变压器排油注氮灭火装置的风险分析

变压器排油注氮灭火装置的风险分析

宋黎明李强

（山东五岳电器有限公司山东泰安271000）

摘要：大型油浸式电力变压器是变电站的核心设备，其内部使用了大量的固体绝缘材料和变压器油，当其内部故障发生电弧闪络时，油受热分解产生的蒸汽可能形成火灾，造成重大损失。为防止变压器火灾事故以及尽可能降低事故损失，国家规定：“单台容量为125MVA及以上的主变压器应设置水喷雾灭火系统、合成型泡沫喷雾系统或其他固定式灭火装置。”近年来，排油注氮灭火装置在电力系统中得到了广泛的应用。由于排油注氮灭火装置的管路与变压器本体直接相通，当其正常运行时，内部充满了变压器油；若此时排油注氮灭火装置非正常动作，将会排出变压器中的油，可能损坏变压器。

关键词：变压器；排油注氮；灭火装置；风险；分析

引言：电力变压器是发电厂和变电站中最重要和最昂贵的一次设备，当前电力行业中绝大部分采用油浸式变压器，变压器箱体内充装着大量的变压器油。变压器长期运行，在过负荷、过电压、接地、短路、绝缘老化、变压器油受潮、油酸解等多种因素的影响下，变压器内部的绝缘可能会被破坏。绝缘击穿引起弧光放电，变压器箱体内局部油温超过燃点，将迅速分解汽化，产生各种高温可燃气体。一旦气体聚集造成内部超压，将导致油箱破裂甚至爆炸，可燃性油气遇明火将迅速燃烧，严重危害电网安全和运行人员的人身安全。

1.排油注氮灭火装置简介

1.1装置的构成

排油注氮灭火装置通常由消防控制柜、消防柜、断流阀、感温火灾探测装置和排油管路、注氮管路及相关二次控制回路等组成。

1.2装置的动作原理

排油注氮灭火装置可设置为自动和手动2种启动方式。当变压器内部发生故障时，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；同时会导致油温升高，使布置在变压器上的感温火灾探测器动作。如排油注氮灭火装置处于自动运行状态，则在接收到重瓦斯、感温火灾探测器、油箱超压及断路器跳闸动作信号后自动启动；如装置处于手动运行状态，则在观察到火灾后，按下控制柜上的“手动启动”按钮后立即启动。

2.排油注氮装置工作原理

排油注氮灭火装置主要由控制系统、断流阀、排油管路、注氮管路等组成。断流阀安装于油枕与瓦斯继电器之间的管路上，当油流突然变大时自动关闭。排油管路连接于油箱上部，通过导油管与事故油坑相连，系统的排油泄压由串接在排油管路中的排油阀控制。注氮管路连接高压氮气瓶和油箱底部，管路在油箱内部设置多个注氮孔，通过氮气释放阀控制从变压器底部注入氮气。当变压器有火灾或爆炸危险时，控制系统通过采集信息判断排油注氮装置需要启动。装置启动后首先开启排油阀，油箱中变压器油通过排油管路排往事故油池，油箱中油位下降，断流阀自动关闭，油枕不再向变压器供油。再经过一段时延后，控制系统再开启氮气释放阀，将氮气瓶中氮气充入油箱中，与变压器油充分混合，降低油温，避免发生火灾，降低事故影响。排油注氮装置的主要功能为防止变压器发生火灾和爆炸恶性事故，超压启动和高温火灾启动为两种主要的装置启动方式。超压以压力探测器测量压力值作为判据，高温火灾以温感火灾探测器探测结果为主要判据。同时，火灾和爆炸恶性事故主要由变压器内部故障引发，在此情况下，主变重瓦斯保护将会动作，主变各侧断路器将跳开。因此，主变重瓦斯保护动作、三侧断路器跳开也是装置启动的必要条件。装置的自动启动采用“三要素”进行判断，即“超压+主变重瓦斯保护动作+三侧断路器跳开”或“高温+主变重瓦斯保护动作+三侧断路器跳开”。

3.风险产生的原因分析

3.1运行管理规程缺失

当前，国内有关变压器排油注氮灭火装置的规程有2个：一是中国工程建设标准化协会颁布的CECS187-2005《油浸变压器排油注氮装置技术规程》，于2005一10-01开始施行；二是中华人民共和国公安部消防局提出、全国消防标准化技术委员颁布的GA835-2009《油浸变压器排油注氮灭火装置》，于2009-07-01开始施行。这2个规程规范了产品的设计、制造、检测、施工、验收和维护，为保证产品的质量和应用起到了指导性作用。但这2个规程均未对装置的日常运行提出要求，而电力行业、电网企业也无标准对装置的运行作出明确的规定，使得排油注氮灭火装置运行管理无章可循。

3.2规程、条例对检修周期规定不一致

CECS187-2005《油浸变压器排油注氮装置技术规程》要求每年（或配合变压器年检时）应对排油注氮灭火装置进行检查及模拟试验；《国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）》要求应结合例行试验检修，定期对排油注氮灭火装置进行维护和检查；有关地方消防条例明确要求自动灭火系统应每年进行1次全面检测。这些规程、条例对排油注氮灭火装置的维护、检查、试验周期的规定不一致。由于排油注氮灭火装置的全面检查、模拟试验涉及变压器跳闸回路，且该装置的维护、检测是由外委单位实施的；为保证试验安全，确需变压器停电，以防止试验中发生变压器跳闸事故。而按DL/T393-2010《输变电设备状态检修试验规程》中变压器停电例行试验周期为3-4.5年的规定，如果配合变压器年检时再对排油注氮灭火装置进行全面检查，则对装置维护、检测的周期又与地方消防条例相矛盾。

目前相关规定在排油注氮灭火装置检修周期上不一致，且在现实中又无法做到每年停电对变压器排油注氮灭火装置进行维护、检测，所以运行单位无法把握装置的工况；由于担心排油注氮灭火装置会在变压器运行中误动而引发事故，因此不敢将排油注氮灭火装置的排油、注氮重锤解除机械闭锁，而使排油注氮灭火装置未投人运行。

4.建议采取的措施

一是尽快制定电力行业对排油注氮灭火装置的运行、检修管理规定，统一其运行设置状态，规范其运行管理。二是制定设计标准，在新建时将该装置的启动操作回路接人监控系统，并逐步安排对已投运的设备进行改造，以确保监控人员在远方发现变压器火灾事故时能及时手动启动排油注氮灭火装置。三是与输变电设备状态检修工作结合，制定有针对性的检修规程，明确合理的检修周期，以提高设备的检修质量，保证排油注氮灭火装置正确动作。

总结：排油注氮灭火装置在我国已有20多年的运行历史，随着其使用越来越广泛，该装置能否正确动作已成为影响大型变压器以及电网安全运行的一个重要因素。由于该装置直接与变压器本体相连，是一种很重要的变压器组件，有关协会宜尽早组织行业性讨论，论证将其纳人变压器组件管理的可行性，并在变压器的运行、检修规程中增加相应的规定，以规范管理，保证变压器的安全运行。

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