油浸變壓器兩種消防安全保護(hù)措施的比較

油浸變壓器兩種消防安全保護(hù)措施的比較

根據(jù)中國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃和2010年目標(biāo)草案的要求，中國2010年對73060.8400臺機(jī)組消防設(shè)施進(jìn)行了投資。為此,選擇恰當(dāng)?shù)南涝O(shè)施以保護(hù)變壓器的安全是十分重要和必要的。公安部技術(shù)監(jiān)督委員會(huì)于2009年6月批準(zhǔn)發(fā)布了GA834-2009《泡沫噴霧滅火裝置》和GA835-2009《油浸變壓器排油注氮滅火裝置》,筆者對變壓器排油注氮、合成泡沫噴霧兩種滅火方式進(jìn)行專題論述。1變壓器內(nèi)部粘連故障油浸電力變壓器火災(zāi)危險(xiǎn)性源于變壓器油,變壓器油是碳?xì)浠衔?閃點(diǎn)為140℃左右,燃點(diǎn)是165～190℃,自燃點(diǎn)是330℃左右,是可燃的絕緣液體。由于變壓器短路、接觸不良、油泄漏而引起絕緣散熱不好、超負(fù)荷或外部機(jī)械等原因造成起變壓器內(nèi)部絕緣被破壞而導(dǎo)致絕緣擊穿,引起弧光放電,變壓器油迅速分解,產(chǎn)生多種高溫可燃?xì)怏w,油箱壓力驟增,超過變壓器油箱的機(jī)械承受能力,導(dǎo)致變壓器箱體漲裂(或爆炸)。高溫變壓器油及高溫氣體噴出,遇空氣立即燃燒,引發(fā)熊熊烈火,再加上變壓器油枕的油仍然不斷進(jìn)入箱體,造成“火上澆油”。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),從1970年至1976年10月國內(nèi)110～220kV變壓器發(fā)生事故157臺次;1990年至1994年全國在用的110kV及以上的變壓器共8169臺,發(fā)生事故292臺次,其中變壓器匝間絕緣和主絕緣事故平均占總事故的65%。而變壓器的火災(zāi)事故大多以變壓器爆炸起火為主要因素。2水噴霧滅火系統(tǒng)根據(jù)GB50229-2006《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中的第11.5.4條:“單臺容量為125MVA及以上主變壓器應(yīng)設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)、合成型泡沫噴霧系統(tǒng)或其他固定式滅火器裝置?！币?guī)范條文說明第11.5.4條“固定滅火系統(tǒng)除了采用水噴霧滅火系統(tǒng)外,排油注氮滅火裝置和合成泡沫噴淋滅火系統(tǒng)在變電站中的運(yùn)用也逐漸增加,且均通過了消防檢測機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn),因此也可作為變電站的消防滅火措施”。3泡沫噴霧消防系統(tǒng)3.1高效泡沫滅火合成型泡沫噴霧滅火裝置是采用高效泡沫滅火劑為滅火藥劑,在一定的壓力作用下通過專用的噴頭,將滅火藥劑噴射覆蓋到滅火對象上,利用該滅火劑具有泡沫和水霧的隔離、冷卻、乳化、窒息等綜合效應(yīng)來迅速滅火。高效泡沫滅火劑滅火級別高,功能齊全,在撲救A類(變壓器本體)火災(zāi)時(shí)具有粘貼性、滲透和阻燃之功效;在撲救B類(變壓器冷卻油)火災(zāi)時(shí)呈現(xiàn)出水成膜泡沫特性,在滅火過程中泡沫層析出的水能在油類(烴類)燃料表面快速形成一層水膜,迅速抑制燃料蒸發(fā),使泡沫層迅速蔓延,覆蓋燃料表面,發(fā)揮泡沫和水膜的雙重作用滅火,具有控火快、滅火迅速、效能高、流動(dòng)性好和自封能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。合成泡沫滅火劑供給強(qiáng)度4L/(min·m2),連續(xù)供給時(shí)間為10min,噴射壓力不小于0.35MPa。3.2多閥獨(dú)立保護(hù)裝置由儲(chǔ)液罐、氮?dú)鈫?dòng)源、氮?dú)鈩?dòng)力源、減壓閥、安全閥、控制電磁閥、分段閥(保護(hù)不同區(qū)域的噴霧閥門)、噴頭、控制單元、火災(zāi)溫度探測單元和各種管件組成。3.3泡沫噴霧劑的控制能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)、機(jī)械應(yīng)急三種控制方式。(1)氮?dú)鈫?dòng)源控制電磁閥當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式“自動(dòng)/手動(dòng)”選擇開關(guān)置于自動(dòng)位置時(shí),系統(tǒng)處于自動(dòng)運(yùn)行方式,控制主機(jī)實(shí)時(shí)對主變壓器溫度、三側(cè)開關(guān)跳閘動(dòng)作信號等進(jìn)行監(jiān)測,通過邏輯運(yùn)算判別火警后,自動(dòng)打開氮?dú)鈫?dòng)源控制電磁閥,同時(shí)開啟相應(yīng)著火主變壓器的噴霧分段電磁閥門,通過噴頭進(jìn)行泡沫噴霧滅火,滅火完畢后,需手動(dòng)關(guān)閉氮?dú)鈫?dòng)源控制電磁閥和分段閥門。系統(tǒng)處于自動(dòng)運(yùn)行方式,也可進(jìn)行手動(dòng)操作啟動(dòng)。(2)主變火災(zāi)情況下系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式“自動(dòng)/手動(dòng)”選擇開關(guān)置于手動(dòng)位置時(shí),系統(tǒng)處于手動(dòng)運(yùn)行方式,此時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行方式退出,主變火災(zāi)時(shí),系統(tǒng)設(shè)備的啟動(dòng),需要操作人員在控制屏面板上操作按鈕控制:按控制電磁閥開啟按鈕打開氮?dú)鈫?dòng)源控制電磁閥,按著火主變壓器的分段閥門開啟按鈕打開分段閥門,通過噴頭進(jìn)行泡沫噴霧滅火,滅火完畢后,手動(dòng)關(guān)閉氮?dú)鈫?dòng)源控制閥門和分段電磁閥門。(3)氮?dú)鈫?dòng)源控制閥門的使用主變火災(zāi)時(shí),若系統(tǒng)電氣控制失靈時(shí),操作人員應(yīng)在設(shè)備間現(xiàn)場手動(dòng)打開氮?dú)鈫?dòng)源控制閥門,打開著火主變壓器的分段電磁閥門,通過噴頭進(jìn)行泡沫噴霧滅火,滅火完畢后,手動(dòng)關(guān)閉氮?dú)鈫?dòng)源控制閥門和分段電磁閥門。4油氮消除系統(tǒng)的排放4.1氮?dú)庾⒌?、氮?dú)饫鋮s排油注氮裝置的工作原理見圖1所示,該系統(tǒng)主要是利用氮?dú)饫鋮s和絕緣的性能。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)的壓力達(dá)到一定值,并且變壓器油將要達(dá)到或已達(dá)到閃點(diǎn)時(shí),此裝置啟動(dòng)排油同時(shí)關(guān)閉儲(chǔ)油箱下方的斷流閥,將油箱內(nèi)的油排出15～20cm,增大空間,減少變壓器內(nèi)部壓力。再從變壓器底部注入氮?dú)?攪拌冷卻變壓器油,使變壓器故障點(diǎn)溫度降低,減小可燃?xì)怏w濃度,并在油箱上方形成一層氮?dú)鈱?隔絕氧氣,窒息火源,注氮30min以上,充分冷卻變壓器油,消除復(fù)燃的隱患。具體工作原理為:排油注氮裝置檢測到安裝在變壓器上的溫感火災(zāi)探測器或壓力傳感裝置火災(zāi)信號,并同時(shí)檢測到電氣保護(hù)(重瓦斯等)的信號時(shí),在斷路器跳閘的前提下,在0.2s內(nèi)啟動(dòng)該裝置,先排油降壓,同時(shí)關(guān)閉斷流閥,然后向變壓器本體內(nèi)注氮,以防火滅火。如裝置在收到故障信號后,先在0.2s內(nèi)打開快速排油閥,將變壓器箱體上端的部分油排至事故排油系統(tǒng),同時(shí)關(guān)閉斷流閥將油枕的油與本體隔離,快速排油閥啟動(dòng)到開始注氮時(shí)的排油時(shí)間為3s(約排出變壓器總油量的1%)。之后氮?dú)鈴淖儔浩鞯撞孔⑷氡倔w內(nèi),氮?dú)夂陀偷臄嚢枋构收蠀^(qū)域的油溫降低,并抽空氧氣代之以氮?dú)?氮?dú)膺B續(xù)注入30min以上,冷卻變壓器本體及頂蓋,防止復(fù)燃。排油注氮裝置還符合國家“預(yù)防為主,防消結(jié)合”的消防方針,此裝置不僅是一種有效的滅火方式,也是一種主動(dòng)的、有效的防爆防火方式,能夠?qū)⒆儔浩鞯幕馂?zāi)扼殺在萌芽狀態(tài),最大限度地保護(hù)了變壓器,事故后變壓器通過修整,可以繼續(xù)使用。4.2制柜安裝省時(shí)省力,維護(hù)簡單排油注氮滅火系統(tǒng)裝置主要由消防柜(約占地2m2)、排油注氮管道、控制柜(在控制室內(nèi),占地1m2)組成,安裝省時(shí)省力,維護(hù)簡單,不影響變壓器正常運(yùn)行,且可在已投入運(yùn)行的變壓器上進(jìn)行改裝。同時(shí),排油注氮裝置適合范圍廣,不受氣候與地理位置的限制,適用所有油浸變壓器。4.3油擠出污染管理系統(tǒng)的控制方法排油注氮消防系統(tǒng)啟動(dòng)采用遙控、自動(dòng)、主控制室手動(dòng)和就地應(yīng)急手操控制三種方式。5霧滅火系統(tǒng)和排油注氮滅火系統(tǒng)的對比筆者論證變壓器的消防系指變壓器本體的電氣保護(hù)措施報(bào)警后而啟動(dòng)的滅火系統(tǒng)。泡沫噴霧滅火系統(tǒng)和排油注氮滅火系統(tǒng)啟動(dòng)的前提是一致的,但它們滅火的機(jī)理有本質(zhì)的不同:泡沫噴霧滅火系統(tǒng)采用的是對變壓器外部的火災(zāi)窒息、降溫,而排油注氮滅火系統(tǒng)是從變壓器內(nèi)部的油進(jìn)行降壓、降溫。以下從經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性對其進(jìn)行比較,見表1、表