油浸变压器排油注氮消防系统维保与保养

 范围

    本规范规定了油浸变压器排油注氮消防系统的设计、施工、验收、维护、管理要求。

    本规范适用于电压35kV及以上、单台容量5MV·A及以上的油浸变压器排油注氮消防系统。当油浸电抗器采用排油注氮消防系统时，可参照本规范执行。

 规范性引用文件

    下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

    GB 5099 钢质无缝气瓶

    GB/T 8979-2008 纯氮、高纯氮和超纯氮

    GB 50116 火灾自动报警系统设计规范

    GB 50166 火灾自动报警系统施工及验收规范

    GB 50235 工业金属管道工程施工及验收规范

    GB 50236 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范

3.1.1

    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。

3.1.2

    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电气柜。

3.1.3

    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。

3.1.4

    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。

3.1.5

    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。

3.1.6

    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的阀门。

3.1.7

    排油连接阀 oil evacuation connection valve

    安装在变压器油箱上部的排油管连接处，主要作用是接入和隔离排油注氮消防系统。

3.1.8

    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。

3.1.9

    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。

3.1.10

    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。

3.1.11

    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油箱的组件。

3.1.12

    油气隔离装置 oil-nitrogen isolation unit

    安装在注氮管路上，用于隔离变压器油与氮气的密封装置。

3.1.13

    最大工作压力 maximum working pressure

    贮存容器内按要求灌装氮气后，在装置最高使用温度下容器内的平衡压力。

3.1.14

    注氮强度 nitrogen injection rate

    在变压器油箱排油口下沿水平截面上，油箱单位面积的注氮流量。

符号

    D——排油管管径（mm）；

    t——排油时间（s）；

    Q——排油量（kg）；

    p——变压器油密度（kg/m3）；

    v——排油管中的油流速度（m/s）。

 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

氮气储存容器配置 

4.1.9 消防柜中氮气储存容器在72h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60s。

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0.25MPa，取二者之间的较大值）的注氮时间应不小于10min。

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：

排油管管径

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—般取变压器油箱贮油量的1%。

      P——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、n—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

排油管最小直径 

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

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220V（或110V）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。

 系统组件

    排油注氮消防系统组件应符合现行有关标准的规定，并经国家消防产品质量监督检验中心检测。

4.2.1 消防柜应符合以下规定。

4.2.1.1 消防柜应包括实现如下功能的部件：氮气储存、安全泄压、氮气释放、压力显示、欠压报警、氮气减压、机械联锁、油气隔离、排油、漏油观测以及与之配套的管路管件。

4.2.1.2 消防柜内应设耐久的固定铭牌，并应标明生产厂家、储存容器的编号、容积、皮重、充装日期和充装压力等。

4.2.1.3 氮气释放阀宜安装在氮气储存容器上，氮气释放阀以后的管路在平时应处于无压状态。

4.2.1.4 氮气释放阀或氮气储存容器上应设置欠压警报机构，储存容器内贮存压力下降到设定值时应能输出欠压信号。

4.2.1.5 氮气储存容器上应设有安全泄压装置，安全泄压装置动作压力设定值应不小于1.25倍最大工作压力，但不得大于1.5倍最大工作压力的95%。

4.2.1.6 氮气释放阀的工作压力不应低于氮气储存容器的最大工作压力。

4.2.1.7 氮气释放阀及其辅助的控制驱动装置动作灵活，不得有任何故障和结构损坏。

4.2.1.8 氮气释放阀与注氮管路之间应采用挠性连接。

4.2.1.9 注氮管路上应设置机械联锁阀，机械联锁阀在正常情况下处于关闭状态，通过排油阀联锁开启。

4.2.1.10 注氮管路应设置能够排出泄漏氮气的排气组件。采用阻尼孔作为排气组件时，装置进行排油注氮的过程中，阻尼孔泄漏的氮气量不应大于氮气总量的3%；采用机械式排气组件时，排气组件的关闭压力应不大于0.5倍油气隔离装置动作压力。

4.2.1.11 注氮管路上应设置信号反馈装置，信号反馈装置应设置在油气隔离装置前端，当注氮时信号反馈装置应能向消防控制柜发出注氮信号。

4.2.1.12 流量调节阀出口流量不应小于设计所要求的流量。

4.2.1.13 排油阀之前应安装检修阀。

4.2.1.14 排油阀接到启动信号至完全开启时间不应大于1s。

4.2.1.15 排油阀或排油管路上应设置信号反馈装置，当排油时应能向消防控制柜发出排油信号。

4.2.1.16 排油阀下部的排油管路上应设置漏油观测及漏油报警装置，当出现漏油时应能可靠观测并能发出漏油报警信号。

4.2.2 排油管路中排油阀与排油连接阀之间的阀门及部件必须能承受与变压器本体相同的真空强度。

4.2.3 注氮管路中流量调节阀与注氮隔离阀之间的阀门及部件必须能承受与变压器本体相同的真空强度。

4.2.4 断流阀应符合以下规定：

4.2.4.1 断流阀的通径应与变压器气体继电器的通径一致。

4.2.4.2 断流阀应具有手动复位装置。

4.2.4.3 断流阀在达到额定流量时应能可靠关闭。

4.2.4.4 断流阀动作时应能输出接点信号。

4.2.4.5 断流阀应带有监视窗，能直接观察阀门启闭状况。

4.2.4.6 断流阀必须能承受与变压器本体相同的真空强度。

4.2.5 消防控制柜应具备以下功能：

4.2.5.1 自动、手动工作状态显示功能。

4.2.5.2 断路器跳闸、重瓦斯保护动作信号显示功能。

4.2.5.3 油箱超压信号显示功能。

4.2.5.4 两路火警信号显示功能。

4.2.5.5 漏油警报显示功目能。

4.2.5.6 排油反馈显示功能。

4.2.5.7 注氮反馈显示功能。

4.2.5.8 氮气储存容器欠压警报显示功能。

4.2.5.9 断流阀信号显示功能。

4.2.5.10 检修反馈信号显示功能。

4.2.5.11 消音功能。

4.2.5.12 关键信息的存储或打印功能。

4.2.5.13 提供通信接口，能与变电站综合自动化系统联网。

操作与控制

4.3.1 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。

4.3.2 排油注氮消防系统应设有自动、手动控制方式。

4.3.3 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。

4.3.4 自动控制方式下，防火灭火自动启动应满足以下条件：

4.3.4.1 两个独立回路的火灾探测装置动作信号。

4.3.4.2 断路器跳闸信号。

4.3.4.3 重瓦斯保护动作信号。

4.3.5 自动控制方式下，防爆自动启动应满足以下条件：

4.3.5.1 变压器油箱超压信号。

4.3.5.2 变压器油箱超压确认信号。

4.3.5.3 断路器跳闸信号。

4.3.5.4 重瓦斯保护动作信号。

4.3.6 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。

4.3.7 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连续可调。

4.3.8 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。

 安全要求

4.4.1 消防控制柜有绝缘要求的外部带电端子与外壳之间，电源插头（或电源接线端子）与机壳间，在正常的大气条件下绝缘电阻应分别大于20MΩ、50MΩ。

4.4.2 消防柜和金属管道必须可靠连接为等电位体并可靠接地，接地电阻不应大于4Ω。

4.4.3 电抗器周边金属管路不得形成环路。

4.4.4 消防柜的安装位置与变压器之间应保证有足够的安全操作距离。

一般规定

5.1.1 承担排油注氮消防系统工程施工的单位必须具有消防设施工程专业承包资质，施工从业人员应具有从业资格证书。

5.1.2 施工图、设计说明书等设计文件已经审查合格，设备安装使用说明书等资料已经齐全。

5.1.3 设计单位已向施工单位进行了技术交底。

5.1.4 施工现场管理已有相应的施工技术标准、工艺规程及实施方案，并已健全施工质量控制及检验制度。施工现场质量管理应按本规范附录A的要求进行检查记录。

5.1.5 氮气储存容器的容积及储存压力值与设计相符。

5.1.6 成套装置以及储存容器、氮气释放阀、减压装置、机械联锁阀、排气组件、油气隔离装置、流量调节阀、排油阀、断流阀、火灾探测装置等组件应有产品出厂合格证，且应符合设计要求，外观无碰撞变形及其它机械损伤。组件所有外露接口均应设有防护堵、盖，且封闭良好，接口螺纹和法兰密封面无损伤。5.1.7管材和管件等的规格、型号符合设计要求。

5.1.8 与施工有关的基础、预留孔和预埋件符合设计要求。

5.1.9 场地设施及给水供电满足施工要求。

组件制作与安装

5.2.1 管道的施工应按GB 50235和GB 50236的有关规定执行。

5.2.2 管道应固定牢靠，管道支、吊架的最大间距应符合表4的规定。

表4 支、吊架之间最大间距

支、吊架之间最大间距 

5.2.3 注氮管、排油管、连接法兰及相关配件，当采用钢材时应采用可靠的防锈处理措施，现场焊接处应做可靠的二次防锈处理。

5.2.4 注氮管、排油管的连接宜采用法兰连接，并应采用耐油密封件。

5.2.5 排油管和注氮管伸向消防柜的水平管道应有2%。〜3%。的上升坡度，排油管和注氮管的最高处均应设置排气阀。

5.2.6 注氮管离地间隙不得小于300mm。

5.2.7 管道施工时应保持内部清洁，不应有焊渣、焊瘤和尘土等杂物，当中断安装时，其敞口处应封闭。

5.2.8 电气设备的安装应符合现行有关标准的规定。

5.2.9 消防柜正面的操作距离不应小于1.5m。

管道吹扫、试验与涂漆

5.3.1 排油管、注氮管安装完毕后应采用高压空气进行吹扫，清除管内杂物。

5.3.2 管道吹扫应GB 50235的有关规定执行，吹扫合格后应按附录B的要求填写“管道吹扫记录表”。

5.3.3 排油管道安装、吹扫完毕后，应采用变压器油在排油连接阀与消防柜排油阀之间进行油压强度试验，试验压力不应小于0.15MPa，稳压24h应无泄漏。

5.3.4  注氮管道安装、吹扫完毕后，应采用变压器油在注氮隔离阀与消防柜的油气隔离装置之间进行油压强度试验，试验压力不应小于0.5MPa，稳压24h应无泄漏。

5.3.5 油压强度试验合格后，应按本规范附录C的要求填写“管道试压记录表”。

5.3.6 吹扫、试压完毕后，应及时拆除所有临时盲板和试验管道，并及时接入排油连接阀和注氮隔离阀。

5.3.7 消防柜、排油管、注氮管表面宜涂红色油漆或做红色标记。

系统调试

5.4.1 排油注氮消防系统应在消防柜、控制柜分别调试完成后进行统一调试。

5.4.2 调试前应具备完整的技术资料及调试必须的其它资料。

5.4.3 调试人员应由熟悉排油注氮消防系统原理、性能和操作的专业技术人员担任，调试前应制定调试程序，明确责任人员。

5.4.4 调试所需的仪器仪表应安装到位，调试所需工具、检验设备应准备齐全。

5.4.5 调试前应检查系统所有组件和材料的型号、规格、数量以及安装质量。

5.4.6 调试前应制定应急预案及安全保护措施。

5.4.7 调试前应确保管道未充油，并应关闭排油连接阀和注氮隔离阀。

5.4.8 所有组件分项调试完成后，应进行模拟试验，具体内容如下：

5.4.8.1 模拟排油动作试验。

5.4.8.2 模拟注氮动作试验。

5.4.8.3 将系统处于自动状态，模拟“防爆、防火自动启动”需要的条件，试验防爆、防火自动启动。

5.4.8.4 将系统处于自动状态，模拟“防火、灭火自动启动”需要的条件，试验防火、灭火自动启动。

5.4.8.5 将系统处于自动状态，模拟手动启动。

5.4.8.6 将系统处于手动状态，模拟手动启动。

5.4.9 调试时应作详细的调试记录，并应有电子备份档案，永久存储。

竣工验收时，应具备下列文件

6.2 竣工验收时，应具备下列文件：

    a）竣工验收申请报告；

    b）竣工图纸及文件；

    c）系统及主要组件的使用、维护说明书；

    d）施工过程检查记录；

    e）隐蔽工程验收记录；

    f）调试记录；

    g）验收方案和操作程序表；

    h）日常管理、维护制度；

    i）系统工作流程图和操作规程；

    j）系统维护检查记录表；

    k）值班守则和运行日志；

    I）人员培训记录。

 竣工验收时，应检查如下内容

6.3 竣工验收时，应检查如下内容：

6.3.1 成套装置以及储存容器、氮气释放阀、减压装置、机械联锁阀、排气组件、油气隔离装置、流量调节阀、排油阀、断流阀、火灾探测装置等组件的规格、型号、数量以及安装位置和安装质量。

6.3.2 排油管路、注氮管路的规格、型号、位置、坡度、坡向、连接方式和安装质量。

6.3.3 储存容器的充装压力，储存容器的充装压力不应小于设计压力，并不应大于设计压力的1.05倍。

竣工验收时，应进行模拟试验，内容如下

6.4 竣工验收时，应进行模拟试验，内容如下：

6.4.1 在模拟试验以前，应关闭排油连接阀、注氮隔离阀。

6.4.2 在模拟试验以前，应锁止隔离氮气释放阀的启动装置。

6.4.3 在模拟试验以前，如排油管路已充油，则应锁止隔离排油阀的启动装置。

6.4.4 模拟排油动作试验。

6.4.5 模拟注氮动作试验。

6.4.6 将系统处于自动状态，模拟“防爆、防火自动启动”需要的条件，试验防爆、防火自动启动。

6.4.7 将系统处于自动状态，模拟“防火、灭火自动启动”需要的条件，试验防火、灭火自动启动。

6.4.8 将系统处于自动状态，模拟手动启动。

6.4.9 将系统处于手动状态，模拟手动启动。

做模拟启动试验

6.5 做模拟启动试验时，应保证所保护的变压器的安全，可以用指示灯或其它设备的动作信号表示所要测试设备的动作信号。

 竣工验收完毕后，应按附录D的要求填写“验收记录表”

6.6 竣工验收完毕后，应按附录D的要求填写“验收记录表”。

 系统工程质量验收判定条件

6.7.1 系统工程质量缺陷应按本规范附录H要求划分为：严重缺陷项（A）；重缺陷项（B）；轻缺陷项（C）。

6.7.2 系统验收合格判定应为：A=0，且B≤1，且B+C≤3时为合格，否则为不合格。

系统工程质量验收判定条件

6.7.1 系统工程质量缺陷应按本规范附录H要求划分为：严重缺陷项（A）；重缺陷项（B）；轻缺陷项（C）。

6.7.2 系统验收合格判定应为：A=0，且B≤1，且B+C≤3时为合格，否则为不合格。

 一般规定

7.1.1 排油注氮消防系统投入使用时，应具备以下文件，并应有电子备份档案，永久储存：

    a）验收合格文件；

    b）调试记录；

    c）健全的管理、维护制度；

    d）系统工作流程图和操作规程；

    e）系统及主要组件的使用、维护说明书；

    f）系统维护检查记录表；

    g）值班守则和运行日志。

7.1.2 排油注氮消防系统应由经过专门培训，并经考试合格的专人负责系统的维护管理。

维护管理

7.2.1 每日应对报警控制柜的运行情况进行检查，及时处理报警信息，并按附录E填写“系统运行日登记表”。

7.2.2 定期进行以下检查，并按附录F填写“维护检查记录表”。

7.2.2.1 每周对排油管、注氮管、法兰、排气旋塞进行一次外观检查。

7.2.2.2 每月对系统及所有组件进行一次外观检查。

7.2.3 每年（或配合变压器年检时）应对排油注氮消防系统进行全面检查并进行模拟试验，并按附录G填写“年度检查记录表”。检查及模拟试验应符合下列规定：

7.2.3.1 在模拟试验以前，应关闭排油连接阀、注氮隔离阀以及消防柜检修阀；

7.2.3.2 在模拟试验以前，应锁止隔离排油阀启动装置和氮气释放阀启动装置；

7.2.3.3 检查排油管、注氮管、法兰、排气旋塞及密封件，当有老化或损坏现象时应予以更换；

7.2.3.4 检查管道、支架和紧固件，当有老化或损坏现象时应予以更换；

7.2.3.5 模拟排油动作试验；

7.2.3.6 模拟注氮动作试验；

7.2.3.7 将系统处于自动状态，模拟“防爆、防火自动启动”需要的条件，试验防爆、防火自动启动；

7.2.3.8 将系统处于自动状态，模拟“防火、灭火自动启动”需要的条件，试验防火、灭火自动启动；

7.2.3.9 将系统处于自动状态，模拟手动启动；

7.2.3.10 将系统处于手动状态，模拟手动启动；

7.2.3.11 试验完毕，将所有阀门和接线恢复原状。

7.2.4 氮气瓶内储存压力不得低于设计压力的90%。

7.2.5 检查和试验中所发现的问题应及时整改，对损坏或不合格的部件应立即更换，经复检合格后应使系统恢复正常状态。