变压器爆炸起爆事故的分析与防范

变压器爆炸起爆事故的分析与防范

20日下午，美国联合爱迪生电力公司的一座工厂发生了屋顶爆炸和大火，这场事故摧毁了纽约曼顿市的轻度场所，让纽约市民感到“911事件”的恐惧。幸运的是，这是一件意想不到的事情。这个事故使曼哈顿下城区6万余用户停电,交通信号失灵而大乱,多人受困于电梯或地铁中,地下商店漆黑一片。近年来,国内火电厂、水电站的变压器发生爆炸起火事故时有发生:1995年5月广东增城250MVA变压器爆炸起火,油箱变形;1996年11月山西神头电厂120MVA变压器套管爆炸喷油;1997年9月葛洲坝水电站244MVA变压器爆炸起火,水喷淋消防系统不能发挥作用;1999年5月山西神头电厂120MVA变压器爆炸,箱体严重变形;2000年2月大亚湾核电站3×375MVA单相变压器套管爆炸起火。1发生减压爆炸事故的原因1.1变压器事故原理随着科学技术的发展,变压器的电压等级越来越高。据不完全统计,到2001年底,全国已投运的124座500kV变电站中,正在运行的500kV变压器达713台。1986~2001年,累计发生事故54次。重大事故集中为主绝缘击穿、变压器套管爆裂、变压器短路损坏。超高电压变压器的投运,对变压器的质量要求越来越高。在变压器设计、选材、制造、安装、运行中,操作时稍有不慎就容易酿成大事故,轻则跳闸停电,重则爆炸起火,变压器严重损坏。1.2次侧电流的保护电厂单台发电机组的功率越来越大,至使升压变压器容量也越来越大。由于发电机的电压只能为2万~3万V,发电机到升压变压器的一次侧电流高达数万A。当前尚无有效的开关对其进行保护,形成一次侧电流保护的死角。当变压器发生故障时,不能在极短的时间里切断电源,只能通过调速系统使发电机停止运行。发电机从运转到停机,往往要2~3s,有的甚至10多s。这么长的时间,对故障变压器和发电机都是致命的。尤其是对电厂升压变压器,巨大的故障能量往往造成变压器爆炸起火。1.3变压器油气藏保护较薄弱,未实现“预防为主、防消结合”的在线监测、在线预警,未能实现预警当前对变压器的保护理念仍停留在60年代的水平,主要是对变压器电气参数异常时的保护。如差动、短路、过电流、接地、零序、功率方向等。虽有重瓦斯、轻瓦斯、油温等保护,仅限于信号和跳闸。对变压器油的气相监测,大大滞后于实际的取样化验方式,未能实现连续在线监测,超标预警。对防止变压器火灾的保护,未能贯彻“预防为主、防消结合”的方针,仅停留在水喷雾或二氧化碳灭火的方法上。变压器一旦起火燃烧,油枕中的几t油以“火上浇油”的方式源源注入,可燃烧较长时间。如果变压器爆炸,则数十t变压器油将从爆裂处猛烈喷出,发生大面积燃烧。此时即使灭火成功,变压器也可能损坏报废。2变压器保护关设置保证变压器的安全运行和完善的保护是非常重要的。在进行变压器保护时,要设3个关口,即:常规电气保护关;变压器油在线监测关;变压器防爆、防火、灭火关。必须认真做到以下几点。2.1变压器导电物防止金融为预防变压器绝缘击穿,要做到:防止空气及水分进入变压器;防止金属杂物导电物体进入变压器;防止线圈温度过高,引起绝缘劣化或烧坏;防止绝缘受伤受损;防止雷击;防止过电压击穿;防止保护装置误动、拒动。2.2预防核电站爆炸和茂化预防变压器爆炸起火的措施有:预防铁芯多点接地和短路故障;预防套管闪络及爆炸事故;预防引线事故;预防分接开关事故;防止变压器油劣化。2.3燃煤机组燃煤系统火灾危害的防治对策《火力发电厂与变电所设计防火规范》GB50229—96(以下简称《规范》)总则中强调:为确保火力发电厂和变电所运行中的安全,应贯彻“预防为主、防消结合”的消防工作方针。防止或减少火灾危害,保障人身和财产安全,结合工程具体情况,积极采用新技术、新工艺、新材料和新设备。做到安全适用,技术先进,经济合理。《规范》适用于燃煤3~600MW机组电厂及电压为35~500kV、单台变压器容量为5MVA及以上的新建地上变电所。对220,330,500kV独立变电所,单台容量为125MVA及以上的变压器,要强制性地设置灭火系统。至于采用被动的水喷雾灭火系统,还是采用主动的排油、注氮灭火系统,由用户视实际情况而定。对变压器爆炸起火,水喷雾灭火系统的效果令人不放心,因为实地考察水喷雾灭火系统在变压器爆炸起火时大部分失效。2.4fmd油封系统FMD系列变压器防爆防火灭火装置是针对变压器旧灭火系统的不足,经多年的研究试验而成。该装置2002年通过了设在公安部天津消防技术研究所的《国家固定灭火系统质量监督检验中心》的检测。FMD装置是以全新理念对变压器作消防保护,以快速排油、防止变压器爆炸,注入氮气进行防火、灭火。FMD装置的特点如下:(1)排油卸压,冷却使用0.1s高速排油阀和航天高新技术的电致动器,接获信号经逻辑判断后0.2s内排油卸压,防止变压器爆炸,3~20s后注入氮气进行搅拌冷却,使故障点的温度降低,并降低可燃气体浓度,隔绝空气,窒息火源。(2)安全该装置采用双信号逻辑“与门”原理启动,能防止装置的误动作。(3)彻底扑灭该装置启动后可连续注氮30min以上,氮气充分冷却变压器油,使油温降到燃点以下,杜绝复燃的可能。(4)环保很好该装置采用氮气为防火灭火介质,不会污染环境,灭火不用水,节约水资源。(5)简单容易该装置容易安装和维护,无论是对新变压器安装该装置或旧变压器改造使用该装置均简单易行。(6)变压器d系列变压器使用该装置的成本大大低于“水喷雾”灭火系统、"二氧化碳"灭火系统等。为此,推荐FMD系列变压器防爆防火灭火装置在下列场所使用:(1)发电厂、水电站的升压变压器;(2)220,330,500kV电压等级的变压器;(3)110kV、50MVA及以上容量室内安装的变压器;(4)在城市繁华地区安装的110kV等级的变压器;(5)在缺水、严寒、风沙地区安装的110kV及以上等级的变压器。3加强变压器防火灭火预防3.1纽约电厂变压器爆炸给人们的启示是:要重视变压器爆炸起火的危险性和对人民生活的危害性;要把好常规电气保护,变压器油在线监测,变压器防爆、防火、灭火这3个关口