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變壓器為什么會爆炸?

變壓器是一種利用電磁感應(yīng)原理,把交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌妷?、電流等參?shù)的電力設(shè)備。其中油浸式變壓器,將鐵芯和繞組一起浸入灌滿了絕緣油的油箱中,以加強絕緣和改善冷卻散熱條件。當變壓器內(nèi)部出現(xiàn)嚴重過載、短路、絕緣損壞等故障時,絕緣油受到高溫或電弧作用,受熱分解產(chǎn)生大量烴類混合氣體,使變壓器內(nèi)部的壓力急劇上升,然后導(dǎo)致變壓器油箱的結(jié)構(gòu)破壞(初級變壓器爆炸)。

初級變壓器爆炸后,絕緣油、混合氣體和油霧通過變壓器油箱破裂口向外猛烈釋放。絕緣油從變壓器中泄漏,在地面形成液池,被點燃即發(fā)生池火。而當泄漏的熱解產(chǎn)物混合氣體和油霧與空氣混合后點燃,就會發(fā)生二次爆炸。當這些情況發(fā)生在密閉或擁塞區(qū)域時,可能會導(dǎo)致非常強烈的爆炸,并對人員和設(shè)備造成威脅,給社會經(jīng)濟帶來嚴重損失。


變壓器爆炸過程介紹

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初級爆炸

變壓器和充油高壓設(shè)備中出現(xiàn)短路或電弧作用

變壓器和充油高壓設(shè)備中出現(xiàn)短路或電弧,高溫和電弧作用會導(dǎo)致油的熱分解并產(chǎn)生大量烴類混合氣體。

變壓器油箱的結(jié)構(gòu)破壞(初級變壓器爆炸)

液態(tài)絕緣油、氣態(tài)電解產(chǎn)物和油霧通過變壓器油箱破裂口向外猛烈釋放

二次爆炸

絕緣油從變壓器中泄漏并點燃,發(fā)生池火;氣態(tài)電解產(chǎn)物和油霧的泄漏及空氣混合,被點燃后發(fā)生二次爆炸。

變壓器二次爆炸與池火場景

合理泄壓和抗爆措施降低變壓器爆炸后果

以上是對變壓器爆炸事故的分析,接下來我們來分析一下變電站常出現(xiàn)的故障。

變壓器故障分類

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正常運行的電力設(shè)備,由于電流、電壓的作用將產(chǎn)生發(fā)熱.主要包括電流效應(yīng)引起的發(fā)熱和電壓效應(yīng)引起的發(fā)熱。當電力設(shè)備存在缺陷或故障時,缺陷或故障部位的溫度就會產(chǎn)生異常變化。從而引起設(shè)備的局部發(fā)熱,假設(shè)未能及時發(fā)現(xiàn)并及時制止這些隱患的發(fā)展,最終會促成設(shè)備故障或事故的發(fā)生,嚴重的會擴大成電網(wǎng)事故。

電力設(shè)備發(fā)熱故障基本上可分為兩大類,即外部故障和內(nèi)部故障,其基本特征如下:

1)外部發(fā)熱故障:它以局部過熱的形態(tài)向其周圍輻射紅外線,各種裸露接頭、連接體的熱故障,其紅外熱圖顯現(xiàn)出以故障點為中心的熱場分布。所以,從設(shè)備的熱圖中可直觀地判斷是否存在熱故障,根據(jù)溫度分布可以準確地確定故障的部位及故障嚴重程度。

2)內(nèi)部發(fā)熱故障:它的發(fā)熱過程一般較長,且為穩(wěn)定發(fā)熱,與故障點接觸的固體、液體和氣體,形成熱傳導(dǎo)、對流和輻射,并以這樣的方式將內(nèi)部故障所產(chǎn)生的熱量不斷地傳遞至設(shè)備外殼,從而改變設(shè)備外表面的熱場分布情況。

電力生產(chǎn)包括發(fā)電廠內(nèi)的電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及輸配電環(huán)節(jié)。這兩個環(huán)節(jié)的低效導(dǎo)致電力產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能難以提高,事故時有發(fā)生。

生產(chǎn)環(huán)節(jié)的問題主要集中在糟糕的基礎(chǔ)設(shè)施上。設(shè)備陳舊,所以能源轉(zhuǎn)化效率低,事故也常常發(fā)生。今年5月,美國紐約州一座核電站發(fā)生起火爆炸事故,原因就是電廠變壓器設(shè)備障礙,而這類事故近年來在美國屢有發(fā)生。


變壓器故障原因

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由于輸電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施老化,變電站與其他地區(qū)的電網(wǎng)缺少監(jiān)測關(guān)鍵設(shè)備運行狀態(tài)的自動化系統(tǒng),因此停電與持續(xù)低壓風險正日益增加。

例如變壓器液體泄漏或內(nèi)部隔熱層故障可導(dǎo)致設(shè)備過熱,從而引發(fā)故障,但大多數(shù)供電公司并未配備可偵測這些故障點的自動化熱檢測系統(tǒng)。

無論故障原因如何,一次重大的變電站故障可能演化為一系列并發(fā)故障,其結(jié)果可能導(dǎo)致銀行設(shè)施、安防系統(tǒng)、制造工廠、食品冷藏、通訊網(wǎng)絡(luò)與交通控制系統(tǒng)發(fā)生大規(guī)模故障,毋庸置疑,相關(guān)供電公司可能蒙受巨大的收益損失為恢復(fù)系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)也會增加大量成本。

供電公司基礎(chǔ)設(shè)施逐漸老化,停電、持續(xù)低壓的風險與日益增加,持續(xù)低壓是指電力供應(yīng)中的電壓下降,如此命名是因為低壓通常導(dǎo)致燈光的亮度變暗,供電公司還面臨著代價昂貴的計劃外維護和成本飆升等問題。


如何降低變壓器爆炸風險?

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  一般來說,對于最常見的初級爆炸情況,在工廠的設(shè)計階段通常會被考慮到。而對于二次爆炸情況,由于其后果嚴重,在安全方面需要重點考慮。在設(shè)計階段,為消除安全隱患而對整體設(shè)計做出一些重要變更。但這些改動可能會導(dǎo)致不可預(yù)知的爆炸后果,造成嚴重損失。在密閉設(shè)施中,例如室內(nèi)變電站,如果沒有考慮合理的泄壓措施,那么爆炸事故對內(nèi)部和外部也可能造成非常嚴重的影響。

一、變壓器正式投運之前的預(yù)防性試驗  

二、在變壓器投入運行之后的定期巡視

  干式變壓器日常巡視的主要項目: 

1、 電抗器線圈絕緣層完好,相色正確清晰。

2. 電抗器周圍及風道整潔,無鐵磁性雜物。 

3. 主架無裂紋,線圈無松散變形,垂直安裝的電抗器無傾斜。 

4. 各連接部分接觸良好,無過熱。 

5. 引線線夾處連接良好。

6. 外表無開裂,無放電痕跡。 

7. 使用紅外熱成像或紅外測溫儀監(jiān)測異常溫升及局部熱點。

8. 防雨措施良好。  

 油浸式變壓器日常巡視的主要項目:

1.變壓器油色、油位是否正常,各部位有無滲漏油現(xiàn)象。

2.變壓器油溫及溫度計指示是否正常,遠方測控裝置指示是否正確。

3.變壓器兩側(cè)母線有無懸掛物,金具連接是否緊固;引線不應(yīng)過松或過緊,接頭接觸良好,試溫片有無變色或有無融化現(xiàn)象。

4.呼吸器是否通暢;硅膠是否變色;瓦斯繼電器是否充滿油;壓力釋放器(安全氣道)是否完好無損。

5.瓷瓶、套管是否清潔,有無破損裂紋、放電痕跡及其它異?,F(xiàn)象。

6.主變外殼接地點接觸是否良好,基礎(chǔ)是否完整,有無下沉有無水泥脫落或裂紋。

7.有載分接開關(guān)的分接指示位置及電源指示是否正常。

8.冷卻系統(tǒng)的運行是否正常。

9.各控制箱及二次端子箱是否關(guān)嚴,電纜穿孔封堵是否嚴密,有無受潮。

10.警告牌懸掛是否正確,各種標志是否齊全明顯。