电力变压器的作用及防火防爆

电力变压器的作用及防火防爆
作者：郭元友
来源：《科学与财富》2012年第03期
摘要：电力变压器主要是将电网的高压电降压为可以直接使用的6kV或380V电压。

变压器中的绝缘油闪点约为135℃易蒸发燃烧，同空气混合能形成爆炸混合物。

可引起变压器外壳爆炸，大量绝缘油喷出燃烧，燃烧着的油流又会进一步扩大火灾危险。

本文对电力变压器的作用及防火防爆注意事项进行简要的探讨。

电力变压器主要是将电网的高压电降压为可以直接使用的6kV或380V电压。

变压器中的绝缘油闪点约为135℃易蒸发燃烧，同空气混合能形成爆炸混合物。

可引起变压器外壳爆炸，大量绝缘油喷出燃烧，燃烧着的油流又会进一步扩大火灾危险。

可见，对电力变压器的作用及防火防爆注意事项进行探讨是非常必要的。

1、电力变压器的作用
电力变压器主要是将电网的高压电降压为可以直接使用的6kV或380V电压。

按照容量的大小，引入电压的高低，变、配电所分为一次降压变电所、二次降压变电所和配电所3种类型。

为了安全可靠供电，变、配电所应建在用电负荷中心，且位于爆炸危险区域范围以外，在可能散发比空气密度大的可燃气体的界区内，变、配电所的室内地面，应比室外地面高0.6m 以上。

此外，还应尽量避开多尘、振动、高温、潮湿等场所，还要考虑到电力系统进线、出线的方便和便于设备的运输。

为安全供电，一次降压变电所应设两路供电电源，二次降压变电所也应按上述原则考虑。

2、电力变压器发生火灾和爆炸的原因
电力变压器是由铁芯柱或铁轭构成的一个完整闭合磁路，由绝缘铜线或铝线制成线圈，形成变压器的原、副边线圈。

除小容量的干式变压器外，大多数变压器都是油浸自然冷却式，绝缘油起线圈间的绝缘和冷却作用。

变压器中的绝缘油闪点约为135℃易蒸发燃烧，同空气混合能形成爆炸混合物。

变压器内部的绝缘衬垫和支架大多采用纸板、棉纱、布、木材等有机可燃物质组成。

如1000kVA的变压器大约用木材0.012m3，用纸40kg，装绝缘油1t左右。

所以，一旦变压器内部发生过载或短路，可燃的材料和油就会因高温或电火花、电弧作用而分解、膨胀以致气化，使变压器内部压力剧增。

这时，可引起变压器外壳爆炸，大量绝缘油喷出燃烧，燃烧着的油流又会进一步扩大火灾危险。

因此，运行中的变压器一定要注意以下几点：
2.1 防止变压器过载运行。

如果长期过载运行，会引起线圈发热，使绝缘逐渐老化，造成匝间短路、相间短路或对地短路及油的分解。

2.2 保证绝缘油质量。

变压器绝缘油在储存、运输或运行维护中，若油质量差或杂质、水分过多，会降低绝缘强度。

当绝缘强度降低到一定值时，变压器就会短路而引起电火花、电弧或出现危险温度。

因此，运行中变压器应定期化验油质，不合格的油应及时更换。

2.3 防止变压器铁芯绝缘老化损坏。

铁芯绝缘老化或夹紧螺栓套管损坏，会使铁芯产生很大的涡流，引起铁芯长期发热造成绝缘老化。

2.4 防止检修不慎破坏绝缘。

变压器检修吊芯时，应注意保护线圈或绝缘套管，如果发现有擦破损伤，应及时处理。

2.5 保证导线接触良好。

线圈内部接头接触不良，线圈之间的连接点，引至高、低压侧套管的接点，以及分接开关上各支点接触不良，会产生局部过热，破坏绝缘，发生短路或断路。

此时所产生的高温电弧会使绝缘油分解，产生大量气体，变压器内压力增加。

当压力超过瓦斯断电器保护定值而不跳闸时，会发生爆炸。

2.6 防止电击。

电力变压器的电源一般通过架空线而来，而架空线很容易遭受雷击，变压器会因击穿绝缘而烧毁。

2.7 短路保护要可靠。

变压器线圈或负载发生短路，变压器将承受相当大的短路电流，如果保护系统失灵或保护定值过大，就有可能烧毁变压器。

为此，必须安装可靠的短路保护装置。

2.8 保持良好的接地。

对于采用保护接零的低压系统，变压器低压侧中性点要直接接地。

当三相负载不平衡时，零线上会出现电流。

当这一电流过大而接触电阻又较大时，接地点就会出现高温，引燃周围的可燃物质。

2.9 防止超温。

变压器运行时应监视温度的变化。

如果变压器线圈导线是A级绝缘，其绝缘体以纸和棉纱为主，温度的高低对绝缘和使用寿命的影响很大，温度每升高8℃，绝缘寿命要减少50％左右。

变压器在正常温度(90℃)下运行，寿命约20年；若温度升至105℃，则寿命为7年；温度升至120℃，寿命仅为2年。

所以变压器运行时，一定要保持良好的通风和冷却，必要时可采取强制通风，以达到降低变压器温升的目的。

3、合理布置电气设备
合理布置爆炸危险区域的电气设备，是防火防爆的重要措施之一。

应重点考虑以下几点：
3.1 室外变配电站与建筑物、堆场、储罐的防火间距应满足GBJ16—87《建筑设计防火规范》的规定。

3.2 装置的变配电室应满足CB50160—92《石油化工企业设计防火规范》的规定。

装置的变、配电室应布置在装置的一侧，位于爆炸危险区域范围以外，并且位于甲类设备全年最小频率风向的下风侧。

在可能散发比空气密度大的可燃气体的装置内，变、配电室的室内地面应比室外地坪高0.6m以上。

3.3 GB 50058---92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》还规定：10kV以下的变、配电室，不应设在爆炸和火灾危险场所的下风向。

变、配电室与建筑物相毗连时，其隔墙应是非燃烧材料；毗连的变、配电室的门应向外开，并通向无火灾爆炸危险场所方向。

4、接地
爆炸危险区域的接地(或接零)要比一般场所要求高，应注意以下几个方面：在导电不良的地面处，交流电压380V及其以下和直流额定电压在440V及其以下的电气设备金属外壳应接地。

在干燥环境中，交流额定电压为127V及其以下，直流电压为110V及其以下的电气设备金属外壳应接地。

安装在已接地的金属结构上的电气设备应接地。

在爆炸性危险环境内，电气设备的金属外壳应可靠接地。

爆炸性气体环境1区内的所有电气设备、爆炸性气体环境2区内除照明灯具以外的其他电气设备、爆炸性粉尘环境10区内的所有电气设备，应采用专门的接地线。

该接地线若与相线敷设在同一保护管内时应具有与相线相等的绝缘。

此时，爆炸性危险环境内电缆的金属外皮及金属管线等只作为辅助接地线。

爆炸性气体环境2区内的照明灯具及爆炸性粉尘环境11区内的所有电气设备，可利用有可靠电气连接的金属管线或金属构件作为接地线，但不得利用输送爆炸危险物质的管道。

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参考文献
[1] 王凯文. 电气系统自动化技术与应用. 中国电力工程 2010.
[2] 赵继刚.电气自动化系统中应注意的问题. 电力技术 2009。