一、概述
油浸電力變壓器總是存在著發(fā)生火災的危險。無論是電力變壓器鐵芯產生的持續(xù)高溫，還是由于短路、過電壓等的內部電弧產生的高能放電引起的突發(fā)性短暫高溫，只要能使變壓器油的溫度大于400℃，就會分解出各種可燃氣體，致使變壓器內部壓力增大。變壓器內部超壓造成其自身薄弱部位(如變壓器瓷套管、器身焊縫、防爆口等處)破成裂口，使變壓器油及產生的可燃氣體一起從裂口中噴出，噴出的變壓器油及可燃氣體的混合物在與空氣接觸摩擦后，就產生火焰起火甚至爆炸，造成重大損失。
國家有關標準規(guī)定指出大型變壓器須配置滅火裝置。數量眾多的油浸變壓器應用在工業(yè)、民用建筑群中。雖許多容量較小，卻處于經濟發(fā)展的中心位置和政治、軍事、交通有關的地域，應配置滅火裝置加以重點保護。在無人值守的變電站，對消防系統(tǒng)的要求也越來越高。
針對變壓器故障的特點我公司研制了CXRD-BPZM型變壓器排油注氮滅火裝置,采用特制電磁閥機構，已通過國家鑒定的新型裝置，經過多年的實踐應用，得到用戶的好評。新裝置去掉了傳統(tǒng)產品電磁機構和重錘連動的操作機構，改用了全新的機電一體的操縱機構，動作準確、可靠。有效避免了傳統(tǒng)產品由于電磁機構拉桿軌道的腐蝕而造成重錘的卡死致使裝置出現(xiàn)拒動、誤動的產品缺陷。同時還有效避免了原產品動作后無法繼續(xù)使用，須更換裝置本身的部分元器件的缺陷，大大降低了產品的維護、保養(yǎng)等費用，延長了使用壽命。
二、引用標準
CXRD-BPZM型變壓器排油注氮滅火裝置引用標準如下：
GB/T 2422 電工電子產品環(huán)境試驗
GB/T 2423.1 電工電子產品基本環(huán)境試驗規(guī)程 試驗A：低溫試驗方法
GB/T 2423.2 電工電子產品基本環(huán)境試驗規(guī)程 試驗B：高溫試驗方法
GB/T 2423.4 電工電子產品基本環(huán)境試驗規(guī)程 試驗Db：交變濕熱試驗方法
GB/T 4208 外殼防護等級（IP代碼）
GB/T 7251.1 低壓成套開關設備和控制設備 一部分：型式試驗和部分型式試驗成 套設備
GB/T 7261 繼電器及繼電保護裝置的基本試驗方法
GB/T 11287 電氣繼電器 第21部分：量度繼電器和保護裝置的振動、沖擊、碰撞 和地震試驗：振動試驗（正弦）
GB/T 14537 量度繼電器和保護裝置的沖擊與碰撞試驗
GB/T 14598.9 電磁兼容、試驗和測量技術 射頻電磁場輻射抗擾度試驗
GB/T 14598.10 電磁兼容、試驗和測量技術 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗
GB/T 14598.13 電磁兼容、試驗和測量技術 1MHz（1kHz）脈沖群抗擾度試驗
GB/T 14598.14 電磁兼容、試驗和測量技術 靜電放電抗擾度試驗
GB/T 17626.8 電磁兼容、試驗和測量技術 工頻磁場抗擾度試驗
GB/T17626.11 電磁兼容、試驗和測量技術 電壓暫降、短時中斷和電壓變化抗擾度試驗
JB3336 電站設備自動化裝置通用技術條件
GB/T 1226 一般壓力表
GB 5099 鋼制無縫氣瓶
GB/T 8979 純氮
GA 61-2002 固定滅火系統(tǒng)驅動、控制裝置通用技術條件
GA 835-2009 油浸變壓器排油注氮滅火裝置
CECS187:2005 油浸變壓器排油注氮技術規(guī)程
三、型號說明
四、產品特點
該產品具有如下突出特點：
1．以防為主，防消結合。可以有效防油浸變壓器爆裂所產生的火災，避免重大損失，利于變壓器安全運行；
2．不用水或泡沫等滅火介質，免除了消防排水設計和相關設施。
3．該設施不對環(huán)境和變壓器本身造成任何污染。
4．造價低，運行管理簡單、維護方便；
5．本裝置采用直流電源供電，工作穩(wěn)定；信號與邏輯關系成立后，才啟動電磁機構立即滅火，排除誤動的可能，滅火時間短；
6．限制內部故障引起火災的損壞范圍，減少變壓器火災造成的損失；
7．結構緊湊，易于安裝；
8．不受水源等地理環(huán)境限制，不會凍冰，阻塞；有效解決了我國華北、西北、東北等三北地區(qū)，因水資源缺乏而形成的"以水定所"的被動局面。
五、啟動條件
5.1. 防火滅火
當控制中心接收到以下信號：
Ø 溫度探測器信號；
Ø 重瓦斯繼電器信號；
Ø 斷路器跳閘信號(可選)；
控制中心確認變壓器存在重大火災危險，發(fā)出聲光報警。如系統(tǒng)處于自動狀態(tài)，將啟動消防柜，排油泄壓，注氮滅火。
5.2. 防爆泄壓
當控制中心接收到以下信號：
Ø 超壓探測系統(tǒng)動作信號；
Ø 重瓦斯繼電器信號；
Ø 斷路器跳閘信號(可選)；
控制中心確認變壓器存在重大爆炸及火災危險，發(fā)出聲光報警。如系統(tǒng)處于自動狀態(tài)，將啟動消防柜，排油泄壓，注氮滅火。裝置的壓力動作值應高于主變變壓器壓力釋放閥的壓力動作值，具體值有變壓器訂貨技術協(xié)議確定，推薦值為8～10KPa。
5.3. 手動控制
如果系統(tǒng)處于手動狀態(tài)，當發(fā)現(xiàn)有爆炸或火災危險時，可手動直接啟動消防柜，排油泄壓，注氮滅火。手動啟動也可加入斷路器跳閘信號，即當斷路器跳閘后手動才可以控制。
六、產品簡介
6.1結構與工作原理
CXRD-BPZM型變壓器排油注氮滅火裝置（以下簡稱裝置），即為防止火災危險的產生而開發(fā)的成套滅火裝置。此裝置不適用于變壓器油箱外部和分接開關箱內部火源的滅火。
裝置由消防柜、控制屏、排油注氮管道、探測器、關閉(控/斷流閥)閥等組成。
裝置工作原理見圖1，電路圖見圖2。
圖1 裝置工作原理圖
ZK1、ZK2：雙電源開關； ZJ1、ZJ2：雙電源繼電器；
7-8HLRD：雙電源信號燈； QM1：雙電源輸出開關；
SA1：系統(tǒng)電源開關； SA2：方式選擇開關；
SB3：手動滅火開關； QM2：加熱器開關；
K1～K5：中間繼電器； HT：控溫儀；
1HLRD：系統(tǒng)退出信號燈； 2HLRD：排油信號燈；
3HLRD：注氮信號燈； 4HLRD：探測器信號燈；
5HLRD：氣體繼電器信號燈； 6HLRD：關閉(控/斷流)閥信號燈；
SB4：手動滅火信號燈； 1HLGN：系統(tǒng)投入信號燈；
2HLGN：滅火箱信號燈； L：排油電磁機構；
Y：注氮電磁機構； QT：探測器；
KG：氣體(重瓦斯)繼電器； QY：關閉(控/斷流)閥；
EH：加熱器； HB：電鈴。
當變壓器內部發(fā)生故障，油箱內部壓力急劇增加，引起氣體繼電器跳閘動作，若變壓器的溫度繼續(xù)升高，探測器達到動作溫度，其感溫元件熔斷，觸頭接通，電磁機構動作，把快速排油閥打開，開始排出高溫油層。延時0～20秒后，開啟閥把氮氣瓶打開，氮氣通過減壓閥、開啟閥、注氮管路進入油箱底部，迫使油箱內部變壓器油循環(huán)，使油箱下部較低溫度的油和頂層高溫油混合，除熱油層，并使表層油溫度降到閃點之下，油箱內部火焰自動熄滅。
關閉閥的作用是在排油時自動關閉，防止儲油柜中的油澆到初燃的火上，加劇火勢。
6.2技術參數
1. 氮氣瓶容積：0.04m3、0.05m3、0.063m3；
2. 氮氣瓶內氮氣公稱壓力：13-15Mpa（20℃）；
3. 內部排油管路直徑：φ100mm;φ125mm;φ150mm
4. 注氮管路直徑：φ25mm
5. 滅火箱重量：230～240kg
6. 滅火箱控制電路電壓：DC220±5％V，各次諧波分量值之浮值和小于直流量的1％
7. 探測器的動作溫度為93±2℃
8. 工作環(huán)境溫度：﹣40℃～60℃，海拔高度≤2000米
9. 有效注氮時間≥10-30min
七、整體布局
1．消防柜宜靠近變壓器布置。
2．消防柜排油管應接至事故油或儲油罐等變壓器事故泄油設施。
3．控制柜宜安裝在相關控制室內。無人巡視的場所，應能將信息遠傳至有人監(jiān)控的場所。
八、裝置設計與安裝
8.1. 控制屏設計與現(xiàn)場安裝
1．作用
控制屏由電氣控制單元組成，采集信號、輸出排油注氮電磁機構動作信號并將報警信息傳遞給用戶，控制屏采用指示燈指示滅火裝置工作狀態(tài)，通過手動、自動兩種滅火方式對消防柜進行遠方控制。每面控制屏可根據用戶需要安裝1～4組彼此獨立互不聯(lián)系的控制單元，每組控制單元控制一臺消防柜。
2．外形尺寸和顏色
標準控制屏尺寸為：2260(高)×800(寬)×600(深)或2360(高)×800(寬)×600(深)，單位mm，高度包含眉頭60mm。顏色根據用戶需求而定。
3．工作電源
直流220V，額定電流0.5A，電磁機構啟動瞬間電流5A。
4．安裝
控制屏應安裝在主控室內便于觀察和操作的位置。
8.2. 消防柜(滅火箱)設計與現(xiàn)場安裝
1．作用
消防柜由排油注氮電磁閥機構、氮氣瓶及溫濕度監(jiān)控單元組成，控制排油注氮電磁機構動作，排出變壓器高溫油體，注入氮氣，撲滅火源。
2．工作電源
交流220V 500W(溫濕度監(jiān)控單元工作電源)。
3．安裝
消防柜示意圖如下：
圖4 消防柜示意
圖5 排油連接管安裝示意圖
圖6 注氮連接管安裝示意圖
Ø 消防柜位置應盡量靠近變壓器，采用地腳螺栓固定，其與變壓器之間的排油管道水平長度在3～8m之間，固定滅火箱的基礎須水平，以防滅火箱的變形，造成快速排油、注氮機構工作遲滯。
Ø 消防柜下部的事故排油通道應直接輸入到事故油池或采用管道連接到事故油池。為防止消防柜中的事故排油通道變形，因此連接到事故油池的管道直徑需采用150mm，消防柜中的事故排油通道外徑為104mm。
8.3. 關閉閥(控/斷流閥)設計與現(xiàn)場安裝
1．作用
關閉閥采用流速控制關斷。正常情況下處在開啟狀態(tài)，當火災發(fā)生時，關閉閥迅速切斷儲油柜(油枕)與變壓器內部油體之間的聯(lián)系，防止儲油柜中油體澆到初燃的火上，加劇火勢。
2．相關參數
通經：DN80mm，與重瓦斯繼電器通經保持一致；
動作流量：50～100L/Min；
動作時間：≤1s；
接點容量：220V DC 5A；
復位方式：手動。
3．安裝
關閉閥安裝在儲油柜和變壓器油箱之間的管路上，箭頭指示方向是由儲油柜指向變壓器油箱。
圖7 關閉閥(控/斷流閥)示意圖
圖8 控流閥安裝示意圖
8.4. 感溫探測器設計與現(xiàn)場安裝
1．作用
探測變壓器油箱體溫度。當火災發(fā)生時，感溫探測器將高溫信號傳遞給控制屏。
2．相關參數
數量：6只（標配）；
連接方式：并聯(lián)連接，或邏輯關系；
起跳溫度：130±10℃；
接點容量：220V DC 5A；
屬一次性消耗設備。
3．安裝
采用螺栓固定在變壓器頂部的支架上，探測器頭部要相對水平面向下傾斜2%，且探測應均勻分布在變壓器頂部。探測器支架如下圖。
圖9 探測器支架
8.5. 排油注氮管道設計與現(xiàn)場安裝
1.排油管道
Ø 管徑
| 油浸變壓器容量(MV·A) | 排油管道直徑(mm) |
| ≤360 | DN100 |
| ＞360 | DN150 |
Ø 位置
排油孔應設置在變壓器的頂部，距變壓器油箱頂部200mm處。
Ø 管道
在變壓器的排油孔處焊接一個接頭并安裝一個排油連接閥(可用碟閥)，由變壓器廠家完成，連接閥與排油管道法蘭配合(法蘭尺寸見下圖)，連接閥到消防柜的連接管道建議由變壓器廠根據具體滅火箱位置完成，由本公司指導安裝。
Ø 防腐
管道和接頭采用鋼材時均應經熱鍍鋅處理，焊接處應做二次防銹處理。
2.注氮管道
Ø 管徑
全部采用DN25mm的管道。
Ø 開孔位置和數量
注氮孔應均勻對稱分布在變壓器兩側，距變壓器油箱底部100mm處。
| 油浸變壓器容量(MV·A) | 注氮孔數量(個) |
| ≤50 | 2 |
| ＞50,≤360 | 4 |
| ＞360 | 6 |
Ø 管道
在變壓器的注氮孔處焊接一個接頭并安裝一個注氮連接閥(可用碟閥)，由變壓器廠家完成，連接閥與注氮管道法蘭配合(法蘭尺寸見下圖)，連接閥到消防柜的連接管道建議由變壓器廠根據具體滅火箱位置完成，由本公司指導安裝。
Ø 防腐
管道和接頭采用鋼材時均應經熱鍍鋅處理，焊接處應做二次防銹處理。
8.6. 設備間電纜鋪設與電氣連接
1.電纜鋪設
Ø 控制屏電源線采用4芯KVVR2.5mm2的電纜；
Ø 消防柜溫濕度監(jiān)控單元電源采用3芯KVVR2.5mm2的電纜；
Ø 控制屏到變壓器端子箱(6芯)、控制屏到消防柜(6芯)、控制屏到報警終端(10芯)之間的電纜采用KVVR1.5mm2的電纜；
Ø 變壓器端子箱到控流閥、到瓦斯繼電器、到探測器及探測器之間的線纜采用3根2芯1.5mm2的阻燃防火電纜。
2.電氣連接
電氣連接如下圖
圖11 現(xiàn)場接線連接圖
圖12 現(xiàn)場系統(tǒng)及接線示意圖
九、裝置調試
在滅火裝置投入使用前，需對滅火裝置進行如下調試:
1. 關閉變壓器至滅火箱的排油和注氮管路上的蝶閥；
2. 拆除滅火裝置控制屏中排油閥開啟信號連線(XT端子5和6)和注氮閥開啟信號連線(XT端子7和8)；
3. 接通雙電源斷路器D1-ZK1或D2-ZK2，直流電源信號指示燈燈1#電源投入7HLRD或2#電源投入8HLRD亮；
4. 接通控制信號斷路器QM1，系統(tǒng)接入；
5. 旋轉開關SA1在退出位置，控制屏退出信號燈亮；
6. 旋轉開關SA1在投入位置，控制屏投入信號燈及消防柜上電源指示燈亮；
7. 旋轉開關SA2在自動位置，短接控制屏XT端子14和15，重瓦斯繼電器動作信號燈亮，蜂鳴器報警；短接控制屏XT端子12和13，探測器信號燈亮，蜂鳴器報警；短接控制屏XT端子16和17，控流閥關閉信號燈亮；
8. 同時短接控制屏XT端子14和15、端子16和17，排油閥開啟燈亮，蜂鳴器報警，測量XT端子5和6電壓為直流220V。延時整定時間后，注氮閥開啟燈亮，蜂鳴器報警，測量XT端子7和8電壓為直流220V；
9. 旋轉開關SA2在手動位置，按下手動啟動按鈕SB3，觀測情況同第8條；
10. 接通消防柜中的斷路器QM2，調整溫度控器設定溫度，加熱器自動工作；
11. 滿足上述試驗，說明滅裝置是正常的。恢復滅火裝置控制屏中XT端子5和6、7和8的連接線。
至此，滅火裝置調試完畢。
十、裝置運行與維護
1.裝置運行
調試完畢，即進入運行工作狀態(tài)。
在滅火裝置運行工作期間應注意觀察控制屏上信號燈的指示，一旦發(fā)現(xiàn)不正常的信號，應立即查看變壓器。當變壓器發(fā)生火災時，應首先把變壓器從電網中切除，如滅火裝置處在自動滅火狀態(tài)下，裝置將開啟排油閥和注氮閥進行自動滅火；如變壓器需要手動滅火，將方式選擇開關置于手動位置，按下手動啟動按鈕SB3，強制起動滅火裝置。
2.裝置維護
滅火裝置正常工作期間一直經受著嚴重的氣侯條件影響，為使其始終保持良好的滅火性能，每年應進行一次常規(guī)檢查，通過一系列的檢查試驗來發(fā)現(xiàn)可以影響滅火裝置正常工作的危害。
Ø 關閉滅火裝置
Ø 把控制屏電源方式旋鈕置于退出位置，退出信號燈亮；
Ø 把排油閥和注氮閥引線與端子斷開；
Ø 檢查管道密封情況，如有滲漏，應進行處理；
Ø 檢查探測器狀況；
Ø 檢查氮氣瓶中氮氣壓強，應不小于13.5Mpa，不應大于15.5Mpa(20ºC時)；
按第六條對裝置電氣系統(tǒng)進行檢查。
十一、裝置滅火后的恢復
滅火裝置中部分零件為一次性消耗品，一旦裝置進行滅火，這些零件將損耗，為保證裝置正常運行，須對這些零件進行更換，一般需要做如下工作：
1. 更換部分控測器的感溫元件，嚴重的需更換控測器，易熔件145±10℃熔斷；
2. 更換變壓器上燒壞的控制導線；
3. 對斷流閥進行檢查，如有燒壞的密封墊等應更換；
4. 氮氣瓶再次加充氮氣；
5. 對滅火裝置進行一次檢查維護，按第七條中的7.2進行維護。
