电厂主变压器区域消防喷头误动作的故障分析

2022-07-14石志超范玉国

设备管理与维修 2022年9期

石志超，孙威，范玉国

（中广核核电运营有限公司，广东深圳 518116）

0 引言

主变压器为高压带电设备，含大量可燃物质，如绝缘油等，加上绕组内部对地短路，铁芯故障引起过热，变压器过负荷运行引起温度升高等因素，使变压器成为火灾高风险区域。为了及时控制初期阶段的火灾，某南方沿海电厂主变压器区域设置了高速喷淋自动灭火系统，该系统通过分布在变压器各部位的闭式喷头感温探测。火灾发生时，闭式喷头上的玻璃球感温破裂后，所在探测管线泄压，启动雨淋阀，投运消防水喷淋。

1 故障现象

（1）主变压器消防喷淋误启动。近年来多次主变压器消防喷淋动作的故障，确认现场没有火情后，隔离主变消防。设备状态检查确认，其中一个探测喷头的玻璃球误爆破碎。闭式喷头公称动作温度为68℃，更换新备件后重新投运消防系统（图1）。

图1 主变区域消防闭式探头

（2）探测喷头的感温液体泄漏。定期检查发现多起探测喷头的感温元件漏液的情况，进一步检查为玻璃球表面有裂纹（表1）。

表1 消防闭式探头历史故障信息

2 原因分析

2.1 环境工况

探测喷头的误爆或漏液故障集中出现在主变区域，常发生于夏季的降雨后。夏日的降雨前后，消防玻泡存在冷热急变的过程，玻璃球反复受到感温液体膨胀应力的作用，处在高疲劳状态。

主变区域处在室外，受到日晒，且由于主变本体散热，其环境温度远高于同处室外的厂变、辅变等区域。在对主变三相油温（A相57℃，B相60℃，C相63℃）进行对比后，选取油温最高的C相区域作为测量对象，在阳光的照射下，使用红外测温仪测量，探测喷头处的最高温度达到58.5℃。

2.2 规范要求

原设计主变区域采用的消防探测喷头公称动作温度均为68℃。国标GB 18428—2010《自动灭火系统用玻璃球》规定[1]：公称动作温度为68℃的玻璃球，色标为红色，静态动作温度范围在65～74℃。另外，国标GB 50084—2017《自动喷水灭火系统设计规范》规定[2]：“闭式喷头（探头）的公称动作温度宜比使用环境的最高温度高30℃”，即建议动作温度为68℃的消防探测玻泡应用于最高不超过38℃的环境。

主变区域现场最高环境温度58.5℃，高于规范推荐值38℃。

虽然上述规定不是强制要求，但从外部反馈和相关资料来看，当玻泡受热至距其公称动作温度的30℃范围内时，玻泡内的感温液体开始膨胀，并对玻璃球壁施加压力。

汽轮机区域内消防探头的环境温度也比较高，最高环境温度达到46.8℃，但该区域的消防探头未发生误爆或漏液的情况。与汽机区域相比，主变区域的温差变化较大。尤其在夏日的降雨前后，消防探头存在冷热急变的过程，玻璃球反复受到感温液体膨胀应力的作用，处在高疲劳状态。所以，主变区域的消防探头动作温度选型应充分考虑严苛环境的影响。

2.3 样品检测

为分析闭式喷头本身性能差异，选取现场不同区域、不同品牌的闭式喷头样品，外送天津消防研究生对闭式喷头进行相关检测，检测内容有静态温度试验、疲劳试验。

根据GB 18428—2010标准中闭式喷头的玻璃球公称动作温度标准，静态动作温度符合表2规定。

表2 玻璃球的静态动作温度 ℃

检测结果显示：①71%的现场送检样品动作温度不合格，说明闭式喷头存在老化现象；②动作温度向上漂移的样品均为A品牌老型号的闭式喷头；③动作温度向下漂移的样品均为A品牌新型号的闭式喷头；④合格区间范围内的样品为全部的B品牌新探头、部分A品牌新型号探头。

该检测结果与现场实际情况一致，即误动作的探头大部分为A品牌新型号探头、个别为B品牌新探头，而A品牌老型号探头未发生过误动作。

在主变区域的高热疲劳状态下，消防探头存在老化现象。从统计角度上看，A品牌新型号探头温度向下漂移，由于主变区域环境温度较高，可能出现个别探头误爆的情况；A品牌老型号探头动作温度向上漂移，动作温度较高，反而不易出现误爆。现场更换A品牌新型号探头后，集中出现误动作的故障，通过检测结论表明，与该批次的消防探头动作温度向下漂移、低于规范要求的最低动作温度有关（图2）。