一種油浸式變壓器壓力保護充氮滅火裝置的制作方法

專利名稱：一種油浸式變壓器壓力保護充氮滅火裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種油浸式變壓器壓力保護充氮滅火裝置，用于變壓器壓力監測、防 止油箱的破裂或爆炸、以及防火、滅火。
背景技術：
油浸式變壓器在運行當中，由于短路、過電壓、接地、絕緣老化等故障，將導致變壓 器內部絕緣被破壞，一旦絕緣被擊穿，就將引起弧光放電，使變壓器的油溫超過燃點并且分 解氣化，產生多種可燃性氣體，使變壓器油箱內部壓力增大，當超過變壓器油箱的許用壓力 時，就會造成變壓器本體套管的升高座，調壓開關與油箱連接處等變壓器油箱強度薄弱之 處發生破裂，甚至爆炸，從而使可燃性氣體、高溫的變壓器油與氧氣接觸，引起火災。由上述 分析可以看出，一旦變壓器發生火災，必定是內部出現了故障。油浸式變壓器發生故障的類型大致有以下兩種第一種是突發性故障，也就是通 常所說的變壓器突發短路。一旦變壓器發生短路，比如線圈餅間和匝間絕緣或者器身主絕 緣被擊穿時，在變壓器油箱內部就會瞬間產生大量的氣體，使變壓器內部壓力驟然升高，若 釋壓器來不及釋壓，這個壓力就會使變壓器油箱強度薄弱處發生破裂，嚴重時甚至爆炸。第 二種是緩慢發展的潛伏性故障。比如鐵心多點接地、絕緣逐漸老化、引線絕緣損傷、鋼結構 件的局部過熱等等，這些因素都會使故障處的油溫升高，油體積膨脹，當油溫超過它的氣化 溫度，就會產生氣體，從而使變壓器油箱內部壓力升高，這些故障在短期內不會對變壓器的 運行造成影響，但長期發展下去必然會發生事故。從上述故障分析可以看出，無論變壓器在運行中出現何種故障，變壓器內部壓力 必然升高。變壓器內部壓力一旦升高，往往造成兩種結果一種是變壓器壓力釋放閥噴油， 重瓦斯動作，斷路器跳閘，變壓器突然斷電，造成嚴重損失和不良影響。另一種是變壓器壓 力釋放閥還來不及噴油，變壓器的油箱就發生破裂或爆炸，變壓器著火。目前油浸式變壓器滅火設備有主要三種充氮滅火、水噴霧滅火和泡沫滅火，上述 三種滅火裝置只能在變壓器滅火時起到滅火作用，而不能防止火災事故的發生，更不能避 免變壓器突然斷電，以及造成嚴重損失和不良影響。

實用新型內容本實用新型旨在提供一種變壓器壓力監測、防止油箱的破裂或爆炸、防火、滅火裝 置，以解決背景技術中無法對變壓器實施即時壓力監測，以及不能防止火災事故發生的技 術問題。本實用新型的技術方案如下油浸式變壓器壓力保護充氮滅火裝置，包括消防柜、控制柜、排油管排氣組件、排 油管道、充氮管道、斷流閥、溫度探測器，其中消防柜包括排油閥組件、氮氣瓶、氮氣閥組件 和貫穿消防柜的排油管道，斷流閥安裝于變壓器油箱與儲油柜之間，溫度探測器安裝于變 壓器油箱頂部，排油管道上端與變壓器油箱上部連通，排油管道下端通入變壓器事故油池中；充氮管道一端與變壓器油箱下部連通，另一端通過氮氣閥組件與氮氣瓶連接；該壓力保護充氮滅火裝置還包括壓力監測設備、安裝有無紙記錄儀的控制柜，所 述溫度探測器、壓力監測設備、斷流閥通過電纜分別與控制柜輸入端電連接，消防柜內的排 油閥組件、氮氣閥組件通過電纜分別與控制柜輸出端電連接，所述排油管道上至少設置有 一個壓力監測設備。上述壓力監測設備有兩個，一個設置于消防柜內的排油管道上、且位于排油閥組 件上方，另一個設置于消防柜外的排油管道上。所述控制柜位于主控室內，控制柜上裝有無紙記錄儀，其上的液晶顯示屏用于顯 示從壓力監測裝置傳送來的壓力數據(Kpa)，此外當變壓器的壓力達到無紙記錄儀的預先 壓力設定值時，無紙記錄儀可發出動作信號。無紙記錄儀還帶有USB接口，并可將一年內的 壓力數據保存下來。上述氮氣閥組件包括減壓閥、油氣隔離組件和充氮閥，氮氣瓶通過高壓軟管經減 壓閥與油氣隔離組件相連，在油氣隔離組件與減壓閥之間設置有充氮閥，充氮管道一端與 變壓器油箱下部設置的球閥連接，另一端與油氣隔離組件連接。上述排油管排氣組件設置于變壓器油箱與消防柜之間的排油管道上，所述另一個 壓力監測設備設置于該排油管排氣組件上。上述排油閥組件包括排油閥、電動開啟機構和重錘。上述消防柜內的排油管道上還設置有檢修閥，且該檢修閥位于排油閥組件上方。上述溫度探測器設置于變壓器箱蓋上強度薄弱的高、中、低、中性點套管法蘭以及 開關法蘭旁邊。本實用新型具有以下優點1.壓力監測功能。可以隨時監測變壓器內部的壓力變化，一旦變壓器有故障產生， 壓力升高立刻報警，提醒工作人員采取相關的措施避免故障的進一步發展，比如將可將該 臺變壓器的負荷切換至備用變壓器或其它電網上，避免了變壓器突然停電帶來的損失和不 良影響。2.壓力保護、防火功能。在變壓器發生突發性短路事故時，變壓器內部壓力持續上 升，即將達到變壓器油箱的許用壓力時，若此時變壓器的壓力釋放閥還來不及噴油，則本系 統立即排油釋壓，避免油箱的破裂或爆炸，防止火災事故的發生。3.滅火功能。當變壓器油箱破裂或爆炸，產生火災后，本系統立即動作充氮滅火。
圖1為本實用新型系統安裝示意圖。圖2為消防柜內部結構圖。圖3為控制柜示意圖。附圖標號說明1-斷流閥、2-溫度探測器、3-排油管道、4-排油管排氣組件、5-排油閥組件、 51-排油閥、52-重錘、6-氮氣瓶、7-充氮管道、8-氮氣閥組件、81-減壓閥、82-高壓軟管、 83-油氣隔離組件、84-充氮閥、85-球閥、9-消防柜、10-控制面板(空氣開關)、11_控制柜、 111-無紙記錄儀、12-壓力監測設備、13-檢修閥、14-變壓器事故油池、15-儲油柜、16-電纜、17-變壓器端子箱。
具體實施方式
變壓器發生故障突然停電和產生火災的技術機理1、變壓器一旦發生故障，其變壓器內部壓力必然升高。當變壓器內部壓力達到變 壓器本體壓力釋壓閥的釋放壓力55Kpa時，重瓦斯動作、壓力釋壓閥噴油，變壓器突然停 H1^ ο2、變壓器油箱的許用壓力為98Kpa，當其發生短路事故時，將會使變壓器油產生多 種可燃性氣體，使變壓器油箱內部壓力增大，當超過變壓器油箱的許用壓力98Kpa時，就會 造成變壓器油箱破裂或爆炸，從而使可燃性氣體、高溫的變壓器油與氧氣接觸，引起火災。本實用新型提供的壓力保護充氮滅火裝置如圖1、2所示，主要由斷流閥1、溫度探 測器2、排油管道3、排油管排氣組件4、消防柜9、控制柜11、分別安裝在排油管排氣組件4 和消防柜9內排油管道3上的兩套壓力監測設備12以及控制系統所需的通信電纜組成。在消防柜9內部右側安裝有排油管道3，排油管道3上端伸出消防柜9與變壓器油 箱上部連通，下端通入變壓器事故油池14中。排油管道3從上至下依次裝有檢修閥13和 排油閥51，檢修閥13在系統運行時處于開啟狀態。排油閥51左側裝有裝有電動開啟機構。 系統運行時排油閥51處于關閉狀態。一旦變壓器內部壓力超過釋壓閥的釋放壓力55Kpa， 而達到壓力監測裝置的壓力設定值時70Kpa時，控制柜11上的無紙記錄儀111接收到這個 壓力信號時，立即發出動作信號，傳送至消防柜的電動開啟機構上使其動作，重錘52落下， 打開排油閥51，排出變壓器油箱上部的熱油，釋放變壓器內部的壓力，避免油箱的爆炸。在消防柜9左側裝有兩個氮氣瓶6，氮氣瓶6通過高壓軟管82經減壓閥81與油氣 隔離組件83相連，在油氣隔離組件83與減壓閥81之間設置有充氮閥84，充氮閥84在系統 運行時處于關閉狀態，充氮管道7 —端與變壓器油箱下部連接有球閥85，另一端與油氣隔 離組件83連接，球閥85在系統運行時處于開啟狀態。排油閥51的電動開啟機構控制著充 氮閥84的動作，即當排油閥51排油2秒后充氮閥84打開，向變壓器油箱內充氮滅火。安裝在排油管排氣組件4和消防柜9內排油管道3上的兩套壓力監測設備12隨 時監測變壓器油箱內的壓力變化，并將監測到的壓力信號通過電纜傳送到控制柜11上。如圖3所示，控制柜11安裝在主控室(二次室)內，通過電纜與消防柜9相連。 控制柜上裝有無紙記錄儀111，其上的液晶顯示屏可以將變壓器內部的壓力以數值的形式 (Kpa)顯示出來，用戶可以很直接地觀察到變壓器內部的壓力變化。此外無紙記錄儀111還 帶有USB接口，可將一年內的壓力數據保存下來，便于用戶查閱、對比和拷貝存檔，從而為 變壓器安全運行提供了可靠的參數。到目前為止國內外還沒有一種設備能夠監測變壓器的 內部壓力變化。從理論上講，壓力監測設備12可以安裝在消防柜9與變壓器聯接的排油管道3、 變壓器本體油箱、變壓器的導油管路等一切有變壓器油流過的地方，數量也可以是；兩個以 上，但安全、有效、可靠的安裝位置是在消防柜9和變壓器連接的排油管道3上。一般在消 防柜內的排油管上安裝1個壓力監測設備就行了，也可應用戶的要求，在消防柜9外部與變 壓器連接的排油管道3上再安裝一個壓力監測設備12，兩個壓力監測設備12同時用于對變 壓器內部的油壓進行監測。[0035]斷流閥1安裝在儲油柜15和重瓦斯之間，在變壓器發生火災時自動切斷儲油柜到 變壓器油箱的油路，避免儲油柜15的油倒注到變壓器的油箱內。溫度探測器2 (感溫探頭)安裝在變壓器箱蓋上強度薄弱的高、中、低、中性點套管 測量裝置以及開關法蘭旁邊，著火后溫包破裂，發出動作信號。本實用新型的工作原理1.在變壓器正常運行時，對變壓器進行壓力監測。本系統的壓力監測設備隨時監測著變壓器內部的壓力變化。變壓器正常運行時壓 力是恒定的，一旦變壓器有故障產生，變壓器內部壓力就會立即升高，而控制柜上的液晶顯 示屏接受到壓力監測設備傳送的信號后就會發出警報，提醒工作人員注意。工作人員可在 液晶顯示屏前觀察壓力的變化，若故障持續發展，變壓器內部壓力持續升高，將要達到變壓 器壓力釋放閥的動作壓力55Kpa時，工作人員可采取相應的措施，避免故障的進一步發展， 比如將可將該臺變壓器的負荷切換至備用變壓器或其它電網上，避免了變壓器突然停電帶 來的損失和不良影響。2.變壓器發生突發性短路事故時，對變壓器進行壓力保護，避免油箱的破裂或爆 炸，防止火災事故的發生。變壓器油箱的許用壓力為98Kpa。而本系統的壓力監測設備的壓力設定值一般為 70Kpa (在現場根據儲油柜的高度調節)，低于油箱的許用壓力。在變壓器發生突發性短路 事故時，當變壓器油箱內部壓力達到無紙記錄儀的壓力設定值時，控制系統就發出動作信 號至排油閥的電動開啟機構上，使電動開啟機構立即動作，重錘落下，打開排油閥，排油釋 壓，從而使油箱內的壓力不再升高，避免了在突發性短路事故中油箱的破裂或爆炸，也就避 免了火災事故的發生。3、變壓器發生故障，產生火災時。在變壓器發生火災時，變壓器箱蓋上溫度探測器的溫包破裂，控制系統就發出動 作信號至排油閥的電動開啟機構上，使電動開啟機構動作，重錘落下，打開排油閥，釋放油 箱頂層的部分變壓器熱油，以降低變壓器內部的壓力。同時變壓器儲油柜下的斷流閥動作， 自動切斷儲油柜到變壓器油箱的油路，避免儲油柜的油倒注到變壓器的油箱內。排油2秒 后，氮氣閥打開，氮氣從變壓器油箱底部注氮閥門注入，充分攪拌變壓器油，強制冷卻故障 處及其周圍的油溫，使油溫降至閃點以下，同時充分稀釋并隔絕空氣中的氧氣，從而達到迅 速滅火的目的。隨后連續注氮30分鐘以上，使大量的氮氣充分冷卻變壓器油，防止穩態短 路電流熱效應致使其再次起火燃燒。本實用新型的優越性著重體現在對變壓器進行壓力監測以及利用壓力監測裝置 對變壓器進行保護，避免油箱爆炸防止火災事故的發生。1、具有壓力監測功能，可以隨時監測變壓器油的壓力變化，并且將壓力數據傳送 到本系統位于主控室中的控制柜上。一旦變壓器有故障產生，變壓器內部壓力升高，控制柜 接受到壓力監測設備傳送的信號后就發出警報，提醒工作人員注意。若故障持續發展，變壓 器內部壓力持續升高，將要達到變壓器壓力釋放閥的動作壓力55Kpa時，工作人員可將該 臺變壓器的負荷切換至備用變壓器或其它電網上，避免了變壓器突然停電帶來的損失和不 良影響。2、具有壓力保護功能。
6[0047] 變壓器油壓力的傳播速度是非常快的，可以在瞬間接受到這個數據，傳遞至主控 室中的控制柜上。在變壓器發生突發性短路事故時，變壓器油箱內部壓力突然升高，當壓力 即將達到無紙記錄儀的壓力設定值時，控制系統就發出動作指令排油釋壓，從而使油箱內 的壓力不再升高，避免了油箱的破裂或爆炸，使可燃性氣體、高溫的變壓器油無法與氧氣接 觸，在根本上避免了油浸式變壓器發生火災的可能性。本實用新型提供的壓力保護充氮滅火系統的技術參數[0049]1.排油閥的通徑■125mm[0050]2.充氮管道的通徑DN25mm[0051]3.溫度探測器動作溫度93 °C[0052]4.斷流閥工作時間^ Isec[0053]5.壓力監測設備設定值出廠時設定為0. 07Mpa[0054]6.氮氣瓶的額定壓力20°C 時，13-15MPa[0055]7.氮氣瓶的出口壓力13-15MPa[0056]8.連續充氮時間彡30min(當氮氣減壓器出口的壓力為[0057]9.氮氣減壓閥出口的壓力0. 6MPa[0058]10.滅火時間不大于Imin[0059]11.工作電源[0060]消防柜DC220V,(加熱器:AC220V)[0061]控制柜DC220V
權利要求1.一種油浸式變壓器壓力保護充氮滅火裝置，包括消防柜、控制柜、排油管排氣組件、 排油管道、充氮管道、斷流閥、溫度探測器，其中消防柜包括排油閥組件、氮氣瓶、氮氣閥組 件和貫穿消防柜的排油管道，斷流閥安裝于變壓器油箱與儲油柜之間，溫度探測器安裝于 變壓器油箱頂部，排油管道上端與變壓器油箱上部連通，排油管道下端通入變壓器事故油 池中；充氮管道一端與變壓器油箱下部連通，另一端通過氮氣閥組件與氮氣瓶連接；其特征在于所述壓力保護充氮滅火裝置還包括壓力監測設備、安裝有無紙記錄儀的 控制柜，所述溫度探測器、壓力監測設備、斷流閥通過電纜分別與控制柜輸入端電連接，消 防柜內的排油閥組件、氮氣閥組件通過電纜分別與控制柜輸出端電連接，所述排油管道上 至少設置有一個壓力監測設備。
2.根據權利要求1所述的油浸式變壓器壓力保護充氮滅火裝置，其特征在于所述壓 力監測設備有兩個，一個設置于消防柜內的排油管道上、且位于排油閥組件上方，另一個設 置于消防柜外的排油管道上。
3.根據權利要求2所述的油浸式變壓器壓力保護充氮滅火裝置，其特征在于所述控 制柜位于主控室內，控制柜上的無紙記錄儀包括用于顯示壓力數據的液晶顯示屏和USB接
4.根據權利要求1至3任一所述的油浸式變壓器壓力保護充氮滅火裝置，其特征在于 所述氮氣閥組件包括減壓閥、油氣隔離組件和充氮閥，氮氣瓶通過高壓軟管經減壓閥與油 氣隔離組件相連，在油氣隔離組件與減壓閥之間設置有充氮閥，充氮管道一端與變壓器油 箱下部設置的球閥連接，另一端與油氣隔離組件連接。
5.根據權利要求4所述的油浸式變壓器壓力保護充氮滅火裝置，其特征在于所述排 油管排氣組件設置于變壓器油箱與消防柜之間的排油管道上，所述另一個壓力監測設備設 置于該排油管排氣組件上。
6.根據權利要求5所述的油浸式變壓器壓力保護充氮滅火裝置，其特征在于所述排 油閥組件包括排油閥、電動開啟機構和重錘。
7.根據權利要求5所述的油浸式變壓器壓力保護充氮滅火裝置，其特征在于所述消 防柜內的排油管道上還設置有檢修閥，且該檢修閥位于排油閥組件上方。
專利摘要本實用新型提供了一種油浸式變壓器壓力保護充氮滅火裝置，該裝置主要包括消防柜、排油管排氣組件、排油管道、充氮管道、控制柜、斷流閥、感溫探頭、以及消防柜、斷流閥、感溫探頭。在變壓器油箱的上部裝有排油管道，下部裝有充氮管道與消防柜相連，在變壓器油箱和儲油柜之間裝有斷流閥，在主控室裝有控制柜，核心是安裝在排油管排氣組件上和消防柜內排油管道上的兩套壓力監測裝置，以及安裝于控制柜上的無紙記錄儀。本實用新型具有監測變壓器內部壓力變化的壓力監測功能，在變壓器發生突發性短路事故時，避免油箱的破裂或爆炸，防止火災事故發生的壓力保護、防火功能，以及當變壓器著火時的滅火功能。
文檔編號H01F27/14GK201783112SQ20102028322
公開日2011年4月6日 申請日期2010年8月6日 優先權日2010年8月6日
發明者黃林榮, 黃逸軍 申請人:陜西德凱電力機械有限公司