CN201783112U - 一种油浸式变压器压力保护充氮灭火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种油浸式变压器压力保护充氮灭火装置，该装置主要包括消防柜、排油管排气组件、排油管道、充氮管道、控制柜、断流阀、感温探头、以及消防柜、断流阀、感温探头。在变压器油箱的上部装有排油管道，下部装有充氮管道与消防柜相连，在变压器油箱和储油柜之间装有断流阀，在主控室装有控制柜，核心是安装在排油管排气组件上和消防柜内排油管道上的两套压力监测装置，以及安装于控制柜上的无纸记录仪。本实用新型具有监测变压器内部压力变化的压力监测功能，在变压器发生突发性短路事故时，避免油箱的破裂或爆炸，防止火灾事故发生的压力保护、防火功能，以及当变压器着火时的灭火功能。

Description

一种油浸式变压器压力保护充氮灭火装置

技术领域

本发明涉及一种油浸式变压器压力保护充氮灭火装置，用于变压器压力监测、防止油箱的破裂或爆炸、以及防火、灭火。

背景技术

油浸式变压器在运行当中，由于短路、过电压、接地、绝缘老化等故障，将导致变压器内部绝缘被破坏，一旦绝缘被击穿，就将引起弧光放电，使变压器的油温超过燃点并且分解气化，产生多种可燃性气体，使变压器油箱内部压力增大，当超过变压器油箱的许用压力时，就会造成变压器本体套管的升高座，调压开关与油箱连接处等变压器油箱强度薄弱之处发生破裂，甚至爆炸，从而使可燃性气体、高温的变压器油与氧气接触，引起火灾。由上述分析可以看出，一旦变压器发生火灾，必定是内部出现了故障。

油浸式变压器发生故障的类型大致有以下两种：第一种是突发性故障，也就是通常所说的变压器突发短路。一旦变压器发生短路，比如：线圈饼间和匝间绝缘或者器身主绝缘被击穿时，在变压器油箱内部就会瞬间产生大量的气体，使变压器内部压力骤然升高，若释压器来不及释压，这个压力就会使变压器油箱强度薄弱处发生破裂，严重时甚至爆炸。第二种是缓慢发展的潜伏性故障。比如铁心多点接地、绝缘逐渐老化、引线绝缘损伤、钢结构件的局部过热等等，这些因素都会使故障处的油温升高，油体积膨胀，当油温超过它的气化温度，就会产生气体，从而使变压器油箱内部压力升高，这些故障在短期内不会对变压器的运行造成影响，但长期发展下去必然会发生事故。

从上述故障分析可以看出，无论变压器在运行中出现何种故障，变压器内部压力必然升高。变压器内部压力一旦升高，往往造成两种结果：一种是变压器压力释放阀喷油，重瓦斯动作，断路器跳闸，变压器突然断电，造成严重损失和不良影响。另一种是变压器压力释放阀还来不及喷油，变压器的油箱就发生破裂或爆炸，变压器着火。

目前油浸式变压器灭火设备有主要三种：充氮灭火、水喷雾灭火和泡沫灭火，上述三种灭火装置只能在变压器灭火时起到灭火作用，而不能防止火灾事故的发生，更不能避免变压器突然断电，以及造成严重损失和不良影响。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种变压器压力监测、防止油箱的破裂或爆炸、防火、灭火装置，以解决背景技术中无法对变压器实施即时压力监测，以及不能防止火灾事故发生的技术问题。

本实用新型的技术方案如下：

油浸式变压器压力保护充氮灭火装置，包括消防柜、控制柜、排油管排气组件、排油管道、充氮管道、断流阀、温度探测器，其中消防柜包括排油阀组件、氮气瓶、氮气阀组件和贯穿消防柜的排油管道，断流阀安装于变压器油箱与储油柜之间，温度探测器安装于变压器油箱顶部，排油管道上端与变压器油箱上部连通，排油管道下端通入变压器事故油池中；充氮管道一端与变压器油箱下部连通，另一端通过氮气阀组件与氮气瓶连接；

该压力保护充氮灭火装置还包括压力监测设备、安装有无纸记录仪的控制柜，所述温度探测器、压力监测设备、断流阀通过电缆分别与控制柜输入端电连接，消防柜内的排油阀组件、氮气阀组件通过电缆分别与控制柜输出端电连接，所述排油管道上至少设置有一个压力监测设备。

上述压力监测设备有两个，一个设置于消防柜内的排油管道上、且位于排油阀组件上方，另一个设置于消防柜外的排油管道上。

所述控制柜位于主控室内，控制柜上装有无纸记录仪，其上的液晶显示屏用于显示从压力监测装置传送来的压力数据(Kpa)，此外当变压器的压力达到无纸记录仪的预先压力设定值时，无纸记录仪可发出动作信号。无纸记录仪还带有USB接口，并可将一年内的压力数据保存下来。

上述氮气阀组件包括减压阀、油气隔离组件和充氮阀，氮气瓶通过高压软管经减压阀与油气隔离组件相连，在油气隔离组件与减压阀之间设置有充氮阀，充氮管道一端与变压器油箱下部设置的球阀连接，另一端与油气隔离组件连接。

上述排油管排气组件设置于变压器油箱与消防柜之间的排油管道上，所述另一个压力监测设备设置于该排油管排气组件上。

上述排油阀组件包括排油阀、电动开启机构和重锤。

上述消防柜内的排油管道上还设置有检修阀，且该检修阀位于排油阀组件上方。

上述温度探测器设置于变压器箱盖上强度薄弱的高、中、低、中性点套管法兰以及开关法兰旁边。

本实用新型具有以下优点：

1.压力监测功能。可以随时监测变压器内部的压力变化，一旦变压器有故障产生，压力升高立刻报警，提醒工作人员采取相关的措施避免故障的进一步发展，比如将可将该台变压器的负荷切换至备用变压器或其它电网上，避免了变压器突然停电带来的损失和不良影响。

2.压力保护、防火功能。在变压器发生突发性短路事故时，变压器内部压力持续上升，即将达到变压器油箱的许用压力时，若此时变压器的压力释放阀还来不及喷油，则本系统立即排油释压，避免油箱的破裂或爆炸，防止火灾事故的发生。

3.灭火功能。当变压器油箱破裂或爆炸，产生火灾后，本系统立即动作充氮灭火。

附图说明

图1为本实用新型系统安装示意图。

图2为消防柜内部结构图。

图3为控制柜示意图。

附图标号说明：

1-断流阀、2-温度探测器、3-排油管道、4-排油管排气组件、5-排油阀组件、51-排油阀、52-重锤、6-氮气瓶、7-充氮管道、8-氮气阀组件、81-减压阀、82-高压软管、83-油气隔离组件、84-充氮阀、85-球阀、9-消防柜、10-控制面板(空气开关)、11-控制柜、111-无纸记录仪、12-压力监测设备、13-检修阀、14-变压器事故油池、15-储油柜、16-电缆、17-变压器端子箱。

具体实施方式

变压器发生故障突然停电和产生火灾的技术机理：

1、变压器一旦发生故障，其变压器内部压力必然升高。当变压器内部压力达到变压器本体压力释压阀的释放压力55Kpa时，重瓦斯动作、压力释压阀喷油，变压器突然停电。

2、变压器油箱的许用压力为98Kpa，当其发生短路事故时，将会使变压器油产生多种可燃性气体，使变压器油箱内部压力增大，当超过变压器油箱的许用压力98Kpa时，就会造成变压器油箱破裂或爆炸，从而使可燃性气体、高温的变压器油与氧气接触，引起火灾。

本实用新型提供的压力保护充氮灭火装置如图1、2所示，主要由断流阀1、温度探测器2、排油管道3、排油管排气组件4、消防柜9、控制柜11、分别安装在排油管排气组件4和消防柜9内排油管道3上的两套压力监测设备12以及控制系统所需的通信电缆组成。

在消防柜9内部右侧安装有排油管道3，排油管道3上端伸出消防柜9与变压器油箱上部连通，下端通入变压器事故油池14中。排油管道3从上至下依次装有检修阀13和排油阀51，检修阀13在系统运行时处于开启状态。排油阀51左侧装有装有电动开启机构。系统运行时排油阀51处于关闭状态。一旦变压器内部压力超过释压阀的释放压力55Kpa，而达到压力监测装置的压力设定值时70Kpa时，控制柜11上的无纸记录仪111接收到这个压力信号时，立即发出动作信号，传送至消防柜的电动开启机构上使其动作，重锤52落下，打开排油阀51，排出变压器油箱上部的热油，释放变压器内部的压力，避免油箱的爆炸。

在消防柜9左侧装有两个氮气瓶6，氮气瓶6通过高压软管82经减压阀81与油气隔离组件83相连，在油气隔离组件83与减压阀81之间设置有充氮阀84，充氮阀84在系统运行时处于关闭状态，充氮管道7一端与变压器油箱下部连接有球阀85，另一端与油气隔离组件83连接，球阀85在系统运行时处于开启状态。排油阀51的电动开启机构控制着充氮阀84的动作，即当排油阀51排油2秒后充氮阀84打开，向变压器油箱内充氮灭火。

安装在排油管排气组件4和消防柜9内排油管道3上的两套压力监测设备12随时监测变压器油箱内的压力变化，并将监测到的压力信号通过电缆传送到控制柜11上。

如图3所示，控制柜11安装在主控室(二次室)内，通过电缆与消防柜9相连。控制柜上装有无纸记录仪111，其上的液晶显示屏可以将变压器内部的压力以数值的形式(Kpa)显示出来，用户可以很直接地观察到变压器内部的压力变化。此外无纸记录仪111还带有USB接口，可将一年内的压力数据保存下来，便于用户查阅、对比和拷贝存档，从而为变压器安全运行提供了可靠的参数。到目前为止国内外还没有一种设备能够监测变压器的内部压力变化。

从理论上讲，压力监测设备12可以安装在消防柜9与变压器联接的排油管道3、变压器本体油箱、变压器的导油管路等一切有变压器油流过的地方，数量也可以是；两个以上，但安全、有效、可靠的安装位置是在消防柜9和变压器连接的排油管道3上。一般在消防柜内的排油管上安装1个压力监测设备就行了，也可应用户的要求，在消防柜9外部与变压器连接的排油管道3上再安装一个压力监测设备12，两个压力监测设备12同时用于对变压器内部的油压进行监测。

断流阀1安装在储油柜15和重瓦斯之间，在变压器发生火灾时自动切断储油柜到变压器油箱的油路，避免储油柜15的油倒注到变压器的油箱内。

温度探测器2(感温探头)安装在变压器箱盖上强度薄弱的高、中、低、中性点套管测量装置以及开关法兰旁边，着火后温包破裂，发出动作信号。

本实用新型的工作原理：

1.在变压器正常运行时，对变压器进行压力监测。

本系统的压力监测设备随时监测着变压器内部的压力变化。变压器正常运行时压力是恒定的，一旦变压器有故障产生，变压器内部压力就会立即升高，而控制柜上的液晶显示屏接受到压力监测设备传送的信号后就会发出警报，提醒工作人员注意。工作人员可在液晶显示屏前观察压力的变化，若故障持续发展，变压器内部压力持续升高，将要达到变压器压力释放阀的动作压力55Kpa时，工作人员可采取相应的措施，避免故障的进一步发展，比如将可将该台变压器的负荷切换至备用变压器或其它电网上，避免了变压器突然停电带来的损失和不良影响。

2.变压器发生突发性短路事故时，对变压器进行压力保护，避免油箱的破裂或爆炸，防止火灾事故的发生。

变压器油箱的许用压力为98Kpa。而本系统的压力监测设备的压力设定值一般为70Kpa(在现场根据储油柜的高度调节)，低于油箱的许用压力。在变压器发生突发性短路事故时，当变压器油箱内部压力达到无纸记录仪的压力设定值时，控制系统就发出动作信号至排油阀的电动开启机构上，使电动开启机构立即动作，重锤落下，打开排油阀，排油释压，从而使油箱内的压力不再升高，避免了在突发性短路事故中油箱的破裂或爆炸，也就避免了火灾事故的发生。

3、变压器发生故障，产生火灾时。

在变压器发生火灾时，变压器箱盖上温度探测器的温包破裂，控制系统就发出动作信号至排油阀的电动开启机构上，使电动开启机构动作，重锤落下，打开排油阀，释放油箱顶层的部分变压器热油，以降低变压器内部的压力。同时变压器储油柜下的断流阀动作，自动切断储油柜到变压器油箱的油路，避免储油柜的油倒注到变压器的油箱内。排油2秒后，氮气阀打开，氮气从变压器油箱底部注氮阀门注入，充分搅拌变压器油，强制冷却故障处及其周围的油温，使油温降至闪点以下，同时充分稀释并隔绝空气中的氧气，从而达到迅速灭火的目的。随后连续注氮30分钟以上，使大量的氮气充分冷却变压器油，防止稳态短路电流热效应致使其再次起火燃烧。

本实用新型的优越性着重体现在对变压器进行压力监测以及利用压力监测装置对变压器进行保护，避免油箱爆炸防止火灾事故的发生。

1、具有压力监测功能，可以随时监测变压器油的压力变化，并且将压力数据传送到本系统位于主控室中的控制柜上。一旦变压器有故障产生，变压器内部压力升高，控制柜接受到压力监测设备传送的信号后就发出警报，提醒工作人员注意。若故障持续发展，变压器内部压力持续升高，将要达到变压器压力释放阀的动作压力55Kpa时，工作人员可将该台变压器的负荷切换至备用变压器或其它电网上，避免了变压器突然停电带来的损失和不良影响。

2、具有压力保护功能。

变压器油压力的传播速度是非常快的，可以在瞬间接受到这个数据，传递至主控室中的控制柜上。在变压器发生突发性短路事故时，变压器油箱内部压力突然升高，当压力即将达到无纸记录仪的压力设定值时，控制系统就发出动作指令排油释压，从而使油箱内的压力不再升高，避免了油箱的破裂或爆炸，使可燃性气体、高温的变压器油无法与氧气接触，在根本上避免了油浸式变压器发生火灾的可能性。

本实用新型提供的压力保护充氮灭火系统的技术参数

1.排油阀的通径          DN125mm

2.充氮管道的通径        DN25mm

3.温度探测器动作温度    93℃

4.断流阀工作时间        ≤1sec

5.压力监测设备设定值    出厂时设定为0.07Mpa

6.氮气瓶的额定压力      20℃时，13-15MPa

7.氮气瓶的出口压力      13-15MPa

8.连续充氮时间          ≥30min(当氮气减压器出口的压力为0.6MPa时)

9.氮气减压阀出口的压力：0.6MPa

10.灭火时间：           不大于1min

11.工作电源

消防柜                  DC220V，(加热器：AC220V)

控制柜                  DC220V

Claims (7)

1.一种油浸式变压器压力保护充氮灭火装置，包括消防柜、控制柜、排油管排气组件、排油管道、充氮管道、断流阀、温度探测器，其中消防柜包括排油阀组件、氮气瓶、氮气阀组件和贯穿消防柜的排油管道，断流阀安装于变压器油箱与储油柜之间，温度探测器安装于变压器油箱顶部，排油管道上端与变压器油箱上部连通，排油管道下端通入变压器事故油池中；充氮管道一端与变压器油箱下部连通，另一端通过氮气阀组件与氮气瓶连接；

其特征在于：所述压力保护充氮灭火装置还包括压力监测设备、安装有无纸记录仪的控制柜，所述温度探测器、压力监测设备、断流阀通过电缆分别与控制柜输入端电连接，消防柜内的排油阀组件、氮气阀组件通过电缆分别与控制柜输出端电连接，所述排油管道上至少设置有一个压力监测设备。

2.根据权利要求1所述的油浸式变压器压力保护充氮灭火装置，其特征在于：所述压力监测设备有两个，一个设置于消防柜内的排油管道上、且位于排油阀组件上方，另一个设置于消防柜外的排油管道上。

3.根据权利要求2所述的油浸式变压器压力保护充氮灭火装置，其特征在于：所述控制柜位于主控室内，控制柜上的无纸记录仪包括用于显示压力数据的液晶显示屏和USB接口。

4.根据权利要求1至3任一所述的油浸式变压器压力保护充氮灭火装置，其特征在于：所述氮气阀组件包括减压阀、油气隔离组件和充氮阀，氮气瓶通过高压软管经减压阀与油气隔离组件相连，在油气隔离组件与减压阀之间设置有充氮阀，充氮管道一端与变压器油箱下部设置的球阀连接，另一端与油气隔离组件连接。

5.根据权利要求4所述的油浸式变压器压力保护充氮灭火装置，其特征在于：所述排油管排气组件设置于变压器油箱与消防柜之间的排油管道上，所述另一个压力监测设备设置于该排油管排气组件上。

6.根据权利要求5所述的油浸式变压器压力保护充氮灭火装置，其特征在于：所述排油阀组件包括排油阀、电动开启机构和重锤。

7.根据权利要求5所述的油浸式变压器压力保护充氮灭火装置，其特征在于：所述消防柜内的排油管道上还设置有检修阀，且该检修阀位于排油阀组件上方。

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