2015年一級(jí)消防消防工程師綜合能力考點(diǎn)：電力變壓器防火防爆

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電力變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，以互感現(xiàn)象為基礎(chǔ)，將一定電壓的交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌妷航涣麟娔艿脑O(shè)備，按其冷卻介質(zhì)不同又可分為干式變壓器和油浸式變壓器。

一、電力變壓器的火災(zāi)危險(xiǎn)性

電力變壓器是由鐵芯柱或鐵軛構(gòu)成的一個(gè)完整閉合磁路，由絕緣銅線或鋁線制成線圈，形成變壓器的原、副邊線圈。除小容量的干式變壓器外，大多數(shù)變壓器都是油浸自然冷卻式，絕緣油起線圈間的絕緣和冷卻作用。變壓器中的絕緣油閃點(diǎn)約為135℃，易蒸發(fā)燃燒，同空氣混合能形成爆炸混合物。變壓器內(nèi)部的絕緣襯墊和支架大多采用紙板、棉紗、布、木材等有機(jī)可燃物質(zhì)組成，如1000kVA的變壓器大約用木材0.012m3，用紙40kg，裝絕緣油1t左右。所以，一旦變壓器內(nèi)部發(fā)生過(guò)載或短路，可燃的材料和油就會(huì)因高溫或電火花、電弧作用而分解、膨脹以致氣化，使變壓器內(nèi)部壓力劇增。這時(shí)，可引起變壓器外殼爆炸，大量絕緣油噴出燃燒，燃燒著的油流又會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大火災(zāi)危險(xiǎn)。

二、電力變壓器的安全設(shè)置

根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求，電力變壓器的安全設(shè)置應(yīng)符合以下要求：

1.油浸變壓器室、高壓配電裝置室的耐火等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)，其它防火設(shè)計(jì)應(yīng)按《火力發(fā)電廠和變電所設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50229等規(guī)范的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

2.油浸電力變壓器、充有可燃油的高壓電容器和多油開(kāi)關(guān)等用房宜獨(dú)立建造。當(dāng)確有困難時(shí)可貼鄰民用建筑布置，但應(yīng)采用防火墻隔開(kāi)，且不應(yīng)貼鄰人員密集場(chǎng)所。

3.變、配電所不應(yīng)設(shè)置在甲、乙類廠房?jī)?nèi)或貼鄰建造，且不應(yīng)設(shè)置在爆炸性氣體、粉塵環(huán)境的危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)。供甲、乙類廠房專用的10kV及以下的變、配電所，當(dāng)采用無(wú)門(mén)窗洞口的防火墻隔開(kāi)時(shí)，可一面貼鄰建造，并應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50058等規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。乙類廠房的配電所必須在防火墻上開(kāi)窗時(shí)，應(yīng)設(shè)置密封固定的甲級(jí)防火窗。

4.多層民用建筑與變電所的防火間距，應(yīng)符合《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定。10kV以下的箱式變壓器與建筑物的防火間距不應(yīng)小于3.00m.

5.油浸電力變壓器、充有可燃油的高壓電容器和多油開(kāi)關(guān)等用房受條件限制必須布置在民用建筑內(nèi)時(shí)，不應(yīng)布置在人員密集場(chǎng)所的上一層、下一層或貼鄰，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）變壓器室應(yīng)設(shè)置在首層或地下一層靠外墻部位。

（2）變壓器室的門(mén)均應(yīng)直通室外或直通安全出口；外墻開(kāi)口部位的上方應(yīng)設(shè)置寬度不小于1.0m的不燃性防火挑檐或高度不小于1.20m的窗檻墻；

（3）變壓器室與其它部位之間應(yīng)采用耐火極限不低于2.00h的不燃性隔墻和1.50h的不燃性樓板隔開(kāi)。在隔墻和樓板上不應(yīng)開(kāi)設(shè)洞口，當(dāng)必須在隔墻上開(kāi)設(shè)門(mén)窗時(shí)，應(yīng)設(shè)置甲級(jí)防火門(mén)窗；

（4）變壓器室之間、變壓器室與配電室之間，應(yīng)采用耐火極限不低于2.00h的不燃燒體墻隔開(kāi)；

（5）油浸電力變壓器、多油開(kāi)關(guān)室、高壓電容器室，應(yīng)設(shè)置防止油品流散的設(shè)施。油浸電力變壓器下面應(yīng)設(shè)置儲(chǔ)存變壓器全部油量的事故儲(chǔ)油設(shè)施；

（6）應(yīng)設(shè)置火災(zāi)報(bào)警裝置；

（7）應(yīng)設(shè)置與油浸變壓器容量和建筑規(guī)模相適應(yīng)的滅火設(shè)施。根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定，單臺(tái)容量在40MVA 及以上的廠礦企業(yè)油浸變壓器，單臺(tái)容量在90MVA 及以上的電廠油浸變壓器，單臺(tái)容量在125MVA 及以上的獨(dú)立變電站油浸變壓器；設(shè)置在高層民用建筑內(nèi)、充可燃油的高壓電容器和多油開(kāi)關(guān)室均宜采用水噴霧滅火系統(tǒng)。設(shè)置在室內(nèi)的油浸變壓器、充可燃油的高壓電容器和多油開(kāi)關(guān)室，可采用細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。

三、電力變壓器本體的防火防爆措施

1.防止變壓器過(guò)載運(yùn)行。如果長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行，會(huì)引起線圈發(fā)熱，使絕緣逐漸老化，造成匣間短路、相間短路或?qū)Φ囟搪芳坝偷姆纸狻?

2.保證絕緣油質(zhì)量。變壓器絕緣油在貯存、運(yùn)輸或運(yùn)行維護(hù)中，若油質(zhì)量差或雜質(zhì)、水分過(guò)多，會(huì)降低絕緣強(qiáng)度。當(dāng)絕緣強(qiáng)度降低到一定值時(shí)，變壓器就會(huì)短路而引起電火花、電弧或出現(xiàn)危險(xiǎn)溫度。因此，運(yùn)行中變壓器應(yīng)定期化驗(yàn)油質(zhì)，不合格的油應(yīng)及時(shí)更換。

3.防止變壓器鐵芯絕緣老化損壞。鐵芯絕緣老化或夾緊螺栓套管損壞，會(huì)使鐵芯產(chǎn)生很大的渦流，引起鐵芯長(zhǎng)期發(fā)熱造成絕緣老化。

4.防止檢修不慎破壞絕緣。變壓器檢修吊芯時(shí)，應(yīng)注意保護(hù)線圈或絕緣套管，如果發(fā)現(xiàn)有擦破損傷，應(yīng)及時(shí)處理。

5.保證導(dǎo)線接觸良好。線圈內(nèi)部接頭接觸不良，線圈之間的連接點(diǎn)、引至高、低壓側(cè)套管的接點(diǎn)、以及分接開(kāi)關(guān)上各支點(diǎn)接觸不良，會(huì)產(chǎn)生局部過(guò)熱，破壞絕緣，發(fā)生短路或斷路。此時(shí)所產(chǎn)生的高溫電弧會(huì)使絕緣油分解，產(chǎn)生大量氣體，變壓器內(nèi)壓力增大。當(dāng)壓力超過(guò)瓦斯斷電器保護(hù)定值而不跳閘時(shí)，會(huì)發(fā)生爆炸。

6.防止雷擊。電力變壓器的電源一般通過(guò)架空線而來(lái)，而架空線很容易遭受雷擊，變壓器會(huì)因擊穿絕緣而燒毀。避雷器的接地線應(yīng)與變壓器的低壓中性點(diǎn)及油箱壁接地螺栓連在一起接地。對(duì)多雷地區(qū)3～10kVY/YO或Y/Y接地的配電變壓器，為防止雷電波從低壓側(cè)侵入，宜在低壓側(cè)裝一組避雷器。低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地時(shí)也應(yīng)設(shè)閥型避雷器。

7.短路保護(hù)要可靠。變壓器線圈或負(fù)載發(fā)生短路，變壓器將承受相當(dāng)大的短路電流，如果保護(hù)系統(tǒng)失靈或保護(hù)定值過(guò)大，就有可能燒毀變壓器。為此，必須安裝可靠的短路保護(hù)裝置。

8.保持良好的接地。對(duì)于采用保護(hù)接零的低壓系統(tǒng)，變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)要直接接地，當(dāng)三相負(fù)載不平衡時(shí)，零線上會(huì)出現(xiàn)電流。當(dāng)這一電流過(guò)大而接觸電阻又較大時(shí)，接地點(diǎn)就會(huì)出現(xiàn)高溫，引燃周圍的可燃物質(zhì)。容量100kVA以下的變壓器接地電阻應(yīng)不大于10Ω。

9.防止超溫。變壓器運(yùn)行時(shí)應(yīng)監(jiān)視溫度的變化。如果變壓器線圈導(dǎo)線是A級(jí)絕緣，其絕緣體以紙和棉紗為主，溫度的高低對(duì)絕緣和使用壽命的影響很大，溫度每升高8℃，絕緣壽命要減少50％左右。變壓器在正常溫度（90 ℃）下運(yùn)行，壽命約20年；若溫度升至105℃，則壽命為7年；溫度升至120℃，壽命僅為兩年。所以變壓器運(yùn)行時(shí)，一定要保持良好的通風(fēng)和冷卻，必要時(shí)可采取強(qiáng)制通風(fēng)，以達(dá)到降低變壓器溫升的目的。

10.變壓器室應(yīng)配備相應(yīng)消防設(shè)施，如纜式線型定溫火災(zāi)探測(cè)器等探測(cè)報(bào)警設(shè)備、二氧化碳或水噴霧等自動(dòng)滅火系統(tǒng)和應(yīng)急照明系統(tǒng)。消防設(shè)施設(shè)備的線路，可以考慮采用銅芯護(hù)套礦物絕緣、耐高溫、防火電纜或其他耐火電纜，以滿足防火的要求。

11.應(yīng)經(jīng)常對(duì)運(yùn)行中的變壓器進(jìn)行檢查、維護(hù)，包括變壓器的聲音、油面、接地、溫度表保護(hù)裝置、套管以及變壓器整體整潔等是否完好、正常，便于及早發(fā)現(xiàn)隱患即時(shí)處理。