排油注氮灭火系统

排油注氮灭火系统是一款自动灭火系统。

• 中文名称 排油注氮灭火系统
• 用途 灭火

系统原理

　来自　排油注氮灭火系统防爆防火灭火基本原理：

　　当变压器内部发生故障，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，断路器取南管称积裂头跳闸；变压器内部故障同时导致

排油注氮灭火系统原理图

　　油温升高，布置在变压器上的温360百科感火灾探测器动作，向消防控制柜势杨脚关径婷西核发出火警信号。消防控制中心接到火警信号、重瓦斯信号、断路器跳闸信号后，启动排油注氮系统，排油泄压，防止杆师劳阻伤妒银短封变压器爆炸；同时，储油柜下面的断流阀自动关闭，切断储油柜向变压器油箱供油，变压器油箱油位降低。一定延时后（一般为3s至20s），氮气释放阀开启，针子斤内介吧父验氮气通过注氮管从变压均路强看七物镇副章经器器箱体底部注入，搅拌冷却变压器油并隔离空气，达到防火灭火的目的。

术语

　　2.1 排油注氮消防系统 oil evacuation and nitrogen injection extinguishing system

　　具有自动探测变压器火灾，可自动（或手动）启动，控制排油阀开启排放部分变压器油排油泄压，同时通过断流阀有效切断储油柜至油箱的油路，并控制氮气释放阀开启向变压器内注入氮气的灭火系统。系统通常由消防控制柜、消防柜、断流阀、火灾探测装置和排油管路、注氮管路等组成。

　　2.2 消防控制柜 fire control cabinet

　　能接收断路器跳闸信号、重瓦斯信号、火灾探常苏告测装置信号、油箱超压信号，控制消防柜内相应部件动作，显示灭火装置的各种状态并能报警的聚小电气柜。

　　2.3 消防柜 fire prevention cabinet

　　储存氮气，控制氮气释放、排油泄压的执行装置。通常由具有氮气储存、氮气释放、氮气减压、流量控制、油气隔离、排油等功能的部件组成。

　　2.4 氮气释放阀 nitrogen discharge valve

　　安装在氮气储存容器上的控制阀，接收到消防控制柜的指令后开启并释放氮气。

　　2.5 储存压力 storage pressure

　　储存容器内按要求灌装氮气后，在20℃环境中容器内的平衡压力。

　　2.6 机械联锁阀 mechanical interlocking valve

　　安装在注氮管路上，正常情况下处于关闭状态，通过排油阀联锁开启南首房视型至的阀门。

　　2.7 排油连接阀 oil evacu参异消诗须历察居品跑步ation con现职差陈保演原训nection v察七与困业职道除alve

　　安装在变压器油箱上部的排油管连接处，主要父依集干胡才断即创宁作用是接入和隔离排油注氮消防系统。

　　2.8 注氮隔离阀 nitrogen injection and isolation valve

　　安装在变压器油箱下部的注氮管连接处，主要作用是接入和隔离排油注氮消防系统合素诗。

　　2.9 排油阀 oil draining valve

　　安装在排油管路上进行排油泄压的快开型阀门。

　　2.10 断流阀 shutter

　　安装在储油柜与变压器油箱之间的连接管路上，正常情况下处于开启状态，达到额定流量自动关闭，当变压器排油时，能自动切断储油柜向变压器油箱的供油。

　　2.11排气组件 elimination unit

　　正常工作情况下，用于排放泄漏的氮气，防止泄漏的氮气误入变压器村脚笑油箱的组件。

　　2.12油气隔离装置 oil-nitrogen isolation unit

弱解　　安装在注氮管路上，用于隔离变压器油与氮气的密封装置。

组成

　　排油注氮系统主要包括排油系统、断流系统、注氮系统和控制系统来自四部份。

排油系统

　　排油系统包括排油管路、排油阀、排油机构、排油视窗等主部件。排油管路的一端连接在变压器上部，另一端接入变压器事故油池。当变压器发生火灾或爆炸危险时，排识留油系统开启，部份变压器油通过排油管路排出，起泄压作用。

　　排油阀安装在排油管路上，用于隔离密封变压器油，是排油系统的控制阀门。

　　排油机构分龙式百斗克宁讲待劳弱包括重锤、启动杆和电磁脱扣机360百科构，当电磁脱扣机构接到控制中心指令时脱扣，重锤下落，重锤带动启动杆开启排油阀。

　　排油视窗安装在排油管路上，用于观测排油和漏油情况。

断流系统

　　断流系统由断流阀构成，安装在变压器油枕和油箱之间的连接管路上，断流阀平时处于开启状态，当流过阀体的流量达到额定值时自动关闭。当排油注氮系统排油时，断流阀自动切断油枕与油箱之间的油流，防止“火上浇油”。

　　断流阀上设置有保险机构，当保险机构处于“锁止”状态时，断流阀保轮充供限持强制开启，只有当保险机构“解除锁止”时，断流阀才恢范特临超硫师北九衡过复自动断流功能，当流过阀体的流量达到额定值时自动关闭。

注氮系统

　　当变压器发生火灾或爆炸危险时，排油系统通过排油管排放部份变压器油，起泄压作用。同时，断流系统切断油枕向变压器油箱供油，变压器上部形成了一定空隙，这时注氮系统开启（一般情况下注氮比排油延时3至30s开启），氮气通过注氮系统的注氮管路从李变变压器下部充入变压器，冷却变压器油，同时隔离空气。

　　注氮系统的主要组件为贮气钢瓶、瓶头控制阀、高压软管、注氮控制阀、注氮风征与阳什场误城管路。

　　贮气钢瓶用于贮存高压氮气，因为排油注氮系统处于炎热的室外环境中，最高工作压力可能达到17Mpa，而普通氮气瓶只推有15Mpa的额定工作压力，因此采用普通氮气阀作为贮气钢瓶是技不允许的。

　　在瓶头控制阀应采用防爆自密封瓶头控制阀，采用自密封结构，通过电磁启动机构启动，不受高磁场干扰，这种阀门义议教受促自带防爆泄压机构，具备视片直农刑确自刘色电防高温爆裂和老化爆裂功能，尤其适应于变电站等荷刻环境。

　　注氮阀安装在注氮管路上（一般位于高压软管之后），主要控制系统注氮，不能采用电爆管启动（电爆管即激令士保化控怕决娘论小型雷管，接入电压后爆炸，爆炸产生的威力将隔离膜片冲开，电爆管在高电磁环境下容易阻大团义界数采误爆），应采用注氮保险密封阀为机械联动开启方式，这种方式不受任何电磁场干扰，且具备自动关闭功能，具备与排油系统联动的机械联锁机构，它只有在排油阀开启到位后才通过机械联锁保持打开状态，排油阀关闭时自动赶识天牛关闭。注氮保险密封阀具备两个功能：

　　1、起二次隔离作用，确保无误动注氮；

　　2、起机械联锁作用，确保排油在先。（排油在先非常重要，因为氮气贮存钢瓶氮气贮存压力为15Mpa，而变压器的最大耐压力为0.1Mpa，注氮压力远大大高于变压器耐压力，如在注氮前不先排放部份变压器油，则可引起变压器爆裂。目前其它厂家均没有设置合格的排油注氮联锁阀，风险很大）。

控制系统

　　控制系统采用柜式控制主机或壁挂式控制主机，应具有独立的信号采集系统和远程输出控制功能，能够防止系统之间的干扰，可外接防雷、防火、防入侵等其他系统。

　　控制主机应具图何有以下功能：

　　智能微机系统：采百脱策资用高性能CPU及专用EMI抗干扰器件。先进的信号采样技术及逻辑算法，使得各项系能指标能符合系统的要求。

　　可靠的火警、防爆控制系统：应具有单一/复合/交叉火警确认功能，二次防爆信号确认功能，能挂接红外、紫外火焰、缆式探测、点式探测等多种火警及其他安全防范系统。

　　中文显示技术：应根据用户要求输入中文注释，人机界面有好。

　　高性能电源技术：变压器经常放在郊区野外，所以要求采用高性能模块电源在AC85-265V范围内均能正常工作，不受电源瞬变、电源瞬时中断的影响。

　　超强的抗干扰能力、抗电涌能力：变压器环境中电磁、电涌情况复杂，所以要求控制主机能够承受频率范围27-1600MHz、场强大于3V/m的空间射频干扰，能有效的房子外界交流磁场和共模、串模干扰。

　　超强的防误动能力：系统能够从软硬件两货村福势州著盟方面房子误动。硬件应采用多层逻辑锁设计；软件应采用电子逻辑密码锁设计。

　　高可靠性、稳定性：关键元件应采用CMOS工业级芯片，具有电磁疲敝、瞬态抑制处理等功能。

　　信号隔离处理：系统外接信号含双缩卫路坚封开变脱应能光电隔离，输入的信号应进行软件消抖和抗干扰处理，从而保证信号采集的高可信度及稳定性。

　　强大的网络控制功能：系统应具有本地和远程网络接口，扩展后可通过PSTN/GPRS/CDMA/ADSL等实现独立或联合组网，实现远程监治殖和改穿沉英干积控和远程控制。应具有串行通信接口，可与综合自动化系统或其他报警控制系统相连，实现集中报警和集中控制。

　　黑匣子功能：系统应具有黑匣子功能，储存关键信息，为事故调查提供有力支持。

主要参数

　　4.1 工作环境温度：

　　a) 消防柜工作环境温度范围：-40 ℃～60 ℃，IP55；

　　b) 消防控制柜工作环境温度范围：0 ℃～50 ℃。

　　4.2 消防柜工作环境湿度： 相对湿度≤95%（20℃）

　　4.3 工作电源：

　　a) 控制柜 220V.DC 5A

　　b) 消防柜 220V.AC 5A

　　4.4 灭火系统设计温度：20℃。

　　4.5 消防柜中氮气储存容器的配置：

　　储存容器容积： 40L，63L，80L等，也可根据实际情况定制

　　氮气储存压力：10MPa～15MPa

　　4.6 减压装置出口的氮气压力：≤1.0 MPa。

　　4.7 灭火时间：从氮气注入变压器开始，灭火时间应不大于60 s。

　　4.8 注氮时间：从氮气注入变压器开始，减压装置下游压力降至油气隔离装置关闭（或0.25 MPa，取二者之间的较大值）的注氮时间应不小于10 min。

　　4.9 排油管管径：DN100、DN150

　　4.10 注氮管管径：DN25

　　4.11 感温火灾探测器数量：按实际情况确定。

　　4.12 感温火灾探测器动作温度：130±10℃。

　　5 操作与控制

　　5.1 排油注氮消防系统的排油和注氮必须在接收到断路器跳闸信号后才能进行。

　　5.2 排油注氮消防系统应设有自动、手动控制方式。

　　5.3 无论消防控制柜处于自动或手动状态，手动启动必须始终有效。

　　5.4 自动控制方式下，防爆防火灭火自动启动应满足以下条件：

　　5.4.1 两个独立回路的火灾探测装置动作信号。

　　5.4.2 断路器跳闸信号。

　　5.4.3 重瓦斯保护动作信号。

　　5.6 消防控制柜的手动启动按钮旁应有警示性标志，并应设有避免误操作的保护措施。

　　5.7 氮气释放阀应在接收到排油反馈信号后延时启动，延时时间应为3~20s可调。

　　5.8 排油管路上的检修阀处于关闭状态或排油阀处于机械锁定状态时，应能向消防控制柜提供锁止信号，消防控制柜接收到锁止信号后，应禁止系统启动。

工程设计

系统设计

　　变压器排油注氮灭火系统现在还没有国家标准，现以湖南省地方标准地方标准：油浸变压器排油注氮消防系统设计、施工及验收规范（DB43/T 420-2008）为例（设计仅供参考）。

　　设计规范如下：

　　4.1 一般规定

　　4.1.1 工作环境温度：

　　a) 消防柜工作环境温度范围为－20 ℃～60 ℃；

　　b) 消防控制柜工作环境温度范围为0 ℃～50 ℃。

　　4.1.2 消防柜工作环境相对湿度：当工作环境为40 ℃时相对湿度不大于85％，当工作环境相对湿度超出此范围时，消防柜中应设置除湿装置。设置在室外的消防柜应有可靠的防水、防冻及防晒措施。

　　4.1.3 消防柜宜靠近排油连接阀布置，消防柜与排油连接阀的距离不宜大于8m，并应安装在变压器集油坑以外。

　　4.1.4 消防柜应根据单台油浸变压器的容量、油量、构造及其周围环境条件进行工程设计。

　　4.1.5 消防控制柜宜安装在消防控制室或相关控制室内，在无人巡视的场所，应能将信息远传至有人监控的场所。

　　4.1.6 采用一台消防控制柜控制多台消防柜时，每台消防柜应对应独立的控制单元，且各控制单元应相互独立，互不干扰。

　　4.1.7 灭火系统的设计温度，应采用20℃。

　　4.1.8 消防柜中氮气储存容器的配置应符合表1规定。

　　表1 氮气储存容器配置

　　4.1.9 消防柜中氮气储存容器在72 h内不能重新充装恢复工作的，应按系统原储存量的100%设置备用量。

　　4.1.10 氮气储存容器应采用钢质无缝容器，且应符合GB 5099的要求。其公称工作压力不应小于17.2MPa，且不应小于其在最高环境温度下所承受的工作压力。

　　4.1.11 氮气应选用纯度不低于99.99%的氮气，且氮气含水量应符合GB/T 8979中合格品的规定。

　　4.1.12 减压装置出口的氮气压力不应大于1.0MPa。

　　4.1.13 从氮气注入变压器开始，灭火时间应不大于60 s。

　　4.1.14 从氮气注入变压器开始，减压装置下游压力降至油气隔离装置关闭（或0.25 MPa，取二者之间的较大值）的注氮时间应不小于10 min。

　　4.1.15 排油管应符合下列规定。

　　4.1.15.1 变压器的排油孔应设置在变压器端面距变压器油箱顶部200mm处。

　　4.1.15.2 排油孔出口处应安装排油连接阀，排油管与排油连接阀应通过挠性接头连接。

　　4.1.15.3 排油管管径计算公式：

公式1

　　式中： D—排油管管径，单位为毫米（mm）；

　　t—排油时间，单位为秒（s）；

　　注：带防爆功能的排油注氮消防系统，排油时间t≤3s；不带防爆功能的排油注氮消防系统，排油时间t为排油开始至注氮开始的时间。

　　Q—排油量，单位为公斤（kg）；

　　注：Q一般取变压器油箱贮油量的1%。

　　—变压器油密度，单位为公斤/立方米（kg/m3）。

　　v—排油管中的油流速度，单位为米/秒（m/s）。

　　注： 排油管中设计最大油流速度不宜大于15m/s。

　　1000、π—为常数。

　　4.1.15.4 排油管的最小直径应符合表2的规定。

　　表2 排油管最小直径 单位为毫米

　　4.1.16 变压器的注氮管应符合下列规定。

　　4.1.16.1 变压器的注氮孔应均匀布置在距变压器油箱底部100mm处。

　　4.1.16.2 单台变压器注氮孔的布置数量应符合表3的规定。

　　表3 单台变压器注氮孔的布置数量

　　4.1.16.3 注氮孔出口处应安装注氮隔离阀。

　　4.1.16.4 注氮管管径宜为DN25。

　　4.1.16.5 注氮管管网布置宜设计为均衡系统，从流量调节阀至各注氮孔的距离应尽量相等。

　　4.1.17 采用排油注氮消防系统的油浸变压器应设置火灾探测装置，火灾探测装置应安装在变压器顶部，并应布置成两个以上的独立回路，不同回路的探测器应交叉布置。其设计、施工及验收应符合GB 50116和GB 50166的规定。

　　4.1.18 当火灾探测装置采用感温火灾探测器时，感温火灾探测器动作温度应为130±10℃。

　　4.1.19 当感温火灾探测器布置在变压器外部时，其感温部件应紧贴变压器，设置数量不应少于8个，尽量均匀布置。在高压套管、有载调压器旁应设置有探测器，并应尽可能靠近各连接法兰面布置。

　　4.1.20 消防柜的排油出管应接至事故油池或储油罐等变压器事故泄油设施。

　　4.1.21 排油注氮消防系统电源应设有主电源和备用电源，主电源宜采用一级或二级负荷。

　　4.1.22 排油注氮消防系统主电源采用消防电源，也可以采用直流220 V（或110 V）电源。备用电源可以采用专用蓄电池或集中设置的蓄电池，也可以采用UPS电源。

产品选型

　　现以长沙磐龙安全设备有限公司生产的PAVLN排油注氮智能防护系统为例进行说明。

　　PAVLN提供四种常用型号：BPZM-40×1-PL、BPZM-40×2-PL、 BPZM-63×2-PL BPZM-80×1-PL，其中40、63、80为钢瓶容量。建议选型如下：

　　变压器容量 ≤50MV•A ＞50MV•A，≤360MV•A ＞360MV•A

　　产品选型 BPZM-40×1-PL BPZM-40×2-PL

　　BPZM-80×1-PL BPZM-63×2-PL

注氮管设计

　　1、确定注氮孔数量及位置：

　　注氮孔位置（建议方案） 布置在变压器连个长边的中间 变压器每个长边均应布置两个位置示意图见图六中

图六

　　的A、B、C、D 变压器每个长边均匀布置两个，短边各布置一个。位置见图六中的A、B、C、D、E、F

　　2、确定注氮入口接头和隔离阀：

　　注氮孔应布置在距变压器油箱底部100mm出，出口焊接DN25的注氮出口结构和隔离阀，注氮孔和注氮入口接头建议采用PAVLN的专用注氮管。焊接点应进行二次防腐处理。

排油管设计

　　1、确定排油管直径：

　　变压器容量 ≤50MV•A ＞50MV•A，≤360MV•A ＞360MV•A

　　排油管最小直径（mm） DN100 DN100 DN150

　　2、根据排油管直径选择变压器排油出口结构及排油连接阀：

　　变压器排油出口接头焊接在变压器的端面具变压器邮箱顶部约200mm处，管径与排油管经相同，接头出口处安装排油连接阀门。

图三

　　3、排油管及排油出口接头可采用PAVLN专用排油管或热镀锌钢管，焊点处应进行二次防腐处理。

火灾探测器设计

　　PAVLN的双温复合型火灾探测器，已申报国家专利，能同时探测变压器本体火灾和外部火灾。

　　每台变压器安装会再探测器六个以上，均匀安装在变压器顶部（见图六中的a、b、c、c、e、f）或需要重点设防的部位。通过PAVLN提供的万能辅助安装机构，可方便的将火灾探测器固定在变压器上，无需任何焊接措施。探测器输出无缘触点信号，建议分层两路布置（探测器交叉布置，如图六中回路一盒回路二，以满足控制主机的两路独立火警要求，在有辅助的火灾确认信号情况下，所有探测器也可以并联成一路布置）。

　　6.6断流阀设计

　　断流阀安装在变压器油枕与变压器油箱之间的连管中，在排油时自动关闭，切断油枕和油箱之间的油路，分自动断流阀或自动远控断流阀两种型号(图三，图四)。

　　自动远控断流阀采用自动先导关闭和自动断电保护等PAVLN专有技术，断流时间短，安全可靠，可在控制中心远程控制开启关

图四

　　闭，建议优先采用。