CN210325443U - 变压器故障气动排油系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利涉及一种变压器事故排油管路的气动开启方案，由气动阀门和爆破片组件及气动控制系统构成。当变压器出现严重故障需要排油时，通过气动控制系统先开启爆破片，然后开启气动阀门，实现在安全区域远程手控或电控变压器排油。同时气动控制系统可以开启设置在阻燃气体管路上的气动阀门向变压器内注入阻燃气体，实现防火和灭火；同时还能实现储油柜截流和定向排油；同时增加了决定变压器故障排油和注氮的光检测和压力检测必要条件。本方案解决了现有设备无法在变压器危险时安全排油及现有排油注氮系统启动不可靠等问题。

Description

变压器故障气动排油系统

技术领域

本发明创造涉及一种变压器故障气动排油系统，属于电力设备安全领域。

背景技术

根据电力系统规范，中大型变压器在发生重大故障出现燃烧风险时，应将变压器内部绝缘油迅速排放到事故储油池。但是，目前在网运行设备和变电站设计，变压器事故排油管路是通过手动闸阀和人工击碎玻璃密封片开启事故排油。当变压器出现燃烧风险时，操作人员需冒生命危险开启阀门和击碎玻璃片，如果变压器已经燃烧，通常无法再实现排油，只能任凭变压器燃烧和爆炸。为解决这一风险问题，变压器管理单位采用了将变压器排油管路引到防火墙另一侧设置阀门，降低变压器燃烧时开启阀门的风险，但储油池入口的玻璃密封板仍然无可靠的方案远控击破。另外，目前电网系统采用的排油注氮系统，由于执行机构多为机械连锁和电控，也存在动作可靠性差，误动风险大等问题，且在排油阀后端没有密封保护，阀门误动后直接将变压器油排放，造成事故，产生巨大影响。

发明内容

本发明创造要解决的技术问题是提供一种变压器故障气动排油系统，该装置能在变压器出现故障有火灾危险时，实现非电控远程快速开启变压器排油阀门，并关断储油柜与变压器连接阀门，同时向变压器内部注入阻燃气体，实现灭火和防火，同时能避免误操作和误触发，也能确保正常运行时排油管路密封可靠。

本发明创造的具体技术方案如下：一种变压器故障气动排油系统，变压器排油口连接了气动排油装置和控制气动排油装置的气动控制系统；气动排油装置由气动排油阀串联爆破片组件构成，或由两个串联的气动排油阀和气动密封阀构成；控制气动排油阀开启及爆破片爆开的各路气动控制管路连接至气动控制系统，气动控制系统是由排油控制阀、爆破片控制阀、压力表和气源构成的气动控制柜形式。

在变压器排油口连接气动排油阀，气动排油阀的出口连组件管路和爆破片，爆破片的出口经管路进入地下排油池；组件管路上设置进气口并连接爆破片开启控制管路至气动控制系统；气动排油阀的控制部连接排油开启控制管路和排油关闭控制管路至气动控制系统；其中爆破片开启控制管路依次连接爆破片开启控制阀、减压阀及气源总阀，用于控制爆破片开启；排油开启控制管路和排油关闭控制管路分别连接至换向阀，再依次连接排油控制阀、减压阀及气源总阀，用于控制气动排油阀开启和关闭。

变压器油箱连接了阻燃气体管路，经阻燃气体管路阀门和减压阀连接至阻燃气瓶的总阀门。

变压器油箱连接了阻燃气体管路，阻燃气体管路上设有阻燃气体管路气动阀，阻燃气体管路气动阀的控制部连接管路至气动控制系统，并通过气动控制系统内设置的阻燃气体控制阀控制。

在变压器上部的储油柜出口管路上连接储油柜气动截流阀，储油柜气动截流阀的控制部连接管路至气动控制系统，储油柜气动截流阀通过气动控制系统内设置的储油柜截流控制阀控制。

在变压器上部的储油柜出口管路上连接储油柜气动排油阀，储油柜气动排油阀的控制部连接管路至气动控制系统，储油柜气动排油阀通过气动控制系统内设置的储油柜排油控制阀控制。

在变压器上设置了检测变压器油箱内部光信号的光电传感器，该光电传感器检测到火光信号时，作为必要条件之一，触发气动排油装置开启和阻燃气体管路气动阀开启。

在变压器上设置了检测变压器油箱内部压力的压力传感器，该压力传感器检测到60KPa及以上压力时，作为必要条件之一，触发气动排油装置开启和阻燃气体管路气动阀开启。

该变压器故障气动排油系统具有如下优点：

1、可以在无电条件下远程开启爆破片和事故排油管道的阀门实现事故排油，通过气动控制方式，控制简单、安全；

2、采用气动阀门和爆破片串联方式，先开启爆破片再开启阀门，可以实现更有效的密封和防止误动排油，通过气压远程控制，开启迅速、可靠；

3、采用驱动气源控制爆破片和气动阀门，在变压器设备正常运行时，驱动气源管路无气压，只有气源总阀门开启和分路阀门开启后才能产生驱动压力。因此系统不会产生误操作和自启动风险，安全可靠，无需维护；解决了目前排油注氮灭火系统采用重锤开启阀门易误动、易卡涩问题；

4、在实现气动控制排油的同时，可实现气动控制注入阻燃气体，实现防火和灭火。同时也实现了远程气动控制储油柜与变压器之间截流和储油柜向排油池排油；

5、该方法增加了决定变压器故障排油和注氮的光检测和压力检测必要条件，可有效提升排油注氮灭火系统启动的可靠性；

6、该方法即可用于现有事故排油管道的改造，也可用于现有排油注氮灭火系统排油管路和注氮管路的更新，能大大提高系统可靠性，提升变压器安全水平。

附图说明

图1为变压器故障气动排油系统实施例一结构示意图。

图2为变压器故障气动排油系统实施例二结构示意图。

图3为变压器故障气动排油系统实施例三结构示意图。

图4为变压器故障气动排油系统实施例四结构示意图。

图5为变压器故障气动排油系统实施例五结构示意图。

图6为变压器故障气动排油系统实施例六结构示意图。

图7为变压器故障气动排油系统实施例七和八结构示意图。

其中：1—气动排油阀，2—组件管路，3—爆破片，4—排油开启控制管路，5—排油关闭控制管路，6—爆破片开启控制管路，7—换向阀，8—排油控制阀，9—爆破片开启控制阀，10—减压阀，11—气源总阀，12—气源，13—气动密封阀，14—密封开启控制管路，15—密封保持管路，16—密封换向阀，17—密封开启控制阀，18—阻燃气体管路，19—阻燃气体管路阀门20—阻燃气瓶，21—阻燃气体管路气动阀，22—阻燃气体控制阀，23—储油柜气动截流阀，24—储油柜截流控制阀，25—储油柜气动排油阀，26—储油柜排油控制阀，27—光电传感器，28—压力传感器。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，在变压器原有事故排油闸阀的排油口连接气动排油阀1，气动排油阀1的出口连组件管路2和爆破片3，爆破片3的出口经管路进入地下排油池；组件管路2上设置进气口并连接爆破片开启控制管路6至气动控制系统；气动排油阀1的控制部连接排油开启控制管路4和排油关闭控制管路5至气动控制系统。气动控制系统由爆破片开启控制阀9、排油控制阀8、换向阀7、减压阀10、气源总阀11、气源12及管路和压力表组成并安装在气动控制柜内。其中爆破片开启控制管路6依次连接爆破片开启阀9、减压阀10及气源总阀11，用于控制爆破片开启；排油开启控制管路4和排油关闭控制管路5分别连接至换向阀7，再依次连接排油控制阀8、减压阀10及气源总阀11，用于控制气动排油阀开启和关闭。爆破片组件由组件管路2和爆破片3及夹持法兰构成，爆破片的破开压力可以设置在0.1～0.3MPa；气动控制柜设置在变压器防火墙的另一侧或其它安全位置，各阀门可采用手动，也可采用电磁阀并配控制电路电动远控，气源12采用氮气瓶或二氧化碳气瓶或其它惰性气体气瓶，气源总阀11连接带有气压表的减压阀10，并在每个气源分支阀门后端设气压表监测开启后的气压变化。

管路连接完毕，气动排油阀1处于关闭状态，爆破片3处于完好的密封状态。对气动排油阀1前端管路抽真空或注油排气后，开启变压器原有事故排油闸阀，变压器绝缘油流入管道并通过气动排油阀1保持密封。变压器正常运行时排油开启控制管路4和排油关闭控制管路5及爆破片开启控制管路6内均无驱动气压，气源总阀11关闭，各分支管路阀门关闭，管路气压表均无压力显示。减压阀减压后的压力预先设置在0.4～0.7MPa，换向阀7（可以是手拉阀）初始设置为联通排油开启控制管路4，即保证有气压时首先驱动气动排油阀1开启。

当变压器出现严重故障需要排油时，先打开气源总阀11，然后打开爆破片开启控制阀9，气压通过爆破片开启控制管路6到达组件管路2内并在压力达到设定的破开压力以上时爆破片爆开，然后关闭阀9，打开排油控制阀8，气压通过排油开启控制管路4到达气动排油阀1的控制部并驱动气动排油阀1开启，变压器实现排油。若需要关闭气动排油阀1，可以切换换向阀7通向排油关闭控制管路5。

本实施例中采用手动开启气源方式，是考虑变压器故障后有断电风险，如果有可靠电源可以设计成电动远控，或电动和手动并行。另外，气动排油阀可以为球阀、蝶阀、闸阀等类型气动阀门。气动排油阀也可以选择只有开启单气动的常闭阀门，如气动截止阀、膜片阀等，此时驱动气源系统可减少一路供气。爆破片可选择正拱形，也可选择其它形式能满足长期密封要求并在一定压力下完全破开的金属膜片或非金属膜片。气瓶压力应定期检查，应保持在2MPa以上（气路长应更高）。

采用电控和手控双模开启方式时，将气动控制柜内的阀门更换成电磁阀并具有手动功能，电控信号由现场或总控室给出，此种方式气源总阀11应常开并在其后增加电控总阀门。

实施例二：

如图2所示，在变压器原有事故排油闸阀的出口连接两个串联的气动排油阀1和气动密封阀13，后一个可以和前一个规格一样，其作用是二次密封，气动密封阀13的出口通地下排油池入口；气动排油阀1和气动密封阀13的控制部均有管路联通至气动控制柜，通过气压驱动阀门开启。安装完毕，气动排油阀1和气动密封阀13均处于关闭状态，密封换向阀16通向密封开启控制管路14；对气动排油阀(1)前端管路抽真空或注油排气后，开启变压器原有事故排油闸阀，变压器绝缘油流入并通过气动排油阀1保持密封。当变压器出现严重故障需要排油时，先打开气源总阀11，再打开密封开启控制阀17，驱动气压经密封换向阀16和密封开启控制管路14到达气动密封阀13的控制部，驱动气动密封阀13开启，然后或同时打开气动排油阀1的排油开启控制阀8，气动排油阀1开启，变压器实现排油。

也可以采用电控和手控双模开启方式，将气动控制柜内的阀门更换成电磁阀并具有手动功能，电控信号由现场或总控室给出，此种方式气源总阀11应常开或增加电控总阀门。

实施例三：

如图3所示，在实施例一或二技术方案的基础上，在变压器四周均布与油箱内部相通的阻燃气体管路18，阻燃气体管路经阀门19经减压阀连接阻燃气瓶20，阻燃气体可以是氮气、二氧化碳气体或其他惰性气体。在变压器出现严重故障需要排油时，当气动排油装置开启后，打开阻燃气体管路阀门19，实现阻燃气体进入变压器内部。

实施例四：

如图4所示，在实施例三的基础上，在阻燃气体管路18上连接阻燃气体管路气动阀21，气动阀21的控制部连接驱动气源管路至气动控制系统内的阻燃气体控制阀22。在变压器出现严重故障需要排油时，当气动排油装置开启后，通过开启阻燃气体控制阀22实现阻燃气体管路气动阀21开启，实现阻燃气体进入变压器内部。为实现更可靠的密封，防止阻燃气体在变压器正常运行时进入油箱，阻燃气体管路上可采用两个串联的气动阀门。图中换向阀的作用是实现气动阀门开闭转换，初始预设是联通阀门开启。

实施例五：

如图5所示，在实施实例一至四的基础上，在变压器储油柜与变压器油箱的管路上连接气动截流阀23，可以是常开的气动截止阀。当变压器出现严重故障，气动排油装置开启后，通过给储油柜气动截流阀23的控制部输入气压关闭气动截流阀23，实现储油柜内绝缘油不能流入变压器。该气动阀门的驱动气源可以并入气动排油装置的气动控制系统。

实施例六：

在实施实例一至五任一一个技术方案的基础上，在变压器储油柜的油箱下部连接储油柜气动排油阀25和管路通往变压器下部储油池，该气动阀门可以是常闭的气动阀门，当变压器出现严重故障气动排油装置开启后，通过给储油柜气动排油阀25的控制部输入气压开启储油柜气动排油阀25，实现储油柜内绝缘油流入变压器下部储油池。该气动阀门的驱动气源可以并入气动排油装置的气动控制系统。

实施例七：

如图7所示，按上述实施例四的同时，在变压器油箱上设置光电传感器27采集变压器内部光波信号，光电传感器27通过导光体将变压器内部产生的电弧光波和火焰光波采集并发出信号，该信号作为启动变压器排油和注氮的必要条件之一，用于决定气动排油装置是否开启，当光电传感器27检测到火光信号时，作为必要条件之一，触发爆破片3和气动排油阀1开启及阻燃气体管路气动阀21开启。目前决定变压器故障启动排油和注氮的必要条件有四项，即变压器气体继电器重瓦斯动作、压力释放阀开启、断路器切断及变压器上部感温传感器触发。增加本方案检测变压器内部光波信号或将变压器上部感温传感器改变为检测变压器内部光波信号的光电传感器，能更可靠地检测变压器内部风险，更准确地判定排油和注氮系统是否需要开启。光电传感器可采用满足检测400℃以上高温红外线、可见光及紫外线的光电转换元件或光电开关。

实施例八：

如图7所示，按上述实施例四的同时，在变压器油箱上设置压力传感器28采集变压器内部压力信号，压力传感器28联通变压器油箱内部绝缘油检测油压，当变压器内部油压达到危险压力值时（变压器油箱许用压力，油箱有开裂风险）发出信号，该信号作为启动变压器排油和注氮的必要条件之一，用于决定气动排油装置是否开启。目前变压器通常所用的压力释放阀的启动压力为55KPa，本实施例中的压力传感器可设置检测到更高压力时给出排油和注氮启动信号，考虑变压器油箱设计强度，可以根据不同变压器和安装高度选择60KPa-100KPa作为压力传感器的设定条件，即当压力传感器28检测到60KPa及以上压力时，作为必要条件之一，触发爆破片3和气动排油阀1开启及阻燃气体管路气动阀21开启。目前决定变压器故障启动排油和注氮的必要条件有四项，即变压器气体继电器重瓦斯动作、压力释放阀开启、断路器切断及变压器上部感温传感器触发。本方案实施例中增加压力传感器检测危险压力值这一必要条件，能更可靠地把握设备风险，更安全地判定排油和注氮系统是否应该开启。压力传感器可采用检测范围在1MPa以下市售压力传感器或压力开关。

Claims (8)

1.一种变压器故障气动排油系统，其特征在于：变压器排油口连接了气动排油装置和控制气动排油装置的气动控制系统；气动排油装置由气动排油阀串联爆破片组件构成，或由两个串联的气动排油阀和气动密封阀构成；控制气动排油阀开启及爆破片爆开的各路气动控制管路连接至气动控制系统，气动控制系统是由排油控制阀、爆破片控制阀、压力表和气源构成的气动控制柜形式。

2.如权利要求1所述的变压器故障气动排油系统，其特征在于：在变压器排油口连接气动排油阀（1），气动排油阀（1）的出口连组件管路（2）和爆破片（3），爆破片（3）的出口经管路进入地下排油池；组件管路（2）上设置进气口并连接爆破片开启控制管路（6）至气动控制系统；气动排油阀（1）的控制部连接排油开启控制管路（4）和排油关闭控制管路（5）至气动控制系统；其中爆破片开启控制管路（6）依次连接爆破片开启控制阀（9）、减压阀（10）及气源总阀（11），用于控制爆破片开启；排油开启控制管路（4）和排油关闭控制管路（5）分别连接至换向阀（7），再依次连接排油控制阀（8）、减压阀（10）及气源总阀（11），用于控制气动排油阀开启和关闭。

3.如权利要求1或2所述的变压器故障气动排油系统，其特征在于：变压器油箱连接了阻燃气体管路（18），经阻燃气体管路阀门（19）和减压阀连接至阻燃气瓶（20）的总阀门。

4.如权利要求3所述的变压器故障气动排油系统，其特征在于：变压器油箱连接了阻燃气体管路（18），阻燃气体管路（18）上设有阻燃气体管路气动阀（21），阻燃气体管路气动阀（21）的控制部连接管路至气动控制系统，并通过气动控制系统内设置的阻燃气体控制阀（22）控制。

5.如权利要求1所述的变压器故障气动排油系统，其特征在于：在变压器上部的储油柜出口管路上连接储油柜气动截流阀（23），储油柜气动截流阀（23）的控制部连接管路至气动控制系统，储油柜气动截流阀（23）通过气动控制系统内设置的储油柜截流控制阀（24）控制。

6.如权利要求1所述的变压器故障气动排油系统，其特征在于：在变压器上部的储油柜出口管路上连接储油柜气动排油阀（25），储油柜气动排油阀（25）的控制部连接管路至气动控制系统，储油柜气动排油阀（25）通过气动控制系统内设置的储油柜排油控制阀（26）控制。

7.如权利要求4所述的变压器故障气动排油系统，其特征在于：在变压器上设置了检测变压器油箱内部光信号的光电传感器，该光电传感器检测到火光信号时，作为必要条件之一，触发气动排油装置开启和阻燃气体管路气动阀（21）开启。

8.如权利要求4所述的变压器故障气动排油系统，其特征在于：在变压器上设置了检测变压器油箱内部压力的压力传感器，该压力传感器检测到60KPa及以上压力时，作为必要条件之一，触发气动排油装置开启和阻燃气体管路气动阀（21）开启。

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