電力變壓器是根據電磁感應原理,以互感現(xiàn)象為基礎,將一定電壓的交流電能轉變?yōu)椴煌妷航涣麟?能的設備,按其冷卻介質不同又可分為干式變壓器和油浸式變壓器。
一、電力變壓器的火災危險性
電力變壓器是由鐵心柱或鐵軛構成的一個完整閉合磁路,由絕緣銅線或鋁線制成線圈,形成變壓器的 —次、二次繞組。除小容量的干式變壓器外,大多數變壓器都是油浸自然冷卻式,絕緣油起線圈間的絕緣 和冷卻作用。變壓器中的絕緣油閃點約為135弋,易蒸發(fā)燃燒,同空氣混合能形成爆炸混合物。變壓器內 部的絕緣襯墊和支架大多采用紙板、棉紗、布、木材等有機可燃物質組成,如lOOOkVA的變壓器大約用木 材0.012m3,用紙40kg,裝絕緣油It。所以,一旦變壓器內部發(fā)生過載或短路,可燃的材料和油就會因高 溫或電火花、電弧作用而分解、膨脹以致汽化,使變壓器內部壓力劇增。這時,可引起變壓器外殼爆炸, 大M絕緣油噴出燃燒,燃燒著的油流又會進一步擴大火災危險。
二、電力變壓器的安全設置
根據現(xiàn)行國家標準《建筑設計防火規(guī)范》(GB 50016—20M)的要求,電力變壓器的安全設置應符合 以下要求。
1)油浸變壓器室、高壓配電裝置室的耐火等級不應低于二級,其他防火設計應按《火力發(fā)電廠和變 電所設計防火規(guī)范》(GB 50229—2006)等規(guī)范的有關規(guī)定執(zhí)行。
2)油浸電力變壓器、充有可燃油的高壓電容器和多油開關等用房宜獨立建造。當確有困難時可貼鄰 民用建筑布S,但應采用防火墻隔開,且不應貼鄰人員密集場所。
3)變、配電所不應設置在甲、乙類廠房內或貼鄰建造,且不應設置在爆炸性氣體、粉塵環(huán)境的危險 區(qū)域內I。供甲、乙類廠房專用的10kV及以下的變、配電站,當采用無門窗洞口的防火墻隔開時,可一面 貼鄰建造,并應符合現(xiàn)行國家標準《爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》(GB 50058—2014)等規(guī)范的有關 規(guī)定。乙類廠房的配電所必須在防火墻上開窗時,應設置密封固定的甲級防火窗。
4)多層民用建筑與單獨建造的變電站的防火間距,應符合《建筑設計防火規(guī)范》(GB 50016—2014) 的規(guī)定。10kV及以下的預裝式變電站與民用建筑的防火間距不應小于3.00m。
5)油浸電力變壓器、充有可燃油的髙壓電容器和多油開關等用房受條件限制必須布置在民用建筑內 時,不應布置在人員密集場所的上一層、下一層或貼鄰,并應符合下列規(guī)定。
①變壓器室應設置在首層或地下一層靠外墻部位。
②變壓器室的門均應直通室外或直通安全出口;外墻開口部位的上方應設置寬度不小于l.0m的不燃 性防火挑檐或高度不小于1. 20m的窗檻墻。
③變壓器室與其他部位之間應采用耐火極限不低于2. 00H的不燃性隔墻和I. 50h的不燃性樓板隔開。 在隔墻和樓板L不應開設洞口,當必須在隔墻上開設門窗時,應設置甲級防火門窗。
④變壓器室之間、變壓器室與配電室之間,應采用耐火極限不低于2. 00h的不燃燒體墻隔開。
⑤油浸電力變壓器、多油斷路器室、高壓電容器室,應設置防止油品流散的設施。油浸電力變壓器 下面應設S儲存變壓器全部油量的事故儲油設施。
⑥應設置火災報警裝置。
⑦應設置與油浸變壓器、電容器和多油開關等容量和建筑規(guī)模相適應的滅火設施。根據《建筑設計 防火規(guī)范》(GB 50016—2014)的規(guī)定,單臺容世在40MV? A及以上的廠礦企業(yè)油浸變壓器,單臺容量 在90MV? A及以上的電廠油浸變壓器,單臺容量在125MV ? A及以上的獨立變電站油浸變壓器,設置在 高層民用建筑內、充可燃油的高壓電容器和多油開關室均宜采用水噴霧滅火系統(tǒng)。設置在室內的油浸變壓 器、充可燃油的高壓電容器和多油開關室,可采用細水霧滅火系統(tǒng)。
⑧油浸變壓器的單臺容量不應大于630KV ? A,總容置不應大于1260KV ? A。
三、電力變壓器本體的防火防爆措施
1)防止變壓器過載運行。如果長期過載運行,會引起線圈發(fā)熱,使絕緣逐漸老化,造成匣間短路、 相間短路或對地短路及油的分解。
2)保證絕緣油質量。變壓器絕緣油在儲存、運輸或運行維護中,若油質量差或雜質、水分過多,會 降低絕緣強度。當絕緣強度降低到一定值時,變壓器就會短路而引起電火花、電弧或出現(xiàn)危險溫度。因 此,運行中變壓器應定期化驗油質,不合格的油應及時更換。
3)防止變壓器鐵心絕緣老化損壞。鐵心絕緣老化或夾緊螺栓套管損壞,會使鐵心產生很大的渦流, 引起鐵心長期發(fā)熱造成絕緣老化。
4)防止檢修不慎破壞絕緣。變壓器檢修吊芯時,應注意保護線圈或絕緣套管,如果發(fā)現(xiàn)有擦破損傷, 應及時處理。
5)保證導線接觸良好。線圈內部接頭接觸不良,線圈之間的連接點、引至高低壓側套管的接點以及 分接開關上各支點接觸不良,會產生局部過熱,破壞絕緣,發(fā)生短路或斷路。此時所產生的高溫電弧會使 絕緣油分解,產生大量氣體,變壓器內壓力增大。當壓力超過瓦斯繼電器保護整定值而不跳閘時,會發(fā)生 爆炸。
6)防止雷擊。電力變壓器的電源一般通過架空線而來,而架空線很容易遭受雷擊,變壓器會因擊穿 絕緣而燒毀。避雷器的接地線應與變壓器的低壓側中性點或中性點不接地的電力網中,中性點的擊穿保險 器的接地端及油箱金屬外殼連在一起接地c
7)短路保護要可靠。變壓器線圈或負載發(fā)生短路,變壓器將承受相當大的短路電流,如果保護系統(tǒng) 失靈或保護整定值過大,就有可能燒毀變壓器。為此,必須安裝可靠的短路保護裝置。
8)限制變壓器接地電阻。對于采用保護接零的低壓系統(tǒng),變壓器低壓側中性點要直接接地,當三相 負載不平衡時,零線上會出現(xiàn)電流。當這一電流過大而接觸電阻又較大時,接地點就會出現(xiàn)高溫,引燃周 圍的可燃物質。容量在l00kVA以下的變壓器接地電阻應不大于10歐。
9)防止超溫。變壓器運行時應監(jiān)視溫度的變化。如果變壓器線圈導線是A級絕緣,其絕緣體以紙和 棉紗為主,溫度的高低對絕緣和使用壽命的影響很大,溫度每升高8^,絕緣壽命要減少50%左右。變壓器在正常溫度(90℃)下運行,壽命約為20年;若溫度升至105^,則壽命為7年;溫度升至12(rC,壽 命僅為2年。所以變壓器運行時,一定要保持良好的通風和冷卻,必要時可采取強制通風,以達到降低變 壓器溫升的目的。
10)變壓器室應配備相應的消防設施,如線型感溫火災探測器等探測報警設備、二氧化碳或IG541等 與油浸式變壓器容量相適應的自動滅火系統(tǒng)和應急照明系統(tǒng)。消防設施設備的線路,可以考慮采用礦物絕 緣類不燃性電纜、耐高溫、防火電纜或其他耐火電纜,以滿足防火的要求。
11)應經常對運行中的變壓器進行檢査、維護,包括變壓器的聲音、油面、接地、溫度表保護裝置、 套管以及變壓器整體整潔等是否完好、正常,便于及早發(fā)現(xiàn)隱患即時處理。