油浸式变压器排油充氮灭火系统的制作方法
油浸式变压器排油充氮灭火系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及油浸式变压器消防技术领域，具体涉及一种油浸式变压器排油充氮灭火系统。
【背景技术】
[0002]油浸式变压器是变电站的核心组成部分，绝大多数变电站都采用大型油浸式变压器作为主变压器。油浸式变压器的储油柜内具有大量起绝缘散热作用的变压器油。正常情况下变压器油的闪点在135°C左右，但当油浸式变压器使用一段时间后，如果变压器出现内部出现接触不良、匝间短路或过载运行时，会造成储油柜内部高温，高温会使变压器油裂解产生H2、C2H2等易燃气体。上述易燃气体混合在变压器油中，导致变压器油的闪点下降到50°C左右，大幅低于油浸式变压器的上限运行温度85°C。
[0003]储油柜内具有H2、C2H2等易燃气体的油浸式变压器，如果出现破裂，变压器油与外部空气产生接触，只要储油柜内温度超过50°C，就会造成变压器油剧烈燃烧，造成油浸式变压器爆炸，带来重大财产损失。因此，《火力发电厂与变电站设计防火规范》(GB50229-2006)中规定单台容量为125MVA以上的主变压器应设置灭火系统。排油充氮灭火系统是我国目前绝大多数变电站主变压器采用的灭火系统。
[0004]常用的排油充氮灭火系统通常为设置在每台浸式变压器旁的排油充氮灭火装置。如图2所示，排油充氮灭火装置包括控制柜All、变压器储油控制系统、变压器排油系统、变压器充氮系统、设置在变压器顶部的火灾探测器A10。其中，变压器储油控制系统包括设置在储油柜A12上部与储油柜A12相连通的供油管、与供油管的供油端相连通的油枕Al，在靠近变压器的供油管内设置有瓦斯继电器A3，在靠近油枕Al的供油管上设置有控流阀A2 ;变压器排油系统包括设置在储油柜A12上侧部与储油柜A12相连通的排油管路A5，设置在排油管路A5出油口正下方的油坑A4，设置在排油管路A5上的排油控制阀A6，排油管路A5在储油柜A12上的设置位置低于供油管在储油柜A12上的设置位置；变压器充氮系统包括氮气气源A7，充氮管路A8，氮气气源A7通过充氮管路A8与储油柜A12相连通，充氮管路A8设置有充氮控制阀A9 ;瓦斯继电器A3、火灾探测器A10、排油控制阀A6、充氮控制阀A9均与控制柜All电连接，控制柜All通常由中央处理器、触摸屏和无触点固态继电器等硬件结构，当然控制柜All还包括排油充氮控制系统软件。当变压器故障时，如果储油柜A12内部温度和压力升高到设定值时，火灾探测器AlO及瓦斯继电器A3工作，产生报警信号传给控制柜All ;待主变压器三侧的开关跳闸后，控制柜All指令排油控制阀A6打开将储油柜A12内顶部热油快速排至油坑A4以释放压力，同时，油枕Al与储油柜A12之间的控流阀A2自动关闭；当绝缘油排放时间达到设定时长，控制柜AU指令充氮控制阀A9打开通过充氮管路A8向储油柜A12内注入设定压力和流量的氮气。氮气进入储油柜A12内，以密集的气泡形式从绝缘油底部上升到绝缘油上部，氮气逐渐覆盖油表面，使油表面氧含量达到最少，有效阻燃，将火灾隐患消灭于初期状态。同时氮气上升过程中，由于储油柜A12内上、下油层被搅动混合，快速降低与空气接触油面的温度。
[0005]但由于变电站具有非常复杂的电磁环境，火灾探测器AlO和瓦斯继电器A3使用一段时间后，误报率随着使用时间的增加而增加，误报会让排油充氮灭火装置误动，导致主变压器跳闸，造成大面积突发停电事故。为了降低误报带来的危害，变电站实际运营时，排油充氮装置主要采用手动作业。
[0006]公开号为CN201643489U的中国专利文献，针对每个变压器需要安装一个排油充氮灭火装置，对多个单相变压器进行灭火要多个动作的技术问题，公开一种组合分配式排油充氮灭火系统，该系统包括位于每个单相变压器上的火灾探测器B4和瓦斯继电器B3，瓦斯继电器B3通过控油阀连接油枕BI，且每个单相变压器均配置有排油管路B9和充氮气管路B10，在每个单相变压器的排油管路B9上设置排油阀Bll ;该系统还包括一组氮气瓶B5，氮气瓶B5的出口设置一根集流管B12，集流管B12上连接至少二个选择阀B13，选择阀B13与充氮气管路BlO相通；所述每个单相变压器的选择阀B13、排油阀B11、火灾探测器B4、瓦斯继电器B3和控流阀B2均与报警控制柜B7相连接。该排油充氮灭火装置实现了对多个单相变压器进行灭火管理，但由于该方案没有解决火灾探测器AlO和瓦斯继电器A3使用一段时间后，误报率随着使用时间的增加而增加，误报会让排油充氮装置误动，导致主变压器跳闸，造成大面积突发停电事故的技术问题，因此，该方案只是技术上的一种实现可能，没有产业应用价值。
[0007]综上所述，现有的排油充氮灭火装置，由于没有解决变电站具有非常复杂的电磁环境，火灾探测器和瓦斯继电器使用一段时间后，误报率随着使用时间的增加而增加，误报会造成排油充氮装置误动，从而有可能导致主变压器跳闸，造成大面积突发停电事故的技术问题，只能采用手动作业来灭除变压器的火灾隐患。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能有效降低火灾探测器及瓦斯继电器误报影响的油浸式变压器排油充氮灭火系统，从而进一步提高油浸式变压器排油的安全性和有效性。
[0009]本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是:
[0010]油浸式变压器排油充氮灭火系统，包括控制柜，设置在变压器顶部的火灾探测器，带瓦斯继电器的变压器储油控制系统，带排油控制阀的变压器排油系统，带充氮控制阀的变压器充氮系统，瓦斯继电器、火灾探测器均电连接控制柜，控制柜与排油控制阀、充氮控制阀均电连接；变压器充氮系统还包括氮气气源、充氮管路、单向节流阀、定温阀门，氮气气源通过充氮管路与变压器的储油柜相连通，充氮管路穿过储油柜下侧部的变压器壁体延伸到储油柜中，定温阀门设置在储油柜内的充氮管路上，单向节流阀设置在充氮控制阀与变压器之间的充氮管路上。
[0011]进一步，充氮管路在变压器外分流成至少两根充氮支管，每根充氮支管均穿过储油柜下侧部的变压器壁体延伸到储油柜中，在储油柜内的每根充氮支管上均设置有定温阀门。
[0012]进一步，氮气气源为氮气钢瓶。
[0013]进一步，油浸式变压器排油充氮灭火系统，还包括集流管，氮气钢瓶为至少两个，集流管具有输气主管和并行设置在输气主管上的至少两个汇流支管，每个汇流支管与输气主管相连通，每个氮气钢瓶的出气口与集流管的一个汇流支管对应连通，输气主管与充氮管路相连通。
[0014]进一步，油浸式变压器排油充氮灭火系统，还包括排气阀，排气阀设置在单向节流阀与变压器之间的充氮管路上。
[0015]本实用新型的油浸式变压器排油充氮灭火系统适用于对油浸式变压器，如主变压器、单项变压器进行排油充氮灭火作业。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0017]1、本实用新型的油浸式变压器排油充氮灭火系统，相较于现有技术采用报警信号预警让变压器开关跳闸，向储油柜中通入氮气，本实用新型采用报警信号预警向充氮管路中预通入氮气，采用定温阀门对油温预警的反应，让变压器开关跳闸，向储油柜中通入氮气。本实用新型在不 降低现有技术的充氮时效的情况下，采用浸泡在绝缘油中、变电站的高强度电磁辐射对其动作不产生任何影响、与绝缘油温度保持一致的定温阀门来控制是否向储油柜中通入氮气，充氮作业的准确性高、可靠性好，稳定性高，能及时将储油柜内的火灾隐患消灭于初期状态，极大降低变压器开关误跳闸的可能性，相应也就不会造成大面积突发停电事故。由于本实用新型采用独立于控制柜的定温阀门来精确控制充氮作业，因此作为现有排油充氮灭火装置核心的控制柜在设计上可以做到尽可能简单，功能上竟可能有针对性，制造成本和维护成本也会大幅降低，相应的变压器充氮系统及变压器排油系统在结构上也可以尽量简单，有效降低排油充氮灭火系统的系统复杂性，便于运营维护，有效降低制造和运营成本。因此，本实用新型基于内置于绝缘油中的定温阀门控制变压器排油充氮作业的技术方案，消除了灾探测器及瓦斯继电器误报带来的危害，在设计上更简单、高效，便于制造和维护，在作业上可靠性更高、稳定性更好，具有良好的产业应用价值。
[0018]2、本实用新型的油浸式变压器排油充氮灭火系统，由于采用至少两根设置有定温阀门的充氮支管向储油柜内充氮，能根据火灾隐患出现几率较高的点，有针对地设置充氮支管，从而能快速降低火灾隐患，为彻底消除火灾隐患赢得时间。
[0019]3、本实用新型的油浸式变压器排油充氮灭火系统，由于采用氮气钢瓶或者通过集流管连接起来的至少两个氮气钢瓶作为氮气气源，能有效降低地处偏远地区的变电站的氮气气源建设成本和使用成本，提高本实用新型的油浸式变压器排油充氮灭火系统的易用性和环境适应性。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的结构示意图。
[0021]图2为现有技术的排油充氮装置的结构示意图。
[0022]图3为CN201643489U组合分配式排油充氮灭火系统的结构示意图。
[0023]图1中的附图标记分别表示为:1_油枕、2-控流阀、3-瓦斯继电器、4-油坑、5-排油管路、6-排油控制阀、7-氮气气源、8-充氮管路、9-充氮控制阀、10-火灾探测器、11-控制柜、12-储油柜、501-排油管阀、801-单向节流阀、802-排气阀、803-定温阀门。
[0024]图2中的附图标记分别表示为:A1-油枕、A2-控流阀、A3-瓦斯继电器、A4-油坑、A5-排油管路、A6-排油控制阀、A7-氮气气源、A8-充氮管路、A9-充氮控制阀、AlO-火灾探测器、A11 -控制柜、A12-储油柜、A501 -排油管阀、A801 -单向节流阀、A802-排气阀。
[0025]图3中的附图标记分别表示为:B1-油枕，B2-控流阀，B3-瓦斯继电器，B4-火灾探测器，B5-氮气瓶，B6-消防柜，B7-报警控制柜，B8-油坑，B9-排油管路，BlO-充氮气管路，Bll-排油阀，B12-集流管，B13-选择阀。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0027]如图1所示，本实用新型的油浸式变压器排油充氮灭火系统，包括控制柜11，设置在变压器顶部的火灾探测器10，带瓦斯继电器3的变压器储油控制系统，带排油控制阀6的变压器排油系统，带充氮控制阀9的变压器充氮系统，瓦斯继电器3、火灾探测器10均电连接控制柜11，控制柜11与排油控制阀6、充氮控制阀9均电连接；变压器充氮系统还包括氮气气源7、充氮管路8、单向节流阀801、定温阀门803，氮气气源7通过充氮管路8与变压器的储油柜12相连通，充氮管路8穿过储油柜12下侧部的变压器壁体延伸到储油柜12中，定温阀门803设置在储油柜12内的充氮管路8上，单向节流阀801设置在充氮控制阀9与变压器之间的充氮管路8上。
[0028]本实用新型实施时，如图1所示，变压器储油控制系统包括油枕1、供油管、控流阀2，其中油枕I通过供油管与储油柜12相连通，控流阀2设置在靠近油枕I的供油管上，变压器储油控制系统的上述部分为油浸式变压器的组成部分；变压器排油系统由油坑4、排油管路5组成。
[0029]如图1所示，本领域技术人员，根据油浸式变压器的储油柜12的容油量，确定氮气气源7应该具有的氮气容量及最大氮气气压，确定油坑4的容积；根据油浸式变压器的周围环境，确定氮气气源7、控制柜11的设置位置；根据油浸式变压器的自身的结构尺寸及周围环境，确定油坑4、火灾探测器10的设置位置；根据上述设置位置确定排油管路5和充氮管路8的规格尺寸及布局；根据排油管路5的管径规格，确定排油控制阀6的规格，根据充氮管路8的管径规格，确定充氮控制阀9、单向节流阀801、定温阀门803的规格。
[0030]氮气气源7为高压气源，其可以是高压氮气管网，也可以是单个氮气钢瓶，还可以是由至少两个氮气钢瓶通过一根输气主管具有多个汇流支管的集流管连接起来构成的氮气钢瓶组；对于小型油浸式变压器主要采用单个氮气钢瓶作为氮气气源7，对于大型主变压器则采用通过集流管连接起来的氮气钢瓶组作为氮气气源7，对于大型变电站的大型主变压器集群则采用高压氮气管网作为氮气气源7。
[0031]其中，定温阀门803，为近期才投入使用的一种气液阀门，其具有当绝缘油的温度高于预定温度时，定温阀门803自动打开，当绝缘油的温度低于预定温度时，定温阀门803自动关闭的技术作用，定温阀门803的动作温度自70°C至170°C可调，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，如北京瀚达瑞新科技有限公司的定温放水阀；充氮控制阀9、排油控制阀6可以是电动阀也可以是电磁阀，通常采用电动阀；单向节流阀801为单向导通阀门，其只允许氮气沿着充氮管路8从氮气气源7流向储油柜12，不允许流入单向节流阀801与储油柜12之间的氮气向氮气气源7回流。
[0032]实施时，本领域技术人员，先将瓦斯继电器3设置在靠近变压器的供油管内，将火灾探测器10设置在变压器顶部；接着在油浸式变压器周围的预定位置设置氮气气源7，在储油柜12下侧部的变压器壁体上开设充氮管路8设置孔，充氮管路8的储油柜12连接端通过该设置孔延伸到储油柜12中，充氮管路8的氮气气源7连接端与氮气气源7相连通，在储油柜12内的充氮管路8上设置定温阀门803，定温阀门803浸泡在储油柜12内的绝缘油中，在靠近氮气气源7的充氮管路8上设置充氮控制阀9，在充氮控制阀9与变压器之间的充氮管路8上设置单向节流阀801。通过上述步骤可制成本实用新型的油浸式变压器的变压器充氮系统；接着在油浸式变压器周围的预定位置设置油坑4，在储油柜12上侧部的变压器壁体上开设排油管路5设置孔，排油管路5设置孔低于供油管在储油柜12上的设置位置，通过排油管路5设置孔，排油管路5与储油柜12相连通，排油管路5的出油口位于油坑4的正上方，在排油管路5上设置排油控制阀6，通过上述步骤可制成变压器排油系统；接着在油浸式变压器周围的预定位置设置控制柜11，将控制柜11分别与火灾探测器10、瓦斯继电器3、排油控制阀6、充氮控制阀9电连接。通过上述步骤可制成本实用新型的油浸式变压器排油充氮灭火系统。
[0033]本实用新型实施时，变压器充氮系统还包括顺次设置在氮气气源7出口管路上的高压压力表、减压阀、低压压力表，高压压力表与控制柜11电连接。
[0034]使用时... ，当储油柜12内的H2、C2H2等易燃气体累积到一定程度，易燃气体涌入供油管，并沿着供油管向油枕I行进，当到达瓦斯继电器3的易燃气体浓度达到一定量后，瓦斯继电器3工作，产生报警信号并传递给控制柜11，控制柜11指令排油控制阀6打开，将储油柜12内顶部的绝缘油通过排油管路5快速排至油坑4以释放压力，同时，油枕I与储油柜12之间的控流阀2自动关闭；当绝缘油排放时间达到设定时长，控制柜11指令充氮控制阀9打开，向充氮管路8中通入设定压力和流量的氮气。由于定温阀门803浸泡在储油柜12内的绝缘油中，定温阀门803的阀体温度与绝缘油的温度保持一致，绝缘油温度没有达到定温阀门803的开启温度，定温阀门803保持关闭状态，开启充氮控制阀9充入的氮气停留在充氮管路8中，变压器继续保持正常的工作状态。一旦绝缘油温度上升到定温阀门803的开启温度，定温阀门803开启，变压器的开关跳闸，氮气进入储油柜12内，以密集的气泡形式从绝缘油底部向绝缘油顶部涌动，涌动的氮气造成储油柜12内的上、下油层搅动混合，与空气接触油面温度快速下降，当氮气上升到绝缘油上部，在绝缘油上部形成氮气层，将绝缘油和空气中的氧气分隔开，有效阻燃，将火灾隐患消灭于初期状态。当储油柜12内绝缘油的温度下降到一定温度，定温阀门803关闭。
[0035]当火灾探测器10报警时，在报警信号传递给控制柜11后，本实用新型的工作方式和瓦斯继电器3报警信号传递给控制柜11后的工作方式一样，仅当储油柜12内的绝缘油温度达到定温阀门803的开启温度，定温阀门803才开启，才会向储油柜12注入氮气，变压器的开关才会跳闸。
[0036]当火灾探测器10和瓦斯继电器3同时报警，在报警信号传递给控制柜11后，本实用新型的工作方式和瓦斯继电器3报警信号传递给控制柜11后的工作方式一样，仅当储油柜12内的绝缘油温度达到定温阀门803的开启温度，定温阀门803才开启，才会向储油柜12注入氮气，变压器的开关才会跳闸。
[0037]以上是本实用新型的基础实施方式。从上述实施过程可以看出，由火灾探测器10、瓦斯继电器3、控制柜11、氮气气源7、充氮管路8、充氮控制阀9相结合的报警充氮系统，具有向充氮管路8中预通入氮气，为后续向储油柜12中通入氮气做准备的技术作用，也即控制柜I针对报警信号的自动控制作业，从现有排油充氮灭火系统的先向充氮管路8通入氮气，直接经充氮管路8向储油柜12中充入氮气限制为本实用新型的只向充氮管路8预通入氮气，从而将火灾探测器10和瓦斯继电器3的任何报警动作的技术后果限制在预充氮准备上，也就不会因火灾探测器10或者瓦斯继电器3误报造成排油充氮灭火系统向储油柜12误充氮，导致变压器跳闸，造成大面积突发停电事故。充氮管路8和内置于绝缘油中的定温阀门803相结合，具有根据储油柜12内的绝缘油温度决定何时向储油柜12内充入氮气和何时停止充入氮气的技术作用，也即采用对火灾发生有决定影响的绝缘油油温来自动控制充氮作业，从而实现只有当储油柜12内的绝缘油温度达到预警温度，变压器的确存在火灾的可能，才让变压器开关跳闸，向储油柜12内快速通入氮气，将火灾隐患消灭于初期状态；同时，基于上述技术作用，充氮管路8和内置于绝缘油中的定温阀门803相结合，还具有使变压器充氮系统在变压器储油柜12外部分及相应的控制柜11响应报警信号部分在设计上更简单，只需实现对火灾探测器10和瓦斯继电器3的报警信号进行响应，并向充氮管路8中预通入氮气即可的技术作用。
[0038]由此可见，从整体上看，本实用新型的各组成部分在技术上相互关联，作业上相互配合。相较于现有技术基于报警信号向储油柜12中通入氮气，让变压器开关跳闸的变压器充氮技术方案，本实用新型采用基于报警信号向充氮管路8中预通入氮气，基于储油柜12内的绝缘油油温达到火灾预警温度开启定温阀门803向储油柜12中通入氮气，让变压器开关跳闸的变压器充氮技术方案。本实用新型在不降低现有技术的充氮时效的情况下，采用浸泡在绝缘油中，变电站的高强度电磁辐射对其动作不产生任何影响，与绝缘油温度保持一致的定温阀门803来控制是否向储油柜12中通入氮气，充氮作业的准确性高、可靠性好，稳定性高，能及时将储油柜12内的火灾隐患消灭于初期状态，极大降低变压器开关误跳闸的可能性，相应也就不会造成大面积突发停电事故。由于本实用新型采用独立于控制柜11的定温阀门803来精确控制充氮作业，因此作为现有排油充氮灭火系统核心的控制柜11及变压器充氮系统在设计上可以做到尽可能简单，功能上竟可能有针对性，制造成本和维护成本也会大幅降低，相应的变压器充氮系统及变压器排油系统在结构上也可以尽量简单，有效降低排油充氮灭火系统的系统复杂性，便于运营维护，有效降低制造和运营成本。
[0039]因此，本实用新型基于内置于绝缘油中的定温阀门803控制变压器排油充氮作业的技术方案，消除了灾探测器及瓦斯继电器误报带来的危害，在设计上更简单、高效，便于制造和维护，在作业上可靠性更高、稳定性更好，具有良好的产业应用价值。
[0040]要快速消除变压器的火灾隐患，需要给储油柜12内的绝缘油快速降温，同时快速在储油柜12内绝缘油顶部形成一层氮气层，将绝缘油和空气中的氧气分隔开。现有的排油充氮灭火系统仅采用一根充氮管通入储油柜12内，而常常储油柜12内的火灾隐患点往往不处于储油柜12内充氮管的正上方，因此不能快速降低火灾隐患点处绝缘油的温度，也不能在火灾隐患点处的绝缘油顶部快速形成氮气层。
[0041]为了提高充氮质量和充氮效率，本实用新型在基础实施方式的基础上作进一步改进，如图1所示，本实用新型的第一优选实施方式为，充氮管路8在变压器外分流成至少两根充氮支管，每根充氮支管均穿过储油柜12下侧部的变压器壁体延伸到储油柜12中，在储油柜12内的每根充氮支管上均设置有定温阀门803。
[0042]实施时，变压器外将充氮管路8分流成至少两根充氮支管，原有的充氮管路8主管路可以作为一根充氮支管，将储油柜12下侧部的变压器壁体上设置充氮支管通入孔，充氮支管通过充氮支管通入孔进入储油柜12内，在储油柜12内的每根充氮支管上设置定温阀门803。为了快去消除由于变压器本身设计缺陷造成局部点容易成为火灾隐患点的火灾隐患，充氮支管通入孔第一优选的实施方式是在容易成为火灾隐患点的下方的变压器壁体上设置充氮支管通入孔，充氮支管的出气口位于容易成为火灾隐患点的正下方；为了提高通过充氮支管充入氮气，及时处理储油柜12内的各个火灾隐患点，充氮支管通入孔第二优选的实施方式是均布在储油柜12外周面的变压器壁体上。
[0043]使用时，当储油柜12顶部某点出现火灾隐患，据该火灾隐患点最近的充氮支管上的定温阀门803率先打开，充入氮气，涌动的氮气造成该火灾隐患点下部的绝缘油上下翻滚搅动，火灾隐患点处的绝缘油温度快速降低，同时在该火灾隐患点的在绝缘油上部形成氮气层，将绝缘油和空气中的氧气分隔开，有效阻燃，将火灾隐患消灭于初期状态。通过火灾隐患点下部的绝缘油上下翻滚搅动，设置在储油柜12下部的其他定温阀门803也相继打开，快速在储油柜12内上部形成全覆盖的氮气层，将绝缘油和空气中的氧气分完全隔开。
[0044]从本实用新型的第一优选实施方式的实施过程可以看出，由于根据火灾隐患出现几率较高的点 ，有针对地设置充氮支管，因此也就能快速降低火灾隐患，为彻底消除火灾隐患赢得时间。
[0045]高压氮气管网的建设成本较高，随着变压器制造技术的发展，变压器出现火灾的几率也逐渐减少，因此采用高压氮气管网作为氮气气源7的使用成本也很高，其仅适用于对大型主变压器集群的排油充氮系统提供氮气气源7。而较多的中小型变压器的排油充氮系统的氮气气源7使用率低，但又不能缺少，还要便于根据变压器的周围环境进行设置。
[0046]为了使氮气气源7更适合为小型变压器的排油充氮系统提供高压氮气，本实用新型在基础实施方式或者第一优选实施方式的基础上作进一步改进，如图1所示，本实用新型的第二优选实施方式为，氮气气源7为氮气钢瓶。
[0047]实施时，将氮气加压充入钢瓶作为氮气钢瓶。首先根据油浸式变压器的规格尺寸，选用具有一定容量和气压承受能力的钢瓶作为氮气钢瓶，通常氮气钢瓶的氮气储存量为一次灭火最大用量的两倍，这样进行一次排油充氮灭火作业后，氮气钢瓶中仍储存有足够应对一次主变压器火灾的氮气，这对地处偏远的变电站的变压器来说，始终处于排油充氮灭火系统的保护下运行，极大降低了变电站的运营风险；接着向氮气钢瓶加压充入一定容量的氮气，将氮气钢瓶设置在预定的位置，作为氮气气源7使用。
[0048]使用时，如果排油充氮灭火系统采用的原氮气钢瓶气压不足时，采用充满氮气的氮气钢瓶进行更换。显然，易于移动和更换的氮气钢瓶，更能符合中小型变压器的排油充氮系统氮气气源7使用率低，但又不能缺少的使用特点。
[0049]对于单项变压器或者小型主变压器来说，一个氮气钢瓶已经可以提供足够的高压氮气，但对于中型或者大型主变压器来说，是远远不够的。因此，为了给中型或者大型主变压器的排油充氮灭火系统提供充足的高压氮气，本实用新型在第二优选实施方式的基础上作进一步改进，如图1所示，本实用新型的第三优选实施方式为，油浸式变压器排油充氮灭火系统，还包括集流管，氮气钢瓶为至少两个，集流管具有输气主管和并行设置在输气主管上的至少两个汇流支管，每个汇流支管与输气主管相连通，每个氮气钢瓶的出气口与集流管的一个汇流支管对应连通，输气主管与充氮管路8相连通。
[0050]实施时，采用至少两个氮气钢瓶来提供高压氮气，每个氮气钢瓶的出气口与集流管的一个汇流支管对应连通，从而构成氮气气源7。实施时，可以在汇流支管设置选择阀，通过开关选择阀实现氮气钢瓶与输气主管连通或者断开。将输气主管与充氮管路8相连通，从而实现为充氮管路8提供高压氮气。显然通过集流管连接起来的氮气瓶组具有更大的氮气储存容量，且便于设置，更适合中型或者大型主变压器的排油充氮灭火系统使用。
[0051]排油充氮作业完成后，定温阀门803与单向节流阀801之间充氮管路8中还有高压氮气，高压氮气长期存留在该部分充氮管路8，会影响到定温阀门803和节流阀801的使用寿命。
[0052]为了及时排出定温阀门803与单向节流阀801之间充氮管路8中的高压氮气，本实用新型在基础实施方式、第一至第三优选实施方式中任意一个实施方式的基础上作进一步改进，本实用新型的第四优选实施方式为，油浸式变压器排油充氮灭火系统，还包括排气阀802，排气阀802设置在单向节流阀801与变压器之间的充氮管路8上。
[0053]使用时，通过设置在单向节流阀801与变压器之间的充氮管路8上的排气阀802及时排出高压氮气，能有效降低单向节流阀801和定温阀门803承受的压应力，从而进一步提高单向节流阀801和定温阀门803的使用寿命。
[0054]以上是本实用新型的油浸式变压器排油充氮灭火系统的实施过程。从上述实施过程可以看出，本实用新型实现了采用内置于绝缘油中的定温阀门控制变压器排油充氮作业，只是将报警信号预警用于向充氮管路中预通入氮气，消除了灾探测器及瓦斯继电器误报带来的危害；本实用新型还实现了根据火灾隐患出现几率较高的点，有针对地设置充氮支管，从而能快速降低火灾隐患，为彻底消除火灾隐患赢得时间；本实用新型还实现了采用氮气钢瓶或者通过集流管连接起来的至少两个氮气钢瓶作为氮气气源，能有效降低地处偏远地区的变电站的氮气气源建设成本和使用成本。
【主权项】
1.油浸式变压器排油充氮灭火系统，包括控制柜(11)，设置在变压器顶部的火灾探测器(10)，带瓦斯继电器(3)的变压器储油控制系统，带排油控制阀(6)的变压器排油系统，带充氮控制阀(9)的变压器充氮系统，所述瓦斯继电器(3)、火灾探测器(10)均电连接控制柜(11)，所述控制柜(11)与排油控制阀(6)、充氮控制阀(9)均电连接；其特征在于，所述变压器充氮系统还包括氮气气源(7)、充氮管路(8)、单向节流阀(801)、定温阀门(803)，所述氮气气源(7)通过充氮管路(8)与变压器的储油柜(12)相连通，所述充氮管路(8)穿过储油柜(12)下侧部的变压器壁体延伸到储油柜(12)中，所述定温阀门(803)设置在储油柜(12)内的充氮管路(8)上，所述单向节流阀(801)设置在充氮控制阀(9)与变压器之间的充氮管路(8)上。
2.根据权利要求1所述的油浸式变压器排油充氮灭火系统，其特征在于，所述充氮管路(8)在变压器外分流成至少两根充氮支管，每根所述充氮支管均穿过储油柜(12)下侧部的变压器壁体延伸到储油柜(12)中，在储油柜(12)内的每根所述充氮支管上均设置有定温阀门(803) ο
3.根据权利要求1或2所述的油浸式变压器排油充氮灭火系统，其特征在于，所述氮气气源(X)为氮气钢瓶。
4.根据权利要求3所述的油浸式变压器排油充氮灭火系统，其特征在于，还包括集流管，所述氮气钢瓶为至少两个，所述集流管具有输气主管和并行设置在输气主管上的至少两个汇流支管，每个所述汇流支管与输气主管相连通，每个所述氮气钢瓶的出气口与集流管的一个汇流支管对应连通，所述输气主管与充氮管路(8)相连通。
5.根据权利要求1或2所述的油浸式变压器排油充氮灭火系统，其特征在于，还包括排气阀(802)，所述排气阀(802)设置在单向节流阀(801)与变压器之间的充氮管路(8)上。
【专利摘要】本实用新型公开了一种油浸式变压器排油充氮灭火系统，包括控制柜，设置在变压器顶部的火灾探测器，带瓦斯继电器的变压器储油控制系统，带排油控制阀的变压器排油系统，带充氮控制阀的变压器充氮系统，瓦斯继电器、火灾探测器均电连接控制柜，控制柜与排油控制阀、充氮控制阀均电连接；变压器充氮系统还包括氮气气源、充氮管路、单向节流阀、定温阀门，氮气气源通过充氮管路与储油柜相连通，充氮管路穿过储油柜下侧部的变压器壁体延伸到储油柜中，定温阀门设置在储油柜内的充氮管路上，单向节流阀设置在充氮控制阀与变压器之间的充氮管路上。本实用新型能有效降低火灾探测器及瓦斯继电器误报影响。
【IPC分类】A62C3-16, H01F27-14
【公开号】CN204502199
【申请号】CN201520154268
【发明人】王一丁, 欧彦兵, 李云排, 卓越, 吴家林
【申请人】四川电力设计咨询有限责任公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年3月18日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及油浸式变压器消防技术领域，具体涉及一种油浸式变压器排油充氮灭火系统。
【背景技术】
[0002]油浸式变压器是变电站的核心组成部分，绝大多数变电站都采用大型油浸式变压器作为主变压器。油浸式变压器的储油柜内具有大量起绝缘散热作用的变压器油。正常情况下变压器油的闪点在135°C左右，但当油浸式变压器使用一段时间后，如果变压器出现内部出现接触不良、匝间短路或过载运行时，会造成储油柜内部高温，高温会使变压器油裂解产生H2、C2H2等易燃气体。上述易燃气体混合在变压器油中，导致变压器油的闪点下降到50°C左右，大幅低于油浸式变压器的上限运行温度85°C。
[0003]储油柜内具有H2、C2H2等易燃气体的油浸式变压器，如果出现破裂，变压器油与外部空气产生接触，只要储油柜内温度超过50°C，就会造成变压器油剧烈燃烧，造成油浸式变压器爆炸，带来重大财产损失。因此，《火力发电厂与变电站设计防火规范》(GB50229-2006)中规定单台容量为125MVA以上的主变压器应设置灭火系统。排油充氮灭火系统是我国目前绝大多数变电站主变压器采用的灭火系统。
[0004]常用的排油充氮灭火系统通常为设置在每台浸式变压器旁的排油充氮灭火装置。如图2所示，排油充氮灭火装置包括控制柜All、变压器储油控制系统、变压器排油系统、变压器充氮系统、设置在变压器顶部的火灾探测器A10。其中，变压器储油控制系统包括设置在储油柜A12上部与储油柜A12相连通的供油管、与供油管的供油端相连通的油枕Al，在靠近变压器的供油管内设置有瓦斯继电器A3，在靠近油枕Al的供油管上设置有控流阀A2 ;变压器排油系统包括设置在储油柜A12上侧部与储油柜A12相连通的排油管路A5，设置在排油管路A5出油口正下方的油坑A4，设置在排油管路A5上的排油控制阀A6，排油管路A5在储油柜A12上的设置位置低于供油管在储油柜A12上的设置位置；变压器充氮系统包括氮气气源A7，充氮管路A8，氮气气源A7通过充氮管路A8与储油柜A12相连通，充氮管路A8设置有充氮控制阀A9 ;瓦斯继电器A3、火灾探测器A10、排油控制阀A6、充氮控制阀A9均与控制柜All电连接，控制柜All通常由中央处理器、触摸屏和无触点固态继电器等硬件结构，当然控制柜All还包括排油充氮控制系统软件。当变压器故障时，如果储油柜A12内部温度和压力升高到设定值时，火灾探测器AlO及瓦斯继电器A3工作，产生报警信号传给控制柜All ;待主变压器三侧的开关跳闸后，控制柜All指令排油控制阀A6打开将储油柜A12内顶部热油快速排至油坑A4以释放压力，同时，油枕Al与储油柜A12之间的控流阀A2自动关闭；当绝缘油排放时间达到设定时长，控制柜AU指令充氮控制阀A9打开通过充氮管路A8向储油柜A12内注入设定压力和流量的氮气。氮气进入储油柜A12内，以密集的气泡形式从绝缘油底部上升到绝缘油上部，氮气逐渐覆盖油表面，使油表面氧含量达到最少，有效阻燃，将火灾隐患消灭于初期状态。同时氮气上升过程中，由于储油柜A12内上、下油层被搅动混合，快速降低与空气接触油面的温度。
[0005]但由于变电站具有非常复杂的电磁环境，火灾探测器AlO和瓦斯继电器A3使用一段时间后，误报率随着使用时间的增加而增加，误报会让排油充氮灭火装置误动，导致主变压器跳闸，造成大面积突发停电事故。为了降低误报带来的危害，变电站实际运营时，排油充氮装置主要采用手动作业。
[0006]公开号为CN201643489U的中国专利文献，针对每个变压器需要安装一个排油充氮灭火装置，对多个单相变压器进行灭火要多个动作的技术问题，公开一种组合分配式排油充氮灭火系统，该系统包括位于每个单相变压器上的火灾探测器B4和瓦斯继电器B3，瓦斯继电器B3通过控油阀连接油枕BI，且每个单相变压器均配置有排油管路B9和充氮气管路B10，在每个单相变压器的排油管路B9上设置排油阀Bll ;该系统还包括一组氮气瓶B5，氮气瓶B5的出口设置一根集流管B12，集流管B12上连接至少二个选择阀B13，选择阀B13与充氮气管路BlO相通；所述每个单相变压器的选择阀B13、排油阀B11、火灾探测器B4、瓦斯继电器B3和控流阀B2均与报警控制柜B7相连接。该排油充氮灭火装置实现了对多个单相变压器进行灭火管理，但由于该方案没有解决火灾探测器AlO和瓦斯继电器A3使用一段时间后，误报率随着使用时间的增加而增加，误报会让排油充氮装置误动，导致主变压器跳闸，造成大面积突发停电事故的技术问题，因此，该方案只是技术上的一种实现可能，没有产业应用价值。
[0007]综上所述，现有的排油充氮灭火装置，由于没有解决变电站具有非常复杂的电磁环境，火灾探测器和瓦斯继电器使用一段时间后，误报率随着使用时间的增加而增加，误报会造成排油充氮装置误动，从而有可能导致主变压器跳闸，造成大面积突发停电事故的技术问题，只能采用手动作业来灭除变压器的火灾隐患。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能有效降低火灾探测器及瓦斯继电器误报影响的油浸式变压器排油充氮灭火系统，从而进一步提高油浸式变压器排油的安全性和有效性。
[0009]本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是:
[0010]油浸式变压器排油充氮灭火系统，包括控制柜，设置在变压器顶部的火灾探测器，带瓦斯继电器的变压器储油控制系统，带排油控制阀的变压器排油系统，带充氮控制阀的变压器充氮系统，瓦斯继电器、火灾探测器均电连接控制柜，控制柜与排油控制阀、充氮控制阀均电连接；变压器充氮系统还包括氮气气源、充氮管路、单向节流阀、定温阀门，氮气气源通过充氮管路与变压器的储油柜相连通，充氮管路穿过储油柜下侧部的变压器壁体延伸到储油柜中，定温阀门设置在储油柜内的充氮管路上，单向节流阀设置在充氮控制阀与变压器之间的充氮管路上。
[0011]进一步，充氮管路在变压器外分流成至少两根充氮支管，每根充氮支管均穿过储油柜下侧部的变压器壁体延伸到储油柜中，在储油柜内的每根充氮支管上均设置有定温阀门。
[0012]进一步，氮气气源为氮气钢瓶。
[0013]进一步，油浸式变压器排油充氮灭火系统，还包括集流管，氮气钢瓶为至少两个，集流管具有输气主管和并行设置在输气主管上的至少两个汇流支管，每个汇流支管与输气主管相连通，每个氮气钢瓶的出气口与集流管的一个汇流支管对应连通，输气主管与充氮管路相连通。
[0014]进一步，油浸式变压器排油充氮灭火系统，还包括排气阀，排气阀设置在单向节流阀与变压器之间的充氮管路上。
[0015]本实用新型的油浸式变压器排油充氮灭火系统适用于对油浸式变压器，如主变压器、单项变压器进行排油充氮灭火作业。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0017]1、本实用新型的油浸式变压器排油充氮灭火系统，相较于现有技术采用报警信号预警让变压器开关跳闸，向储油柜中通入氮气，本实用新型采用报警信号预警向充氮管路中预通入氮气，采用定温阀门对油温预警的反应，让变压器开关跳闸，向储油柜中通入氮气。本实用新型在不 降低现有技术的充氮时效的情况下，采用浸泡在绝缘油中、变电站的高强度电磁辐射对其动作不产生任何影响、与绝缘油温度保持一致的定温阀门来控制是否向储油柜中通入氮气，充氮作业的准确性高、可靠性好，稳定性高，能及时将储油柜内的火灾隐患消灭于初期状态，极大降低变压器开关误跳闸的可能性，相应也就不会造成大面积突发停电事故。由于本实用新型采用独立于控制柜的定温阀门来精确控制充氮作业，因此作为现有排油充氮灭火装置核心的控制柜在设计上可以做到尽可能简单，功能上竟可能有针对性，制造成本和维护成本也会大幅降低，相应的变压器充氮系统及变压器排油系统在结构上也可以尽量简单，有效降低排油充氮灭火系统的系统复杂性，便于运营维护，有效降低制造和运营成本。因此，本实用新型基于内置于绝缘油中的定温阀门控制变压器排油充氮作业的技术方案，消除了灾探测器及瓦斯继电器误报带来的危害，在设计上更简单、高效，便于制造和维护，在作业上可靠性更高、稳定性更好，具有良好的产业应用价值。
[0018]2、本实用新型的油浸式变压器排油充氮灭火系统，由于采用至少两根设置有定温阀门的充氮支管向储油柜内充氮，能根据火灾隐患出现几率较高的点，有针对地设置充氮支管，从而能快速降低火灾隐患，为彻底消除火灾隐患赢得时间。
[0019]3、本实用新型的油浸式变压器排油充氮灭火系统，由于采用氮气钢瓶或者通过集流管连接起来的至少两个氮气钢瓶作为氮气气源，能有效降低地处偏远地区的变电站的氮气气源建设成本和使用成本，提高本实用新型的油浸式变压器排油充氮灭火系统的易用性和环境适应性。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的结构示意图。
[0021]图2为现有技术的排油充氮装置的结构示意图。
[0022]图3为CN201643489U组合分配式排油充氮灭火系统的结构示意图。
[0023]图1中的附图标记分别表示为:1_油枕、2-控流阀、3-瓦斯继电器、4-油坑、5-排油管路、6-排油控制阀、7-氮气气源、8-充氮管路、9-充氮控制阀、10-火灾探测器、11-控制柜、12-储油柜、501-排油管阀、801-单向节流阀、802-排气阀、803-定温阀门。
[0024]图2中的附图标记分别表示为:A1-油枕、A2-控流阀、A3-瓦斯继电器、A4-油坑、A5-排油管路、A6-排油控制阀、A7-氮气气源、A8-充氮管路、A9-充氮控制阀、AlO-火灾探测器、A11 -控制柜、A12-储油柜、A501 -排油管阀、A801 -单向节流阀、A802-排气阀。
[0025]图3中的附图标记分别表示为:B1-油枕，B2-控流阀，B3-瓦斯继电器，B4-火灾探测器，B5-氮气瓶，B6-消防柜，B7-报警控制柜，B8-油坑，B9-排油管路，BlO-充氮气管路，Bll-排油阀，B12-集流管，B13-选择阀。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0027]如图1所示，本实用新型的油浸式变压器排油充氮灭火系统，包括控制柜11，设置在变压器顶部的火灾探测器10，带瓦斯继电器3的变压器储油控制系统，带排油控制阀6的变压器排油系统，带充氮控制阀9的变压器充氮系统，瓦斯继电器3、火灾探测器10均电连接控制柜11，控制柜11与排油控制阀6、充氮控制阀9均电连接；变压器充氮系统还包括氮气气源7、充氮管路8、单向节流阀801、定温阀门803，氮气气源7通过充氮管路8与变压器的储油柜12相连通，充氮管路8穿过储油柜12下侧部的变压器壁体延伸到储油柜12中，定温阀门803设置在储油柜12内的充氮管路8上，单向节流阀801设置在充氮控制阀9与变压器之间的充氮管路8上。
[0028]本实用新型实施时，如图1所示，变压器储油控制系统包括油枕1、供油管、控流阀2，其中油枕I通过供油管与储油柜12相连通，控流阀2设置在靠近油枕I的供油管上，变压器储油控制系统的上述部分为油浸式变压器的组成部分；变压器排油系统由油坑4、排油管路5组成。
[0029]如图1所示，本领域技术人员，根据油浸式变压器的储油柜12的容油量，确定氮气气源7应该具有的氮气容量及最大氮气气压，确定油坑4的容积；根据油浸式变压器的周围环境，确定氮气气源7、控制柜11的设置位置；根据油浸式变压器的自身的结构尺寸及周围环境，确定油坑4、火灾探测器10的设置位置；根据上述设置位置确定排油管路5和充氮管路8的规格尺寸及布局；根据排油管路5的管径规格，确定排油控制阀6的规格，根据充氮管路8的管径规格，确定充氮控制阀9、单向节流阀801、定温阀门803的规格。
[0030]氮气气源7为高压气源，其可以是高压氮气管网，也可以是单个氮气钢瓶，还可以是由至少两个氮气钢瓶通过一根输气主管具有多个汇流支管的集流管连接起来构成的氮气钢瓶组；对于小型油浸式变压器主要采用单个氮气钢瓶作为氮气气源7，对于大型主变压器则采用通过集流管连接起来的氮气钢瓶组作为氮气气源7，对于大型变电站的大型主变压器集群则采用高压氮气管网作为氮气气源7。
[0031]其中，定温阀门803，为近期才投入使用的一种气液阀门，其具有当绝缘油的温度高于预定温度时，定温阀门803自动打开，当绝缘油的温度低于预定温度时，定温阀门803自动关闭的技术作用，定温阀门803的动作温度自70°C至170°C可调，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，如北京瀚达瑞新科技有限公司的定温放水阀；充氮控制阀9、排油控制阀6可以是电动阀也可以是电磁阀，通常采用电动阀；单向节流阀801为单向导通阀门，其只允许氮气沿着充氮管路8从氮气气源7流向储油柜12，不允许流入单向节流阀801与储油柜12之间的氮气向氮气气源7回流。
[0032]实施时，本领域技术人员，先将瓦斯继电器3设置在靠近变压器的供油管内，将火灾探测器10设置在变压器顶部；接着在油浸式变压器周围的预定位置设置氮气气源7，在储油柜12下侧部的变压器壁体上开设充氮管路8设置孔，充氮管路8的储油柜12连接端通过该设置孔延伸到储油柜12中，充氮管路8的氮气气源7连接端与氮气气源7相连通，在储油柜12内的充氮管路8上设置定温阀门803，定温阀门803浸泡在储油柜12内的绝缘油中，在靠近氮气气源7的充氮管路8上设置充氮控制阀9，在充氮控制阀9与变压器之间的充氮管路8上设置单向节流阀801。通过上述步骤可制成本实用新型的油浸式变压器的变压器充氮系统；接着在油浸式变压器周围的预定位置设置油坑4，在储油柜12上侧部的变压器壁体上开设排油管路5设置孔，排油管路5设置孔低于供油管在储油柜12上的设置位置，通过排油管路5设置孔，排油管路5与储油柜12相连通，排油管路5的出油口位于油坑4的正上方，在排油管路5上设置排油控制阀6，通过上述步骤可制成变压器排油系统；接着在油浸式变压器周围的预定位置设置控制柜11，将控制柜11分别与火灾探测器10、瓦斯继电器3、排油控制阀6、充氮控制阀9电连接。通过上述步骤可制成本实用新型的油浸式变压器排油充氮灭火系统。
[0033]本实用新型实施时，变压器充氮系统还包括顺次设置在氮气气源7出口管路上的高压压力表、减压阀、低压压力表，高压压力表与控制柜11电连接。
[0034]使用时... ，当储油柜12内的H2、C2H2等易燃气体累积到一定程度，易燃气体涌入供油管，并沿着供油管向油枕I行进，当到达瓦斯继电器3的易燃气体浓度达到一定量后，瓦斯继电器3工作，产生报警信号并传递给控制柜11，控制柜11指令排油控制阀6打开，将储油柜12内顶部的绝缘油通过排油管路5快速排至油坑4以释放压力，同时，油枕I与储油柜12之间的控流阀2自动关闭；当绝缘油排放时间达到设定时长，控制柜11指令充氮控制阀9打开，向充氮管路8中通入设定压力和流量的氮气。由于定温阀门803浸泡在储油柜12内的绝缘油中，定温阀门803的阀体温度与绝缘油的温度保持一致，绝缘油温度没有达到定温阀门803的开启温度，定温阀门803保持关闭状态，开启充氮控制阀9充入的氮气停留在充氮管路8中，变压器继续保持正常的工作状态。一旦绝缘油温度上升到定温阀门803的开启温度，定温阀门803开启，变压器的开关跳闸，氮气进入储油柜12内，以密集的气泡形式从绝缘油底部向绝缘油顶部涌动，涌动的氮气造成储油柜12内的上、下油层搅动混合，与空气接触油面温度快速下降，当氮气上升到绝缘油上部，在绝缘油上部形成氮气层，将绝缘油和空气中的氧气分隔开，有效阻燃，将火灾隐患消灭于初期状态。当储油柜12内绝缘油的温度下降到一定温度，定温阀门803关闭。
[0035]当火灾探测器10报警时，在报警信号传递给控制柜11后，本实用新型的工作方式和瓦斯继电器3报警信号传递给控制柜11后的工作方式一样，仅当储油柜12内的绝缘油温度达到定温阀门803的开启温度，定温阀门803才开启，才会向储油柜12注入氮气，变压器的开关才会跳闸。
[0036]当火灾探测器10和瓦斯继电器3同时报警，在报警信号传递给控制柜11后，本实用新型的工作方式和瓦斯继电器3报警信号传递给控制柜11后的工作方式一样，仅当储油柜12内的绝缘油温度达到定温阀门803的开启温度，定温阀门803才开启，才会向储油柜12注入氮气，变压器的开关才会跳闸。
[0037]以上是本实用新型的基础实施方式。从上述实施过程可以看出，由火灾探测器10、瓦斯继电器3、控制柜11、氮气气源7、充氮管路8、充氮控制阀9相结合的报警充氮系统，具有向充氮管路8中预通入氮气，为后续向储油柜12中通入氮气做准备的技术作用，也即控制柜I针对报警信号的自动控制作业，从现有排油充氮灭火系统的先向充氮管路8通入氮气，直接经充氮管路8向储油柜12中充入氮气限制为本实用新型的只向充氮管路8预通入氮气，从而将火灾探测器10和瓦斯继电器3的任何报警动作的技术后果限制在预充氮准备上，也就不会因火灾探测器10或者瓦斯继电器3误报造成排油充氮灭火系统向储油柜12误充氮，导致变压器跳闸，造成大面积突发停电事故。充氮管路8和内置于绝缘油中的定温阀门803相结合，具有根据储油柜12内的绝缘油温度决定何时向储油柜12内充入氮气和何时停止充入氮气的技术作用，也即采用对火灾发生有决定影响的绝缘油油温来自动控制充氮作业，从而实现只有当储油柜12内的绝缘油温度达到预警温度，变压器的确存在火灾的可能，才让变压器开关跳闸，向储油柜12内快速通入氮气，将火灾隐患消灭于初期状态；同时，基于上述技术作用，充氮管路8和内置于绝缘油中的定温阀门803相结合，还具有使变压器充氮系统在变压器储油柜12外部分及相应的控制柜11响应报警信号部分在设计上更简单，只需实现对火灾探测器10和瓦斯继电器3的报警信号进行响应，并向充氮管路8中预通入氮气即可的技术作用。
[0038]由此可见，从整体上看，本实用新型的各组成部分在技术上相互关联，作业上相互配合。相较于现有技术基于报警信号向储油柜12中通入氮气，让变压器开关跳闸的变压器充氮技术方案，本实用新型采用基于报警信号向充氮管路8中预通入氮气，基于储油柜12内的绝缘油油温达到火灾预警温度开启定温阀门803向储油柜12中通入氮气，让变压器开关跳闸的变压器充氮技术方案。本实用新型在不降低现有技术的充氮时效的情况下，采用浸泡在绝缘油中，变电站的高强度电磁辐射对其动作不产生任何影响，与绝缘油温度保持一致的定温阀门803来控制是否向储油柜12中通入氮气，充氮作业的准确性高、可靠性好，稳定性高，能及时将储油柜12内的火灾隐患消灭于初期状态，极大降低变压器开关误跳闸的可能性，相应也就不会造成大面积突发停电事故。由于本实用新型采用独立于控制柜11的定温阀门803来精确控制充氮作业，因此作为现有排油充氮灭火系统核心的控制柜11及变压器充氮系统在设计上可以做到尽可能简单，功能上竟可能有针对性，制造成本和维护成本也会大幅降低，相应的变压器充氮系统及变压器排油系统在结构上也可以尽量简单，有效降低排油充氮灭火系统的系统复杂性，便于运营维护，有效降低制造和运营成本。
[0039]因此，本实用新型基于内置于绝缘油中的定温阀门803控制变压器排油充氮作业的技术方案，消除了灾探测器及瓦斯继电器误报带来的危害，在设计上更简单、高效，便于制造和维护，在作业上可靠性更高、稳定性更好，具有良好的产业应用价值。
[0040]要快速消除变压器的火灾隐患，需要给储油柜12内的绝缘油快速降温，同时快速在储油柜12内绝缘油顶部形成一层氮气层，将绝缘油和空气中的氧气分隔开。现有的排油充氮灭火系统仅采用一根充氮管通入储油柜12内，而常常储油柜12内的火灾隐患点往往不处于储油柜12内充氮管的正上方，因此不能快速降低火灾隐患点处绝缘油的温度，也不能在火灾隐患点处的绝缘油顶部快速形成氮气层。
[0041]为了提高充氮质量和充氮效率，本实用新型在基础实施方式的基础上作进一步改进，如图1所示，本实用新型的第一优选实施方式为，充氮管路8在变压器外分流成至少两根充氮支管，每根充氮支管均穿过储油柜12下侧部的变压器壁体延伸到储油柜12中，在储油柜12内的每根充氮支管上均设置有定温阀门803。
[0042]实施时，变压器外将充氮管路8分流成至少两根充氮支管，原有的充氮管路8主管路可以作为一根充氮支管，将储油柜12下侧部的变压器壁体上设置充氮支管通入孔，充氮支管通过充氮支管通入孔进入储油柜12内，在储油柜12内的每根充氮支管上设置定温阀门803。为了快去消除由于变压器本身设计缺陷造成局部点容易成为火灾隐患点的火灾隐患，充氮支管通入孔第一优选的实施方式是在容易成为火灾隐患点的下方的变压器壁体上设置充氮支管通入孔，充氮支管的出气口位于容易成为火灾隐患点的正下方；为了提高通过充氮支管充入氮气，及时处理储油柜12内的各个火灾隐患点，充氮支管通入孔第二优选的实施方式是均布在储油柜12外周面的变压器壁体上。
[0043]使用时，当储油柜12顶部某点出现火灾隐患，据该火灾隐患点最近的充氮支管上的定温阀门803率先打开，充入氮气，涌动的氮气造成该火灾隐患点下部的绝缘油上下翻滚搅动，火灾隐患点处的绝缘油温度快速降低，同时在该火灾隐患点的在绝缘油上部形成氮气层，将绝缘油和空气中的氧气分隔开，有效阻燃，将火灾隐患消灭于初期状态。通过火灾隐患点下部的绝缘油上下翻滚搅动，设置在储油柜12下部的其他定温阀门803也相继打开，快速在储油柜12内上部形成全覆盖的氮气层，将绝缘油和空气中的氧气分完全隔开。
[0044]从本实用新型的第一优选实施方式的实施过程可以看出，由于根据火灾隐患出现几率较高的点 ，有针对地设置充氮支管，因此也就能快速降低火灾隐患，为彻底消除火灾隐患赢得时间。
[0045]高压氮气管网的建设成本较高，随着变压器制造技术的发展，变压器出现火灾的几率也逐渐减少，因此采用高压氮气管网作为氮气气源7的使用成本也很高，其仅适用于对大型主变压器集群的排油充氮系统提供氮气气源7。而较多的中小型变压器的排油充氮系统的氮气气源7使用率低，但又不能缺少，还要便于根据变压器的周围环境进行设置。
[0046]为了使氮气气源7更适合为小型变压器的排油充氮系统提供高压氮气，本实用新型在基础实施方式或者第一优选实施方式的基础上作进一步改进，如图1所示，本实用新型的第二优选实施方式为，氮气气源7为氮气钢瓶。
[0047]实施时，将氮气加压充入钢瓶作为氮气钢瓶。首先根据油浸式变压器的规格尺寸，选用具有一定容量和气压承受能力的钢瓶作为氮气钢瓶，通常氮气钢瓶的氮气储存量为一次灭火最大用量的两倍，这样进行一次排油充氮灭火作业后，氮气钢瓶中仍储存有足够应对一次主变压器火灾的氮气，这对地处偏远的变电站的变压器来说，始终处于排油充氮灭火系统的保护下运行，极大降低了变电站的运营风险；接着向氮气钢瓶加压充入一定容量的氮气，将氮气钢瓶设置在预定的位置，作为氮气气源7使用。
[0048]使用时，如果排油充氮灭火系统采用的原氮气钢瓶气压不足时，采用充满氮气的氮气钢瓶进行更换。显然，易于移动和更换的氮气钢瓶，更能符合中小型变压器的排油充氮系统氮气气源7使用率低，但又不能缺少的使用特点。
[0049]对于单项变压器或者小型主变压器来说，一个氮气钢瓶已经可以提供足够的高压氮气，但对于中型或者大型主变压器来说，是远远不够的。因此，为了给中型或者大型主变压器的排油充氮灭火系统提供充足的高压氮气，本实用新型在第二优选实施方式的基础上作进一步改进，如图1所示，本实用新型的第三优选实施方式为，油浸式变压器排油充氮灭火系统，还包括集流管，氮气钢瓶为至少两个，集流管具有输气主管和并行设置在输气主管上的至少两个汇流支管，每个汇流支管与输气主管相连通，每个氮气钢瓶的出气口与集流管的一个汇流支管对应连通，输气主管与充氮管路8相连通。
[0050]实施时，采用至少两个氮气钢瓶来提供高压氮气，每个氮气钢瓶的出气口与集流管的一个汇流支管对应连通，从而构成氮气气源7。实施时，可以在汇流支管设置选择阀，通过开关选择阀实现氮气钢瓶与输气主管连通或者断开。将输气主管与充氮管路8相连通，从而实现为充氮管路8提供高压氮气。显然通过集流管连接起来的氮气瓶组具有更大的氮气储存容量，且便于设置，更适合中型或者大型主变压器的排油充氮灭火系统使用。
[0051]排油充氮作业完成后，定温阀门803与单向节流阀801之间充氮管路8中还有高压氮气，高压氮气长期存留在该部分充氮管路8，会影响到定温阀门803和节流阀801的使用寿命。
[0052]为了及时排出定温阀门803与单向节流阀801之间充氮管路8中的高压氮气，本实用新型在基础实施方式、第一至第三优选实施方式中任意一个实施方式的基础上作进一步改进，本实用新型的第四优选实施方式为，油浸式变压器排油充氮灭火系统，还包括排气阀802，排气阀802设置在单向节流阀801与变压器之间的充氮管路8上。
[0053]使用时，通过设置在单向节流阀801与变压器之间的充氮管路8上的排气阀802及时排出高压氮气，能有效降低单向节流阀801和定温阀门803承受的压应力，从而进一步提高单向节流阀801和定温阀门803的使用寿命。
[0054]以上是本实用新型的油浸式变压器排油充氮灭火系统的实施过程。从上述实施过程可以看出，本实用新型实现了采用内置于绝缘油中的定温阀门控制变压器排油充氮作业，只是将报警信号预警用于向充氮管路中预通入氮气，消除了灾探测器及瓦斯继电器误报带来的危害；本实用新型还实现了根据火灾隐患出现几率较高的点，有针对地设置充氮支管，从而能快速降低火灾隐患，为彻底消除火灾隐患赢得时间；本实用新型还实现了采用氮气钢瓶或者通过集流管连接起来的至少两个氮气钢瓶作为氮气气源，能有效降低地处偏远地区的变电站的氮气气源建设成本和使用成本。
【主权项】
1.油浸式变压器排油充氮灭火系统，包括控制柜(11)，设置在变压器顶部的火灾探测器(10)，带瓦斯继电器(3)的变压器储油控制系统，带排油控制阀(6)的变压器排油系统，带充氮控制阀(9)的变压器充氮系统，所述瓦斯继电器(3)、火灾探测器(10)均电连接控制柜(11)，所述控制柜(11)与排油控制阀(6)、充氮控制阀(9)均电连接；其特征在于，所述变压器充氮系统还包括氮气气源(7)、充氮管路(8)、单向节流阀(801)、定温阀门(803)，所述氮气气源(7)通过充氮管路(8)与变压器的储油柜(12)相连通，所述充氮管路(8)穿过储油柜(12)下侧部的变压器壁体延伸到储油柜(12)中，所述定温阀门(803)设置在储油柜(12)内的充氮管路(8)上，所述单向节流阀(801)设置在充氮控制阀(9)与变压器之间的充氮管路(8)上。
2.根据权利要求1所述的油浸式变压器排油充氮灭火系统，其特征在于，所述充氮管路(8)在变压器外分流成至少两根充氮支管，每根所述充氮支管均穿过储油柜(12)下侧部的变压器壁体延伸到储油柜(12)中，在储油柜(12)内的每根所述充氮支管上均设置有定温阀门(803) ο
3.根据权利要求1或2所述的油浸式变压器排油充氮灭火系统，其特征在于，所述氮气气源(X)为氮气钢瓶。
4.根据权利要求3所述的油浸式变压器排油充氮灭火系统，其特征在于，还包括集流管，所述氮气钢瓶为至少两个，所述集流管具有输气主管和并行设置在输气主管上的至少两个汇流支管，每个所述汇流支管与输气主管相连通，每个所述氮气钢瓶的出气口与集流管的一个汇流支管对应连通，所述输气主管与充氮管路(8)相连通。
5.根据权利要求1或2所述的油浸式变压器排油充氮灭火系统，其特征在于，还包括排气阀(802)，所述排气阀(802)设置在单向节流阀(801)与变压器之间的充氮管路(8)上。
【专利摘要】本实用新型公开了一种油浸式变压器排油充氮灭火系统，包括控制柜，设置在变压器顶部的火灾探测器，带瓦斯继电器的变压器储油控制系统，带排油控制阀的变压器排油系统，带充氮控制阀的变压器充氮系统，瓦斯继电器、火灾探测器均电连接控制柜，控制柜与排油控制阀、充氮控制阀均电连接；变压器充氮系统还包括氮气气源、充氮管路、单向节流阀、定温阀门，氮气气源通过充氮管路与储油柜相连通，充氮管路穿过储油柜下侧部的变压器壁体延伸到储油柜中，定温阀门设置在储油柜内的充氮管路上，单向节流阀设置在充氮控制阀与变压器之间的充氮管路上。本实用新型能有效降低火灾探测器及瓦斯继电器误报影响。
【IPC分类】A62C3-16, H01F27-14
【公开号】CN204502199
【申请号】CN201520154268
【发明人】王一丁, 欧彦兵, 李云排, 卓越, 吴家林
【申请人】四川电力设计咨询有限责任公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年3月18日
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