2015年安全工程師《案例分析》考點(diǎn):變壓器火災(zāi)事故及對(duì)策

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　　引言(1)

　　油浸式變壓器由于其耗能少、運(yùn)行效率高，在工廠配電系統(tǒng)中大量使用，是輸配電系統(tǒng)中極其重要的電氣設(shè)備。我公司現(xiàn)階段大約有 800多臺(tái)變壓器，其中絕大部分為油浸式變壓器，在生產(chǎn)動(dòng)力輸配系統(tǒng)中起著重要的作用。但由于油浸式變壓器其內(nèi)部絕緣材料的特殊性，并有大量可燃絕緣油，一旦變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重過(guò)載、短路等故障，不僅會(huì)燒毀變壓器，而且由于絕緣物和油在電弧的作用下急劇汽化使變壓器內(nèi)部壓力急劇增加，輕則使變壓器損壞，重則起火爆炸，大量噴油還能將火災(zāi)進(jìn)一步擴(kuò)大。我廠采用連續(xù)式生產(chǎn)方式，生產(chǎn)負(fù)荷飽滿，而且生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)多為1、2級(jí)防火、防爆區(qū)，因此預(yù)防變壓器火災(zāi)事故也日益顯得重要。近年來(lái)，我廠也陸續(xù)發(fā)生過(guò)變壓器火災(zāi)事故，給生產(chǎn)、生活造成了很大的影響?，F(xiàn)針對(duì)變壓器起火原因及如何預(yù)防進(jìn)行了探討和分析，希望對(duì)預(yù)防變壓器火災(zāi)事故能有所幫助。

　　變壓器火災(zāi)事故各種形式及其對(duì)策(2)

　　1 短路故障

　　變壓器短路故障可能有下列形式：① 變壓器內(nèi)部繞組短路。變壓器內(nèi)部繞組短路有繞組的多相短路、單相匝間短路、單相接地短路等。當(dāng)變壓器內(nèi)部繞組短路時(shí)，絕緣物和油在電弧的作用下急劇汽化使變壓器內(nèi)部壓力急劇增加，容易導(dǎo)致變壓器油箱爆炸，不僅會(huì)燒毀變壓器，而且還會(huì)引起火災(zāi)事故，使事故進(jìn)一步擴(kuò)大。②變壓器外部絕緣套管及引出線發(fā)生相間短路或一相碰殼短路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流，線圈絕緣加速老化，甚至引起內(nèi)部故障，造成事故。③當(dāng)變壓器發(fā)生外部負(fù)載短路時(shí)，變壓器將承受為正常電流數(shù)十倍的短路電流，可能在繞組中引起機(jī)械應(yīng)力，而機(jī)械應(yīng)力正比于電流的平方，數(shù)十倍的短路電流會(huì)產(chǎn)生比正常應(yīng)力高數(shù)百倍的機(jī)械應(yīng)力，這么大的機(jī)械應(yīng)力會(huì)使繞組變形，引起變壓器故障，如不能及時(shí)切斷變壓器會(huì)引起爆炸，產(chǎn)生火災(zāi)事故。如一臺(tái)阻抗為5%的變壓器，當(dāng)短路發(fā)生在最大電壓下時(shí)，起始短路應(yīng)力是正常滿負(fù)荷狀態(tài)的400倍，這么高的機(jī)械應(yīng)力使繞組輕易變形，而導(dǎo)致變壓器內(nèi)部產(chǎn)生故障，可能會(huì)引起火災(zāi)。

　　相應(yīng)對(duì)策：①變壓器在運(yùn)行前要進(jìn)行絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后，才能投入使用，并且在變壓器內(nèi)部增加瓦斯繼電保護(hù)。②在變壓器投運(yùn)前進(jìn)行絕緣測(cè)試，合格后才能投入使用。③在變壓器與負(fù)載間必須安裝短路保護(hù)，對(duì)于線路變壓器，一般在高壓側(cè)設(shè)跌落式熔斷器，對(duì)于配電站系統(tǒng)在高壓開關(guān)柜出線側(cè)設(shè)高壓熔斷器，但熔斷熔體的選擇一定要保證變壓器引出回路發(fā)生短路時(shí)能熔斷起到保護(hù)作用。

　　2 過(guò)電壓

　　過(guò)電壓可能有內(nèi)部過(guò)電壓和外部過(guò)電壓兩種形式：①變壓器一般與架空線相連接，架空線在雷雨天氣時(shí)，有可能遭到自然雷擊產(chǎn)生的外部過(guò)電壓的沖擊。對(duì)于 10kV配電系統(tǒng)，其過(guò)電壓幅值可達(dá)300~400kV，這種沖擊電壓足以使變壓器直接燒毀。②變壓器與高壓配電柜相連時(shí)，當(dāng)在全閘、分閘和弧光接地時(shí)，可能使電力系統(tǒng)的某些參數(shù)發(fā)生變化。在參數(shù)發(fā)生變化的過(guò)渡過(guò)程中，產(chǎn)生工頻諧振引起電磁振蕩，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部過(guò)電壓對(duì)變壓器造成沖擊，這種沖擊基本上呈現(xiàn)具有高幅陡前的傳輸波形式，經(jīng)常是一系列沖擊波彼此快速通過(guò)。由于沖擊波的幅值較高，對(duì)于10kV配電系統(tǒng)，其過(guò)電壓幅值可達(dá)幾百千伏，當(dāng)它們達(dá)到變壓器繞組上時(shí)使變壓器受到嚴(yán)重沖擊，可能導(dǎo)致變壓器內(nèi)部絕緣擊穿，引起變壓器嚴(yán)重?fù)p壞，甚至燒毀變壓器引起火災(zāi)。

　　相應(yīng)對(duì)策：①變壓器與架空線連接時(shí)，在架空線安裝時(shí)同桿架設(shè)避雷線，變壓器與架空線連接點(diǎn)要按國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)范的要求安裝閥型避雷器，并在雷雨季節(jié)來(lái)臨之前對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，合格后投入使用。② 變壓器與高壓配電柜連接時(shí)，在高壓配電柜上加裝閥型避雷器，并且與整個(gè)配電站的絕緣相匹配。

　　3 導(dǎo)線接觸不良

　　變壓器線圈內(nèi)部的接頭、線圈之間的連接點(diǎn)和引至高、低壓瓷套管的接點(diǎn)及分接開關(guān)接點(diǎn)損壞而發(fā)生接觸不良引起局部過(guò)熱，破壞線圈絕緣，引起渦流，發(fā)生短路或斷路，會(huì)產(chǎn)生高溫電弧，易直接導(dǎo)致變壓器起火、爆炸。

　　相應(yīng)對(duì)策：①安裝或檢修時(shí)，一要將各個(gè)螺栓緊固，不能有因?yàn)闆](méi)擰緊而造成接觸不良的現(xiàn)象。②仔細(xì)檢查變壓器線圈的接頭焊點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)不牢、虛焊，必須重新焊接。③檢查分接開關(guān)接點(diǎn)，發(fā)生引出線連接或焊接不良，分接開關(guān)螺栓松動(dòng)，接點(diǎn)不到位，必須將其調(diào)整到位。確保活動(dòng)自如，才能投入運(yùn)行。④要加強(qiáng)巡視，運(yùn)行人員和巡線人員要注意變壓器的電壓、電流、聲音、溫升、油位和油色，尤其是夜巡，更要注意聲音的變化，因?yàn)槌霈F(xiàn)上述故障，首先表現(xiàn)為聲音異常。

　　4 絕緣損壞

　　變壓器絕緣損壞可能有下列原因：①油的質(zhì)量不符合要求。這主要是由于油在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、運(yùn)行維護(hù)中或變壓器呼吸器的呼吸作用，不慎而使水分、雜質(zhì)或其他成分等混入其中，這會(huì)使油的絕緣強(qiáng)度大大降低，從而可能引起線圈或引線對(duì)油箱或?qū)﹁F心構(gòu)件擊穿，造成變壓器事故。變壓器長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載也可能引起絕緣油的老化，油溫過(guò)高會(huì)加速油泥、水分及酸的形成。②油量過(guò)少。由于焊接質(zhì)量不佳，裝配不細(xì)及組件有滲漏現(xiàn)象，隨著時(shí)間的流逝，變壓器內(nèi)的油面可能下降，如果不能保證油面處于規(guī)定的位置，則變壓器可能因冷卻油的循環(huán)受到限制而產(chǎn)生過(guò)熱而造成擊穿，當(dāng)其絕緣強(qiáng)度降低到一定程度就會(huì)發(fā)生短路。③鐵芯絕緣老化。如果穿心螺絲外抱或套的絕緣太薄，夾板與鐵芯之間的絕緣損壞，硅鋼片表面的絕緣漆由于運(yùn)行太久，絕緣老化或破損等都會(huì)造成內(nèi)部起火。④檢修使絕緣降低。可能是在變壓器吊芯檢查時(shí)，由于不慎將線圈的絕緣和瓷套管損壞;也有可能是變壓器在檢修過(guò)程中，周圍空氣濕度過(guò)大，或在空氣中暴露時(shí)間較長(zhǎng)使線圈絕緣受潮，如繼續(xù)運(yùn)行則容易短路起火。

　　相應(yīng)對(duì)策：①絕緣油在投入運(yùn)行前，必須進(jìn)行化驗(yàn)，合格后，才能使用。運(yùn)行中的變壓器也要定期進(jìn)行油質(zhì)化驗(yàn)，檢查油位。②要定期檢測(cè)變壓器鐵芯的絕緣強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。③檢修時(shí)應(yīng)特別謹(jǐn)慎，不要損壞絕緣。④同時(shí)在進(jìn)行吊罩檢查時(shí)要注意周圍空氣濕度，并且要按國(guó)家的有關(guān)規(guī)定注意在空氣中的暴露時(shí)間。

　　5 過(guò)負(fù)荷

　　變壓器過(guò)負(fù)荷可能有下列原因：①并聯(lián)運(yùn)行的變壓器應(yīng)具備匝數(shù)比相等、百分阻抗相等、電阻壓降與電抗壓降比相等的條件，如不能同時(shí)滿足這三個(gè)條件，并聯(lián)的變壓器中至少有一臺(tái)變壓器過(guò)負(fù)荷，如變壓器長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行，村產(chǎn)生過(guò)熱而發(fā)生火災(zāi)事故。②由于電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)或并聯(lián)工作的變壓器被斷開及尖峰負(fù)荷等引起過(guò)負(fù)荷，使變壓器內(nèi)部過(guò)電流。如保護(hù)系統(tǒng)失靈或整定值不匹配，不能迅速切斷故障負(fù)載，嚴(yán)重的持續(xù)過(guò)電流在變壓器中內(nèi)部產(chǎn)生高溫，使變壓器的線圈過(guò)熱老化，使導(dǎo)線絕緣漆逐漸老化變脆脫落，導(dǎo)致絕緣降低引起匝間短路，就有可能導(dǎo)致變壓器燒毀。

　　相應(yīng)對(duì)策：①變壓器并聯(lián)時(shí)要達(dá)到并聯(lián)運(yùn)行的三個(gè)條件。②變壓器不允許過(guò)載運(yùn)行，在變壓器和負(fù)載間加裝過(guò)載保護(hù)。

　　結(jié)語(yǔ)(3)

　　以上從幾個(gè)方面對(duì)變壓器起火的可能性進(jìn)行了分析，探討了預(yù)防變壓器火災(zāi)事故的一些防范措施措施。同時(shí)工作人員要提高自身的業(yè)務(wù)技術(shù)素質(zhì)，增強(qiáng)工作責(zé)任心，加強(qiáng)對(duì)變壓器的巡檢，提高變壓器的檢修質(zhì)量;利用年度大修或檢修的機(jī)會(huì)及時(shí)做好變壓器的清潔工作，清除變壓器殼外可能積聚的油垢和灰塵，以避免外部引發(fā)火災(zāi)事故的發(fā)生。另外，要積極做好事故預(yù)想，尤其是高溫季節(jié)，及時(shí)做到防患于未然，杜絕變壓器火災(zāi)事故的發(fā)生。

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