主变压器充氮灭火装置工作原理及异常情况处理
一、充氮灭火装置的组成及各部件讲解
1.充氮灭火装置组成
安装在变压器顶部的探测器；
安装在油枕与气体继电器之间的控流阀；
安装在变压器附近的消防柜；
安装在控制室内的控制柜；
变压器与消防柜之间的排油和充氮管道及线缆。
高温探测器（动作温度：93℃/135℃），主要安装在变压器油箱顶部最易发生火灾处。当油箱超压和油箱顶部区域超温时，发出接点信号作为报警输出传送到消防控制柜。
截流阀安装在气体继电器和油枕之间的水平管道上。当变压器出现非正常溢油或发生火灾排油时，自动切断补油通道。
消防柜是消防系统启动时，实施排油、充氮及灭火的控制单元。它安装在变压器一侧，一方面通过排油管道和充氮管道与变压器连接，另一方面通过控制电缆和主控室的消防控制柜（控制单元）相连。
消防控制柜（控制单元）是对系统的各部件的状态和信号实施统一调控，安装在主控制室内，一方面与消防柜的输出控制线缆连接，另一方面将其输出的信号及状态通过网络上传至监控后台，
控流阀及双浮球瓦斯继电器
管道主要由排油及充氮管道负责消防柜与变压器之间的连接，其相对位置和管道的规格、走向由施工设计时具体确定；线缆主要负责将变压器的相关消防数据及信息传送到消防柜，消防柜再将相关信息传送到消防控制柜（控制单元）及监控后台。
2.各部件功能详解
（1）控制柜
标准柜结构，前玻璃门，后双开门；
最多插入3个独立控制单元（插箱）；
DC220V供电，内部控制电源（DC24V）与供电电源隔离；
两种控制方式供选：继电控制和PLC可编程控制。
（2）控制面板
代号定义
H×: 指示灯；
S0: 选择开关；
S1: 启动按钮；
S2: 试灯按钮 。
控制屏面板实物图
（3）控制面板五种状态
控制面板断开退出状态：S0 “断开”
控制面板锁定退出状态：现场 “锁定”
控制面板投运状态：S0 “自动”或“手动位置”
控制面板自动启动状态：S0 “自动”位置
动作过程
S0位于自动位置；
【重瓦斯+探测器+断路器三侧位置+压力释放器】信号接通（可模拟）相应信号灯显示；
排油阀打开（排油阀状态灯切换：上灭下亮）；
延时15秒钟后注氮阀打开（注氮阀状态灯切换：上灭下亮）；
启动动作时，蜂鸣器始终保持鸣叫。
控制面板手动启动状态：S0 “手动”位置
动作过程
S0位于手动位置；
掀开防护罩按压启动按钮；
排油阀打开（排油阀状态灯切换：上灭下亮）；
延时15秒钟后注氮阀打开（注氮阀状态灯切换：上灭下亮）；
启动动作时，蜂鸣器始终保持鸣叫。
（4）消防柜
减压阀组件：由减压阀、气瓶压力表、管道压力表组成，正常情况气瓶压力不小于8MPa（报警压力），管道压力设定值为0.8-1MPa。
排油重锤机构：由排油阀、重锤、挡板及排油电磁铁组成，排油电磁铁启动功率应大于220V*5A（DC）。
注氮重锤机构：由注氮阀、重锤、开阀压杆及注氮电磁铁组成，注氮电磁铁启动功率应大于220V*6A（DC） 。
（5）控流阀
控流阀共有三种状态：手动关闭、手动开启及运行，在运行状态时当油流量达到50-100L/min时，控流阀自动关闭。
温感火灾探测器，动作温度93±7℃（玻璃泡感温元件）或135±7℃（金属感温元件），形式：感温式，火灾探测器安装在变压器最易引起火灾的地方（如套管、释压阀等），变压器顶部至少安装8个探测器。
二
充氮灭火装置的工作原理
当变压器发生火灾时, 装置如处于自动运行状态，则在接收到重瓦斯动作信号、温感火灾探测器动作信号、断路器跳闸信号、油箱超压信号后装置立即启动；
装置如处于手动运行状态，则在观察到火灾时，按控制单元触摸屏面板上的手动启动按钮后装置立即启动；
装置启动后，首先快速排油阀打开使变压器油箱顶部部分热油通过排油管排出，释放压力，防止二次燃爆；同时断流阀关闭切断油枕至油箱的补油回路，防止火上浇油；
排油15秒后，充氮阀打开使氮气从油箱底部注入搅拌，强制热冷油的混合，进行热交换，使油温降至闪点以下，同时充分稀释空气中的含氧量，达到迅速灭火的目的。
1.充氮灭火装置三种工作状态
（1） 监视状态
排油阀关闭
注氮阀关闭
控流阀双向连通（运行状态）
顶部探测器无信号。
（2）启动排油状态
接到启动信号（自动或手动）后立即打开排油阀排油释压；
控流阀迅速关闭阻断油枕至油箱补油通道；
注氮延时开始
（3）注氮搅拌冷却状态
注氮阀打开，氮气从油箱底部注入；
油箱上下油层搅拌—热交换冷却；
氮气覆盖油面隔氧；
60秒内灭火；
连续搅拌使整个油箱油温均衡，消除复燃可能性。
三
充氮灭火装置投运前检查
1.机械部分的检查
所有管道螺栓是否紧固，密封良好；
打开灭火柜内排油阀检查孔，检查排油阀的密封性；
排油重锤和充氮重锤应在机械锁定状态(见下图所示)；
氮气瓶瓶阀全部关闭；
氮气软管接头可靠拧紧；
断流阀手柄已锁定在运行状态（见下图所示）。
2.电气部分的检查
电缆接线正确，接触良好；
温感火灾探测器接线正确，接线盒及出线口密封完好且已加好防雨罩；
控制单元及灭火柜，工作电压正确；
各接地点接地可靠；
控制箱触摸屏操作面板上“自动/断开/手动”运行状态置于“自动”状态；
四
充氮灭火装置投运步骤
排油管注油：拧松“油管排气组件”上的排气塞，缓慢打开变压器端的排油接口阀，当排气塞处冒油且无气泡时，拧紧排气塞，再次打开灭火柜内排油阀检查孔，确认无泄漏后，全部打开变压器端排油接口阀；
充氮管注油：拧松“氮管排气组件”上的排气塞，缓慢同时打开变压器两侧的充氮接口阀，当排气塞处冒油且无气泡时，拧紧排气塞，再全部打开变压器两侧的充氮接口阀；
完全打开氮瓶瓶阀；压力稳定时，瓶压应大于10MPa；
设定氮瓶压力表报警值，下限指针至8MPa处；
调整氮气减压阀，将氮气输出压力表值调整至0.8-1.0MPa
合上灭火柜内开关，接通灭火柜加热器电源（220V.AC）；
合上控制单元内开关，接通控制单元电源；
解除灭火柜内“排油”“充氮”重锤的机械锁定，状态如下图所示。
五
充氮灭火装置氮气瓶补气步骤
关闭两只氮气瓶主阀
关闭两只氮气瓶主阀
锁定排油驱动装置
关闭两只氮气瓶主阀
锁定排油驱动装置
插入注氮锁定插销
关闭两只氮气瓶主阀
锁定排油驱动装置
插入注氮锁定插销
卸除瓶端高压软管接头（两个）
完成上述操作后，松开气瓶抱箍将氮气瓶取出
装入氮瓶操作逆序操作
六
充氮灭火装置误动及处理措施
1.充氮灭火装置误动分析
（1）正常自动运行状态，排油注氮启动条件为重瓦斯动作、主变三侧断路器断开、压力释放器动作、主变顶部任意火灾探测器动作，以上条件必须同时满足，排油及注氮电磁阀才能启动。所以，正常自动运行时，不会发生误动。
（2）正常手动运行状态，启动条件为手动控制按钮，手动按钮安装防护罩，且有警示语，如下图所示，可有效防止人员误动。
（3）充氮灭火装置控制柜内部工作，安全措施不到位，工作人员误碰或短接出口继电器回路，排油注氮电磁铁动作，造成主变排油。
预控措施：
现场消防柜内部排油重锤闭锁、注氮重锤闭锁，气瓶阀门关闭；
退出装置出口压板；
切断装置电源；
控制屏端子排，将排油及注氮出口回路打开；
如果是两套装置共同装在同一个控制屏，必须将另外一套运行装置前后用红布帘遮挡，并将运行装置端子用胶带遮挡。
做好以上措施可防止工作人员造成的装置误动。
（4）排油重锤和注氮重锤在外力作用下的误动
目前公司在运的充氮灭火装置各厂家控制原理一致，消防柜重锤排油阀开启方式各厂家存在差异，可分为三种类型，分别为保定地区生产的设备、常州地区生产的设备和长沙磐龙消防公司生产的设备，分别如下图所示，排油重锤连杆均安装了防止发生左右位移 的挡板，可有效防止重锤位移造成的误动。
2.充氮灭火装置误动后对主变的影响
如果主变充氮灭火装置误动，排油重锤掉落，排油阀开启，主变本体油将通过排油管道迅速泄漏，15s后注氮阀打开，氮气通过注氮管道进入变压器本体，同时油流过快将使油枕与本体连接管道控流阀自动关闭，油枕内部油仅少量流失，本体油泄漏至排油管下方后停止，大约损失变压器油6-8t，进入变压器内部氮气不会对主变绝缘造成影响。装置误动后根据瓦斯继电器的不同将造成不同影响。
（1）安装单浮球挡板式瓦斯继电器的主变，充氮灭火装置误动后主变排油，当瓦斯继电器内部无油后，仅轻瓦斯告警，重瓦斯不动作，主变不跳闸，继续排油首先将使低压套管根部及其引线暴露，绝缘降低可能造成低压引线对外壳放电，此时主变跳闸。
（2）安装双浮球瓦斯继电器的主变，充氮灭火装置误动后主变排油，当瓦斯继电器内部无油后，下浮球动作，重瓦斯动作主变跳闸，继续排油不会造成主变内部故障。
3.充氮灭火装置误动后的恢复措施
（1）变电站或主变附近有工作人员，在充氮灭火装置动作报警后，应立即打开主变消防柜门，将排油重锤抬起恢复至原位，用销子闭锁，此时重锤排油阀关闭，同时将注氮重锤抬起，用销子闭锁，注氮阀门关闭。
（2）关闭气瓶阀门，打开排油管道观察孔，检查排油阀是否管严，对阀门进行调整，确保已经管严，不再漏油。
（3）将主变转为检修状态
（4）如果为双浮球瓦斯继电器动作跳闸，可直接对主变进行恢复，如果为内部放电跳闸，应该对主变进行吊罩检查，根据故障情况确定恢复方案。
（5）双浮球瓦斯继电器动作跳闸，主变恢复流程为油枕排油-本体排油至距离顶部20CM处-主变抽真空-真空补油-静放-排气-试验后即可投运。
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