电力变压器防火防爆措施及方法.pdf

精密制造与 自动化 2 0 1 0年第 4期 电力变压器防火防爆措施及方法 吕俊霞 河南工业职业技术学院机 电工程系( 4 7 3 0 0 9 ) 摘要分析 了电力变压器的火灾及爆 炸事 故的预防及处理方法。包括 电力变压器火灾的危险性 ，火灾原因和处 理 方法 ，防火防爆措施等 ，达到减 少电力事故 的发生， 、防忠于未然 的 目的 。 关键词 电力变压器 ，火灾，爆炸 电力变压器是根据 电磁感应原理，以互感现象 为基础，将一定 电压的交流电能转变为不同电压交 流电能的设备。电力变压器按其在电力系统中输配 电力的作用，可分为升压变压器，降压变压器及配 电变压器；按其冷却介质不同又可分为干式变压器 和油浸式变压器。油浸式变压器是电力变压器中应 用最普通的一种。其优点是变压器油绝缘性能比空 气好，可以缩小尺寸，节约材料 ；通过油受热后加 速对流作用，及时将绕组和铁芯的热量传到油箱壁 和散热器壁，以扩散到四周，改善变压器的散热条 件 。 油浸电力变压器主要是由铁芯、绕组 、油箱和 冷却系统、绝缘套管和 其他部件 的五大部分构成 的 。 1 油浸 电力变压器的火灾危险性 油浸 电力变压器内部的绝缘衬垫和支架，大多 用纸板、棉纱、布 、木材等有机可燃物制造而成， 油箱内充有大量的绝缘油。如 1 0 0 0 K V A的变压器 中大约有木材 0 ． 0 1 2 m3 ，纸料约4 O ，绝缘油 1 t 。 变压器绝缘油是饱和的碳氢化合物 ，其闪点为 1 3 5 ℃。绝缘油和固态有机可燃物，在变压器发生 故障时形成 的过热或绝缘破坏后引起 的 电弧作用 下，都会使故障点附近的绝缘物发生分解而产生气 体，产生其气体的多少，随故障的性质程度而异。 气体大致成分如下。 绝缘油受热分解 ，如分接开关接触不 良，铁芯 的多点接地形成 的裸金属局部过热而使周围的油 分解，主要产生氢和烃类气体，不含有乙炔 。 但是， 当分接开关接触不 良，铁芯多点接地、股间短路等 形成内部局部放 电时，不仅产生氢和烃类而且还产 生 乙炔 。 62 这些气体都是易燃气体，一般氢为 7 0 ％~8 0 ％， 乙炔 1 2 ％，甲烷 3 ％～1 0 ％，乙烯 2 ％及其他的碳氢 化合物 。 木材、纸、纸板等固体绝缘物当其大面积受到 变压器长期过负荷造成的过热或者接触不 良造成 局部过热时，就会受热分解，产生一氧化碳和二氧 化 碳 。 这些气体的混合物统称油气 ，混合在油中会使 油的闪点降低 ，绝缘油的闪燃试验结果发现可低落 到 5 2 ℃ ( 9 0 ℃，9 3 ℃，8 5 ℃) ，显然这些油气是可 被变压器本身温度引燃 的。在正常情况下，变压器 密封很好，油气与空气形不成爆炸性混合物，燃烧 爆炸事故不能发生。 但是， 如果故障持续时间过长 ， 易燃气体会愈来愈多 ，使变压器 内部压力急剧增 加 ，以至使油箱爆炸或裂解，喷油燃烧，油流的扩 展又会扩大火灾危害，造成停 电、影响生产等重大 经济损失。 2 导致变压器火灾爆炸的原因 如果变压器油浸部位发生电气故障，电弧将变 压器油分解产生乙炔， 往往会引起燃烧 ，以致爆炸。 油浸电力变压器内部充有大量绝缘油，同时还 有一定数量 的可燃物， 如果遇到高温、 火花和电弧， 容易引起火灾和爆炸事故，从而导致变压器发生火 灾。 由于变压器产品制造质量不 良，检修失当、长 期过负荷运行等， 使线圈内部绝缘损坏， 发生短路， 电流剧增，从而使绝缘材料和变压器油过热。 线 圈间、线圈与分接头间、端部接线处等，由 于连接不好，产生接触不 良，从而造成局部接触 电 阻过大，导致局部高温 。 铁芯绝缘损坏，涡流加大，温升增高。 吕俊 霞 电力变压器防火防爆措施及方法 变压器油质劣化、雷击或操作过 电压使油中产 生 电弧 闪络 ， 防雷装置 不 良。 油箱漏油，也会影响油的热循环，从而使散热 能力 F降，导致过热。 用 电设备过负荷、 故障短路、 外力使瓷瓶损坏。 在此情况发生时，如果变压器保护装置设置不当， 引起变 压器 的过热 。 接线端子和母线或 电缆连接不紧密 ，严重发 热 。 变压 器渗漏 油 ，当油面过 低 时 ，变 压器温 度 剧 增 。 变 器冷却系统故障，变压器室 内通风不 良， 温 度异 常 。 变压器 油严 重劣化 。 变压器内部装配不良，如夹紧铁芯的穿心螺栓 松动 ，铁芯和外壳的接地片断裂等。 变压器内部短路，绝缘击穿。 绕组过励磁，绕组各相引线或绕组 与油箱之间 有 闪络 放 电。 3 变压器火灾爆炸时的处理方法 变压器着 火时， 先应将与之连接的油断路 器、隔离丌关扎丌，将冷却系统停止运行并断歼其 电源， 进行灭火。处理变压器着火，必须迅速果断， 分秒必争，特别是初起的小火尽可能在迅速而果断 地处理，将火扑火。 对 装有 水 自动 灭火 装置 的变压 器 ，应 先起 动高 水泵，并将水压提高到 0 ． 7 ～0 ． 9 MP a ，再打丌电 动喷雾阀门喷雾火火。扑灭变压器着火时，变压器 室的常用灭火剂有：四氯化碳 、“ l 2 1 l ” 、“ 1 2 0 2 ” 、 十粉灭火器及 沙子灭火等 ，它们都是不导 电灭火 剂 ，可用于导电灭火。泡沫灭火机的灭火剂有一定 的导电性，不可用 f带 电火火。如果流出的油也着 火，则町以泡沫灭火器灭火 ，必要Ⅱ 寸 应报火警。如 果变压器油溢出并在变压器箱盖上着火，则 打开 变压器下部的油阀放油，使油面低于着火处，并向 变 器的外壳浇水 ，使油冷去 IJ 向不容易燃烧 。如果 变压器外壳炸裂并着火时，必须将变压器内所有的 油郁放剑储油坑或储油槽中。如果是变压器 内部故 障引起着火时，则不能放油，以防变压器发生严重 爆炸。这是应该引起运行人员充分注意的，并进行 分析、判断和果断处理的。 一 般情况下 ，变压器发牛严重故障，继电保护 装置会动作，使故障点断开电源，但有时断开电源 后燃烧仍然继续发展 ， 酿成火灾。 此时应及时扑灭， 灭火时切忌不能直接用水浇灭。因为油比水轻，用 水灭火。油浮于水面之上，仍能够继续燃烧，水在 流动中还会使火势蔓延。但如果将水喷射成雾状笼 罩在变压器 四周 ，水遇热变成水蒸气 ，带走热量， 时温度迅速下降，当油温 降至 自燃点以下时，火焰 便会逐渐熄灭。当遇到变压器油箱破裂 ，火势很猛 时 ，不 仅要 切断 电源 ，还应 设法将 油 导入储 油坑 。 同时，要防止燃烧的油流入电缆沟 内，而导致火势 尊 延 。 4 变压器防火措施 设计选型时，要注意选用优质产品，并进行严 格的检查试验 。特别是油箱强度 、各部位强度要市 l I 同，这对承受较大内压 ，对切除故障后及时灭火是 十分有效的。按照规定 “ 变压器应能承受二次线端 的突发短路作用无损坏 ” 。另外，防爆管直 径、形 状也要与容量相适应 。尽可能避免急剧弯曲或截面 的变化。 设置完善的变压器保护装置，按照相应的设汁 规范，对不 同容量等级和使用不同环境的变压器选 用熔断器 、过 电流继电器的保护装置以及气体 ( 瓦 斯继 电器 )保护 、信号温度计的保护等。从而使变 压器故障时，能及时发现并切除电源。 注意运行、维护工作 ，定期埘绝缘油进行化验 分析，搞好巡视检查及时发现异常声音、温度等， 并要保持变压器 良好的通风条件 。变压器 宜过负 荷运行 ，事故过负荷不得超过有哭规定值。 5 防范 的具体方法和措施 变压器着 火事故大部分 是由本体 电气故障引 起的，作好变 器的清扫维修和定期试验是十分重 要 的措 施 。如发 现缺 陷应及 时处 埋 ，使 绝缘 经常 处 于良好状态， 致产牛绝缘油点燃起火的f I i 弧。 变压器各侧断路器应定期校验 ，动作应灵活可 靠； 变压器配置的各类 保护应定期检查， 保持完好。 这样，即使变压器发生故障，也能正确动作，切断 电源 ，缩短电弧燃烧时间。主变』玉器的重瓦斯保护 和差动保护，存变 器内部发牛放 电故障时，能迅 速使断路器跳闸，【大 ] 而能将 电弧燃烧时『 n J 限制得最 63 精密制造与 A动化 2 0 1 0年第 4期 短，使在油温还不太高时，就将电弧熄火。 定期对变压器油作气相色分析，发现乙炔或氯烃含 量超过标准时应分析原因，甚至进行 吊芯检查找甘 。 问题所在。在重瓦斯动作跳闸后不能盲 目强送，以 免事故扩大发生爆炸和着火。 变 压器 周围应 有可 靠 的灭 火装 置 。 变压器加油应采刚真空沣油，以排除气泡 。油 质应化验合格，并作耍 『 录。 变压器投入运行后，币瓦斯保护应接入跳 闸凹 路，并应采取措施防l 卜 误动作。当发现轻瓦斯告警 信号 时 ，要 及时取 样 力 f l 以处 理 。 对变压器渗漏油的故障要及时加 以排除。 防爆装置应安装在 确的何置，防爆板应采用 适当厚度的层压板或玻璃纤维布板等脆性材料 。 加强管理和建市正常的巡视检查制度 。 重视安全教 育， 进行事故预想， 提 高安全意识。 综上所述，我们分析 了电力变压器火灾及爆炸 事故发生的原L 人 ] ，及相应的处理方法。在实际运行 过程中，我们应根据具体情况，防患于未然 ，尽可 能减少火灾爆炸事故的发生，减少使用过程中存在 的隐患，排除可能出现的故障。一旦发生事故，应 果断采耳 义 合适的措施及 时进行处理。这样，电力变 器 就能够 | F 常 稳定 的运行 ，从而减少 电力事 故 的 发生，使电力更好地为人类服务。 参考文献 [ 1 ] 陈家碱． 《 变 电运行 L j 管理技 术》[ M] ．北京 ： 中国 电 H { 版社， 2 0 0 4 ． [ 2 ] 杨在塘． 《 电气防火工程》 [ M] ．北京 ：中国建筑 T业 出版 社 ，1 9 9 7 ． [ 3 ] 方大干，方立． 《 实用变压器维修技术》 [ M] ．北京： 盾 m皈} 1 ． ， 2 0 0 5 ． ( 上接第 2 9贞) 其应力会较本模型所计算得的静态应力要高， 但 考虑到本模犁计算得 的应力远小于许用应力， 因 此 町以认为丝杆在带动滑梓运动时也 叮以正常工 作 。 ( 5 ) 变形最大的部件为下方托瓦，变形量为 0 ． 2 3 4 mm，出现在其 W# L 辊接触 的次表面；其次 为托瓦体，变形量为 0 ． 2 3 mm，m现在下方托瓦 与 托瓦体 接触面 。 3 结语 基于 H y p e r me s h建 了动 压托架 的二 三 维 恪 模型，并利用 A b a q u s ／ S t a n d a r d 对模 进行解算， 得 出动压托架子部件在承载工况 卜的应力状态。 最大应力 2 0 0 ． 7 MP a⋯现在滑柱 与托 L 体接触位 置 ；除压块之 外 ，其它 各部件 用应 力均远 大 于 其所承受所应力，表明此重型轧辊磨床动压托架 可满足安全生产的要求 ，侄满足安令标准 的条什 下，可对此动压托架结构进行优化 ，n 以帮助设 计人员避免设计缺陷，降低卞产成本。 致谢感谢 国家高档数控机床与基础制造装备重 大专项 ( No ： 2 0 0 9 Z X0 4 0 0 2 ． 0 7 1 )对本项 目的资助 与支持 。 参考 文献 [ 1 ] 施兴求．工 、 l 水 洗 机 转 笼 结 构 设 计 的 有 限 元 分 析 [ J ] ．轻工机械，2 0 1 0 ， 2 7 ( 0 1 ) ： 8 7 — 9 0 ． [ 2 ] 应 含娟，夸郝林．数控 机床丰轴系统热特性有 限 元分忻 [ J ] ． 】 ： 具技术，2 0 1 0 ， 4 4 ( 0 1 ) ： 3 8 — 4 0 ． [ 3 ] 孙 杰，李剑峰．钛合 金整体结构件加工 关键技术 研究 [ J ] ． I I I 尔人学学报 ( 工学版) ，2 0 0 9 ， ( 0 3 ) ． [ 4 ] 郑兴 海，张 克危． 水 力 机 械 叶 片 强 度 有 限 元 分 析 [ J ] ．水泵技术，2 0 0 4 ， 4 2 ( 0 6 ) ： 1 9 - 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