CN104721992B - 组合分配式排油充氮灭火***及灭火方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合分配式排油充氮灭火***，包括氮气气源，控制柜，设置在每个变压器顶部的火灾探测器，设置在每个变压器上的带瓦斯继电器的变压器储油控制***、带排油控制阀的变压器排油***、带充氮控制阀的变压器充氮***，变压器充氮***均与氮气气源相连通；火灾探测器、瓦斯继电器、排油控制阀、充氮控制阀均与控制柜电连接；充氮***还包括单向节流阀、充氮管路、定温阀门，充氮管路与氮气气源相连通，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。本发明在产业上有很好的应用价值。

Description

组合分配式排油充氮灭火***及灭火方法

技术领域

本发明涉及油浸式变压器消防技术领域，具体涉及一种组合分配式排油充氮灭火***及灭火方法。

背景技术

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℃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℃左右，大幅低于油浸式变压器的上限运行温度85℃。

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℃，就会造成变压器油剧烈燃烧，造成油浸式变压器***，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***。排油充氮灭火装置是我国目前绝大多数变电站主变压器采用的灭火装置。

如图2所示，排油充氮灭火装置包括控制柜A11、变压器储油控制***、变压器排油***、变压器充氮***、设置在变压器顶部的火灾探测器A10。其中，变压器储油控制***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A1，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A1的供油管上设置有控流阀A2；变压器排油***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***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A11电连接，控制柜A11通常由中央处理器、触摸屏和无触点固态继电器组成。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A10及瓦斯继电器A3工作，产生报警信号传给控制柜A11；待主变压器三侧的开关跳闸后，控制柜A11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A1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A11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。

但由于变电站具有非常复杂的电磁环境，火灾探测器A10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，在每台浸式变压器旁设置一套排油充氮灭火装置，通过手动操作排油充氮灭火装置来灭除变压器的火灾隐患。

上述技术方案，要实现整个变电站的灭火***建设，需要给每台变压器配置单独的排油充氮灭火装置，灭火***建设和维护成本很高。即使建成，对多个变压器进行灭火作业，需要多次手动操作，作业效率较低作业人员的人身安全得不到保障。

公开号为CN203763724U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，对多个变压器进行灭火需要进行多次手动作业的技术问题，公开一种主变压器排油充氮灭火装置。该装置由火灾探测器、选择断流阀、选择充氮阀、选择排油阀、消防柜、控制柜组成；选择排油阀、选择充氮阀、选择断流阀均为电磁阀；控制柜内设置有一套排油充氮灭火装置控制回路，该控制回路接收两台主变压器顶部的火灾探测器发出的火灾信号，并控制选择排油阀、选择充氮阀和选择断流阀；消防柜内设置有用于两台主变压器充氮灭火的一套氮气钢瓶；该排油充氮灭火装置可同时保护两台主变压器；当主变压器发生火灾时，着火主变压器顶部的火灾探测器发出的火灾信号，将火灾信号上传至控制柜，确定着火主变压器，由控制柜发出信号开启对应着火主变压器排油管路上的选择排油阀，将部分变压器油排至事故油池；控制柜发出信号关闭着火主变压器油枕至油箱补油回路上的选择断流阀；控制柜发出信号开启着火主变压器的充氮管路上的选择充氮阀，对着火主变压器充氮，达到灭火的效果。但由于该方案没有解决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。

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，对多个变压器进行灭火需要进行多次手动作业的技术问题，如图3所示，公开一种组合分配式排油充氮灭火***，该***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B1，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B11；该***还包括一组氮气钢瓶B5，氮气钢瓶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B10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灭火动作的优化管理。但由于该方案没有解决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。

综上所述，现有的一个控制柜对多个油浸式变压器进行灭火作业的技术方案，由于没有解决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的技术问题，只属于技术上的一种实现可能，没有产业应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种产业上可以使用的一个控制柜对多个油浸式变压器进行灭火作业的组合分配式排油充氮灭火***，从而进一步降低变电站的变压器排油充氮灭火***的使用成本，提高排油充氮灭火***的运行质量和运行效率。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

组合分配式排油充氮灭火***，包括氮气气源，控制柜，设置在每个变压器顶部的火灾探测器，设置在每个变压器上的带瓦斯继电器的变压器储油控制***、带排油控制阀的变压器排油***、带充氮控制阀的变压器充氮***，每个变压器的变压器充氮***均与氮气气源相连通；每个变压器的火灾探测器、瓦斯继电器、排油控制阀、充氮控制阀均与控制柜电连接；每个变压器的充氮***还包括单向节流阀、充氮管路、定温阀门，充氮管路的气源连接端与氮气气源相连通，充氮管路的储油柜连接端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。

进一步，每个变压器的变压器充氮***的充氮管路在对应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。

进一步，氮气气源包括氮气瓶组和集流管，氮气瓶组包括至少两个氮气钢瓶，集流管包括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。

进一步，每个变压器的变压器充氮***还包括排气阀，排气阀设置在相应变压器充氮***的单向节流阀与变压器之间的充氮管路上。

本发明还可解决的技术问题是提供一种能在产业上应用的组合分配式排油充氮灭火方法，包括以下步骤：

步骤1、氮气储气量控制：以所有需要排油充氮灭火保护的油浸式变压器中，储油柜容量最大的那台油浸式变压器进行一次充氮灭火的氮气量作为氮气储量计算基准值，将该氮气储量计算基准值乘2作为氮气气源的氮气总储量，通过充氮装置向氮气气源充入该氮气总储量的氮气；氮气储量计算基准值的计算公式为：

V＝K*S*Q*T

其中，V为氮气储量计算基准值，K为储油柜容量最大的那台油浸式变压器的安全系数，K的取值范围为1.05～1.30；S为储油柜容量最大的那台油浸式变压器的水平投影面积；Q为充氮管路对储油柜容量最大的那台油浸式变压器进行充氮灭火的充氮强度，也即为单位投影面积在单位时间内通过的氮气量；T为充氮管路对储油柜容量最大的那台油浸式变压器进行充氮灭火的时长。

步骤2、报警预排油充氮：在控制柜上给每个油浸式变压器分配一个地址码，控制柜接收到瓦斯继电器或者火灾探测器的报警信号后，判断报警信号来自哪个油浸式变压器，并调出该油浸式变压器所需进行的排油时间及所需通入的氮气量，控制柜该油浸式变压器的排油***的排油控制阀打开，排放该变压器储油柜中的绝缘油，同时，油枕与储油柜之间的控流阀自动关闭；当绝缘油排放时间达到预定时长，控制柜指令该变压器的变压器充氮***的充氮控制阀打开，向充氮管路中通入设定压力和流量的氮气；

步骤3、温控充氮灭火：当油浸式变压器储油柜内的绝缘油温度达到预定温度，定温阀门开启，通过充氮管路向油柜内充入氮气，进行充氮灭火。

进一步，步骤3之后还包括排除充氮管路中的残留氮气：在每个变压器的变压器充氮***的单向节流阀与变压器之间的充氮管路上设置排气阀，当定温阀门关闭，排油充氮作业完成后，打开排气阀，将残留在充氮管路中的氮气排放掉。

本发明的组合分配式排油充氮灭火***适用于对变电站的变压器进行排油充氮灭火作业，其也可用于产业园区或者生活园区的变压器集群进行排油充氮灭火作业。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的组合分配式排油充氮灭火***，相较于现有技术基于报警信号向储油柜中通入氮气，让变压器开关跳闸的变压器充氮灭火技术方案，本发明采用基于报警信号向充氮管路中预通入氮气，基于储油柜内的绝缘油油温达到火灾预警温度开启定温阀门向储油柜中通入氮气，让变压器开关跳闸的变压器充氮灭火技术方案。本发明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。由于本发明采用独立于控制柜的定温阀门来精确控制充氮作业，从而将火灾探测器和瓦斯继电器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或者瓦斯继电器误报造成排油充氮灭火***向储油柜误充氮，导致变压器跳闸，造成大面积突发停电事故。因此作为现有排油充氮灭火***核心的控制柜及变压器充氮***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，也正因如此，本发明的控制柜组件可以为更多油浸式变压器的变压器充氮***提供预通入氮气控制作业，为更多油浸式变压器的变压器排油***提供排油控制作业，本发明的氮气气源组件可以为更多油浸式变压器的变压器充氮***提供高压氮气，也即本发明提供一种产业上可以使用的一个控制柜对多个油浸式变压器进行灭火作业的组合分配式排油充氮灭火***。

2、本发明的组合分配式排油充氮灭火***，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。

3、本发明的组合分配式排油充氮灭火***，由于采用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，提高本发明的油浸式变压器排油充氮灭火***的易用性和环境适应性。

4、本发明的组合分配式排油充氮灭火方法，由于采用给每个油浸式变压器分配一个地址码，实现对报警信号的定位，针对报警信号精准控制排油控制阀排油，控制充氮控制阀9向相应变压器的充氮管路预通入氮气，为后续向储油柜中通入氮气做准备；由于采用内置于储油柜绝缘油中的定温阀门来感应绝缘油的温度，通过定温阀门的开启来控制充氮管路向储油柜内充入氮气，进行充氮灭火；相对于现有技术基于报警信号控制充氮管路向储油柜内充入氮气，进行充氮灭火；本发明的组合分配式排油充氮灭火方法，在不降低充氮时效的情况下，采用很小的氮气耗费成本，就能有效消除报警信号控制充氮管路的现有技术方法所造成的报警信号误报危害，同时基于储油柜中绝缘油温度的本发明的组合分配式排油充氮灭火方法，针对性更强，准确率更高，稳定性更高，能及时将储油柜内的火灾隐患消灭于初期状态，其产业实用性也更好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为现有技术的排油充氮装置的结构示意图。

图3为CN201643489U组合分配式排油充氮灭火***的结构示意图。

图4为本发明的组合分配式排油充氮灭火方法的流程图。

图5为本发明的组合分配式排油充氮灭火方法的优选实施流程图。

图1中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-控制箱、12-储油柜、501-排油管阀、801-单向节流阀、802-排气阀、803-定温阀门。

图2中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、A10-火灾探测器、A11-控制箱、A12-储油柜、A501-排油管阀、A801-单向节流阀、A802-排气阀。

图3中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，B10-充氮气管路，B11-排油阀，B12-集流管，B13-选择阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明的组合分配式排油充氮灭火***，包括氮气气源7，控制柜11，设置在每个变压器顶部的火灾探测器10，设置在每个变压器上的带瓦斯继电器3的变压器储油控制***、带排油控制阀6的变压器排油***、带充氮控制阀9的变压器充氮***，每个变压器的变压器充氮***均与氮气气源7相连通；每个变压器的火灾探测器10、瓦斯继电器3、排油控制阀6、充氮控制阀9均与控制柜11电连接；每个变压器的充氮***还包括单向节流阀801、充氮管路8、定温阀门803，充氮管路8的气源连接端与氮气气源7相连通，充氮管路8的储油柜连接端穿过储油柜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。

本发明实施时，如图1所示，可对至少两个变压器进行排油充氮灭火作业。

本发明实施时，如图1所示，设置在每个变压器上的变压器储油控制***均包括油枕1、供油管、控流阀2，其中油枕1通过供油管与储油柜12相连通，控流阀2设置在靠近油枕1的供油管上，变压器储油控制***的上述部分为油浸式变压器的组成部分；设置在每个变压器上变压器排油***均由油坑4、排油管路5组成。

如图1所示，本领域技术人员，根据含油量最大的变压器的储油柜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；根据所有需要采用本发明进行排油充氮灭火作业的油浸式变压器的空间布局情况，确定氮气气源7、控制柜11的设置位置；根据每个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；根据需要进行排油充氮灭火作业的油浸式变压器数量，确定控制柜11的控制逻辑的个数，根据油浸式变压器的布局，控制柜11给每个油浸式变压器分配一个地址码，该地址码对应该油浸式变压器的瓦斯继电器3、火灾探测器10、排油控制阀6、充氮控制阀9，使控制柜能判断报警信号来自哪个油浸式变压器，需要控制哪个油浸式变压器的排油控制阀6打开，排油时间是多长，需要控制哪个油浸式变压器的充氮控制阀9打开，充氮量是多少，充氮时间是多长；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。

氮气气源7为高压气源，其可以是高压氮气管网，也可以采用至少两个氮气钢瓶组成氮气瓶组，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，通过集流管输气主管来向充氮管路8提供高压氮气。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；对于中型、小型主变压器集群，或者3个以下大型主变压器则采用氮气瓶组。

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℃至170℃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。

实施时，本领域技术人员，首先在每个变压器上的储油控制***的供油管内设置瓦斯继电器3，瓦斯继电器3的设置位置靠近变压器，在每个变压器的顶部设置火灾探测器10；接着设置氮气气源7，在每个变压器的储油柜12下侧部的变压器壁体上开设充氮管路8设置孔，每个变压器的充氮管路8的储油柜12连接端通过该设置孔延伸到该储油柜12中，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，该充氮管路8的氮气气源7连接端与氮气气源7相连通。通过上述步骤可制成每个油浸式变压器的变压器充氮***；接着在每个油浸式变压器周围的预定位置设置油坑4，在每个储油柜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该储油柜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每个油浸式变压器的变压器排油***；接着将控制柜11设置在预定位置，将每个变压器的火灾探测器10、瓦斯继电器3、排油控制阀6、充氮控制阀9电连接对应的控制柜11中的一个控制逻辑，并在控制柜11上给每个变压器分配一个地址码。通过上述步骤可制成本发明的油浸式变压器排油充氮灭火***。

本发明实施时，在氮气气源7出口管路上的还设置有高压压力表、减压阀、低压压力表，高压压力表与控制柜11电连接，通过高压压力表控制柜11能判断氮气气源7的储气量。

使用时，当某一油浸式变压器的储油柜12内的H2、C2H2等易燃气体累积到一定程度，易燃气体涌入该变压器的供油管中，并沿着供油管向油枕1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上的对应控制逻辑。控制柜判断报警信号来自哪个油浸式变压器，指令该变压器的排油***的排油控制阀6打开，该变压器的储油柜12内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1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指令该变压器的的变压器充氮***的充氮控制阀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。

当设置在某一油浸式变压器的顶部的火灾探测器10报警时，在报警信号传递给控制柜11后，本发明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。

当设置在某一油浸式变压器的顶部的火灾探测器10，及设置在供油管中的瓦斯继电器3均向报警，并将各自的报警信号传递给控制柜11后，本发明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。

以上是本发明的基础实施方式。从上述实施过程可以看出，每一个电压器的由火灾探测器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***，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1针对报警信号的自动控制作业，从现有排油充氮灭火***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发明的只向充氮管路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***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***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；氮气气源7具有为多个变压器的变压器充氮***提供高压氮气的技术作用，从而相对提高氮气气源7的使用效率和降低氮气气源7的使用成本。

由此可见，从整体上看，本发明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灭火技术方案，本发明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灭火技术方案。本发明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。由于本发明采用独立于控制柜11的定温阀门803来精确控制充氮作业，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***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。因此作为现有排油充氮灭火***核心的控制柜11及变压器充氮***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，也正因如此，本发明的控制柜11组件可以为更多油浸式变压器的变压器充氮***提供预通入氮气控制作业，为更多油浸式变压器的变压器排油***提供排油控制作业，本发明的氮气气源7组件可以为更多油浸式变压器的变压器充氮***提供高压氮气，也即本发明提供一种产业上可以使用的一个控制柜对多个油浸式变压器进行灭火作业的组合分配式排油充氮灭火***。

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***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。

为了提高充氮灭火质量和充氮灭火效率，本发明在基础实施方式的基础上进一步改进，如图1所示，本发明的第一优选实施方式为，每个变压器的变压器充氮***的充氮管路8在对应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。

实施时，在每个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。为了快速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。

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。

从本发明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。

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***提供氮气气源7。对于中小型变电站，其仅只有几个中型或者大型主变压器，且由于变压器的工作负荷较低，排油充氮***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。

因此，为了为中型或者大型主变压器的排油充氮灭火***提供充足的高压氮气，本发明在第二优选实施方式的基础上进一步改进，如图1所示，本发明的第三优选实施方式为，氮气气源7包括氮气瓶组和集流管，氮气瓶组包括至少两个氮气钢瓶，集流管包括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。

实施时，采用至少两个氮气钢瓶组成氮气瓶组，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***使用。对于没有氮气管网的偏远地区的变电站来说，采用上述方案可以快速、方便组成大容量氮气气源7，为中型或者大型主变压器集群提供高压氮气。

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。

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，本发明在基础实施方式、第一至第三优选实施方式中任意一个实施方式的基础上进一步改进，本发明的第四优选实施方式为，每个变压器的变压器充氮***还包括排气阀802，排气阀802设置在相应变压器充氮***的单向节流阀801与变压器之间的充氮管路8上。

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。

以上是本发明的油浸式变压器排油充氮灭火***的实施过程。从上述实施过程可以看出，本发明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，从而提供一种产业上可以使用的一个控制柜对多个油浸式变压器进行灭火作业的组合分配式排油充氮灭火***；本发明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；本发明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7，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。

本发明的组合分配式排油充氮灭火方法，采用本发明的组合分配式排油充氮灭火***对油浸式变压器进行排油充氮灭火作业，包括氮气储存量控制、报警排油预充氮、温控充氮三个步骤，具体过程如下：

步骤1、氮气储气量控制：以所有需要排油充氮灭火保护的油浸式变压器中，储油柜12容量最大的那台油浸式变压器进行一次充氮灭火的氮气量作为氮气储量计算基准值，将该氮气储量计算基准值乘2作为氮气气源7的氮气总储量，通过充氮装置向氮气气源7充入该氮气总储量的氮气；氮气储量计算基准值的计算公式为：

V＝K*S*Q*T

其中，V为氮气储量计算基准值，K为储油柜12容量最大的那台油浸式变压器的安全系数，K的取值范围为1.05～1.30；S为储油柜12容量最大的那台油浸式变压器的水平投影面积；Q为充氮管路8对储油柜12容量最大的那台油浸式变压器进行充氮灭火的充氮强度，也即为单位投影面积在单位时间内通过的氮气量；T为充氮管路8对储油柜12容量最大的那台油浸式变压器进行充氮灭火的时长。

实施时，如果采用氮气气瓶组作为氮气气源7，则直接添加相应数量的氮气气瓶作为氮气气源7。通过设置在氮气气源7出口管路上高压压力表及控制柜11，实施了解氮气气源7的储气量，当氮气气源7不足时，可以通过增加新的氮气气瓶，也可以一次更换所有的氮气气瓶，确保氮气气源7具有应对火灾所需的储气量。

本步骤通过氮气储气量控制，既有利于在地处偏远的变电站降低氮气使用成本，也有利于进行一次排油充氮灭火作业后，氮气气源7仍储存有足够应对一次主变压器火灾的氮气，从而使变电站的油浸式变压器始终在排油充氮灭火***的保护的状态下运行，极大降低了变电站的运营风险。

步骤2、报警预排油充氮：在控制柜11上给每个油浸式变压器分配一个地址码，控制柜11接收到瓦斯继电器3或者火灾探测器10的报警信号后，判断报警信号来自哪个油浸式变压器，并调出该油浸式变压器所需进行的排油时间及所需通入的氮气量，控制柜11该油浸式变压器的排油***的排油控制阀6打开，排放该变压器储油柜12中的绝缘油，同时，油枕1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预定时长，控制柜11指令该变压器的的变压器充氮***的充氮控制阀9打开，向充氮管路8中通入设定压力和流量的氮气。

实施时，控制柜11的一个控制逻辑对应一个油浸式变压器的瓦斯继电器3、火灾探测器10、排油控制阀6和充氮控制阀9，控制柜11给每个油浸式变压器分配一个地址码，通过该地址码，控制柜11就能判断报警信号来自哪个油浸式变压器，需要控制哪个油浸式变压器的排油控制阀6打开，排油时间是多长，需要控制哪个油浸式变压器的充氮控制阀9打开，充氮量是多少。

本步骤通过在控制柜11上给每个油浸式变压器分配一个地址码，实现对报警信号的定位，针对报警信号精准控制排油控制阀6排油，控制充氮控制阀9向相应变压器的充氮管路8预通入氮气，为后续向储油柜12中通入氮气做准备。

步骤3、温控充氮：当油浸式变压器储油柜12内的绝缘油温度达到预定温度，定温阀门803开启，通过充氮管路8向油柜12内充入氮气，进行充氮灭火。

实施时，浸泡在储油柜12绝缘油中的定温阀门803的阀体和绝缘油的温度保持一致。当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，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。

本步骤通过内置于储油柜12绝缘油中的定温阀门803来感应绝缘油的温度，通过定温阀门803的开启来控制充氮管路8向储油柜12内充入氮气，进行充氮灭火。相对于现有技术基于报警信号控制充氮管路8向储油柜12内充入氮气，进行充氮灭火，本步骤的方法针对性更强，准确率更高，实用性更强。

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。

为了及时排出残留在充氮管路中的氮气，降低残留氮气对变压器充氮***的不良影响，步骤3后还包括步骤4，具体为：

排除充氮管路中残留氮气：在每个变压器的变压器充氮***的单向节流阀801与变压器之间的充氮管路8上设置排气阀802，当定温阀门803关闭，排油充氮作业完成后，打开排气阀802，将残留在充氮管路中的氮气排放掉。

实施时，由于充氮管路8的直径通常不会超过DN25，且长度一般不超过15米，残留在充氮管路中的氮气，相对于氮气气源7的储气量很小，将其直接排放掉，氮气气源7的储气量损耗可以忽略不计，同时氮气作为空气中的主要成分，直接排放到空气中不会造成环境污染。

以上是本发明的组合分配式排油充氮灭火方法的实施过程。从上述实施过程可以看出，本发明实现了基于储油柜12中绝缘油温度的控制充氮灭火作业，避免了现有技术报警信号带来的严重危害。从整体上看，本发明组合分配式排油充氮灭火方法，针对性更强，准确率更高，稳定性更高，能及时将储油柜内的火灾隐患消灭于初期状态，改变现有的组合分配式排油充氮灭火方法不具有产业实用性的局面。

Claims (6)

1.组合分配式排油充氮灭火***，包括氮气气源(7)，控制柜(11)，设置在每个变压器顶部的火灾探测器(10)，设置在每个变压器上的带瓦斯继电器(3)的变压器储油控制***、带排油控制阀(6)的变压器排油***、带充氮控制阀(9)的变压器充氮***，每个变压器的所述变压器充氮***均与氮气气源(7)相连通；每个变压器的所述火灾探测器(10)、瓦斯继电器(3)、排油控制阀(6)、充氮控制阀(9)均与控制柜(11)电连接；其特征在于，每个变压器的充氮***还包括单向节流阀(801)、充氮管路(8)、定温阀门(803)，所述充氮管路(8)的气源连接端与氮气气源(7)相连通，所述充氮管路(8)的储油柜连接端穿过储油柜(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所述的组合分配式排油充氮灭火***，其特征在于，每个变压器的变压器充氮***的所述充氮管路(8)在对应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)。

3.根据权利要求1或2所述的组合分配式排油充氮灭火***，其特征在于，所述氮气气源(7)包括氮气瓶组和集流管，所述氮气瓶组包括至少两个氮气钢瓶，所述集流管包括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。

4.根据权利要求1或2所述的组合分配式排油充氮灭火***，其特征在于，每个变压器的变压器充氮***还包括排气阀(802)，所述排气阀(802)设置在相应变压器充氮***的单向节流阀(801)与变压器之间的充氮管路(8)上。

5.组合分配式排油充氮灭火方法，其特征在于，采用权利要求1所述的组合分配式排油充氮灭火***对油浸式变压器进行排油充氮灭火作业，包括以下步骤：

步骤1、氮气储气量控制：以所有需要排油充氮灭火保护的油浸式变压器中，储油柜容量最大的那台油浸式变压器进行一次充氮灭火的氮气量作为氮气储量计算基准值，将该氮气储量计算基准值乘2作为氮气气源的氮气总储量，通过充氮装置向氮气气源充入该氮气总储量的氮气；氮气储量计算基准值的计算公式为：

V＝K*S*Q*T

其中，V为氮气储量计算基准值，K为储油柜容量最大的那台油浸式变压器的安全系数，K的取值范围为1.05～1.30；S为储油柜容量最大的那台油浸式变压器的水平投影面积；Q为充氮管路对储油柜容量最大的那台油浸式变压器进行充氮灭火的充氮强度，也即为单位投影面积在单位时间内通过的氮气量；T为充氮管路对储油柜容量最大的那台油浸式变压器进行充氮灭火的时长；

步骤2、报警预排油充氮：在控制柜上给每个油浸式变压器分配一个地址码，控制柜接收到瓦斯继电器或者火灾探测器的报警信号后，判断报警信号来自哪个油浸式变压器，并调出该油浸式变压器所需进行的排油时间及所需通入的氮气量，控制柜该油浸式变压器的排油***的排油控制阀打开，排放该变压器储油柜中的绝缘油，同时，油枕与储油柜之间的控流阀自动关闭；当绝缘油排放时间达到预定时长，控制柜指令该变压器的变压器充氮***的充氮控制阀打开，向充氮管路中通入设定压力和流量的氮气；

步骤3、温控充氮灭火：当油浸式变压器储油柜内的绝缘油温度达到预定温度，定温阀门开启，通过充氮管路向油柜内充入氮气，进行充氮灭火。

6.根据权利要求5所述的组合分配式排油充氮灭火方法，其特征在于，步骤3之后还包括排除充氮管路中的残留氮气：

在每个变压器的变压器充氮***的单向节流阀与变压器之间的充氮管路上设置排气阀，当定温阀门关闭，排油充氮作业完成后，打开排气阀，将残留在充氮管路中的氮气排放掉。