運行參數(shù)指標對預防變壓器火災的評估

王　瑤　（合肥市消防支隊廬陽大隊，安徽　合肥　230000）

運行參數(shù)指標對預防變壓器火災的評估

王瑤（合肥市消防支隊廬陽大隊，安徽合肥230000）

油浸變壓器本體內(nèi)有著大量易燃物和可燃物，在運行中遇到高溫和電火花就有發(fā)生火災爆炸的危險，通過對變壓器運行參數(shù)的監(jiān)測監(jiān)控和分析評估，能及時發(fā)現(xiàn)變壓器運行中存在的異常和火災隱患，及早采取積極有效的措施，避免這些潛在風險進一步擴大和發(fā)生。

變壓器；火災危險性；參數(shù)評估；處置對策

1　變壓器火災的危險性及著火原因分析

1.1油浸式變壓器火災的危險性

油浸式變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和所用絕緣材料具有易燃易爆性。因為變壓器本體內(nèi)充滿了大量的變壓器油，變壓器油是一種可燃液體，其蒸氣與空氣混合形成爆炸性氣體，遇到放電火花可以發(fā)生燃燒或爆炸。變壓器的其他材料，如電纜紙、漆布、黃蠟綢帶、木材、棉布等也均為易燃和可燃物質(zhì)，這些可燃性物質(zhì)是造成變壓器火災爆炸事故的根源。

1.2變壓器著火的原因

1.2.1變壓器長期過負荷引起絕緣老化

當變壓器長時間處在過負荷超溫狀態(tài)下運行，溫度越高，持續(xù)時間越長，變壓器絕緣劣化速度就越快，使用期限也愈短。由于絕緣強度下降，當變壓器受到電壓波動和電流沖擊時會使絕緣損壞，造成繞組匝間、層間、相間短路和接地短路，短路電弧引燃變壓器內(nèi)的可燃物和變壓器油，引發(fā)火災。

1.2.2絕緣油的氧化腐蝕作用使絕緣老化變質(zhì)

變壓器運行溫度越高，絕緣油氧化的（老化）越厲害。油溫在80℃以下，氧化是很微弱的，當油溫超過95℃以后，氧化速度劇增，超過115～120℃時油就開始裂解，酸價不斷增加，絕緣油受到腐蝕，氧化嚴重時析出的油泥和水分不僅影響散熱，而且使絕緣物間的有效爬電距離大為縮短，容易形成閃絡、放電，使變壓器內(nèi)部壓力急劇增加，造成外殼爆裂噴油燃燒。

1.2.3變壓器制造或檢修質(zhì)量缺陷引起繞組短路

變壓器因制造和檢修質(zhì)量不良而造成的事故所占比重是很大，在制造過程中匝間絕緣或引線根部絕緣處理不當，裝配時絕緣受到損傷或固定焊接不當，變壓器內(nèi)殘留焊渣和金屬雜物等，都能引起匝間短路。

1.2.4其他的原因

如：變壓器異常運行、過電壓、保護失靈、分接開關接觸不良、誤操作及小動物短路等原因，也都可能引起變壓器火災事故。

2　運行變壓器參數(shù)指標的安全評估

2.1變壓器的允許溫度和溫升

變壓器運行中的溫度超高，是造成絕緣老化的主要因素。我國油浸式電力變壓器大多采用A級絕緣，規(guī)程規(guī)定當周圍空氣溫度最高為40℃時，變壓器繞組的極限工作溫度為105℃，由于繞組平均溫度比油溫要高10℃，所以規(guī)定變壓器上層油溫最高不得超過95℃。如果發(fā)現(xiàn)變壓器在運行中的油溫異常升高，并超過了規(guī)程規(guī)定的限值時，應立即檢查處理。

2.2變壓器運行中的聲音

變壓器在正常工作時會發(fā)出均勻的“嗡嗡”聲，如果變壓器或外電路發(fā)生故障，將會出現(xiàn)異常聲音，如出現(xiàn)嘈雜聲，可能是鐵芯穿心螺栓或螺母等內(nèi)部結(jié)構(gòu)松動引起的；出現(xiàn)“啪啪”的放電聲，可能是繞組之間、繞組和鐵芯之間有擊穿現(xiàn)象；出現(xiàn)很大而且沉重的“嗡嗡”聲，可能是由于變壓器過載而引起的。要特別注意，當繞組匝間短路時，短路處繞組發(fā)熱，使變壓器油局部沸騰發(fā)出“咕嚕咕嚕”的聲音，這時應立即停電檢修。因此，加強對變壓器運行中聲音的監(jiān)控，能及時發(fā)現(xiàn)設備缺陷。

2.3絕緣油和油中氣體的綜合分析判斷

變壓器油的主要功能是絕緣和散熱，在變壓器運行中絕緣油的好壞能及時反映出設備的狀況。因此，巡檢時要注意查看油的顏色是否正常，新變壓器油呈淺黃色，運行后的變壓器油呈淺紅色，要檢查變壓器的油位計是否有油，變壓器本體有無漏油、滲油的現(xiàn)象。還要通過定期對溶解于油中的氣體進行色譜分析，及時發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部存在潛伏性故障的發(fā)展變化，從而對設備運行狀況做出正確判定。

2.4變壓器過負荷能力

2.4.1正常過負荷

一般情況下，長時間過負荷運行是不允許的，因為變壓器過負荷運行會使溫度增高，加速絕緣老化，影響變壓器使用壽命，長期過負荷運行往往是造成變壓器火災事故的重要原因。但是變壓器在正常運行時因為負荷受到季節(jié)、晝夜、用戶等多種因素的影響是經(jīng)常變化和波動的，短時間過負荷運行是經(jīng)常發(fā)生，原則是在不損害變壓器絕緣和不縮短使用壽命的前提下。因此，采取溫度冬夏互補、負荷以豐補欠的辦法，允許按照變壓器負荷率低于1.3的過負荷規(guī)則運行，即過負荷率低于30%。

2.4.2事故過負荷

變壓器超過額定容量30%的過負荷為事故過負荷，這種運行方式會影響變壓器的正常壽命。當發(fā)生事故時，為保證對主要用電設備的連續(xù)供電及迅速消除故障，變壓器允許短時間過負荷。如：并列運行的系統(tǒng)中，當其中一臺變壓器事故退出時，與其并列運行的變壓器便承擔原來的全部負荷，此時過負荷一般均大于額定容量的30%，因這種過負荷帶有應急的性質(zhì)，所以又稱為短期急救過負荷。雖然短期急救過負荷對變壓器絕緣有一定的損壞作用，對其壽命也有影響，但從某種意義上來講，短期急救過負荷保證了生產(chǎn)的連續(xù)運行，特別是石油化工企業(yè)，可避免因突發(fā)性停電造成有毒有害物質(zhì)泄漏引發(fā)的火災爆炸事故，因此仍有積極意義。但此時應盡快重新調(diào)整負荷，將不重要的負荷切除，盡可能地使變壓器過負荷不超過30%，恢復正常運行狀態(tài)。

2.5電壓的允許波動值

變壓器運行時，由于系統(tǒng)運行方式的改變及負荷的變化，電網(wǎng)電壓總會有一定的波動。當電網(wǎng)電壓小于變壓器額定電壓時，對于變壓器本身沒有什么損害，只是降低了一些出力。當然也不能太低，這主要是由于用電設備對供電電壓有一定的要求。

當變壓器電源電壓高于額定電壓值時，變壓器的激磁電流增加，造成變壓器鐵芯損耗加大而過熱，無功功率也隨之增加，變壓器實際出力下降。激磁電流劇增時，磁通密度增大，磁路飽和致使一、二次繞組電勢波形發(fā)生嚴重的畸變，電壓波形中的高次諧波值也大大地增加，這將引起供電電流波形畸變，增加設備和線路的附加損耗。同時在系統(tǒng)中造成諧波共振現(xiàn)象，并導致過電壓，對變壓器及其它電氣設備的絕緣有一定的損害。因此，規(guī)程要求變壓器的電源電壓一般不得超過額定值的±5%。

3　變壓器火災的處置對策

變壓器火災初始多數(shù)是帶電燃燒，而且油浸式變壓器本體內(nèi)充滿了大量變壓器油和其他可燃物，火勢蔓延非常迅速，如果處置不當還可能會引起觸電事故發(fā)生。因此，我們要掌握變壓器火災的特點，及時采取正確的滅火對策，控制火勢的蔓延擴大，減少事故造成的損失。

①當變壓器火災發(fā)生時，應該沉著果斷，準確判斷，首先立即切斷電源。由于受潮或煙熏等影響，開關設備的絕緣強度降低，在拉閘時要使用適當?shù)慕^緣工具操作。停電時應遵循這樣的原則：先停負荷側(cè)開關，后停電源側(cè)開關；在無斷路器時，可用隔離開關切斷110kV及以下，切斷電流不超過2A的空載變壓器，以防止帶負荷拉閘造成電弧傷人。

②火災初期在火勢不大的情況下，有時為了爭取時間，防止火勢擴大蔓延，在來不及切斷電源或生產(chǎn)需要及其他原因無法斷電時，則需要帶電滅火，但必須在確保安全的前提下，使用不導電的滅火劑，如：二氧化碳、四氯化碳、1211或干粉等滅火器進行滅火。在使用這些小型二氧化碳、四氯化碳、1211或干粉等滅火器進行滅火時，由于其射程較近，人體及滅火器本體和噴嘴要與帶電體保持一定的安全距離，防止觸及電源，造成傷害事故發(fā)生。

③因為泡沫滅火劑水溶液有一定的導電性，而且對電氣設備的絕緣強度有影響，不能用于帶電滅火，特別應強調(diào)在未切斷電源時千萬不能用水沖澆滅火，水是導電的。

④變壓器外殼爆裂，大量噴油著火，燃燒的油四處流淌，流到那里就會燃燒到那里，且很難撲滅，這時要做好疏導引流，防止燃燒的油蔓延擴散，造成火災事故擴大。建有蓄油池的，要定期檢查，保持漏油通道暢通無阻。

4　結(jié)束語

變壓器在正常狀態(tài)下運行時，其各項運行參數(shù)指標都是在規(guī)程規(guī)定的安全范圍內(nèi)，一旦變壓器出現(xiàn)故障和隱患時，變壓器的相關運行參數(shù)指標也都會隨之發(fā)生變化和波動。因此，除了嚴格執(zhí)行各種規(guī)章制度，特別要加強對在運變壓器的監(jiān)測監(jiān)控和巡查工作，通過對變壓器運行狀況和各項參數(shù)指標的綜合分析評估，為預防變壓器火災事故的發(fā)生提供及時有效的安全技術保障。

［1］夫蘭克林.變壓器全書［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1990.

［2］方大千，等.實用電工手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2011.

［3］王齊宗.工企電氣設備及其運行［M］.北京：中國電力出版社，1998.

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1007-7359（2016）04-0234-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.092

王瑤（1982-），女，工程師，主要從事消防監(jiān)督管理工作。