李亚良

摘 要：在电气化铁路建设中，自耦变压器是电气化铁路AT供电方式的关键设备，随着电气化铁路的迅速发展，国内掀起了AT供电方式的高速铁路客运专线的建设的高潮，国内地质环境比较复杂，拥有大量的隧道，有一些AT变电所设置在隧道中是不可避免的（AT变电所指的是安装自耦变压器及其外围变电设备的场所，通常为约15～20km设置一座），能够运行于特殊环境的隧道内的自耦变压器研制已势在必行。隧道环境，空间相对狭小，出入不便，一旦起火，很难短期内作出反应，会造成事故扩大，造成其他设备如断路器或者变压器等烧毁甚至发生爆炸事件，造成人员伤亡和严重的经济损失。排油注氮灭火装置的使用，能防患于未然，对火灾的发生提前做出预判和反应，及时排出到达燃烧临界点的变压器油，注入阻燃的氮气，阻止事态扩大，保护现场设备安全。

关键词：隧道自耦变压器 排油注氮 灭火

中图分类号：U22 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（c）-0031-01

1 排油注氮灭火装置与自耦变压器配合安装使用的主要框架

带排油注氮装置的自耦变压器，其实是一个完备的系统。该系统主要由控制屏，灭火柜，断流阀，自耦变压器，温度探测器，管路系统组成，其中除自耦变压器以外，其余都由灭火装置厂家成套提供。但是这套装置与自耦变压器的接口问题，也就是本文要讨论的重点部分。首先将大体的装置的工作流程大致介绍如下。

当位于变压器箱顶上的火灾探测器感应>130℃的温度时，会通过信号线传输给变压器的端子箱，由端子箱经过控制电缆，传给位于主控室的控制屏，控制屏0.2s内控制现场的排油阀打开，排出由于超温膨胀的部分变压器油至事故油池，這样就可以减轻变压器内部的压力，起到防爆的作用。同时位于变压器的储油柜和油箱之间的断流阀自动关闭，防止储油柜内的变压器油参与燃烧，3s内防爆动作，或者20s内灭火动作，氮气注入，降低可燃气体浓度，隔离氧气，熄灭火焰。连续注入氮气30min以上，充分冷却故障点温度，降至燃点以下，防止复燃。

2 排油注氮等管道方面与自耦变压器的接口

首先是变压基础和现场消防柜的基础的相对位置，由于自耦变压器的长轴两侧都装设了散热器，可以考虑将现场消防柜（为了现场安装方便，排油阀和注氮阀门都是集成安装在消防柜里面）以及变压器要预留的排油口，注氮口的管接头（相关孔距等尺寸与排油注氮装置协调配合），放置在短轴的同一个侧面。这样管路的布置会很方便，同时也应该考虑消防柜放置于事故油池的旁边，这样排油的管路在通过消防柜以后距离也会比较短，排油方便。

另外，变压器上排油口的位置是比较靠近变压器的箱盖的，因为根据热力学原理，变压器油的最高温度的出现的位置，就是变压器的顶部，即变压器的油面位置，所以变压器排油口的管接头要尽量的靠近箱体顶部，这样就有利于首先排出温度最高的变压器油，更好的防范火灾的发生。对于自耦变压器来说一般25 000kVA的以及32 000kVA的，油箱的高度大约在2.1m左右，比现场消防柜的高度略高（以河北博为的消防柜为例大约为1.9m），这就要求现场消防柜的地基制作时要略低于自耦变压器的地基（大约低200mm），这样才能保证管路的正常铺设以及排油的顺利进行。

火灾感应器的问题，感应器在箱盖上应该尽量均匀分布，在高压套管附近以及法兰连接面附近应尽量装设，整个自耦变压器需安装6个火灾探测器，组成两组感温火灾探测器信号，即组成两个独立回路，不同回路的探测器应交叉放置，两个回路火灾探测器感温探头属于易熔金属合金，具有感温动作准确、运行时强度高不易误动等特点。注意，控制回路只对有效感温信号有反应，有效感温火灾信号指任何两个相邻的火灾探测器动作发出的信号，任何一个火灾探测器动作只发出报警。

3 自耦变压器二次保护方面的变化

变压器的二次保护与排油注氮灭火装置控制柜的配合问题。电源的预留问题。

关于二次保护方面，除了自耦变压器正常的温度保护，瓦斯保护，以及压力保护以外，增加了断流阀的保护，断流阀设置启动的时间是比排油阀启动的时间提前一点的，这样的话避免把储油柜中的温度较低的变压器油排出，避免了浪费，同时也节约了排油的时间。

气体继电器的变化，一般自耦变压器用的气体继电器为QJ-80气体继电器，为3对节点，其中一对为信号节点，两对为跳闸节点，但是装上排油注氮灭火装置以后，要将其中的一对跳闸节点更改为介入排油注氮灭火控制柜，也就是说重瓦斯保护要把信号给到灭火控制柜。

压力释放阀的变化，YSF-55/80也要将两对跳闸节点中的一对接入灭火控制柜，而不是全部接到跳闸回路里面。

火灾探测器的节点两对，也要从自耦变压器二次保护端子箱引出，纳入到灭火控制柜，为了保证信号通道的安全与畅通，所有与灭火控制柜相连接的电缆都要求选用耐油阻燃的控制电缆。

在下面两种情况下，排油住氮装置自动启动。

（1）重瓦斯信号和主变断路器全跳开信号同时出现，并且两路火灾探测器信号出现，说明自耦变压器箱盖温度已经过高，超过了临界值，出现了严重故障。

（2）重瓦斯信号和主变断路器全跳开信号同时出现，并且压力释放阀动作信号出现，说明变压器内部压力超过了临界值。

值得注意的是，变压器排油注氮，都是在断路器完全跳开的情况即自耦变压器断电的情况下自动启动的，因为带电进行排油注氮，是非常危险的（比如油箱顶部的一些位置在少油的情况下会绝缘击穿，导致箱体带电）。

另外排油注氮装置还有手动启动和遥控启动的功能。

远方遥控启动：灭火装置在选择远方控制状态时，通过远方信号或电话、视频等发现变压器发生火灾，可在远方调度远方遥控启动灭火，遥控启动灭火的前提是火灾探测器动作有效信息传入和断路器断电。

手动启动：手动启动时，按下手动按钮、并在10s内按下手动确认按钮，可手动启动灭火。手动启动时必须在断路器跳闸的前提下进行。手动按钮和手动确认按钮安装防误动保护罩。

4 结语

该装置已在山西中南部通道铁路项目中投入使用。山西中南部通道项目采用了很长距离的隧道，由于地形原因，要贯通太行山，所以必须在太行山隧道内设置AT变电所，根据线路供电需要，共设置了四个AT变电所，每个变电所两台或四台自耦变压器（分区所是要设置四台自耦变压器的）。为了节约主控室的空间，若干个AT变电所的灭火控制柜与现场排油注氮装置均设置成了一拖二或者是一拖四的形式，即一台灭火控制柜控制两套或者四套排油注氮消防柜。经与铁道第三设计勘察院紧密合作，排油注氮灭火装置得以在自耦变压器上安装运行，在以后的铁路建设中，在预防和控制火灾方面，必将发挥稳定而积极的作用，另外个人认为，一些安装防火要求比较高的场合的电气设备，可以考虑采用排油注氮的灭火方式来保证设备的安全运行和火灾事故的防范。

参考文献

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