油浸电力变压器消防设计技术

陈松山 保定天威卓创电工设备科技有限公司

变压器是供电过程中最为关键的设备，变压器在运行的过程中难免会出现一些故障问题，而较为严重的故障会引起变压器的爆炸和火灾事故。因此，电力部门需要对变压器的消防设计加以重视，有效地降低火灾发生的概率，更好地对变压器运行的状态进行保障，进一步促进电力企业经济效益的提升和发展，为人民创造更加良好的生活条件。

一、油浸变压器火灾的基本特点

（一）油浸式变压器火灾的危险性分析

大型的油浸式变压器主要的组成部分包括铁芯、线圈、油箱、散热器、绝缘套管、防爆管、安全气管等，内部的绝缘衬垫和支架多数都是使用纸板、纱布等可燃物组成，并且还包含大量具有绝缘和散热作用的绝缘油，这些组件共同组成油浸式变压器。在变压器正常运行时的油温需要保持在50-70摄氏度之间，最高的油温不能超过95摄氏度。因此，如果变压器的箱体内部出现短路或者电压过载等故障，特别是当温度超过400摄氏度时，可燃的绝缘材料和绝缘油受到高温的影响和变压器电弧的作用，出现分解、膨胀导致甲烷、丙烷等已经完全饱和的氢氧化物产生，当温度超过800摄氏度后，通过分解会出现甲烷、乙烯、丙烯没有完全饱和的氢氧化物。如果变压器内部的硅钢片之间的绝缘层被破坏，导致铁芯局部温度过高，完全超过900摄氏度时，变压油几乎会全部分解成甲烷、氢等物质。变压器高能供电的情况下，变压器局部的温度最高可以达到3000摄氏度，在高温的环境下可燃气体不断产生，让变压器内部的压力不断增加，最终可能会出现火灾或者爆炸等较为严重的安全事故，安全事故的发生不仅会对现场工作人员的生命安全造成影响，还会对企业的经济效益产生影响[1]。

（二）油浸式变压器火灾事故发生的主要原因

油浸式变压器火灾的主要危险源来自变压器油，变压器油的组成主要是碳氢化合物，闪点在140摄氏度左右，变压器油的燃点在165到190摄氏度之间，自然点在330摄氏度左右，所以变压器油是一种具有可燃性的绝缘液体。变压器作为变电站重要的供电设备，由于变压器经常会出现短路、接触不良等故障，导致变压器油出现泄漏引起绝缘散热性能较差、超负荷运行的情况，这些原因还会造成变压器内部绝缘介质被破坏，而产生绝缘击穿问题，引起弧光的放电，在多种因素的影响下，变压器油快速分解，产生多种饱和以及不饱和的可燃气体，油箱内部的压力也在急剧上升，内部压力超过变压器油箱自身能够承受的能力范围，导致变压器油箱出现爆炸或者涨裂等情况。在高温下完成分解的变压器油和高温气体的漏出，与空气产生接触后出现燃烧现象，引起变压器火灾，变压器油枕的绝缘油不断进入箱体，导致火灾发生后很难进行扑灭，造成更为严重的经济损失，影响范围也会不断地扩大。

二、油浸式变压器消防灭火系统设计

（一）水喷雾消防灭火系统设计

水喷雾消防灭火系统主要是利用水雾喷头将一定压力下的水进行分解成细微的水雾进行灭火或者冷却的一种固定灭火系统，本文在此对水喷雾消防灭火系统的设计进行简要阐述。

（1）水喷雾消防灭火系统的组成。水喷雾灭火系统主要的组成部分包括水资源、供水系统、水管、雨淋阀门组、过滤器和喷头等部件组成。水雾喷头一般的情况下可以分成中速、高速两种水雾喷头形式，雨淋阀门的控制也有三种基本的控制方式，分别是电磁阀门控制、手动控制以及远程手动控制[2]。

（2）水喷雾消防灭火系统的工作原理。油浸式变压器水喷雾灭火系统是一种较为典型的灭火系统装置，系统的开关都是由雨淋阀门进行控制，而雨淋阀也是一种消防专用的水力阀门，应能满足水喷雾灭火系统的自动、手动、远程和应急的控制要求。除了雨淋阀门外，阀门组织要求配套设备的压力表、水力警铃和压力开关等都能满足水喷雾灭火系统自身的供水压力，更好地对雨淋阀门的开启和关闭状态进行保护。

（3）水喷雾消防灭火系统的设计思路和基本参数。油浸式变压器水喷雾消防系统主要是由消防蓄水池、消防稳压泵和供水管网等部件所组成。一般的情况下，电力企业的室外均设有消防栓给水系统，消防栓装置可以与水喷雾灭火系统有效地进行结合，在水喷雾系统中将控制阀组进行分隔，管网日常所需要的压力可以由变频稳压泵进行提供，以此来确保消防水管网压力的充足。通常的时候，一台变压器需要配备一套雨淋阀组，并且环境温度不能低于4摄氏度的范围，排水设施的室内安装地点应当靠近需要保护的地点，更好的保证灭火的效果。变压器的水喷雾管道布置可以根据实际的情况进行调整。

（4）水喷雾灭火系统适用的条件。水喷雾灭火系统能够适用的范围较广，在使用的过程中能够对变压器的主体表面迅速降温，细小的水雾可以隔绝周边的氧气含量，从而实现灭火的目的。同时，还能够将变压器油进行稀释，增强实际灭火的效果。在缺水或者严寒的地区中，变压器放在室外的时候，水喷雾灭火系统不能使用[3]。

（二）排油注氮消防灭火系统设计

（1）消防管理。通过对油浸式变压器火灾情况的分析可以发现，变压器短路或者持续故障的时间中，如果可燃气体的数量或者压力超过变压器自身的容量范围时，将会出现爆炸或者火灾的情况。经过调查发现，在变压器火灾的众多案例中从故障到爆炸的过程中经常不会超过1秒。排油注氮的方案主要是通过对压力进行探测或者对温度进行测量，从而对变压器进行保护动作，在0.5秒以内将排油系统进行启动，将变压器油箱中的部分绝缘油排空，降低油箱中的压力，同时阻断油枕到本体的油路，并且在3秒之后在变压器的底部进行氮气的填充，由于氮气本身的温度较低和自身的不可燃性，通过在油箱内注入氮气，降低油温隔绝高温油与空气的接触，从而实现防火防爆以及灭火的目的。

（2）排油注氮消防系统工作的原理。首先，当故障检测系统发现变压器内部故障进行检测产生的高压力或者火灾的温度感应以及重瓦斯等信号的时候，需要在0.2秒以内将排油注氮设备进行启动。由于排油注氮消防系统最大的特点就是能够防爆，因此在火灾发生之前就需要及时进行启动，这也是系统存在的意义，在启动的过程中不能出现错误操作，将变压器油箱内部所有绝缘油进行排空，造成更大的经济损失。在压力检测或者高温探测的过程中，需要保证系统检测运行的精准性，在对可靠性进行保障的前提下，尽可能防止系统错误行动的发生。其次，在检测系统接收到故障信号之后，需要快速地进行相关操作，并且在绝缘油排出后的3秒之后将氮气灌注到变压器内部，确保上部空气与绝缘油的有效隔绝，实现对变压器降温、阻止空气流通的作用，并且还能实现防止复燃的效果[4]。

（3）排油注氮消防系统的优点。排油注氮消防系统能够很好地防止变压器出现爆炸的问题，通过对消防柜中的压力控制器进行探测，在火灾报警信号发出的同时，开始排油注氮设备。在变压器内部绝缘油排放后，降低变压器内部产生的压力，再通过注氮来隔绝液体与空气的接触，不仅能够降低油温冷却装置，还能够防止火灾的发生。排油注氮消防系统无须设置较大的消防水池，因此占地面积较小，施工建设的周期性较短。

三、结束语

油浸变压器消防系统的设计对于供电的安全性以及正常运行有着极为重要的作用，电力企业需要对此方面加以重视。变压器作为供电的重要组成设备，运行的安全性和稳定性都对电力企业发展和供电的质量有着直接影响，因此需要加强对变压器的检测，对相关配件的维修和养护进行规划。本文主要对两种较为常见的消防手段进行阐述，希望对今后电力企业的发展提供一些参考和帮助。