮管排油四通均采用法兰连接，接管、弯头均采用对焊；充氮排气三通安装在充氮管最高处，排气塞朝上；消防柜顶端氮气出口至“氮管排气三通”的距离，一般为1～1.2m；氮管排油四通的安装位置距变压器各个充氮进气口的实际管道长度应基本相等；绕变压器布置的水平段管道应采用支架固定。

注意事项：
（1）排油管水平管道应向变压器端下倾1%；水平管道直线长度最长不要超过9米，长度超过5米时，中间应加支撑。

（2）法兰连接处橡胶密封垫应平整地放在法兰槽内，法兰螺栓应对角顺序紧固。

（3）所有管道焊接前，内部必须除锈清洗干净，所有管道焊后均应注油检查，焊缝不得有渗漏现象。

（4）注油时，确保消防柜排油阀关闭，将排气塞拧松，慢慢打开变压器排油接口阀、充氮进气口阀向管道注油，当排气塞处冒油且无气泡时，拧紧排气塞，擦净溢出油。

（5）焊缝处要刷防锈漆，之后所有的管道喷消防红漆。

图2管道安装示意图
3、控流阀安装
控流阀安装于瓦斯继电器与油枕之间的水平管道上（如图3），必须用波纹管与瓦斯继电器连接,安装时阀体必须水平安装，接线盒朝上，箭头指向变压器方向。

连接方式为法兰式。

安装完毕后，拧松排气塞（逆时针）排除阀内空气后拧紧，将溢出油擦干净。

控流阀在现场安装，建议在变压器出厂前试安装。

控流阀的工作原理是基于液体的动压力原理，一旦作用于控流阀阀板上的力超过给定值，阀板关闭，使控流阀处于关闭状态，此时控流阀的两接点接通。

控流阀阀板不能自行复位，必须顺时针转动手柄（见图3），将阀板打开，然后再逆时针转动手柄，使其复位，并将锁定螺钉拧紧，这样控流阀就又处于运行状态。

注意事项：
（1）控流阀是本装置重要部件，安装时应小心轻放。

（2）安装时一定注意控流阀的方向，箭头指向变压器方向。

（3）接线盒内不允许进水，以防短路，必要时另加防雨措施；雨天禁止打开接线盒进行安装。

（4）变压器注油时，应顺时针转动控流阀手柄，使内部拨杆挡住活门，直到阀门两端充满油为止（从变压器底部注油时免此操作）。

图3 控流阀安装图
4、火灾探测器安装：
变压器制造商在变压器顶盖最易引起火灾的地方（如套管、防爆阀或压力释放阀等）焊接好安装底座，探测器安装底座厚度为12mm，尺寸见图4，在未安装以前，要拧上M6的螺丝，以免落进异物，妨碍安装。

一般来说，大中型的三相变压器套管之间及压力释放阀或防爆阀附近必须安装一个探测器。

图4 火灾探测器底座安装
注意事项：
（1）将探测器水平装在变压器箱盖以上10~20cm，离变压器箱盖外沿0.3m以上，距火源危险处距离最大不超过0.8m。

（2）探测器引线应从线槽铺设，不能直接敷着于箱顶，线槽外的电缆外包金属软管，并用包扎带固定。

电缆防水接头要用电气防水胶带包扎，再用热缩管紧固。

（3）雨雪天气禁止施工。

接线后应对角顺序拧紧盖板螺丝，加防雨罩。

5、控制柜的安装：
控制柜可采用落地式结构（外形尺寸：长╳宽╳高=800╳600╳2360或2260），安装于变电站控制室内；也可采用壁挂式（外形尺寸：长╳宽╳高=500×330×725），也可以根据用户特殊要求进行设计。

见图7。

注意事项：安装于易观察和操作的地方，用户须提供DC220V电源。

6、电缆敷设及接线
变压器制造厂商在变压器本体端子箱至少预留3对端子，火灾探测器和控流阀的电缆由厂家提供的本装置专用高温阻燃电缆，由厂家提供、铺设，并接线，将接线引至变压器本体端子箱。

其余的电缆由用户提供、铺设并接线。

具体的电缆铺设及接线按照表1和图5进行。

注意事项：
（1）火灾探测器、控流阀接线完毕后应拧紧穿线接头，火灾探测器应加盖防雨罩。

所有火灾探测并接在一起引至变压器本体端子箱，即任何一个探测器动作，与所有的探测器都动作起到同样的效果。

（2）系统接线时，应按现场电缆走向图的要求接线。

表1 电缆铺设表
图5 电缆走向图三、调试
1、机械部分
（1）消防柜内的氮气管路和排油阀密封性能
具体步骤如下：
a、联接氮瓶出口高压软管（两根）至氮气减压器进口三通；联接氮气减压
器出口软管（一根）至氮气释放阀进口。

联接螺母应充分紧固。

b、打开氮瓶瓶阀，待压力表压力指示稳定后（高压：10～15Mpa，低压：0.4～
0.8Mpa）再将氮瓶关闭。

c、保持一小时，高压表指示值下降≤0.05mpa。

如超过此值，应检查管路，
并用肥皂水排除。

d、打开排油管上（位于排油阀下部）的观察孔，关闭排油阀，用手检查阀
板是否处在水平（关闭）位置（必要时可用排油重锤带动扇形板调整），待管内注油时必须再次复查其密封性，不允许有渗漏现象。

（2）排油管道及充氮管道的密封性能
具体步骤如下：
a、拧松排油二通的排气塞，然后缓慢打开变压器端的排油接口阀，往排油
管放少许油，关闭排油接口阀，打开消防柜排油管检查孔，查看排油阀是否渗漏，若渗漏，通过调整排油阀来排除。

然后再缓慢打开排油接口阀注油，当排气塞处冒油且无气泡时，拧紧排气塞即可，擦净溢出油。

观察管道的密封性。

管道密封良好，全部打开排油接口阀。

b、拧松氮管排气三通的排气塞，然后缓慢打开变压器充氮进气口阀，当排
气塞处冒油且无气泡时，拧紧排气塞，擦净溢出油。

观察充氮管道的密封性。

管道密封良好，全部打开充氮进气口阀。

（3）控流阀
具体步骤如下：
a、控流阀正确连接，见图3。

b、密封良好，无渗漏油情况。

c、接线盒压紧。

d、复位手柄锁定在正常运行状态。

e、电缆铺设在线槽内，外露部分套金属软管，并用扎带固定。

电缆防水接
头处，用电气防水胶带包扎，外再用热缩管紧固。

（4）火灾探测器
具体步骤如下：
a、支架固定牢固，探测器与支架连接牢固。

b、火灾探测器上盖压紧。

c、探头安装牢固。

d、电缆铺设在线槽内，外露部分套金属软管，并用扎带固定。

电缆防水接
头处，用电气防水胶带包扎，外再用热缩管紧固。

e、安装防雨罩。

2、电气部分
（1）测试电气接线
具体步骤如下：
a、核对各电缆的接线与电缆走向图是否一致。

b、火灾探测器的接线正确（两接出线之间是断开的）。

c、控流阀的接线正确（两接出线之间是断开的）。

d、控制柜接入电源为直流220V。

e、消防柜的接入电源为交流220V。

（2）功能试验
将控制柜电源开关和消防柜电源开关合上，将排油机构的扇形板解除，解除排油重锤机构的机械锁定，将氮气瓶阀关闭，放出消防柜内充氮管道里的氮气。

具体步骤如下：
a、将[电源关/开]旋转开关打到[电源关]，101和105接通，将[电源关/开]
旋转开关打到[电源开]，[电源] 指示灯变亮。

将PLC设为“RUN”状态。

b、按下[试灯]按钮，所有的指示灯变亮，5秒钟后，恢复原状态。

c、按动油阀开状态开关G1，[油阀开]灯变亮。

d、短接重瓦斯（1与V+）、探头动作(2与V+)、控流阀关(4与V+)、氮阀开
(6与V+)信号端子，[重瓦斯]、[探头动作]、[控流阀关]、[氮阀开]指示灯变亮，报警铃报警，若此时按下[消音]按钮，报警铃停止报警，若在设定的时间内，未解除重瓦斯信号和探头动作信号，电铃继续报警。

解开短接线。

e、调节气压表下限针（绿色），使其指示数值高于气瓶压力指针（此时指示
为0）的指示值，[氮压低]指示灯变亮，报警铃报警，101和107接通、101和109接通。

将气压表下限指针调至最低，[氮压低]指示灯灭，报警铃停止报警。

f、把[手动/停止/自动]旋钮开关打到[手动]（[手动运行]指示灯亮），把[手
动锁定/起动]钥匙钮打到[起动]位置，此时排油重锤立即落下打开排油阀（[油阀开]、[消防]指示灯亮，101和103接通），延时一段时间后（时间0~25S可调），氮气释放阀打开（[氮阀开]指示灯亮），手动方式试验完毕。

把[手动/停止/自动]旋钮开关打到[停止]，把[手动锁定/起动]钥匙钮打到[锁定]位置，手动恢复排油阀状态（[油阀开]指示灯灭），按下面板上[氮阀复位]按钮，氮气释放阀自动关闭（[氮阀开]指示灯灭）。

g、短接重瓦斯和探头动作信号端子，[重瓦斯]、[探头动作]、[报警]指示
灯亮，把[手动/停止/自动]旋钮开关打到[自动]（[自动运行]、[消防]灯应亮），此时排油重锤立即落下打开排油阀（[油阀开]指示灯亮），延时一段时间后（时间0~25S可调），氮气释放阀打开（[氮阀开]指示灯亮），自动方式试验完毕。

把[手动/停止/自动]旋钮开关打到[停止]，手动恢复排油阀状态（[油阀开]灯灭），按下面板上[氮阀复位]按钮，氮气释放阀自动关闭（[氮阀开]灯灭）。

恢复装置状态。

图6 控制柜控制面板图
四、投运
具体步骤如下：
1、将氮气瓶阀打开，压力稳定后，瓶压大于10 Mpa，旋转氮气减压器旋柄，定低压表指示为0.4～0.8Mpa。

定高压表下限针（绿色）指示7Mpa, 定低压表下限针（绿色）指示0.4Mpa。

2、控流阀的阀板是打开的，复位手柄处于水平位置，并将锁定螺钉拧紧。

3、合上控制柜内电源开关，接通控制柜电源220V.DC。

4、合上消防柜内电源开关，接通消防柜电源220V.AC。

5、解除消防柜内，排油重锤机构的机械锁定。

6、将控制柜面板上[电源关/开]旋转开关打到开位置，将PLC运行状态设为“RUN”。

7、将控制柜面板上的[自动/停止/手动]旋转开关置于[手动]或[自动]位置，具体由用户选定。

至此，本装置就投入运行。

五、维护
1、日常维护
为了确保装置的正确运行，应对本装置进行必要的维护。

因维护不当造成的后果由使用单位负责。

观察消防柜
（1）在正常运行时，每周监视氮气瓶气压，若气压表值出现连续下降情况，用肥皂泡来查找泄漏源，并解决掉。

压力表值下降到7Mpa以下时应补气。

（2）排油阀、单向阀应无渗漏情况。

如渗漏应进行处理。

观察控制柜
（1）[电源关/开]旋转开关打到[开]位置，[电源]指示灯亮，其余指示灯不亮。

（2）若[手动/停止/自动]旋转开关置于[手动]，[手动运行]指示灯亮。

（3）若[手动/停止/自动]旋转开关置于[自动]，[自动运行]指示灯亮。

（4）[手动锁定/起动]钥匙钮置于[手动锁定]位置。

（5）按下[试灯]按钮，所有的指示灯变亮，5秒钟后，恢复原状态。

（6）控制器上PLC处于“RUN”状态，[RUN]指示灯亮。

如果除[电源]和[手动运行]（或[自动运行]）指示灯外，有其它指示灯变亮，相应的要查找原因，并排除。

2、功能校验
每年应进行一次常规功能检查，通过一系列的检查试验来发现影响装置正常工作的危害。

因检查试验方法不当造成的后果由使用单位负责。

具体实施方法可以按照本说明书第三章节调试的电气部分进行功能试验。

建议每二至三年进行一次全面检修，检修时必须有我公司技术人员在场，需要更换的部件，由我公司以优惠的价格提供，并提供优质的检修服务。

全面检修时，变压器必须退出运行。

3、注意事项
（1）本装置退出运行时，必须将排油重锤进行机械锁定，将氮气瓶阀关闭。

（2）日常维护时，若无异常，不要随便动装置。

有问题，请联系我公司。

（3）进行功能校验时，首先将氮气瓶关闭，然后将充氮阀和氮瓶之间的管道内的气体放出，功能校验完毕后，再恢复原状态。

（4）变压器运行期间，从底部取油样时，应控制流量，防止控流阀关闭，控流阀一旦关闭，必须人工手动复位。

（5）在运行过程中，若发现报警信号，要及时分析原因排除，也可联系我公司，由我公司技术人员给您分析解决。

4、常见故障及处理方法
六、使用方法
该装置的灭火启动方式有四种，即自动方式、手动方式、紧急开关启动方式和人为方式。

自动方式无需人员参与，装置自动运行，完成灭火。

手动方式需要人为参与，该方式适用于该装置平时没有处于自动运行方式或自动方式失灵时，人为的启动装置，完成灭火。

紧急开关启动方式适用于该装置平时没有处于自动运行方式或自动方式失灵时，并且情况紧急时在消防柜处就可以实现装置的启动，实现灭火。

人为方式即人为启动排油阀和氮气释放阀，完全无需排油电磁机构和充氮电动执行器的参与。

方式一：自动方式（设备的自动运行，无需人为参与）
把控制柜的[手动/停止/自动]旋钮，旋转到[自动]位置，这样装置就处在了自动工作方式，当同时有了重瓦斯和火灾探测器的报警信号时，装置就自动启动，实现排油—延时—充氮，完成灭火。

方式二：手动方式（当发现火灾时，人为动作后，装置才启动）把控制柜的[手动/停止/自动]旋钮，旋转到[手动]位置，把控制柜的[手动锁定/起动]钥匙钮旋转到[手动锁定]位置。

当发现火情时，把[手动锁定/起动]
钥匙钮旋转到[起动]位置，装置立刻启动，实现排油—延时—充氮，完成灭火。

方式三：紧急开关启动方式
将消防柜右侧玻璃屏砸碎，按下紧急启动按钮（两个中的任意一个），就可以立即启动灭火装置，实现排油—延时—充氮，完成灭火。

方式四：人为方式
当以上三种方式都不能启动灭火装置或装置不带电时，首先人为将排油阀的重锤放下，实现排油；然后使用专用工具打开氮气释放阀，实现充氮，完成灭火。

注意事项：
（1）使用前三种方式，必须确保装置带电。

（2）若氮气瓶没有打开，则先将氮气瓶打开，定低压表的压力指示为0.4~0.8Mpa 之间即可。

（3）使用这四种方式前，必须确保消防柜中排油机构没有机械锁定，即已经取下了锁定铜销。

七、附图
图6.1 消防柜外形图
图6.2 消防柜俯视图
图6.3 消防柜的法兰接口尺寸
图7.1 落地式控制柜外形尺寸图
图7.2 壁挂式控制柜外形尺寸图。