变压器火灾爆炸事故的原因分析及预防措施

变压器火灾爆炸事故的原因分析及预防措施

1大型设备的火灾风险和主要原因1.1油气体压缩法由于大型设备中应该使用大量的绝缘材料和低压油，因此潜在的火灾风险可能会增加。变压器所用的绝缘材料包括电缆纸等纸质材料、黄漆布带等布质材料以及电工绝缘纸板、绝缘筒等绝缘材料都是可燃性物质。这类绝缘大部分属于A级绝缘,最高运行温度是105℃。变压器油是以石油经分馏加工而成的油制品,大量用于变压器和其他充油电器设备中,作为绝缘和冷却用介质。变压器油在高温或电弧作用下,会分解出大量轻质的碳氢化合物,如H2、C2H2等易燃性气体。这些易燃气体与空气混合,达到一定浓度时,形成爆炸性气体,遇高温就会发生爆炸。因而变压器油是变压器火灾爆炸事故的根源。1台220kV、180MVA的大型变压器,充油量可达30t以上,潜在的火灾危险性是非常大的。一旦变压器发生爆炸火灾事故,位于油箱顶部油枕内的大量变压器油,会在自然油压的作用下,从箱体开裂处向外猛烈喷出,助长火势的蔓延,直至油枕中的油全部泄放完。这无疑起了“火上浇油”的作用,大大增加了变压器消防灭火的难度和扑灭火灾的时间,甚至使火灾延续数小时。因而,变压器发生爆炸火灾事故时,及时采取措施切断油枕中变压器油流向箱体的油路,可有效地防止事故的扩大和蔓延。1.2主要原因如下1.2.1由于压力压紧结构的恶劣，线圈的动态稳定性不够,抗电动力能力差,因而在外部近区短路时损坏,引发变压器火灾爆炸事故。1.2.2制造缺陷，低压站间隙狭窄，安装方便行中由匝间短路发展为相间短路,引发变压器油箱严重变形开裂、喷油。1.2.3对照组的绝缘力不足，不会受到影响电压作用下,高、低压线组之间放电击穿,引起变压器箱体变形开裂。1.2.4该管道存在制造缺陷，绝缘结构在运行过程中不断发展，最终导致突然短路爆炸2消防灭火方法2.1国内外广泛使用的灭火法的灭火机2.1.1利用严重的汽化热水喷雾灭火设备喷出的水滴粒径一般为0.4~0.6mm,喷出的水雾能吸收能量,尤其是一部分水滴雾化为水蒸气,更能吸收大量的汽化热,起到迅速降温的作用。另外,水雾在受保护的变压器四周形成包络火焰的水蒸气,隔绝了空气,对火灾起到窒息作用,同时也隔绝了火焰的辐射热,限制了火灾向外蔓延的势头。2.1.2油睡眠和压油变压器的内部发生故障引起重瓦斯继电器动作、压力释放阀动作或其他变压器跳闸信号动作,使变压器断路器跳闸;或者由于变压器内部压力急剧上升,造成箱体裂开爆炸起火,并跳开变压器断路器。此时,排油注氮灭火系统动作,首先排出变压器油箱顶部部分热油,降低油箱压力,同时油枕下断流阀动作。切断油枕至变压器箱体的油路,防止变压器油箱爆炸和火势蔓延。排油3~10s后,氮气从油箱底部注入,搅拌变压器油,强制冷却故障点处油温,并在油箱油层顶部形成氮气保护层,隔绝空气,降低变压器油箱内油面的空气含氧量。连续注氮30min,是变压器充分冷却,防止复燃。排油注氮灭火方式是大型变压器消防灭火方式中唯一具有防爆、防火功能的灭火方式,不仅可以在变压器发生火灾以后起到灭火作用,而且能在油浸变压器发生设备内部故障尚未引起火灾之前进行排油注氮,将变压器火灾事故消灭在爆炸起火之前。排油注氮灭火装置可直接安装在变压器旁,无需消防水泵、雨淋室、压力储水灌室等专用建筑,占地面积小,这对于闹市区占地面积比较紧凑的变电站有其优越性。相对于水喷雾系统,排油注氮灭火设备、投资省,大约仅为水喷雾系统的1/3,且日常维护工作量也比较小,费用较低。2.1.3路径水喷雾系统的提供,平该方式和水喷雾灭火方式相似,可借助水雾和泡沫吸收热量的作用,迅速降低温度,只是其粒径比水喷雾系统的水滴粒径大,因此这方面作用略差。另外,“SP”速灭合成泡沫灭火剂能在其喷射和流淌到的被保护物表面产生一层阻燃膜,隔绝空气,对火灾起到窒息作用,有效地防止了复燃,并隔离了火焰的辐射热。2.1.4隔离火焰系统细水雾灭火设备喷出的绝大部分滴粒径小于0.2mm,喷出的水滴较细小,在高温时,这些细小水滴被汽化,吸收大量汽化热,起到迅速降温作用。水雾在受保护的变压器四周形成包络火焰的水蒸气,隔绝了空气,对火灾起到窒息作用,并有效地隔离了火焰的辐射热。此外,细水雾灭火方式若采用全淹没系统,水雾受热汽化产生的水蒸气能冲淡燃烧区的可燃气体浓度,当区内的含氧量下降到一定限度以后,燃烧就不能继续进行。采用概念方式尽管水雾喷头压力较高,喷头出口水速也较高,但细水雾滴喷头出口动能与固定水喷雾灭火方式相比要小很多,因而穿透火场的能量也较小,其喷雾强度为1~3L(min·m2),对集油坑为6L/(min·m2),持续喷雾时间两者差不多,因此,细水雾的灭火水量要比水喷雾少很多。细水雾系统所需的消防水泵功率小,灭火剂储罐比水喷雾系统压力储水罐体积小,不需要专用消防水池或使用较小容积的消防池。因此,其初始投资较固定式水喷雾系统小。2.1.5对燃烧区空气总含氧量的影响SDE灭火剂气化后产生的水雾、氮气、二氧化碳气体充满燃烧区,可以稀释燃烧区的氧气浓度,使区内的含氧量下降到一定限度以后,燃烧就不能继续进行,因此,属全淹没系统。此外,水雾汽化还能吸收热量,起到降低燃烧区温度的作用。2.1.6聚氟自由基型这种灭火剂的灭火机理与1301灭火剂相似,属于化学灭火的范畴。它的灭火机理是通过灭火剂的热分解产生含氟的自由基,与燃烧过程中产生的链反应H+、OH-、O2-活性自由基发生气相作用,从而抑制燃烧过程中化学反应来实施灭火。2.1.7气体排放量的增加CO2在高压下呈液态,喷放时气化,在气体体积急剧膨胀的同时,吸收大量热量,迅速降低火灾防护区的温度,并通过高浓度的CO2气体降低防护区氧气浓度,对火灾起到窒息作用。2.1.8混合而成的灭火机理烟洛尽由氮气、氩气及二氧化碳按比例混合而成,其灭火机理是在灭火过程中依靠灭火气体的释放降低火灾防护区的氧气含量,对火灾起到窒息作用。2.1.9活性自由基反应该方式属化学灭火范畴,利用固体微粒在高温下产生的金属阳离子与燃烧反应过程中产生的活性自由基发生反应,以切断化学反应的燃烧链,抑制燃烧化学反应的进行来实施灭火。另外,利用固体微粒分解过程中产生的水来吸收热量,降低火灾防护区的温度。2.2关于大型变量的消防灭火方法的建议2.2.1水喷雾灭火方式建议使用固定式水喷雾灭火方式或排油注氮灭火方式。当变压器已发生火灾时,水喷雾灭火方式灭火效果显著;当变压器内部发生故障,变压器油箱还未爆裂时,排油注氮灭火方式因为有防爆、防火功能,可以将变压器火灾扑灭在变压器油箱爆裂之前。2.2.2细水雾消防灭火系统建议采用排油注氮或细水雾消防灭火装置。若使用细水雾消防灭火装置,宜采用组合分配系统,这样,对多台变压器只需一组动力氮气瓶和储水罐。2.2.3地下和半地下苏维埃站的大型压力源不宜采用排水困难及需要安排专用消防建筑用房的固定式水喷雾灭火系统。建议采用