关于油浸变压器消防措施的探讨

1油浸变压器火灾的特点1.1油浸变压器火灾的危害性油浸变压器是发电厂和变电所的主要电气设备，一旦发生故障，将导致整个区域内的电力网瘫痪。

1.2引起变压器火灾的原因目前，发电厂和变电所的电力变压器通常是油浸变压器。本体内的变压器油是作为绝缘、冷却剂和隔热用的可燃液体。变压器运行时的工作油温一般在50~70C左右，当温度达到400C时就开始产生轻微的分解，当过热温度超过800C时，变压器油几乎全部分解为氢、甲烷和乙炔。电力变压器故障时，硅钢片的层间绝缘被破坏、铁芯发热，使变压器铁芯产生局部过热，其温度可高达800C以上；而变压器的高能放电可使局部温度高达3000C变压器在高温作用下所生成的可燃气体，有的直接进入变压器油枕上部的空间；有的被变压器油溶解（使变压器油的绝缘强度降低）后再部分的释放出来；这样在变压器油枕上部空间内就积聚了大量的可燃气体，使变压器油的闪点降低。如果变压器的继电保护拒绝动作或动作不及时，将使变压器油的温度在极短的时间内以极快的速度上升，迅速加的被气化的变压器油体积急剧膨胀，一旦变压器的器身有薄弱部位（如变压器瓷套管、器身焊缝、防爆口等处）将破成裂口，使变压器油及产生的可燃气体一起从裂口中喷出，喷出的变压器油及可燃气体的混合物在与空气摩擦接触后，就产生火焰或爆炸。如：1989年8月8日安徽洛河电厂升压站的250MVA单相变压器因高压绕组线圈换位处对变压器铁芯放电而突然爆炸起火，油箱开裂。

1987年6月5日山东淄博魏家庄220kV变电所的1台120MVA的自耦变压器起火。事故的起因是高压线路短路，着火点在变压器套管处，油枕不断向起火点处供油，使火越烧越旺。1991年江苏谏壁电厂9号主变的火灾事故也属于这一类型。

2变压器的消防措施在9CMW及以上可燃油油浸电厂电力变压器或单台容量在125MW及以上的独立变电所可燃油油浸电力变压器应设置水喷雾灭火系统。同时注明当设置在缺水或严寒地区时，应采用其他灭火系统。

经当地消防监督部门及建设单位认可的情况下，可采用排油注氮灭火系统。

气体、泡沫等其他灭火系统在以上消防措施中，针对电厂与变电所油浸变压器，采用水喷雾消防系统或排油注氮消防系统是变压器消防主要的方式，选择时通过综合比较后确定其3水喷雾消防系统3.1消防机理水喷雾消防系统是利用水雾喷头在一定水压下将水流分解成细小的不连续的间断水雾滴进行灭火或防护冷却的一种固定灭火系统。

水喷雾主要是通过表面冷却、窒息及乳化等作用对变压器火灾进行灭火的。），1994年毕业于沈阳建筑大学，福建省电力勘测设计院工程师，长期从事发电厂与变电所水工工艺及消防设计工作。

能源与环境相同体积的水以水雾滴形态喷出时表面积大了几百倍，因此喷射至燃烧油表面时会吸收大量的热而迅速汽化，从而使变压器油表面温度迅速降低，使热分解结束，中止燃烧。

水雾滴汽化后形成原体积1680倍的水蒸汽，可降低变压器周围空气中的氧气含量，抑制燃烧。

当水雾滴喷射到正在燃烧的油表面时，由于水雾滴的冲击，在油表层造成搅拌作用，从而造成油表层的乳化。由于乳化层的不燃烧性，将中断燃烧。乳化层在喷射停止后仍能保持相当长的时间，可防止复燃。

而且，由于水喷雾消防系统不会造成液体飞溅、电气绝缘度高的特点，因此在变压器的消防中被广泛应用。

32水喷雾消防系统工作原理（以缆式感温电缆探测、自动启动系统方式为例）当主变压器发生火灾时，缆式感温电缆将火警信号传至主控室消控盘，联动打开对应的雨淋阀，雨淋阀打开后，管道内的压力下降，稳压设备开始投入运行，因稳压泵流量有限，压力将迅速下降，当降至设定值时，消防水泵自动启动。从火灾报警至水喷雾管道喷出水雾，时间不超过45s.3.3系统占地面积（以配套3台180MVA容量主变的220kV变电所为例）总占地面积约为196.3.4系统造价（以配套3台180MVA容量主变的220kV变电所为例，含施工费）消防泵房土建造价：114000元设备及管道：228879元消防水池、砂池及灭火器：150005元雨淋阀间：60000元（5）室外消防管道、钢结构、管道支架及喷射器：4排油注氮消防系统41消防机理根据前面论述的变压器火灾的原因可知，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变压器的容许值时，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。

4.2系统工作原理当系统同时检测到变压器内部故障产生的高压力（通过压力控制器检测）或检测到变压器发生火灾（通过温感火灾探测器检测）和电气保护（重瓦斯等）的信号时，在0.2s内启动排油注氮设备。由于排油注氮系统突出的特点就是防爆因此在火灾之前就应及时启动，这就要求系统动作应准确，不能误动作而排掉变压器内部的油而造成巨大的损失。压力探测器或温感探测器信号与断路器跳闸以及重瓦斯等电气保护信号同时动作的目的就是在于强系统运行的准确性，在保证可靠性的前提下大限度地防止系统误动作。

设备在收到故障信号后，在0.2s内打开快速排油阀，将变压器箱体内部的油排至事故排油系统，同时关闭断流阀将油枕的油与本体隔离，使变压器本体的油位下降从而降压。在油排出3s后，氮气从变压器底部注入本体内，氮气和油的搅拌使故障区域的油温降低，并充满上部空间防止空气进入，氮气连续注入30min以上，冷却变压器本体及顶盖，防止复燃。

4.3系统占地面积（以配套3台18CMVA容量主变的220kV变电所为例）4.4系统造价（以配套3台18CMVA容量主变的220kV变电所为例）排油注氮设备：750000元合计：880000元5系统优缺点5.1水喷雾消防系统其优点是：能有效地扑灭变压器火灾，经消防实例验证是有效的变压器火灾消防措施。

安全生产总造价较低，3台主变压器所配设的消防总造价为65.8万元，两台主变压器所配设的消防总造价约为63万元。

防爆性能较差。本方案是通过缆式感温电缆或闭式喷头探测变压器本体外壳的温度连锁启动水喷雾系统的，由于变压器发生故障到发生爆燃的时间很短，感温电缆或闭式喷头往往还来不及探测到温度变化的时候，变压器就发生了爆炸。

由于系统需建消防泵房和较大的消防水池，因此占地面积较大。

在个别消防案例中，由于变压器爆炸损坏了水喷雾管道，因此造成消防系统无法有效地运行。

由于变压器起火后，内部油温很高，将明火扑灭后，如果不采取持续降温措施和可靠的排油措施，油温得不到降低，仍将可能导致复燃。

由于以往设计的水喷雾系统无法在火灾时阻止储油柜的油下泄，因此会造成“火上浇油”的现象，造成灭火的困难。

5.2排油注氮消防系统排油注氮消防在我国一些省份特别是一些缺水地区及严寒地区的220kV变电所应用较多，我省沿海地区淡水资源匮乏，也可选择本系统。

防爆性能较好。本方案是通过消防柜中压力控制器探测造成火灾的压力变化及有可能导致火灾的报警信号同时作用，来连锁启动排油注氮设备的。

排了变压器部分油后降低了本体内的压力，再通过高压注氮管从本体底部向本体内充氮，一方面冷却了油温，另一方面上升的氮气会在油表面隔绝氧气，防止火灾发生。

在储油柜与变压器本体间设断流阀，一旦变压器本体内油位迅速下降，断流阀立刻动作，防止储油柜中的油下泄，以避免火灾的扩大。

由于系统不需建消防泵房和较大的消防水池；因此占地面积较小。

尚无消防实例验证其防爆、防火及灭火的确实有效性。

造价较高，3台主变压器所配设的消防总造价为88万元，两台主变压器所配设的消防总造价约为63万元。

由于本系统对己发生燃烧的火灾扑救效果较能源与环境安全生产差，更无法防止火灾在变压器油坑及其他地方蔓延（除了用室外消火栓能起一些作用）因此对于火灾的扑救来说，效果不好。

由于变压器一旦排油就将对电网运行造成很大影响。因此系统采取了一系列的防止误动作的措施，但防误动作的同时，必将对设备运行的可靠性造成负面的影响。如果某个保护信号或压力控制器发生故障不能动作时，本设备将无法实现其消防功能。

6比较分析在现行的有关消防规范中，明确指出扑救室外油浸变压器火灾应采用水喷雾消防系统，在缺水或严寒地区或经当地消防监督部门及建设单位认可的情况下，可采用排油注氮灭火系统。水喷雾消防系统的优势在于其扑救火灾及防止火灾蔓延，而排油注氮消防系统的优势在于其更为出色的防爆性能，能更有效地预防火灾的发生。

对于变压器消防来说，防的重要性远远大于消，这也与我国“以防为主、消防结合”的消防指导思想相一致。变压器一旦爆炸起火，即使是灭火性能较好的水喷雾消防系统也无十分成功的把握。况且水喷雾消防系统可能因变压器爆炸而影响其灭火效果。

从这方面而言，排油注氮消防系统要优于水喷雾消防系统。

但从另一方面来说，一旦变压器爆炸起火，更重要的不是如何扑灭变压器火灾，而是如何防止火灾沿主变油坑、排油管道以及电缆蔓延。在这方面，水喷雾消防系统有明显的优势，而排油注氮消防系统除了室外消火栓外，几乎没有防蔓延的有效手段。

针对水喷雾消防系统来说，由于火灾探测报警系统一直存在一定程度的误报率，因此变压器运行时往往关闭了自动启动方式，该由人工确认来启动系统，往往延误了扑灭火灾的佳时机。而针对排油注氮消防系统来说，由于担心系统误动作而造成不必要的巨大损失，往往在设计时多考虑了许多防误动的措施，比如需多个信号同时动作才启动装置，还有专家提出设一压力控制器并将两压力控制器串联来防止误动作。这样一来，系统的安全性得到了提高，但消防系统的可靠性却大大下降了，一旦某个信号出现了故障，将无法启动装置，从而失去了排油注氮消防系统优的防爆性能，导致变压器火灾的发生，而且扑救火灾和防止蔓延又正好是本系统的弱点所在。所以，对于水喷雾消防系统，应重视火灾报警系统的可靠性，尽可能选用质量可靠、误报率低的设备，在此前提下应保持系统的自动启动方式。另一方面对现行的水喷雾系统设计进行改进，比如在储油柜与变压器本体间设断流阀，进一步防止火灾的蔓延；针对某些水喷雾系统出现的管路锈渣堵塞喷头的现象，采取钢塑复合管等新型供水管材来预防锈蚀。而对于排油注氮消防系统，针对可靠性与安全性之间尖锐的矛盾：应进行充分的论证，找到合理的平衡点，以免造成重大的损失。

由于现在变压器的电气二次保护己较为完善，事故的可能性己经很小，所以对于消防系统来说，防止火灾蔓延应是更重要的。排油注氮消防系统的可靠性与安全性很难两全，如果处理不好，不是容易误动作造成不必要的损失，就是因为不能及时启动装置而造成火灾无法控制酿成更大的损失。

对于两台变压器来说，水喷雾消防系统与排油注氮消防系统的造价相当，但对于3台及以上变压器来说，水喷雾消防系统的造价明显低于排油注氮消防系统。当前，绝大多数电厂和变电所的主变压器台数均不少于两台，很多为3台甚至更多，因此，从造价方面来看，水喷雾消防系统优于排油注氮消防系统。

7结语综上所述，笔者认为使用水喷雾方案更为安全、可靠、实用，也更经济。但如果条件不允许，抑或建设单位有明确的意向，在征得了消防监督部门同意的前提下，也可采用排油注氮消防系统。