浅谈电力系统中变电站、配电所的防火防爆

　　[摘 要] 变电站、配电所是电力系统的枢纽,具有接受电能、变换电压等级和分配电能的功能,具有极其重要的作用,详细介绍了变电站、配电所的设置及变压器、油断路器的防火防爆措施。

　　一、变电站、配电所的分类

　　工厂、企业中的变电所一般属于降压变电所。降压变电所一般分为一次降压和两次降压。一般说来,它把供电系统35～220 kV电力网电压降压为6～10 kV(一次降压),再由6～10 kV电压降压为220/380 V(二次降压),供给低压电气设备使用。按照容量的大小,引入电压的高低,可分为一次降压变电所、二次降压变电所和配电所3种类型。

　　二、变、配电所的设置

　　为了安全可靠供电,变、配电所应尽量靠近用电负荷中心,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0.6 m以上。此外,还应尽量避开多尘、震动、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,一次降压变电所一般应设两路供电电源,二次降压变电所也应按上述原则考虑。

　　三、变、配电所的组成

　　变电所内包括一次电气设备(动力电源部分)和二次电气设备(控制电源部分)。一次电气设备是指直接输配电能的设备,包括变压器、断路器、电抗器、隔离开关、接触器、电力电缆等;二次电气设备是指对一次电气设备进行监视、测量和控制保护的辅助设备和各种监测仪表、保护用继电器、自动控制音响信号及控制电缆等。

　　生产装置用电,根据在生产过程中的重要性、供电可靠性、连续性的要求,划分为3级:1级负荷(重要连续生产负荷)应由两个独立电源供电;2级负荷宜由二回线路供电,且变压器一般也应为两台;3级负荷无特殊要求。

　　(一)电力变压器的防火防爆

　　电力变压器是由铁心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,形成变压器的一次、二次线圈。除干式变压器外,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。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:

　　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.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。

　　3.防止变压器铁心绝缘老化损坏。铁心绝缘老化或夹紧螺栓套管损坏,会使铁心产生很大的涡流,引起铁心长期发热造成绝缘老化。

　　4.防止检修不慎破坏绝缘。变压器检修吊心时,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。

　　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。当压力超过瓦斯继电器保护定值而不跳闸时,会发生爆炸。

　　6.防止雷击。电力变压器的电源可能通过架空线而来,而架空线很容易遭受雷击,变压器会因绝缘击穿而烧毁。

　　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。

　　8.保持良好的接地。对于TN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,N线或PEN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。

　　9.防止超温。变压器运行时应监视温度的变化。如果变压器为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。因此变压器运行时,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。

　　(二)油断路器的防火防爆

　　油断路器是用来切断和接通电源的,在短路时能迅速可靠地切断短路电流。油断路器分多油断路器和少油断路器两种,主要由油箱、触头和套管组成。触头全部浸没在绝缘油中。多油断路器中的油起灭弧作用和作为断路器内部导电部分之间及导电部分与外壳之间的绝缘,少油断路器中的油仅起灭弧作用。

　　导致油断路器火灾和爆炸的原因:

　　1.油断路器油面过低时,使油断路器触头的油层过薄,油受电弧作用而分解释放出可燃气体,这部分可燃气体进入顶盖下面的空间,与空气混合可形成爆炸性气体,在高温下就会引起燃烧、爆炸。

　　2.油箱内油面过高时,析出的气体在油箱内较小空间里会形成过高的压力,导致油箱爆炸。

　　3.油断路器内油的杂质和水分过多,会引起油断路器开关内部闪络。

　　4.油断路器操作机构调整不当,部件失灵,会使断路器动作缓慢或合闸后接触不良。当电弧不能及时切断和熄灭时,在油箱内可产生过多的可燃气体而引起火灾。

　　5.油断路器遮断容量对供电系统来说是很重要的参数。当遮断容量小于供电系统短路容量时,油断路器无能力切断系统强大的短路电流,电弧不能及时熄灭则会造成油断路器的燃烧和爆炸。

　　6.油断路器套管与油开关箱盖、箱盖与箱体密封不严,油箱进水受潮,油箱不清洁或套管有机械损伤,都可能造成对地短路,从而引起油断路器着火或爆炸。

　　总之,油断路器运行时,油面必须在油标指示的高度范围内。若发现异常,如漏油、渗油、有不正常声音等,应立即采取措施,必要时可停电检修。严禁在油断路器存在各种缺陷的情况下强行送电运行。

　　参 考 文 献

　　[1] 李友文,《工厂供电》,化学工业出版社,2006.2

　　[2] 曾昭桂,《企业供电系统及运行》,1995.12