變壓器爆炸起爆事故的分析與防范

變壓器爆炸起爆事故的分析與防范

20日下午，美國聯(lián)合愛迪生電力公司的一座工廠發(fā)生了屋頂爆炸和大火，這場事故摧毀了紐約曼頓市的輕度場所，讓紐約市民感到“911事件”的恐懼。幸運(yùn)的是，這是一件意想不到的事情。這個事故使曼哈頓下城區(qū)6萬余用戶停電,交通信號失靈而大亂,多人受困于電梯或地鐵中,地下商店漆黑一片。近年來,國內(nèi)火電廠、水電站的變壓器發(fā)生爆炸起火事故時有發(fā)生:1995年5月廣東增城250MVA變壓器爆炸起火,油箱變形;1996年11月山西神頭電廠120MVA變壓器套管爆炸噴油;1997年9月葛洲壩水電站244MVA變壓器爆炸起火,水噴淋消防系統(tǒng)不能發(fā)揮作用;1999年5月山西神頭電廠120MVA變壓器爆炸,箱體嚴(yán)重變形;2000年2月大亞灣核電站3×375MVA單相變壓器套管爆炸起火。1發(fā)生減壓爆炸事故的原因1.1變壓器事故原理隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,變壓器的電壓等級越來越高。據(jù)不完全統(tǒng)計,到2001年底,全國已投運(yùn)的124座500kV變電站中,正在運(yùn)行的500kV變壓器達(dá)713臺。1986~2001年,累計發(fā)生事故54次。重大事故集中為主絕緣擊穿、變壓器套管爆裂、變壓器短路損壞。超高電壓變壓器的投運(yùn),對變壓器的質(zhì)量要求越來越高。在變壓器設(shè)計、選材、制造、安裝、運(yùn)行中,操作時稍有不慎就容易釀成大事故,輕則跳閘停電,重則爆炸起火,變壓器嚴(yán)重?fù)p壞。1.2次側(cè)電流的保護(hù)電廠單臺發(fā)電機(jī)組的功率越來越大,至使升壓變壓器容量也越來越大。由于發(fā)電機(jī)的電壓只能為2萬~3萬V,發(fā)電機(jī)到升壓變壓器的一次側(cè)電流高達(dá)數(shù)萬A。當(dāng)前尚無有效的開關(guān)對其進(jìn)行保護(hù),形成一次側(cè)電流保護(hù)的死角。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時,不能在極短的時間里切斷電源,只能通過調(diào)速系統(tǒng)使發(fā)電機(jī)停止運(yùn)行。發(fā)電機(jī)從運(yùn)轉(zhuǎn)到停機(jī),往往要2~3s,有的甚至10多s。這么長的時間,對故障變壓器和發(fā)電機(jī)都是致命的。尤其是對電廠升壓變壓器,巨大的故障能量往往造成變壓器爆炸起火。1.3變壓器油氣藏保護(hù)較薄弱,未實現(xiàn)“預(yù)防為主、防消結(jié)合”的在線監(jiān)測、在線預(yù)警,未能實現(xiàn)預(yù)警當(dāng)前對變壓器的保護(hù)理念仍停留在60年代的水平,主要是對變壓器電氣參數(shù)異常時的保護(hù)。如差動、短路、過電流、接地、零序、功率方向等。雖有重瓦斯、輕瓦斯、油溫等保護(hù),僅限于信號和跳閘。對變壓器油的氣相監(jiān)測,大大滯后于實際的取樣化驗方式,未能實現(xiàn)連續(xù)在線監(jiān)測,超標(biāo)預(yù)警。對防止變壓器火災(zāi)的保護(hù),未能貫徹“預(yù)防為主、防消結(jié)合”的方針,僅停留在水噴霧或二氧化碳滅火的方法上。變壓器一旦起火燃燒,油枕中的幾t油以“火上澆油”的方式源源注入,可燃燒較長時間。如果變壓器爆炸,則數(shù)十t變壓器油將從爆裂處猛烈噴出,發(fā)生大面積燃燒。此時即使滅火成功,變壓器也可能損壞報廢。2變壓器保護(hù)關(guān)設(shè)置保證變壓器的安全運(yùn)行和完善的保護(hù)是非常重要的。在進(jìn)行變壓器保護(hù)時,要設(shè)3個關(guān)口,即:常規(guī)電氣保護(hù)關(guān);變壓器油在線監(jiān)測關(guān);變壓器防爆、防火、滅火關(guān)。必須認(rèn)真做到以下幾點。2.1變壓器導(dǎo)電物防止金融為預(yù)防變壓器絕緣擊穿,要做到:防止空氣及水分進(jìn)入變壓器;防止金屬雜物導(dǎo)電物體進(jìn)入變壓器;防止線圈溫度過高,引起絕緣劣化或燒壞;防止絕緣受傷受損;防止雷擊;防止過電壓擊穿;防止保護(hù)裝置誤動、拒動。2.2預(yù)防核電站爆炸和茂化預(yù)防變壓器爆炸起火的措施有:預(yù)防鐵芯多點接地和短路故障;預(yù)防套管閃絡(luò)及爆炸事故;預(yù)防引線事故;預(yù)防分接開關(guān)事故;防止變壓器油劣化。2.3燃煤機(jī)組燃煤系統(tǒng)火災(zāi)危害的防治對策《火力發(fā)電廠與變電所設(shè)計防火規(guī)范》GB50229—96(以下簡稱《規(guī)范》)總則中強(qiáng)調(diào):為確保火力發(fā)電廠和變電所運(yùn)行中的安全,應(yīng)貫徹“預(yù)防為主、防消結(jié)合”的消防工作方針。防止或減少火災(zāi)危害,保障人身和財產(chǎn)安全,結(jié)合工程具體情況,積極采用新技術(shù)、新工藝、新材料和新設(shè)備。做到安全適用,技術(shù)先進(jìn),經(jīng)濟(jì)合理?！兑?guī)范》適用于燃煤3~600MW機(jī)組電廠及電壓為35~500kV、單臺變壓器容量為5MVA及以上的新建地上變電所。對220,330,500kV獨立變電所,單臺容量為125MVA及以上的變壓器,要強(qiáng)制性地設(shè)置滅火系統(tǒng)。至于采用被動的水噴霧滅火系統(tǒng),還是采用主動的排油、注氮滅火系統(tǒng),由用戶視實際情況而定。對變壓器爆炸起火,水噴霧滅火系統(tǒng)的效果令人不放心,因為實地考察水噴霧滅火系統(tǒng)在變壓器爆炸起火時大部分失效。2.4fmd油封系統(tǒng)FMD系列變壓器防爆防火滅火裝置是針對變壓器舊滅火系統(tǒng)的不足,經(jīng)多年的研究試驗而成。該裝置2002年通過了設(shè)在公安部天津消防技術(shù)研究所的《國家固定滅火系統(tǒng)質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心》的檢測。FMD裝置是以全新理念對變壓器作消防保護(hù),以快速排油、防止變壓器爆炸,注入氮氣進(jìn)行防火、滅火。FMD裝置的特點如下:(1)排油卸壓,冷卻使用0.1s高速排油閥和航天高新技術(shù)的電致動器,接獲信號經(jīng)邏輯判斷后0.2s內(nèi)排油卸壓,防止變壓器爆炸,3~20s后注入氮氣進(jìn)行攪拌冷卻,使故障點的溫度降低,并降低可燃?xì)怏w濃度,隔絕空氣,窒息火源。(2)安全該裝置采用雙信號邏輯“與門”原理啟動,能防止裝置的誤動作。(3)徹底撲滅該裝置啟動后可連續(xù)注氮30min以上,氮氣充分冷卻變壓器油,使油溫降到燃點以下,杜絕復(fù)燃的可能。(4)環(huán)保很好該裝置采用氮氣為防火滅火介質(zhì),不會污染環(huán)境,滅火不用水,節(jié)約水資源。(5)簡單容易該裝置容易安裝和維護(hù),無論是對新變壓器安裝該裝置或舊變壓器改造使用該裝置均簡單易行。(6)變壓器d系列變壓器使用該裝置的成本大大低于“水噴霧”滅火系統(tǒng)、"二氧化碳"滅火系統(tǒng)等。為此,推薦FMD系列變壓器防爆防火滅火裝置在下列場所使用:(1)發(fā)電廠、水電站的升壓變壓器;(2)220,330,500kV電壓等級的變壓器;(3)110kV、50MVA及以上容量室內(nèi)安裝的變壓器;(4)在城市繁華地區(qū)安裝的110kV等級的變壓器;(5)在缺水、嚴(yán)寒、風(fēng)沙地區(qū)安裝的110kV及以上等級的變壓器。3加強(qiáng)變壓器防火滅火預(yù)防3.1紐約電廠變壓器爆炸給人們的啟示是:要重視變壓器爆炸起火的危險性和對人民生活的危害性;要把好常規(guī)電氣保護(hù),變壓器油在線監(jiān)測,變壓器防爆、防火、滅火這3個關(guān)口