油浸電力變壓器排油注氮滅火裝置設計

劉冉

摘 要：眾所周知，變壓器是電力系統電力配送的關鍵環節，但是，變壓器在運行過程中不可避免的會出現一些故障，在故障運行時會引發變壓器起火事故，因此，電力部門應完善電力變壓器的消防設計。變壓器的設備組成中絕緣油占了很大一部分比重，絕緣油在電力變壓器中的主要作用有兩個：一是使變壓器內部結構與外部環境絕緣，二是散熱。當變壓器內部結構出現故障時，如：線圈短路，會使線圈內部發熱嚴重，變壓器內部溫度急劇上升，從而引起火災或者爆炸的危險事故，一旦變壓器出現問題，將給整個電力系統造成巨大的經濟損失。鑒于此，本文是對油浸電力變壓器排油注氮滅火裝置設計工作進行研究和分析，僅供參考。

關鍵詞：油浸電力變壓器；消防設計；技術

引言：大型油浸式電力變壓器室水力高電壓等級變電站的核心設備，主要由鐵芯、油箱、油枕、散熱器、繞組高壓套管等組成，其內部使用了大量易燃的固體絕緣材料和變壓器油。當過負荷、操作過電壓、雷擊過電壓等外部因素或絕緣順壞老化、接觸不良、油質老化等內部因素出現，會導致短路、電弧、閃絡、高溫等電氣故障現象發生，致使變壓器油分解，產生大量的H2、C2H2等可燃氣體。在高溫的作用下，急劇膨脹。變壓器箱內的溫度和壓力在短時間內劇增，當變壓器油箱內溫度、壓力升高至極限時，可能導致變壓器將燃燒、爆炸，油箱內部的燃油大面積涌出，火災蔓延。

一、油浸電力變壓器發生火災的原因與危險性分析

1、事故原因

變壓器事故的誘發原因有很多，如果不能對變壓器的安全進行有效的管理，一旦發生火災將會對變壓器主機和整個電力系統造成不可彌補的損失。由于變壓器在電力系統中占據重要的地位，所以，電力企業一定要加強對變壓器器的安全管理，分析引發變壓器火災的諸多原因，從源頭消滅火災隱患。經過大量的實際研究發現，造成油浸電力變壓器火災事故的主要原因有以下幾種：一是，變壓器內部線圈絕緣層破損，使線路中的電流短路，從而引發線圈發熱或燃燒；二是，變壓器內部線圈一些關鍵部位接觸不良使變壓器內部出現電火花，在變壓器內部引發爆炸事故；三是，變壓器油更換不及時，老化變質的變壓器油引發變壓器火災事故。

2、變壓器火災危險性分析

變壓器一旦發生故障，將會使整個電力系統的配送環節無法完成，使居民用電和工業都不同程度的受到一定的影響，因此，電力企業一定要重視電力輸送環節過程中的變壓器安全管理，避免因變壓器故障導致整個配送電系統的癱瘓。目前，我國的一些重要變電場所都會配置相關的變壓器管理人員，如果變壓器所在地因變壓器故障出現較大的火災，很可能會威脅到電力工作人員的人身安全，并且給周邊環境造成一定的影響。

二、油浸電力變壓器幾種常用的消防設計技術

由于油浸電力變壓器發生火災的危害性巨大，波及范圍廣，所以，我國強制要求電力企業進行相關的變壓器消防設計，做到防患于未然。目前，電力企業常用的電力變壓器消防設計有以下幾種：一是合成型泡沫噴霧消防系統，二是排油注氮消防系統，三是水霧滅火系統。由于以上幾種消防設計各有優缺點，所以，有些電力企業在進行變壓器消防系統設計時可能會采用以上設計中的一種或多種，以達到萬無一失的目的。下文主要對上述幾種變壓器消防系統的工作原理和操作方式進行簡要介紹。

1、合成型泡沫噴霧消防系統

合成型泡沫滅火系統和常見的泡沫式滅火器的使用材料和滅火原理大致相同，合成型泡沫可以覆蓋在已經燃燒的變壓器上，使燃燒物與空氣中的氧氣隔離喪失著火的條件。合成型泡沫具要高效的阻燃功能，并且對于變壓器內部的變壓器油的著火有著很好的抑制效果，當變壓器火災現場有大量的變壓器油流出時，合成型泡沫可以覆蓋在油上，并且在油的表面形成一層水膜，該水膜可以隔絕油和氧氣的接觸，達到阻燃的目的。由于變壓器火災一般是由電流異常引起，因此，在進行火災消防之前要將所有的電流切斷，保證消防過程的安全和二次起火的可能性。變壓器火災一旦引發會產生很大的火勢，高溫熱浪下救援人員很難靠近火源，因此，合成型泡沫要通過特制的高壓噴頭進行滅火，這樣既可以保證整個救援過程中的安全性，又可以使火勢在高壓的沖擊下減小。由于油浸電力變壓器火災具有突發性，所以，在泡沫消防系統設計過程中有以下幾種操作方式：一是自動應急泡沫滅火，二是手動滅火，三是機械式滅火。自動應急滅火主要通過引入信息自動化技術來實現，在變壓器安裝區域，通過火災報警器與計算機控制系統的連接來分析判斷變壓器情況，當出現火災時通過自動化控制系統來進行滅火裝置的啟動，實現自動滅火，整個過程沒有人員的參與，屬于應急型自動滅火。當主變壓器發生火災時需要相關工作人員參與滅火，根據實際的火災情況啟動相關的滅火裝置。一旦火災繼續擴大，并且火災已經損壞了電氣自動設備時，就需要工作人員進行手動機械打開泡沫噴霧閥門，對變壓器火災進行有效的控制。

2、排油注氮消防系統

氮氣具有冷卻和絕緣的功能，排油注氮消防系統就是應用了氮氣的這一功能。由于變壓器內部周圍有變壓器油，這些油的存在是導致變壓器火災變大的主要原因，因此，當變壓器出現著火現象時，首先排除一定量變壓器油，然后將一定量的氮氣注入到原變壓器油存在的空間中，使現有的變壓器油與氮氣充分混合，降低變壓器油的溫度和變壓器的整體溫度，從源頭上解決變壓器的著火隱患。排油注氮消防系統在設計過程中要在變壓上安裝溫度傳感器來探知變壓器溫度的變化，一旦變壓器出現溫度較高的情況時，立即啟動該消防系統。首先要切斷與變壓器連接的所有電流電路，使變壓器處于完全斷開的狀態，然后通過自動化的控制裝置來實現排油注氮的整個過程，防止變壓器二次燃燒。該變壓器器消防設計主要是以預防變壓器火災為主，將變壓器火災消滅在萌芽狀態，并且該方法對變壓器進行滅火以后通過一定的維修還可使變壓器再次投入使用。由于排油注氮設計系統屬于預防性設計，因此，很多電力企業在進行其他消防設計的同時也進行了該消防設計，多種設計方法并用，最大限度的對變壓器火災進行控制。

3、水噴霧滅火系統

水噴霧滅火系統相對以上兩種滅火方式較為傳統，是一種出現較早的變壓器滅火系統。與其他大型火災的水槍滅火方法類似，通過高壓水槍產生大量的高壓水霧來控制變壓器火災火勢，進而達到消滅火災的目的。大量小顆粒的水霧可以通過蒸發吸熱的物理原理帶走火災現場的大量熱能，降低現場溫度，控制火情。水噴霧滅火系統的設計造價相對較高，并且日程的維護資金需求較大，由于水噴霧滅火系統的整體自動化程度不高，需要設置專門的消防水池和消防管路，因此，該設計方法并不如以上兩種方法便于使用。水噴霧滅火系統在設計過程中也分為自動滅火部分和手動滅火部分，當位于變壓器內部的火災報警器報警時，通過計算機控制系統啟動消防系統，但是水霧滅火系統的自動化控制相對比較復雜，需要通過計算機控制很多的水閥，并且在進行自動化控制過程中經常會出現水閥不受控制的情況，因此，水噴霧滅火系統主要還是需要通過人來控制，在發生火災時需要投入大量的人力物力。

結束語

綜上所述，油浸電力變壓器的消防設計對于整個電力系統的正常運行十分重要，電力企業應加大重視力度。本文主要闡述了幾種常見的變壓器消防設計技術，希望可以給電力企業管理者提供一些參考。

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