油浸電力變壓器消防設(shè)計(jì)技術(shù)

陳松山 保定天威卓創(chuàng)電工設(shè)備科技有限公司

變壓器是供電過(guò)程中最為關(guān)鍵的設(shè)備，變壓器在運(yùn)行的過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)一些故障問(wèn)題，而較為嚴(yán)重的故障會(huì)引起變壓器的爆炸和火災(zāi)事故。因此，電力部門(mén)需要對(duì)變壓器的消防設(shè)計(jì)加以重視，有效地降低火災(zāi)發(fā)生的概率，更好地對(duì)變壓器運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行保障，進(jìn)一步促進(jìn)電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升和發(fā)展，為人民創(chuàng)造更加良好的生活條件。

一、油浸變壓器火災(zāi)的基本特點(diǎn)

（一）油浸式變壓器火災(zāi)的危險(xiǎn)性分析

大型的油浸式變壓器主要的組成部分包括鐵芯、線(xiàn)圈、油箱、散熱器、絕緣套管、防爆管、安全氣管等，內(nèi)部的絕緣襯墊和支架多數(shù)都是使用紙板、紗布等可燃物組成，并且還包含大量具有絕緣和散熱作用的絕緣油，這些組件共同組成油浸式變壓器。在變壓器正常運(yùn)行時(shí)的油溫需要保持在50-70攝氏度之間，最高的油溫不能超過(guò)95攝氏度。因此，如果變壓器的箱體內(nèi)部出現(xiàn)短路或者電壓過(guò)載等故障，特別是當(dāng)溫度超過(guò)400攝氏度時(shí)，可燃的絕緣材料和絕緣油受到高溫的影響和變壓器電弧的作用，出現(xiàn)分解、膨脹導(dǎo)致甲烷、丙烷等已經(jīng)完全飽和的氫氧化物產(chǎn)生，當(dāng)溫度超過(guò)800攝氏度后，通過(guò)分解會(huì)出現(xiàn)甲烷、乙烯、丙烯沒(méi)有完全飽和的氫氧化物。如果變壓器內(nèi)部的硅鋼片之間的絕緣層被破壞，導(dǎo)致鐵芯局部溫度過(guò)高，完全超過(guò)900攝氏度時(shí)，變壓油幾乎會(huì)全部分解成甲烷、氫等物質(zhì)。變壓器高能供電的情況下，變壓器局部的溫度最高可以達(dá)到3000攝氏度，在高溫的環(huán)境下可燃?xì)怏w不斷產(chǎn)生，讓變壓器內(nèi)部的壓力不斷增加，最終可能會(huì)出現(xiàn)火災(zāi)或者爆炸等較為嚴(yán)重的安全事故，安全事故的發(fā)生不僅會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的生命安全造成影響，還會(huì)對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生影響[1]。

（二）油浸式變壓器火災(zāi)事故發(fā)生的主要原因

油浸式變壓器火災(zāi)的主要危險(xiǎn)源來(lái)自變壓器油，變壓器油的組成主要是碳?xì)浠衔?，閃點(diǎn)在140攝氏度左右，變壓器油的燃點(diǎn)在165到190攝氏度之間，自然點(diǎn)在330攝氏度左右，所以變壓器油是一種具有可燃性的絕緣液體。變壓器作為變電站重要的供電設(shè)備，由于變壓器經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)短路、接觸不良等故障，導(dǎo)致變壓器油出現(xiàn)泄漏引起絕緣散熱性能較差、超負(fù)荷運(yùn)行的情況，這些原因還會(huì)造成變壓器內(nèi)部絕緣介質(zhì)被破壞，而產(chǎn)生絕緣擊穿問(wèn)題，引起弧光的放電，在多種因素的影響下，變壓器油快速分解，產(chǎn)生多種飽和以及不飽和的可燃?xì)怏w，油箱內(nèi)部的壓力也在急劇上升，內(nèi)部壓力超過(guò)變壓器油箱自身能夠承受的能力范圍，導(dǎo)致變壓器油箱出現(xiàn)爆炸或者漲裂等情況。在高溫下完成分解的變壓器油和高溫氣體的漏出，與空氣產(chǎn)生接觸后出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象，引起變壓器火災(zāi)，變壓器油枕的絕緣油不斷進(jìn)入箱體，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生后很難進(jìn)行撲滅，造成更為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，影響范圍也會(huì)不斷地?cái)U(kuò)大。

二、油浸式變壓器消防滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）水噴霧消防滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

水噴霧消防滅火系統(tǒng)主要是利用水霧噴頭將一定壓力下的水進(jìn)行分解成細(xì)微的水霧進(jìn)行滅火或者冷卻的一種固定滅火系統(tǒng)，本文在此對(duì)水噴霧消防滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。

（1）水噴霧消防滅火系統(tǒng)的組成。水噴霧滅火系統(tǒng)主要的組成部分包括水資源、供水系統(tǒng)、水管、雨淋閥門(mén)組、過(guò)濾器和噴頭等部件組成。水霧噴頭一般的情況下可以分成中速、高速兩種水霧噴頭形式，雨淋閥門(mén)的控制也有三種基本的控制方式，分別是電磁閥門(mén)控制、手動(dòng)控制以及遠(yuǎn)程手動(dòng)控制[2]。

（2）水噴霧消防滅火系統(tǒng)的工作原理。油浸式變壓器水噴霧滅火系統(tǒng)是一種較為典型的滅火系統(tǒng)裝置，系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)都是由雨淋閥門(mén)進(jìn)行控制，而雨淋閥也是一種消防專(zhuān)用的水力閥門(mén)，應(yīng)能滿(mǎn)足水噴霧滅火系統(tǒng)的自動(dòng)、手動(dòng)、遠(yuǎn)程和應(yīng)急的控制要求。除了雨淋閥門(mén)外，閥門(mén)組織要求配套設(shè)備的壓力表、水力警鈴和壓力開(kāi)關(guān)等都能滿(mǎn)足水噴霧滅火系統(tǒng)自身的供水壓力，更好地對(duì)雨淋閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉狀態(tài)進(jìn)行保護(hù)。

（3）水噴霧消防滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和基本參數(shù)。油浸式變壓器水噴霧消防系統(tǒng)主要是由消防蓄水池、消防穩(wěn)壓泵和供水管網(wǎng)等部件所組成。一般的情況下，電力企業(yè)的室外均設(shè)有消防栓給水系統(tǒng)，消防栓裝置可以與水噴霧滅火系統(tǒng)有效地進(jìn)行結(jié)合，在水噴霧系統(tǒng)中將控制閥組進(jìn)行分隔，管網(wǎng)日常所需要的壓力可以由變頻穩(wěn)壓泵進(jìn)行提供，以此來(lái)確保消防水管網(wǎng)壓力的充足。通常的時(shí)候，一臺(tái)變壓器需要配備一套雨淋閥組，并且環(huán)境溫度不能低于4攝氏度的范圍，排水設(shè)施的室內(nèi)安裝地點(diǎn)應(yīng)當(dāng)靠近需要保護(hù)的地點(diǎn)，更好的保證滅火的效果。變壓器的水噴霧管道布置可以根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行調(diào)整。

（4）水噴霧滅火系統(tǒng)適用的條件。水噴霧滅火系統(tǒng)能夠適用的范圍較廣，在使用的過(guò)程中能夠?qū)ψ儔浩鞯闹黧w表面迅速降溫，細(xì)小的水霧可以隔絕周邊的氧氣含量，從而實(shí)現(xiàn)滅火的目的。同時(shí)，還能夠?qū)⒆儔浩饔瓦M(jìn)行稀釋?zhuān)鰪?qiáng)實(shí)際滅火的效果。在缺水或者嚴(yán)寒的地區(qū)中，變壓器放在室外的時(shí)候，水噴霧滅火系統(tǒng)不能使用[3]。

（二）排油注氮消防滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）消防管理。通過(guò)對(duì)油浸式變壓器火災(zāi)情況的分析可以發(fā)現(xiàn)，變壓器短路或者持續(xù)故障的時(shí)間中，如果可燃?xì)怏w的數(shù)量或者壓力超過(guò)變壓器自身的容量范圍時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)爆炸或者火災(zāi)的情況。經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在變壓器火災(zāi)的眾多案例中從故障到爆炸的過(guò)程中經(jīng)常不會(huì)超過(guò)1秒。排油注氮的方案主要是通過(guò)對(duì)壓力進(jìn)行探測(cè)或者對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量，從而對(duì)變壓器進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，在0.5秒以?xún)?nèi)將排油系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)，將變壓器油箱中的部分絕緣油排空，降低油箱中的壓力，同時(shí)阻斷油枕到本體的油路，并且在3秒之后在變壓器的底部進(jìn)行氮?dú)獾奶畛?，由于氮?dú)獗旧淼臏囟容^低和自身的不可燃性，通過(guò)在油箱內(nèi)注入氮?dú)猓档陀蜏馗艚^高溫油與空氣的接觸，從而實(shí)現(xiàn)防火防爆以及滅火的目的。

（2）排油注氮消防系統(tǒng)工作的原理。首先，當(dāng)故障檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部故障進(jìn)行檢測(cè)產(chǎn)生的高壓力或者火災(zāi)的溫度感應(yīng)以及重瓦斯等信號(hào)的時(shí)候，需要在0.2秒以?xún)?nèi)將排油注氮設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)。由于排油注氮消防系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是能夠防爆，因此在火災(zāi)發(fā)生之前就需要及時(shí)進(jìn)行啟動(dòng)，這也是系統(tǒng)存在的意義，在啟動(dòng)的過(guò)程中不能出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，將變壓器油箱內(nèi)部所有絕緣油進(jìn)行排空，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。在壓力檢測(cè)或者高溫探測(cè)的過(guò)程中，需要保證系統(tǒng)檢測(cè)運(yùn)行的精準(zhǔn)性，在對(duì)可靠性進(jìn)行保障的前提下，盡可能防止系統(tǒng)錯(cuò)誤行動(dòng)的發(fā)生。其次，在檢測(cè)系統(tǒng)接收到故障信號(hào)之后，需要快速地進(jìn)行相關(guān)操作，并且在絕緣油排出后的3秒之后將氮?dú)夤嘧⒌阶儔浩鲀?nèi)部，確保上部空氣與絕緣油的有效隔絕，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器降溫、阻止空氣流通的作用，并且還能實(shí)現(xiàn)防止復(fù)燃的效果[4]。

（3）排油注氮消防系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。排油注氮消防系統(tǒng)能夠很好地防止變壓器出現(xiàn)爆炸的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)消防柜中的壓力控制器進(jìn)行探測(cè)，在火災(zāi)報(bào)警信號(hào)發(fā)出的同時(shí)，開(kāi)始排油注氮設(shè)備。在變壓器內(nèi)部絕緣油排放后，降低變壓器內(nèi)部產(chǎn)生的壓力，再通過(guò)注氮來(lái)隔絕液體與空氣的接觸，不僅能夠降低油溫冷卻裝置，還能夠防止火災(zāi)的發(fā)生。排油注氮消防系統(tǒng)無(wú)須設(shè)置較大的消防水池，因此占地面積較小，施工建設(shè)的周期性較短。

三、結(jié)束語(yǔ)

油浸變壓器消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于供電的安全性以及正常運(yùn)行有著極為重要的作用，電力企業(yè)需要對(duì)此方面加以重視。變壓器作為供電的重要組成設(shè)備，運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性都對(duì)電力企業(yè)發(fā)展和供電的質(zhì)量有著直接影響，因此需要加強(qiáng)對(duì)變壓器的檢測(cè)，對(duì)相關(guān)配件的維修和養(yǎng)護(hù)進(jìn)行規(guī)劃。本文主要對(duì)兩種較為常見(jiàn)的消防手段進(jìn)行闡述，希望對(duì)今后電力企業(yè)的發(fā)展提供一些參考和幫助。