油浸式变压器的灭火系统

油浸式变压器的灭火系统

姚婷婷

杭州协东电力设计工程有限公司310000

摘要：随着水喷雾灭火系统在变压器上的广泛应用，国内相关单位也相继进行了一些试验研究，但试验时一般用油盘代替变压器本体，由于其火灾模式和实际变压器的火灾模式有较大差距，试验并不能客观反映水喷雾对油浸变压器的灭火特性。因此，得到的试验数据对指导实际设计并无太大意义。从近年来的油浸变压器火灾案例来看，水喷雾灭火系统有成功的案例，也有失败的案例。按规范设计的水喷雾系统能否有效扑灭变压器火灾，设计参数是否合理、经济，还有待于更深入的试验研究。为此，公安部天津消防研究所按照变压器的实际尺寸建造了试验模型，并进行了数次灭火试验研究，系统研究了水喷雾对变压器火灾的灭火特性。另外，结合相关试验，对水喷雾用于变压器火灾时的电绝缘性能进行了分析。

关键词：油浸式变压器；水喷雾

1油浸式变压器火灾特点及原因

1.1油浸式变压器的火灾特点

油浸式变压器主要由均压球、铁芯、线圈、油箱、储油柜及组件构成，油箱和储油柜中的变压器油是油浸式变压器火灾的主要可燃物。变压器油分矿物变压器油和合成变压器油两种。矿物变压器油的主要成分有烷烃、环烷烃及芳香烃三类。合成变压器油在某些特性上优于矿物变压器油，比如聚氯联苯、聚二甲基硅氧烷、三甲醇基丙烷酯和季戍四醇酯等都具有难燃或不燃特性。变压器油的燃烧遵循液体燃烧的一般规律，先蒸发成燃料蒸汽，与空气混合，遇到点火源发生燃烧。由于短路、过电压等故障，变压器油受热分解产生氢气和烃类等易燃气体，油气溶解在变压器油中使其闪点从135℃以上降低至52℃。随着易燃气体的增多，变压器内部压力剧增，油箱爆裂使得易燃气体与空气形成爆炸性混合气体，被变压器本身温度引燃造成火灾甚至爆炸。

1.2油浸式变压器的火灾原因

油浸式变压器发生火灾的原因主要有以下几种：a.变压器油箱爆裂着火：出线端由于短路导致绕组烧毁，从而被过电压击穿，变压器的继电器保护、压力释放阀失灵，从而发生火灾；b.绝缘套管爆燃着火：因为绝缘套管密封不到位导致绝缘能力下降，当发生过电压时防爆管不能及时泄压，从而发生火灾；c.由于调压开关与绕组连接部分接触不良，运行过程中的高温使液体油分解出蒸汽，从而引起爆炸火灾；d.制造中存在缺陷，运输、安装中损伤或维护不当，都会引起变压器火灾。

2水喷雾系统的灭火原理及系统组成

水喷雾系统灭火原理：利用厂区稳高压消防水（水压一般大于0.7MPa）经过离心雾化型水雾喷头，可喷射出雾状水流，雾状水粒的平均粒径一般在100～700μm之间。水雾喷在变压器表面上，一方面进行冷却，另一方面使变压器与空气隔绝，产生窒息、乳化、稀释而起灭火作用。它可以有效地扑灭闪点高于60℃的液体火灾，且有不造成液体飞溅和电气绝缘度高的特点，是一种较为可靠且经济的灭火系统。水喷雾灭火系统组成：由厂区稳高压消防给水系统、过滤器、雨淋阀组、配水管道、油浸变压器专用离心雾化水雾喷头、管道支架、火灾探测报警装置等组成。雨淋报警阀组控制说明：油浸变压器外表面处设置火灾探测报警装置，火灾探测一般采用缆式线型定温火灾探测器，多层并列排布，缠绕在变压器发热最严重的部位，尽量使其紧密连接，当火灾探测报警，信号传至全厂消防控制室，人工确认后，开启雨淋阀组，启动消防水泵，着火变压器对应的水喷雾系统开启。火灾报警控制器置于消防控制室内，实行24h监控，为防止误报常采用自动报警，人工灭火控制。由于变压器复杂不规则的外形，加之目前仍未有专门的油浸变压器水喷雾设计规范，所以十分有必要对该灭火系统进行探讨，使其趋于完善。

3油浸式变压器火灾探测

3.1火灾探测器的选型

在选择油浸式变压器火灾探测器时，考虑变压器由于电气故障使其外表温度快速升高，我们选择感温探测器；由于变压器安装环境的特点，我们认为应选取防水防潮性能更优的线型感温火灾探测器，在变压器周围对其进行实时温度监测，从而达到早期、准确的预警效果。

3.2火灾探测器的设置

线型感温火灾探测器应采用正弦波方式，分上、中、下三层，接触安置于变压器外表面。为便于维护，可采用将探测器安装在固定支架上的架空方式；当采用水喷雾灭火系统时，也可将探测器按上述方式固定在水喷雾的管路上。

4油浸式变压器灭火

目前油浸式变压器自动灭火方法有：固定水喷雾灭火、细水雾、排油注氮和“SP”速灭合成型低泡喷淋灭火方式。水喷雾灭火系统是油浸式变压器采用最广泛的灭火系统，由水源、供水设备、管道、雨淋阀组、过滤器和水雾喷头等组成。该系统适用于扑救固体物质火灾、丙类液体火灾、饮料酒火灾和电气火灾，不得用于扑救遇水能发生化学反应造成燃烧、爆炸的火灾，以及水雾会对保护对象造成明显损害的火灾。排油注氮式灭火装置的基本组成是灭火箱控制箱、氮气瓶、开启阀、排油管路、注氮管路、快速排油阀、关闭阀、探测器。其工作原理是当探测器、气体继电器发出与逻辑动作信号，快速排油阀动作，排出高温油层，经中间继电器延时，氮气开启阀动作，注入氮气搅拌降温。SP合成型泡沫喷淋灭火系统的组件主要由储液罐、氮气钢瓶、电动阀、减压阀、安全阀、压力表和管道等部件组成。SP合成型泡沫喷淋灭火系统采用合成型阻燃灭火剂和水按一定比例混合储存于储液罐中，火灾时，通过火灾自动报警系统联动控制或手动控制，在高压氮气驱动下，推动储液罐内的合成型阻燃灭火剂经管道和水雾喷头雾化后，将合成型阻燃灭火剂喷射到保护对象表面迅速冷却，并产生一层阻燃薄膜，使保护对象与空气隔离，达到迅速灭火的目的。

5结论

由于短路、过电压等故障，变压器油受热分解产生氢气和烃类等易燃气体。随着易燃气体的增多，变压器内部压力剧增，油箱爆裂使得易燃气体与空气形成爆炸性混合气体，在变压器本身温度的引燃下造成火灾甚至爆炸。一般通过安装气体继电器、压力保护装置预防油浸式变压器火灾。在变压器内部故障产生的气体或油流作用下接通气体继电器信号或跳闸回路，使有关装置发出警报信号或使变压器从电网中切除；由于短路故障产生的高温或电弧引起变压器油的分解，产生大量气体，使油箱压力急剧升高，通过压力释放阀将产生的压力释放出来。利用感温、感烟探测器探测油浸式变压器早期火灾，将水喷雾、排油注氮式及SP合成型泡沫喷淋等灭火系统应用于油浸式变压器灭火。

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