油浸变压器是发电厂和变电站的主要电力设备之一。变压器内充满着大量的变压器油,变压器油闪点是135℃左右,燃点为165℃~190℃,自燃点是330℃左右。变压器油是一种是可燃的绝缘液体,所以在选择安装、使用油浸变压器时要采用防火措施,特别是变电站综合自动化技术中,更应选择主动性的灭火设备,确保变电站的安全可靠性。
1、油浸变压器发生和燃烧的原因:
1.1变压器油箱爆裂着火:
1.1.1绕组绝缘损毁产生短路。变压器长期过负荷运行、绝缘油的裂解腐蚀作用都会引起绕组绝缘老化、变质,使绝缘强度降低,严重时失去绝缘作用,造成绕组匝间短路;变压器进水使绝缘强度降低而引起匝间短路;焊渣、铁磁等杂物(如过滤网及活性氧化铝)进入变压器,以及制造质量不良都会导致绕组匝间短路。绕组发生短路故障时产生放电电弧,其温度达3000℃以上,绝缘油在高温作用下,分解出大量氢气、乙炔、甲烷等可燃气体。同时伴随着内部压力不断增大,当压力超过油箱的机械强度,会发生喷油或油箱爆裂。当可燃气体与空气混合达到一定浓度,箱体内的变压器油即刻燃烧。
1.1.2变压器出线发生短路,变压器的保护如瓦斯继电器、压力释放阀等失灵,烧毁变压器而发生火灾。
1.1.3过电压击穿绝缘,使变压器爆燃。
对中性点不接地运行的变压器,由于系统引起操作过电压,使主绝缘烧坏,由于变压器出口单相弧光接地,引起操作过电压。这两种情况都会使变压器内部发生闪络。由于套管上部端子帽密封不严,雨水沿引线鼻子通过销钉孔,沿引线漏入变压器,使引线根部绕组绝缘强度大大降低,造成该相绕组对地,或高低压绕组之间短路。
1.1.4变压器周围堆放杂物、有油污等在外界火源下引发变压器爆裂。总之变压器油箱爆裂起火,一般都是几种因素共同作用而引发火灾。
1.2绝缘油套管闪络,引起变压器爆裂起火,绝缘油套管是变压器的薄弱环节,在变压器火灾事故中占很大比例,仅次于绕组事故。
1.2.1变压器的绝缘套管由于上部密封不严,雨水浸入或受潮,绝缘下降而爆裂起火。
1.2.2变压器套管发生出线短路,雷击过电压,内部发生严重的绝缘事故,如果防爆管不能及时泄压,或泄压能力不足,也会造成套管起火。
1.2.3瓷套管有裂纹,长期渗油,使其表面长期积满油垢发生闪络,局部放电,使瓷质发热受损,发生绝缘击穿事故。
1.2.4瓷套管导体损坏或脱落,造成绕组出线端接地,或套管油箱内部破裂,引起短路接地,产生高温放电电弧,发生变压器油的内部燃烧。
1.2.5高压电容套管在制造上存在缺陷或在运输中的损伤,在运行中又长期受高电压作用,一旦经受电气事故的冲击,便可爆发并伴随高压套管爆裂,引起喷油起火。
1.2.6在安装过程中,未将套管接线柱拧紧或未采取铜铝过渡措施,产生局部过热或电弧,电化学腐蚀、火花等,出现接触不良,引起套管破裂漏油燃烧,引起衬垫和油箱顶部起火。
1.3有载调压的开关与绕组连接处接触不良,产生高温引起与燃烧,此类事故的比例仅次于套管闪络事故。
1.3.1分接开关制造上存在的缺陷,如镀银层强度不够,磨损脱皮造成接触不良,及伴随产生高温,使油分解产生油气,引起燃烧和。
1.3.2分接开关位置不正或制造时弹簧压力不足,滚轮压力不均,使实际有效接触面积减小。
1.3.3在线圈与线圈之间、绕组端部和分接头之间、以及露出油面的接线头等,如果开焊,或连接不好、松动或断开而产生电弧的故障也经常发生。
1.3.4有的变压器三相调压开关相间距离不够或绝缘材质不合格,在过电压下引起绝缘击穿,造成相间短路事故。
1.4磁路、铁芯故障产生涡流、环流发热,引起变压器故障。铁芯多点接地事故多是制造不良或检修不慎引起。变压器制造时,螺栓穿过铁芯及铁轭以夹紧叠片时,常因装配疏忽,使螺栓绝缘损坏,造成叠片间局部短路,形成局部涡流。如果螺栓绝缘有两个或以上损坏时,螺栓与螺栓之间可能产生很大的循环电流,形成匝与磁通相链的短路线圈,闭合回路电流产生的热量可以使所短接的硅钢片烧到融化程度,并可能同时造成线圈绝缘破坏而短路。
当叠片之间的绝缘或铁轭与铁轭的夹板间的绝缘破坏时,会产生很大的涡流,产生相当大的热量,严重时可使铁芯和绕组绝缘损坏。
当夹件与铁芯之间的绝缘距离不够,或钟罩加强筋对上夹件距离不够,或铁芯底部有杂物时,将发生铁芯多点接地。有些大型变压器由于低压绕组压钉脱落使铁芯两点接地,产生涡流发热。
1.5造成变压器故障的其它原因有:
1.5.1大气过电压和内部过电压使线圈主绝缘损毁。
1.5.2小动物造成变压器短路。
1.5.3金属导线、照明线、铝箔、装配或检修工具或其它外来杂物造成变压器短路。
1.5.4变压器周围可燃物起火,引起变压器短路。
2、变压器的消防装置分为被动和主动灭火系统及比较
根据多年来对大型油浸变压器的消防系统的设计理念、运行及功能将消防装置分为被动及主动灭火系统。
2.1被动灭火系统
当变压器发生爆裂或燃烧后,启动灭火系统以扑灭火灾的称作被动灭火系统。
2.1.1其优点:不再扩大事故,可尽量减少事故造成损失。
2.1.2其缺点:此被动灭火,虽然是终将火熄灭,但变压器依然是损坏了,仍需修复甚至报废,不但造成直接损失,而且由于停电造成的间接损失是无法估量的,更重要的是造成社会的不安。
2.2主动灭火系统
当变压器将要发生爆裂或燃烧时,启动灭火系统,将事故扼杀在萌芽状态,完全保护了变压器,称做主动灭火。
其特点:主动灭火,与国家“预防为主,防消结合”方针相一致,保护了国家财产和人民生命安全。
3被动灭火装置(系统)主要有以下几种:
3.1水喷雾灭火系统(包括细水雾和SP泡沫灭火系统)
3.1.1优点:此系统的灭火介质是清洁的水,当启动时,形成水雾隔绝空气,进行灭火。
3.1.2缺点:
a) 水喷淋灭火系统的水源,往往成为变电所选址的突出制约因素。如我国西北、华北、东北地区缺水、寒冷、风沙大,而变压器系统一般设置在室外,这给设计、安装、运行维护提出许多难以解决的问题。
b) 造价高:需占用地打井、建蓄水池、设大水泵房、设置多条输水管及安装喷头。
c) 保养维护费用高,严重地受环境影响。
n 在干燥或灰尘多的环境里,喷水头会堵塞而完全不能使用,如要清理喷水头和该系统的维护,则一定要停运变压器。
n 喷水时因配管内部之锈垢常会使喷水头堵塞。
n 在寒冷环境中,温度在0℃以下时(暴露在外面的水喷淋系统不能充水,否则会结冰,甚至水管爆裂)水喷淋系统无法运转。
n 装在变压器上方之配管及喷水头,在变压器时会被损坏而不能参与救火。
n 为保证系统正常运行,需定时试喷,试喷时,变压器甚至整个变电站要停电。
d) 当变压器发生火灾水喷淋停喷后,表面的火已灭了,如变压器油温仍然超过了燃点和自燃点,热油一旦涌出,遇空气立即复燃。
e) 水喷淋系统启动一次约用300~450吨水,不利于保护水资源和节约用水。
3.2二氧化碳灭火系统:
3.2.1优点:
a)二氧化碳来源广泛,价格低廉。
b)二氧化碳从储存系统喷出来,使正在燃烧的变压器油窒息,同时二氧化碳也是快速冷却剂。
3.2.2缺点:
a)只适用于安装在室内的变压器(变压器室要有一定的密封性)。
b)只能扑灭变压器表面的火焰,但在消除变压器火灾隐患和防止变压器复燃方面,仍存在一定问题。
c)如该系统启动时,若防范不够,易造人窒息。
3.卤代烷灭火系统:
3.3.1优点:卤代烷中含有卤代碳氢化合物,速度快、灭火性能高。
3.3.2缺点:
适合小范围内用,会产生巨*,可使人窒息。
a) 产生的巨*,破坏大气臭氧层,是联合国限制使用的产品,我国在2010年将**禁用。
b) 此灭火系统也只能扑灭变压器表面火焰,无法防止变压器复燃。
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