變壓器火災(zāi)爆炸事故的原因分析及預(yù)防措施

變壓器火災(zāi)爆炸事故的原因分析及預(yù)防措施

1大型設(shè)備的火災(zāi)風(fēng)險和主要原因1.1油氣體壓縮法由于大型設(shè)備中應(yīng)該使用大量的絕緣材料和低壓油，因此潛在的火災(zāi)風(fēng)險可能會增加。變壓器所用的絕緣材料包括電纜紙等紙質(zhì)材料、黃漆布帶等布質(zhì)材料以及電工絕緣紙板、絕緣筒等絕緣材料都是可燃性物質(zhì)。這類絕緣大部分屬于A級絕緣,最高運(yùn)行溫度是105℃。變壓器油是以石油經(jīng)分餾加工而成的油制品,大量用于變壓器和其他充油電器設(shè)備中,作為絕緣和冷卻用介質(zhì)。變壓器油在高溫或電弧作用下,會分解出大量輕質(zhì)的碳?xì)浠衔?如H2、C2H2等易燃性氣體。這些易燃?xì)怏w與空氣混合,達(dá)到一定濃度時,形成爆炸性氣體,遇高溫就會發(fā)生爆炸。因而變壓器油是變壓器火災(zāi)爆炸事故的根源。1臺220kV、180MVA的大型變壓器,充油量可達(dá)30t以上,潛在的火災(zāi)危險性是非常大的。一旦變壓器發(fā)生爆炸火災(zāi)事故,位于油箱頂部油枕內(nèi)的大量變壓器油,會在自然油壓的作用下,從箱體開裂處向外猛烈噴出,助長火勢的蔓延,直至油枕中的油全部泄放完。這無疑起了“火上澆油”的作用,大大增加了變壓器消防滅火的難度和撲滅火災(zāi)的時間,甚至使火災(zāi)延續(xù)數(shù)小時。因而,變壓器發(fā)生爆炸火災(zāi)事故時,及時采取措施切斷油枕中變壓器油流向箱體的油路,可有效地防止事故的擴(kuò)大和蔓延。1.2主要原因如下1.2.1由于壓力壓緊結(jié)構(gòu)的惡劣，線圈的動態(tài)穩(wěn)定性不夠,抗電動力能力差,因而在外部近區(qū)短路時損壞,引發(fā)變壓器火災(zāi)爆炸事故。1.2.2制造缺陷，低壓站間隙狹窄，安裝方便行中由匝間短路發(fā)展為相間短路,引發(fā)變壓器油箱嚴(yán)重變形開裂、噴油。1.2.3對照組的絕緣力不足，不會受到影響電壓作用下,高、低壓線組之間放電擊穿,引起變壓器箱體變形開裂。1.2.4該管道存在制造缺陷，絕緣結(jié)構(gòu)在運(yùn)行過程中不斷發(fā)展，最終導(dǎo)致突然短路爆炸2消防滅火方法2.1國內(nèi)外廣泛使用的滅火法的滅火機(jī)2.1.1利用嚴(yán)重的汽化熱水噴霧滅火設(shè)備噴出的水滴粒徑一般為0.4~0.6mm,噴出的水霧能吸收能量,尤其是一部分水滴霧化為水蒸氣,更能吸收大量的汽化熱,起到迅速降溫的作用。另外,水霧在受保護(hù)的變壓器四周形成包絡(luò)火焰的水蒸氣,隔絕了空氣,對火災(zāi)起到窒息作用,同時也隔絕了火焰的輻射熱,限制了火災(zāi)向外蔓延的勢頭。2.1.2油睡眠和壓油變壓器的內(nèi)部發(fā)生故障引起重瓦斯繼電器動作、壓力釋放閥動作或其他變壓器跳閘信號動作,使變壓器斷路器跳閘;或者由于變壓器內(nèi)部壓力急劇上升,造成箱體裂開爆炸起火,并跳開變壓器斷路器。此時,排油注氮滅火系統(tǒng)動作,首先排出變壓器油箱頂部部分熱油,降低油箱壓力,同時油枕下斷流閥動作。切斷油枕至變壓器箱體的油路,防止變壓器油箱爆炸和火勢蔓延。排油3~10s后,氮?dú)鈴挠拖涞撞孔⑷?攪拌變壓器油,強(qiáng)制冷卻故障點處油溫,并在油箱油層頂部形成氮?dú)獗Ｗo(hù)層,隔絕空氣,降低變壓器油箱內(nèi)油面的空氣含氧量。連續(xù)注氮30min,是變壓器充分冷卻,防止復(fù)燃。排油注氮滅火方式是大型變壓器消防滅火方式中唯一具有防爆、防火功能的滅火方式,不僅可以在變壓器發(fā)生火災(zāi)以后起到滅火作用,而且能在油浸變壓器發(fā)生設(shè)備內(nèi)部故障尚未引起火災(zāi)之前進(jìn)行排油注氮,將變壓器火災(zāi)事故消滅在爆炸起火之前。排油注氮滅火裝置可直接安裝在變壓器旁,無需消防水泵、雨淋室、壓力儲水灌室等專用建筑,占地面積小,這對于鬧市區(qū)占地面積比較緊湊的變電站有其優(yōu)越性。相對于水噴霧系統(tǒng),排油注氮滅火設(shè)備、投資省,大約僅為水噴霧系統(tǒng)的1/3,且日常維護(hù)工作量也比較小,費(fèi)用較低。2.1.3路徑水噴霧系統(tǒng)的提供,平該方式和水噴霧滅火方式相似,可借助水霧和泡沫吸收熱量的作用,迅速降低溫度,只是其粒徑比水噴霧系統(tǒng)的水滴粒徑大,因此這方面作用略差。另外,“SP”速滅合成泡沫滅火劑能在其噴射和流淌到的被保護(hù)物表面產(chǎn)生一層阻燃膜,隔絕空氣,對火災(zāi)起到窒息作用,有效地防止了復(fù)燃,并隔離了火焰的輻射熱。2.1.4隔離火焰系統(tǒng)細(xì)水霧滅火設(shè)備噴出的絕大部分滴粒徑小于0.2mm,噴出的水滴較細(xì)小,在高溫時,這些細(xì)小水滴被汽化,吸收大量汽化熱,起到迅速降溫作用。水霧在受保護(hù)的變壓器四周形成包絡(luò)火焰的水蒸氣,隔絕了空氣,對火災(zāi)起到窒息作用,并有效地隔離了火焰的輻射熱。此外,細(xì)水霧滅火方式若采用全淹沒系統(tǒng),水霧受熱汽化產(chǎn)生的水蒸氣能沖淡燃燒區(qū)的可燃?xì)怏w濃度,當(dāng)區(qū)內(nèi)的含氧量下降到一定限度以后,燃燒就不能繼續(xù)進(jìn)行。采用概念方式盡管水霧噴頭壓力較高,噴頭出口水速也較高,但細(xì)水霧滴噴頭出口動能與固定水噴霧滅火方式相比要小很多,因而穿透火場的能量也較小,其噴霧強(qiáng)度為1~3L(min·m2),對集油坑為6L/(min·m2),持續(xù)噴霧時間兩者差不多,因此,細(xì)水霧的滅火水量要比水噴霧少很多。細(xì)水霧系統(tǒng)所需的消防水泵功率小,滅火劑儲罐比水噴霧系統(tǒng)壓力儲水罐體積小,不需要專用消防水池或使用較小容積的消防池。因此,其初始投資較固定式水噴霧系統(tǒng)小。2.1.5對燃燒區(qū)空氣總含氧量的影響SDE滅火劑氣化后產(chǎn)生的水霧、氮?dú)?、二氧化碳?xì)怏w充滿燃燒區(qū),可以稀釋燃燒區(qū)的氧氣濃度,使區(qū)內(nèi)的含氧量下降到一定限度以后,燃燒就不能繼續(xù)進(jìn)行,因此,屬全淹沒系統(tǒng)。此外,水霧汽化還能吸收熱量,起到降低燃燒區(qū)溫度的作用。2.1.6聚氟自由基型這種滅火劑的滅火機(jī)理與1301滅火劑相似,屬于化學(xué)滅火的范疇。它的滅火機(jī)理是通過滅火劑的熱分解產(chǎn)生含氟的自由基,與燃燒過程中產(chǎn)生的鏈反應(yīng)H+、OH-、O2-活性自由基發(fā)生氣相作用,從而抑制燃燒過程中化學(xué)反應(yīng)來實施滅火。2.1.7氣體排放量的增加CO2在高壓下呈液態(tài),噴放時氣化,在氣體體積急劇膨脹的同時,吸收大量熱量,迅速降低火災(zāi)防護(hù)區(qū)的溫度,并通過高濃度的CO2氣體降低防護(hù)區(qū)氧氣濃度,對火災(zāi)起到窒息作用。2.1.8混合而成的滅火機(jī)理煙洛盡由氮?dú)?、氬氣及二氧化碳按比例混合而?其滅火機(jī)理是在滅火過程中依靠滅火氣體的釋放降低火災(zāi)防護(hù)區(qū)的氧氣含量,對火災(zāi)起到窒息作用。2.1.9活性自由基反應(yīng)該方式屬化學(xué)滅火范疇,利用固體微粒在高溫下產(chǎn)生的金屬陽離子與燃燒反應(yīng)過程中產(chǎn)生的活性自由基發(fā)生反應(yīng),以切斷化學(xué)反應(yīng)的燃燒鏈,抑制燃燒化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行來實施滅火。另外,利用固體微粒分解過程中產(chǎn)生的水來吸收熱量,降低火災(zāi)防護(hù)區(qū)的溫度。2.2關(guān)于大型變量的消防滅火方法的建議2.2.1水噴霧滅火方式建議使用固定式水噴霧滅火方式或排油注氮滅火方式。當(dāng)變壓器已發(fā)生火災(zāi)時,水噴霧滅火方式滅火效果顯著;當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障,變壓器油箱還未爆裂時,排油注氮滅火方式因為有防爆、防火功能,可以將變壓器火災(zāi)撲滅在變壓器油箱爆裂之前。2.2.2細(xì)水霧消防滅火系統(tǒng)建議采用排油注氮或細(xì)水霧消防滅火裝置。若使用細(xì)水霧消防滅火裝置,宜采用組合分配系統(tǒng),這樣,對多臺變壓器只需一組動力氮?dú)馄亢蛢λ蕖?.2.3地下和半地下蘇維埃站的大型壓力源不宜采用排水困難及需要安排專用消防建筑用房的固定式水噴霧滅火系統(tǒng)。建議采用