какие горючие материалы в конструкции масляных трансформаторов
Какие горючие материалы в конструкции масляных трансформаторов
Пожарная безопасность маслонаполненной электрической аппаратуры
Сухие трансформаторы менее пожароопасны, чем масляные, как как в них горючим материалом является лишь твердая изоляция (бумажно-бакелитовые цилиндры, бумажная и хлопчатобумажная изоляция обмоток, пропитанных лаками).
Пожарная опасность трансформаторов с масляным охлаждением велика из-за большого количества в них трансформаторного масла. Значительно увеличивает пожарную опасность старение масла, которое сильно снижает его изолирующие свойства, т. е. способствует пробою изоляции, который может привести к образованию в масле мощных искр и дуги.
Масляный выключатель представляет пожарную опасность в следующих случаях:
В настоящее время выпускают масляные выключатели горшка-вого типа с небольшим содержанием масла (маломасляные). Они не представляют пожарной опасности, так как контакты каждой фазы выключателя помещены в отдельных весьма прочных цилиндрах, содержащих очень мало масла, не способного при возникновении газового пузыря вызвать разрушение цилиндра.
Перегрев и воспламенение масла в трансформаторах возникает при межвитковых коротких замыканиях, больших переходных сопротивлениях в местах соединений в трансформаторе, перегреве магнитопровода, внутренних или наружных разрядах (перекрытиях) с образованием электрической дуги в масле.
При сушке трансформаторов необходимо соблюдать следующее.
Начальник 15-Й пожарной части
майор внутренней службы
ТЕМА: ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ МАСЛОНАПОЛНЕННЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ. ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ
1. Развитие трансформаторостроения
Изобретателем трансформатора является русский, учённый П.Н. Яблочков. В 1876 г. Яблочков использовал индукционную катушку с двумя обмотками в качестве трансформатора для питания изобретённых им электрических свечей. Трансформатор Яблочкина имел незамкнутый сердечник. Трансформаторы с замкнутым сердечником, появились значительно позднее, в 1884 г. С изобретением трансформатора возник технический интерес к переменному току, который до этого времени не применялся.
Выдающийся русский электротехник М.О. Доливо-Добровольский в 1889 г. предложил трехфазную систему переменного тока, построил первый трехфазный асинхронный двигатель и первый трехфазный трансформатор. На электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1881 г. Доливо-Добровольский демонстрировал опытную высоковольтную электропередачу трехфазного тока протяжённостью 175 км. (из местечка Лауфена во Франкфурте-на Майне); трехфазный генератор имел мощность 230 ква при напряжении 95 в.
При помощи трехфазных трансформаторов напряжение генератора в Лауфене повышалось до 15000 в и понижалось во Франкфурне-на-Майне до 65 в (фазное значение), при котором осуществлялось питание трехфазного асинхронного двигателя для насосной установки мощностью 75 квт. При дальнейших опытах напряжение в линии электропередачи повышалось до 28000 в посредством последовательного включения обмотки ВН двух трансформаторов. К.П.Д. электропередачи был 77,4% и считался тогда высоким.
В дальнейшем начали применяться масляные трансформаторы, т.к. было установлено, что масло является не только хорошей изоляцией, но и хорошей охлаждающей средой для трансформаторов.
ХХ столетие характеризовалось быстрым ростом промышленности и транспорта на базе электрификации. К трансформаторам и электрическим машинам предъявлялись более высокие требования в отношении повышения их экономичности, уменьшения массы и габаритов. Проводилась большая работа по изучению электромагнитных и тепловых процессов, происходящих при работе трансформаторов и электрических машин, изысканию новых изоляционных материалов и улучшению свойств Электротехнической стали.
В царской России не было своей трансформаторной и электромашиностроительной промышленности. Имевшиеся в России трансформаторные и электромашиностроительные заводы принадлежали иностранным фирмам и по существу являлись сборочными мастерскими, где машины и трансформаторы собирались из частей, привозимых из-за границы.
В настоящее время электромашинно- и трансформаторостроение развилось в крупнейшую отрасль электропромышленности. Отечественные заводы выпускают трансформаторы различных мощностей и конструкций.
2. Назначение трансформаторов
Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат с двумя (или более) обмотками, предназначенный чаще всего для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Преобразование в трансформаторе осуществляется переменным магнитным полем. Трансформаторы широко применяются при передаче электрической энергии на большие расстояния, распределении её между приёмниками, а также в различных выпрямительных, усилительных, сигнализационных и других устройствах.
При передаче электрической энергии от электростанции к потребителям сила тока в линии обуславливает потери энергии в этой линии и расход цветных металлов на её устройство. Если при одной и той же передаваемой мощности увеличить напряжение, то сила тока в такой же мере уменьшиться, а следовательно, можно будет применить провода с меньшим поперечным сечением. Это сократит расход цветных металлов при устройстве линии электропередачи и снизит потери энергии в ней.
Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях синхронными, генераторами при напряжение 11-20 кв; в отдельных случаях применяют напряжение 30-35 кв. Хотя такие напряжения являются слишком высокими для их непосредственного использования в производстве и для бытовых нужд, они недостаточны для экономической передачи электроэнергии на большие расстояния. Дальнейшее повышение напряжения в линиях электропередачи (750 кв и более) осуществляется повышающими трансформаторами.
Приёмники электрической энергии (лампы накаливания, электродвигатели и т.д.) из соображений безопасности рассчитывают на более низкое напряжение (110—380 в). Кроме того, изготовление электрических аппаратов, приборов и машин на высокое напряжение связано со значительными конструктивными сложностями, так как токоведущие части этих устройств при высоком напряжении требуют усиленной изоляции. Поэтому высокое напряжение, при которой происходит передача энергии, не может быть непосредственно использовано для питания приёмников и подводится к ним через понижающие трансформаторы.
Электрическую энергию переменного тока по пути от электростанции, где она вырабатывается, до потребителя приходится трансформировать 3-4 раза. В распределительных сетях понижающие трансформаторы нагружаются неодновременно и не на полную мощность. Поэтому полная мощность трансформаторов, используемых для передачи и распределения электроэнергии, в 7-8 раз больше мощности генераторов, устанавливаемых на электростанциях.
3. Номинальные данные трансформатора
Сечения проводов обмоток и всех частей трансформатора, так же как и любого электротехнического аппарата или электрической машины, определяются не активной составляющей тока или активной мощностью, а полным током, протекающему по проводнику и, следовательно, полной мощностью. Все прочие величины, характеризующие работу трансформатора, в условиях, на которые не рассчитан, также называются номинальными.
Каждый трансформатор снабжён из материала, не подверженного атмосферным влияниям. Щиток прикреплен к баку трансформатора на видном месте и содержит его номинальные данные, которые нанесены травлением, гравировкой, выбиванием или другим способом, обеспечивающим долговечность знаков. На щитке трансформатора указаны следующие данные:
1. Марка завода-изготовителя.
4. Обозначение типа.
5. Номер стандарта, которому соответствует изготовленный трансформатор.
7. Номинальное напряжение и напряжения ответвления обмоток (в или кв).
8. Номинальные токи каждой обмотки (а).
11. Схема и группа соединения обмоток трансформатора.
12. Напряжение короткого замыкания (%).
13. Род установки (внутренняя или наружная).
14. Способ охлаждения.
15. Полная масса трансформатора (кг или т).
17. Масса активной части (кг или т)
18. Положения переключателя, обозначенные на его приводе.
Для трансформатора с искусственным воздушным охлаждением дополнительно указана мощность его при отключенном охлаждении. Заводской номер трансформатора выбит также на баке под щитком, на крышке около ввода ВН фазы А и на левом конце верхней полки ярмовой балки магнитопровода.
Буква А в обозначении типа трансформатора обозначает автотрансформатор. В обозначении трехобмоточных автотрансформаторов букву А ставят либо первой, либо последней. Если автотрансформаторная схема является основной (обмотки ВН и СН образуют автотрансформатор, а обмотки НН дополнительная) букву А ставят первой, если трансформаторная схема является дополнительной, букву А ставят последней.
4. Трансформаторное масло
Роль масла в трансформаторах исключительно велика. Оно обладает высокими диэлектрическими свойствами и используется в качестве изоляции, а также, являясь хорошим теплоносителем, обеспечивает отвод теплоты от внутренних частей трансформатора.
Для охлаждения трансформаторов важное значение имеет скорость циркуляции масла. Скорость конвективного движения масла зависит от его вязкости. Последняя изменяется в широких пределах с изменением температуры масла (рис. 1) которая в свою очередь зависит от нагрузки трансформатора и от естественно изменяющейся температуры охлаждающей среды.
Рис. 1. Зависимость коэффициента динамической вязкости трансформаторного масла от температуры масла.
В настоящее время в отечественном трансформаторостроении широко применяется масла марки ТКп, селективной очистки ТСп и абсорбционной очистки марки ТАп с антиокислительной присадкой «ионол». Освоен выпуск и постоянно расширяется объём применения масел Т-750 и Т-1500, которые обладают более высокими электроизоляционными свойствами и противоокислительной стабильностью. Разрабатывается арктическое масло вместо масла марки АТМ-65.
В таблицах 1 и 2 приведены основные физико-химические показатели отечественных масел.
Защита трансформаторных подстанций от пожара. Масляный силовой трансформатор: технологии и установки пожаротушения
Пожнефтехим, российский производитель систем пожаротушения промышленных объектов, о практике защиты масляных силовых трансформаторов. Речь об особенностях действующей нормативной базы в области противопожарной защиты трансформаторных подстанций, а также о совершенствовании применяемых систем пожаротушения. Материал подготовлен на основе Концепции ООО «Пожнефтехим», которая 17 июля 2020 года получила положительный отзыв ФГБУ ВНИИПО МЧС России.
Проектирование систем пожаротушения для трансформаторов
При разработке проектной и рабочей документации для масляных силовых трансформаторов у специалистов возникают вопросы по актуальным требованиям к системам пожаротушения. Они связаны с тем, что практика противопожарной защиты масляных трансформаторов допускает применение систем распыленной воды при наличии основного горючего вещества – трансформаторного масла.
Требования противопожарной защиты силовых трансформаторов прописаны в следующих нормативных документах:
Кроме указанных документов статус действующего имеет РД 34.49.502-96. «Инструкция по эксплуатации установок пожаротушения с применением воздушно-механической пены». Документ применяется для организации эксплуатации установок, реализованных в 70-80-е годы.
Противоречие заключается в том, что современные трансформаторы имеют преимущественно масляное охлаждение. Минеральное изоляционное масло (трансформаторное) является продуктом дробной перегонки нефти и относится к ГЖ. Масло горит, его пары легко воспламеняются.
Свойства трансформаторного масла объясняют пожарную опасность трансформаторных подстанцией. Согласно справочнику А. Я. Корольченко, Д. А. Корольченко «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения», трансформаторное масло – это горючая жидкость с температурой вспышки 135–140°С, температурой воспламенения 135–163°С, температурой самовоспламенения 270°С и температурными пределами распространения пламени от 125°С (нижн.) до 193°С (верхн.). Средства тушения: воздушно-механическая пена, порошки.
Выбор системы пожаротушения и вопросы по нормативной базе
Согласно действующим нормам, масляные силовые трансформаторы защищаются системами и установками пожаротушения распыленной водой (в т.ч с применением пенных оросителей и лафетных стволов), пеной низкой кратности и газовым пожаротушением (для закрытых трансформаторов). В таблице представлены системы пожаротушения по действующим нормам.
Автоматическая установка пожаротушения распыленной водой пенными оросителями.
Воздушно-механическая пена низкой кратности.
Для открытых трансформаторов автоматическая установка водяного пожаротушения лафетными стволами.
Для закрытых трансформаторов:
СТО РусГидро 01.01.78-2012
Автоматическая установка пожаротушения распыленной водой эвольвентными оросителями.
В 70-80-е годы для противопожарной защиты трансформаторов широко применялись автоматические установки пожаротушения пеной низкой кратности. Переход на установки водяного пожаротушения распыленной водой связан с низкой эффективностью пенных установок на базе оборудования и пенообразователей, выпускаемых в 70-80-х годах, а также необходимостью охлаждения корпуса и наружных элементов трансформатора. Вместе с тем, применение лафетных стволов в составе автоматических установок пожаротушения противоречит ГОСТ Р 50680-94, ГОСТ Р 51043-2002 и СП 485.1311500.2020, так как они не являются оросителями.
Пожаротушение трансформаторных станций распыленной водой с первоначальной фазой подачи пены
Учитывая высокую пожарную опасность масляных силовых трансформаторов, ГК «Пожнефтехим», российский производитель оборудования и пенообразователей для систем пожаротушения промышленных объектов, обращает внимание на возможность значительно повысить эффективность тушения распыленной водой за счет дополнения подачи пены в начальной фазе пожара. Современные дренчерные оросители с осцилляторами «Антифайер» и пленкообразующие пенообразователи «Аквафом» типа AFFF способны эффективно и быстро справляться с пожарами ЛВЖ и ГЖ (тушение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей водой недопустимо, т.к. ведет к распространению огня).
Не менее актуально предложение применять дренчерные оросители специального назначения «Антифайер» вместо устаревших, недостаточно приспособленных оросителей, а также вместо лафетных стволов и при реализации установок пожаротушения распыленной водой без фазы подачи пены.
Основания для выбора данных систем пожаротушения подробно изложены на нашем сайте в разделе анализа технических требований действующих нормативных документов по масляным трансформаторам. Далее представляем вашему вниманию базовые положения Концепции ООО «Пожнефтехим» по автоматическим установкам водяного пожаротушения распыленной водой с начальной фазой подачи низкократной пленкообразующей пены.
Отзыв ВНИИПО МЧС РФ (Оренбургский филиал) на Концепцию ООО «Пожнефтехим» от 17.07.2020
Какие трансформаторы оснащаются АУПТ?
• с напряжением 500 кВ и выше (независимо от площади);
• напряжением 220-330 кВ и выше, мощностью 200МВА и выше;
• напряжением 10 кВ и выше, установленные у здания гидроэлектростанций, с единичной мощностью 63МВА и выше;
• напряжением 110 кВ и выше, установленные в камерах закрытых подстанций глубокого ввода и в закрытых распределительных установках электростанций и подстанций, мощностью 63МВА и выше.
Технология тушения пожара: пенное пожаротушение + распыленная вода
Пожаротушение масляного силового трансформатора включает два этапа: ликвидация горения (или снижение его интенсивности) и охлаждение. На первом этапе в течение 3-5 минут подается пленкообразующая пена низкой кратности. Пленкообразующие свойства высокоэффективных фторсинтетических пенообразователей (тип AFFF) эффективно ликвидируют возгорание горючих жидкостей, а также обеспечивают охлаждение трансформатора.
Карты орошения дренчерных оросителей «Антифайер» для подачи пены (или воды) настраиваются таким образом, чтобы за счет соударения струй создавался объем распыляемой пены низкой кратности (или воды), быстро снижающий интенсивность горения трансформаторного масла. При образовании на горящей поверхности изолирующей тонкой пленки горение прекращается.
Пример карт орошения дренчерного оросителя «Антифайер» в автоматической установке водяного пожаротушения распыленной водой с первоначальной фазой подачи низкократной пленкообразующей пены
После завершения подачи пены начинается подача распыленной воды. В систему начинает поступать вода и осуществляется интенсивное охлаждение трансформатора до достижения 30 минут общей работы установки.
Автоматические установки пожаротушения масляных трансформаторов только на основе распыленной воды, без начальной фазы подачи пленкообразующей пены, могут допускаться, по нашему мнению, для трансформаторов «низкой степени ответственности» и низкой мощности. Вместе с тем, применение только распыленной воды противоречит рекомендуемым средствам пожаротушения трансформаторного масла, т.к. может приводить к увеличению интенсивности горения и площади пожара.
Дренчерные оросители «Антифайер» для тушения масляного трансформатора
В автоматической установке пожаротушения рекомендуется применять дренчерные оросители, универсальные водопенные насадки (УВПН) «Антифайер» на поворотном устройстве или с функцией осциллирования. Данные водопенные насадки разработаны и производятся в России на собственной производственной площадке ГК «Пожнефтехим» в г. Донской Тульской области. УВПН «Антифайер» соответствуют ГОСТ Р 51043-2002 и представляют собой устройства для получения сплошных или распылённых струй воды или низкократной пены в широких диапазонах давлений.
При сравнении дренчерного оросителя «Антифайер» с применяемыми в аналогичных системах пенными оросителями ОПДР и эвольвентными оросителями, можно увидеть, что последние имеют ограничения по области применения и техническим характеристикам орошения, а также ограниченную дальность. Что касается выбора лафетных стволов, то они не являются дренчерными оросителями согласно ГОСТ Р 51043, а значит их применение противоречит ГОСТ Р 50680 и СП 485.1311500.2020. Подробнее о преимуществах универсальных водопенных насадков «Антифайер» вы можете узнать, направив запрос специалистам ООО «Пожнефтехим».
Система пожаротушения Пожнефтехим для трансформаторной подстанции
Пожнефтехим рекомендует применять комплексные системы пожаротушения трансформаторных станций. Желательно комплектовать систему пожаротушения продукцией одного производителя, чтобы обеспечить работоспособность и согласованность технических характеристик.
Система пожаротушения Пожнефтехим для трансформаторной подстанции, ТУ 28.99.39-045-72410778-2018, включает:
Система пожаротушения открытого масляного трансформатора схематично представлена далее. Принципиальные схемы, пояснения и комментарии по вопросам проектирования доступны по запросу.
Компания Пожнефтехим готова разработать концепцию или проект противопожарной защиты масляных силовых трансформаторов с применением указанных технологий и оборудования. Мы взаимодействуем с заказчиками и проектными организациями на этапе проектирования, производства компонентов системы пожаротушения и пусконаладки на объекте. Выбор системы Пожнефтехим позволит исключить недостатки применяемых АУПТ и повысить пожарную безопасность трансформаторных подстанций.
Прикладные вопросы пожаротушения промышленных объектов рассматриваются на ежегодных Курсах повышения квалификации, которые проводятся для специалистов по проектированию, закупок, эксплуатации систем пожаротушения и охраны труда на объекте. По вопросам обучения обращайтесь к нашим менеджерам по тел. +7 (499) 703-01-32, email mail@pnx-spb.ru. Обучение проводится ООО «Пожнефтехим» по Лицензии Министерства образования Тульской области №0133/03315 от 30.09.2016.
Статья подготовлена специалистами ООО «Пожнефтехим»
Информация о компании
Пожнефтехим работает в области пожарной безопасности промышленных объектов с 2004 года. Компания располагает производственными подразделениями в Тульской и Московской области площадью около 4000 кв. м и собственным испытательным полигоном площадью 1000 кв. м. Пожнефтехим разрабатывает проектную документацию по пожарной безопасности для промышленных и производственных объектов, а также осуществляет комплексные поставки пожарного оборудования, пенообразователей с последующим шефмонтажом и пусконаладкой установки пожаротушения.
О пожарной опасности трансформаторов и маслонаполненных аппаратов на энергетических объектах
«Облик» современного трансформатора
По способу охлаждения трансформаторы делятся на сухие и масляные. У сухих трансформаторов обмотки и сердечник охлаждаются окружающим воздухом. Эти трансформаторы менее пожароопасны, чем масляные, так как в них горючим материалом является лишь твердая изоляция — бумажно-бакелитовые цилиндры, а также бумажная и хлопчатобумажная изоляция обмоток, пропитанная лаками.
Современные мощные трансформаторы имеют преимущественно масляное охлаждение: естественное или искусственное. С введением в трансформатор минерального масла увеличивается пожарная опасность, так как масло горит, а пары его в смеси с воздухом воспламеняются под действием электрической дуги, искр и т. п.
Минеральное изоляционное масло (трансформаторное) является продуктом дробной перегонки нефти. Масло обладает хорошими электроизоляционными свойствами. Благодаря своей малой вязкости и высокой текучести оно глубоко проникает в поры волокнистой изоляции (бумага, картон и др.), повышая ее электрическую прочность. Одновременно масло является хорошим переносчиком тепла и используется для охлаждения трансформаторов. Благодаря хорошим электроизолирующим свойствам и доступности масла оно широко применяется не только в трансформаторах, но также в выключателях, реакторах, реостатах, конденсаторах и кабелях.
Когда и чем опасен трансформатор
Горючими материалами в масляных трансформаторах являются: изоляционное масло, применяемое в больших количествах, деревянные детали (планки для крепления отводов, клинья, ярмовые балки — у трансформаторов малых габаритов), а также бумажная и хлопчатобумажная изоляция обмоток. В сухих трансформаторах минеральное масло отсутствует, а остальные горючие материалы аналогичны применяемым в масляных трансформаторах.
Эксплуатация трансформаторов протекает в большинстве случаев в таких условиях, при которых возможно воспламенение и горение изоляции. Так, в сухих трансформаторах при сильных перегревах обмоток хлопчатобумажная изоляция, пропитанная лаками, может воспламениться и гореть под воздействием кислорода окружающего воздуха.
В масляных трансформаторах при перегреве обмоток и магнитопровода или при образовании электрических дуг изоляционное масло может воспламениться, причем вероятность его воспламенения возрастает при перегреве масла, например, вследствие перегрузки трансформаторов. Так как в масле постоянно содержится некоторое количество растворенного кислорода и в него все время проникает воздух через отверстие в дыхательной пробке, то при работе трансформаторов всегда имеются условия для воспламенения масла. Газы, образующиеся при термическом распаде масла, могут прорвать стенку или крышку бака, и тогда горение масла получает полное развитие, превращаясь в пожар.
Перегрев и воспламенение изоляции трансформаторов возникают при различных аварийных явлениях, к которым относятся и различные короткие замыкания: межвитковые, между фазами, между фазой и корпусом, между обмотками высшего и низшего напряжения. Причинами коротких замыканий могут служить: плохое выполнение изоляции катушек заводом-изготовителем, например, повреждение ее во время запрессовки катушек, длительные перегрузки трансформаторов, при которых изоляция быстро стареет и становится хрупкой, замыкание отводов-проводов, отходящих от обмоток к выключателям, и др.
Большие переходные сопротивления в местах соединения в трансформаторе образуются на участках с плохо выполненными соединениями обмоток или обмоток и кабелей, идущих к выключателю, а также в других местах. В сухих трансформаторах участки с плохим контактом между токоведущими элементами (провода, стержни, шины) начинают дымить и могут вызвать обугливание изоляции обмоток и ее воспламенение. В масляных трансформаторах вокруг мест с большими переходными сопротивлениями начинается термическое разложение масла на газообразные части. На это обычно реагирует газовое реле. В трансформаторах без газового реле и других сигнальных и защитных устройств разложение масла приводит к тяжелым авариям.
Пожар в стали магнитопровода
Это явление заключается в чрезмерном нагреве вихревыми токами какой-либо части магнитопровода вследствие нарушения изоляции между листами стали или между магнитопроводом и стягивающими его шпильками. Перегрев магнитопровода может привести к разложению масла и к его воспламенению.
Внутренние разряды (перекрытия) с образованием электрической дуги в масле
Перекрытия могут возникать между обмотками высшего и низшего напряжения, между обмоткой высшего напряжения и стенкой бака трансформатора, а также по поверхностям фарфоровых изоляторов. Они образуются вследствие снижения электрической прочности масла при его увлажнении и загрязнении либо вследствие возникновения перенапряжений, вызываемых атмосферным электричеством или коммутационными процессами в системе нескольких включенных трансформаторов. В загрязненном и увлажненном масле, как правило, происходит длительный искровой разряд, который может перейти в дугу, вызывающую термическое разложение масла и даже его воспламенение. При перенапряжениях искровые разряды образуются даже в чистом масле.
На возникновение перекрытий также реагирует газовое реле, которое своевременно отключает трансформатор от сети. При отсутствии или несрабатывания газового реле и других приборов защиты длительно горящая электрическая дуга может вызвать сильный перегрев масла и его воспламенение. В сухих трансформаторах перенапряжения приводят к пробою твердой изоляции, а при длительно горящей дуге — к воспламенению изоляции. Из других причин, вызывающих опасные нагревы и воспламенения изоляции в трансформаторах, следует отметить понижение уровня масла в баках в результате утечки.
Опасность масляных выключателей
Масляные выключатели служат для отключения цепей переменного тока высокого напряжения и большей мощности под нагрузкой. Различают масляные выключатели с большим объемом масла (более 60 кг) — баковые и с малым объемом масла — горшковые.
В многообъемных масляных выключателях масло используется не только для гашения дуги, но и для изоляции токоведущих частей от стенок заземленного бака и друг от друга. В малообъемных масляных выключателях масло служит исключительно для гашения дуги, а токоведущие части от стенок бака изолируют при помощи твердых электроизоляционных материалов, а также воздуха.
Причинами пожаров и взрывов масляных выключателей могут быть:
В автогазовых безмасляных выключателях дуга гасится газами, обильно выделяемыми стенками газогенерирующих изоляционных материалов, к которым относятся фибра, органическое стекло и полихлорвинил. Автогазовые выключатели неопасные в пожарном отношении, но могут успешно работать при небольших мощностях. Существуют также воздушные выключатели, в которых дуга гасится сжатым воздухом. Они рассчитаны на большие мощности, чем масляные выключатели, и безопасны в пожарном отношении, но имеют сложную конструкцию.
Противопожарные мероприятия
Мероприятия, обеспечивающие пожарную безопасность трансформаторов, можно разделить на две группы. К первой относится мероприятие, связанное с оборудованием трансформаторов аппаратами защиты и различными предохранительными устройствами. Во вторую группу входят мероприятия, связаны с рациональным размещением трансформаторов и масляных выключателей, размещением соответствующего оборудования, а также планировкой помещения и открытых площадок и выбором средств тушения пожаров. На трансформаторах в общем случае должна предусматриваться релейная защита от повреждений и ненормальных режимов следующих видов:
— всех видов КЗ, включая и витковые, в обмотках и на выводах;
— замыканий внутри бака маслонаполненных трансформаторов, сопровождающихся выделением газа;
— междуфазных КЗ на ошиновках выводах ВН и НН;
— замыканий на землю на ошиновках выводов ВН и НН;
— токов внешних КЗ; перегрузок обмоток;
— повышения напряжения на выводах;
— нарушений в системе охлаждения;
— возгорания (пожара) масла.
Специальные способы релейной защиты здесь не рассматриваются. К простейшим предохранительным устройствам относятся: газовое реле, выхлопная труба, приборы теплового контроля, плавкие предохранители.
Газовое реле устанавливают на трубе, соединяющей бак трансформатора с расширительным бачком. Оно состоит из корпуса с двумя фланцами. Внутри корпуса расположены друг над другом два латунных поплавка с ртутными контактами. В нормальном состоянии поплавки плавают в масле, и ртуть не замыкает контакты. В аварийном состоянии внутри трансформатора, например, при КЗ, сопровождающихся разложением масла и выделением газов, пузырьки газов, поднимаясь вверх к крышке бака, заполняют корпус реле, вытесняя из него масло в расширительный бачок. С понижением уровня масла поплавки опускаются, и ртутные контакты замыкают сначала верхнего поплавка, а затем нижнего. Контакты верхнего поплавка включают световой и звуковой сигналы, предупреждая обслуживающий персонал, а нижнего — дают сигнал на отключение трансформатора через масляный выключатель. Газовое реле является действенной защитой трансформаторов от внутренних КЗ. Реле срабатывает также при утечке масла из трансформатора. Газовое реле устанавливают на всех трансформаторах мощностью от 560 кВ·А, а в цеховых — мощности 360 кВ·А и выше.
Выхлопная предохранительная трубаимеется на всех трансформаторах мощностью 1000 кВ·А и выше. Она предотвращает разрушение бака при резком повышении давления в трансформаторе в результате выделения газов при термическом разложении масла. Труба сообщается с баком трансформатора и расположена на его крышке несколько наклонно по отношению к горизонту. Верхний торец трубы плотно закрыт стеклянной пластинкой. При значительном увеличении давления внутри бака трансформатора масло и газы поднимаются вверх по трубе и разрушив стекло, выбрасываются наружу, в сторону и вниз.
Приборы теплового контроля (ртутный и ртутноконтактный термометры, дистанционный термометр сопротивления и термометрический сигнализатор) служат для определения температуры верхних, наиболее нагретых слоев масла. При мощности трансформатора более 1000 кВ·А устанавливают терморегуляторы. Увеличение температуры масла выше 95° С свидетельствует о повреждении внутри трансформатора или его перегрузке. Поэтому установка на трансформаторах приборов, контролирующих температуру масла, обязательна.
Сергей Семичаевский, научный сотрудник научно-испытательного центра УкрНИИ гражданской защиты