摘 要：该文简明分析变电站油浸电力变压器火灾的特点与危险性，深入探讨油浸式电力变压器适用的5种典型的自动灭火设施的灭火机理、适用环境，为油浸式电力变压器选择合适的自动灭火方式奠定基础。
关键词：油浸式电力变压器；自动灭火方式
一、油浸电力变压器的火灾特点与危险性分析
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。
2 、油浸式变压器火灾危险性
变压器一旦发生故障，将会使整个电力系统的配送环节无法完成，使居民用电和工业都不同程度的受到一定的影响，因此，电力企业一定要重视电力输送环节过程中的变压器安全管理，避免因变压器故障导致整个配送电系统的瘫痪。目前，我国的一些重要变电场所都会配置相关的变压器管理人员，如果变压器所在地因变压器故障出现较大的火灾，很可能会威胁到电力工作人员的人身安全，并且给周边环境造成一定的影响。
2油浸式电力变压器自动灭火方式
目前工程上用来保护不同运行环境的油浸式电力变压器的自动灭火设施主要包括排油注氮灭火系统、气体灭火系统、水喷雾灭火系统、干粉灭火系统和泡沫喷雾灭火系统等。下面将逐一对它们的灭火机理、适用条件进行分析和比较。
2.1 排油注氮灭火系统（装置）
（1）灭火机理
排油注氮灭火系统装置主要由消防柜（约占地2m2）、排油注氮管道、控制柜（在控制室内，占地1m2）组成，在变压器短时或持续性故障时间里，如果产生的可燃气体数量或压力超过其容许值时，将发生爆炸，并从变压器器身的薄弱环节喷射出来而造成火灾。经调查和分析可知，在变压器火灾的案例中从故障到爆炸的过程往往不到1s。排油注氮方案是通过压力探测或温度感应和电气保护同时动作后，在0.5s内启动排油系统，排掉部分油，降低本体内的压力，同时关闭油枕连接本体的断流阀，并在3s后从变压器底部充氮气，由于氮气本身的低温和不燃性，通过在油内的上升、搅拌和覆盖，降低油温，并隔绝空气，起到防火、防爆及灭火的作用。
（2）适用条件
安装省时省力，维护简单，不影响变压器正常运行，且可在已投入运行的变压器上进行改装。同时，排油注氮装置适合范围广，不受气候与地理位置的限制，适用所有油浸变压器。但是排油注氮灭火系统仅用于油浸式电力变压器内部灭火，如果变压器因绕组匝间短路导致瞬间爆炸，大量燃烧的绝缘油四处飞溅导致流淌火蔓延，同时大部分燃烧的绝缘油流入集油坑内引起集油坑大火。如果变压器外部未设置其他自动灭火设施，排油注氮灭火系统不能对集油坑大火、燃油飞溅火、流淌火进行扑救。
2.2 气体灭火系统
（1）灭火机理
气体灭火系统有全淹没运用和局部运用，以二氧化碳（CO2）、七氟丙烷（HFC-227ea）、IG541等气体作为灭火介质进行灭火，在灭火机理方面，二氧化碳（CO2）、IG541主要是冷却和窒息，七氟丙烷（HFC-227ea）主要是化学抑制。
（2）适用条件
全淹没运用适用于室内封闭空间，局部运用适用于不受刮风影响的高大空间内，如风力达到3级以上，气体灭火系统将会因灭火剂被风吹散而失去灭火效能。因此，对于电网公司在变电站露天设置的油浸式电力变压器、电抗器而言，选用气体灭火方式并不合理。
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2.3 水喷雾灭火系统
（1）灭火机理
其主要是由供水设备、供水管道、水源、雨淋阀组、过滤器以及水雾喷头组合而成。一般情况下，可以分为中速以及高速水喷雾喷头两种；其中雨淋阀的控制装置又可以分成电磁阀以及现场手动、非电控远程手动装置三种。 水喷雾型的灭火系统，其利用水雾喷头，使其能够在一定的水流压力下把水流进行分解，使其成为细小的水雾，进而进行灭火作业，它是一种固定型的灭火系统。
（2）适用条件
水喷雾灭火的不足之处是灭火用水量较大，对消防水源的保障性要求高，一般需要设置较大容量的消防水池和大流量的消防水泵。对于严重缺水的变电站，如果消防水源无法保障，就不能选用水喷雾灭火系统。在比较缺水或者比较寒冷的地区，或者变压器置于室内的情况下不宜采用。
2.4 干粉灭火系统
（1）灭火机理
干粉灭火系统是采用ABC型磷酸铵盐灭火剂实施灭火的，其灭火机理主要是化学抑制，粉雾接触到有焰燃烧的火焰时，能够捕获并消耗燃烧自由基，从而中止燃烧的链式反应。干粉灭火剂颗粒粗、沉降快，不适用于全淹灭火方式，因此只能采用局部运用方式灭火。超细
（2）适用条件
对于室外露天设置的油浸式电力变压器灭火保护而言，由于变压器周围没有形成封闭空间，因此只能采用局部运用方式灭火，其灭火效果受气象条件（如刮风、下雨等）影响很大。 其对于室外露天安装的油浸电力变压器的灭火运用效果均不理想，不能为油浸式电力变压器提供消防安全保障。
2.5 泡沫喷雾灭火系统
（1）灭火机理
泡沫喷雾灭火系统是采用高效泡沫灭火剂储存于储液罐中，储液罐中高效泡沫灭火剂并没有压力。当变压器出现火灾时，通过变压器本体上缠绕着的两根火灾探测感温双胶线感应主变压器本体温度，当主变本体两根火灾探测感温双胶线同时感应到温度达到105℃，两根火灾探测感温双胶线外绝缘被击穿，向火灾自动报警联动控制装置发出火灾报警信号。当火灾自动报警联动控制装置收到火灾报警信号后，首先打开高压氮气驱动装置的瓶头阀。高压氮气通过减压后达到预定的工作压力，将氮气输送到储液罐中。当储液罐内压力增高到工作压力时，由火灾自动报警联动控制装置延时打开储液罐出口电磁阀，灭火剂即经过管道和水雾喷头将泡沫灭火剂喷向主变压器顶。
（2）适用条件
泡沫喷雾系统，其更多的用于室内以及室外的大型电力用变压器的消防工作，比较大的特点就在于其体积比较小，同时投资也比较少，安装以及维护相对来说比较简单，而且组合也比较灵活，特别是在寒冷地区以及缺水的地区，还有只要设置变压器的固定场地。但，其比较容易变质，而且还需要进行定期检验，一般来说需要隔3—5年进行更换，从而增加了其后期的维护成本。
3结论
排油注氮灭火系统对油浸式电力变压、电抗器内部的防火、防爆及灭火效能显著，是变压器厂家生产配套的自动灭火装置的首选，但存在不能扑灭变压器外部及集油坑火灾的局限性。
对于露天安装的油浸式电力变压器、电抗器，在消防用水满足工程需要的前提下，建议优先选择水喷雾灭火系统。
对于严重缺水的变电站，由于消防用水难保障，建议选用泡沫喷雾灭火系统对露天设置的油浸式电力变压器、电抗器实施保护。
如果油浸式电力变压器安装在满足防护区维护条件的变压器室内，不具备排水条件，则应优先选用气体灭火系统，且应采用全淹没灭火方式。如果防护区不能完全封闭，应选用CO2气体灭火系统，灭火方式应选用局部运用。
干粉灭火系统不能用于室外露天安装的油浸式电力变压器火灾防护，即便是对于室内安装的油浸式电力变压器，由于其灭火、控火、抑爆的效果明显不及以上几种灭火方式，且存在粉尘残留难于清理的弊端，不推荐使用。
参考文献:
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[3]陈伟明，杨建民等.消防安全技术实务[M].北京：机械工业出版社，2014.
论文作者:张雷
论文发表刊物:《电力设备》2019年第9期
论文发表时间:2019/10/18
标签：变压器论文; 灭火系统论文; 火灾论文; 电力变压器论文; 气体论文; 灭火剂论文; 机理论文; 《电力设备》2019年第9期论文;