變壓器是利用電磁感應(yīng)的原理，變換電壓和電流，傳輸電能的一種靜止電器設(shè)備。其分類方法很多，因其中油浸電力變壓器是我國(guó)電力系統(tǒng)中應(yīng)用最普遍的關(guān)鍵設(shè)備。本文集中分析油浸電力變壓器的火災(zāi)危險(xiǎn)性及其防火技術(shù)措施。
1 結(jié)構(gòu)概況
油浸電力變壓器主要由鐵心、繞組、引線及絕緣、油箱及變壓器油、調(diào)壓裝置、冷卻裝置、保護(hù)裝置和出線裝置組成，其中鐵心繞組、油箱、套管、分接開關(guān)、引線和接地螺栓為容易引起火災(zāi)的關(guān)鍵性部件。
2 火災(zāi)原因分析
油浸電力變壓器內(nèi)部不僅充滿了大量可燃的變壓器油，而且還有一定數(shù)量的紙張、紙板、棉紗、棉布、塑料、木材等可燃物作絕對(duì)襯套、墊塊和支架等，這些材料遇到高溫、電火花和電弧都會(huì)引起燃燒以至形成火災(zāi)和產(chǎn)生爆炸事故。
2.1 鐵心局部過熱
由于鐵心硅鋼片的絕緣層如果在生產(chǎn)組裝時(shí)受到損傷，運(yùn)行中就產(chǎn)生較大的渦流，有渦流的地方溫度升高導(dǎo)致局部過熱，使絕緣層受損壞的面積擴(kuò)大，甚至使鐵心局部熔化，導(dǎo)致附近的繞組絕緣損壞。繼而發(fā)生短路引起燃燒。鐵心的穿心螺栓絕緣損壞也會(huì)產(chǎn)生很大的渦流，導(dǎo)致局部過熱。
2.2 繞組短路
繞組絕緣損壞或失去絕緣，將會(huì)發(fā)生匝間短路、層間短路、相間短路和接地短路。短路電弧引燃可燃物，同時(shí)加速變壓器的老化。變壓器油受熱分解出酸性物質(zhì)反過來又腐蝕繞組的絕緣，導(dǎo)致其多處短路，以致發(fā)生火災(zāi)。
2.3 套管故障
對(duì)于普通采用的尺寸較小、油質(zhì)較好而且裝拆方便的全密封油浸紙電容式磁套管，如果安裝時(shí)不小心，套管受機(jī)械性訕擊或運(yùn)行中受過高溫度的作用會(huì)產(chǎn)生裂紋。尤其當(dāng)套管制造不良，內(nèi)部的電容芯子空氣與水份未除盡或卷得太緊導(dǎo)熱不良，在由套管裂紋導(dǎo)致?lián)舸r(shí)，往往出現(xiàn)爆裂狀況。
2.4 分接開關(guān)故障
由于產(chǎn)品質(zhì)量較差、分接開關(guān)接頭接觸不良，導(dǎo)致局部過熱或產(chǎn)生電火花。分接開關(guān)附近的變壓器受這種高溫和電火花的作用發(fā)生劣化，絕緣性能下降，繼而導(dǎo)致分接開關(guān)擊穿知事睡引起油燃燒或分接開關(guān)箱爆裂燃燒。
2.5 接頭故障
引線與套管的接頭，引線與分接開關(guān)的接頭等接觸不良，導(dǎo)致接頭處局部過熱，或者導(dǎo)致間歇性火花放電，引燃附近的可燃物。
2.6 油箱故障
變壓器在制造中如果油箱縫的焊接稍有疏忽，焊縫不嚴(yán)密、不牢固或有假焊，在運(yùn)輸震動(dòng)中和長(zhǎng)期運(yùn)行期間油的熱脹冷縮及油箱壁本身應(yīng)力受溫度影響而導(dǎo)致滲油；套管與油箱聯(lián)接法蘭盤不嚴(yán)密或像放油閥等需要擰緊螺紋的地方未擰緊，都會(huì)造成滲油；更為嚴(yán)重的是，當(dāng)繞組或油箱同其他陪件發(fā)生短路或接地故障時(shí)，產(chǎn)生的電弧將油箱壁燒蝕出小孔洞，導(dǎo)致油箱漏油。滲油和漏油都給變壓器發(fā)生火災(zāi)埋下了隱患。
2.7 變壓器油劣化
在變壓器中起電氣絕緣和循環(huán)散熱雙重作用的變壓器油，由于過載引起的高溫、鐵芯過熱或繞組短路電弧或其他故障導(dǎo)致的局部過熱和電火花高溫的影響，發(fā)生氧化而生成多種溶于油的酸類和氧化物，還生成多種不穩(wěn)定的產(chǎn)物。酸類物侵在油內(nèi)的繞組絕緣和裸銅條；多種氧化物中的一種為黑色淤泥樣，俗稱“油泥”的沉淀物積聚于繞組上、鐵心的鐵軛、夾件上和散熱器的散熱管（或冷卻器的冷卻管）中。油泥導(dǎo)熱性很差，積聚的越多，繞組發(fā)熱越厲害；多種不穩(wěn)定物質(zhì)的進(jìn)一步分解，其中分解出腐蝕力很強(qiáng)的氧，損壞絕緣材料?？傊?U>變壓器油受熱氧化的生成物嚴(yán)重地腐蝕繞組的絕緣，將導(dǎo)致繞組的各種適中。油泥聚集在散熱管或冷卻管中，將阻礙油的循環(huán)和影響散熱效果。
2.8 保護(hù)裝置失靈
尤其是氣體繼電器、電接點(diǎn)溫度計(jì)、吸濕器等保護(hù)裝置失靈或選配不當(dāng)不起保護(hù)作用，將會(huì)使故障擴(kuò)大形成火災(zāi)。
2.9 變壓器過熱
變壓器的溫升反常升高，使變壓器油加速老化、分解、析出可燃?xì)怏w。同時(shí)，由于油的受熱分解產(chǎn)生的酸性物質(zhì)腐蝕繞組的絕緣，產(chǎn)生的油泥阻礙繞組的散熱，致使繞組的絕緣強(qiáng)度下降，導(dǎo)致繞組絕緣被擊穿。油的受熱膨脹和熱解產(chǎn)生的氣體導(dǎo)致油箱爆裂噴油燃燒。
2.10 雷擊過電壓
變壓器與架空載線路聯(lián)接的一側(cè)，或者兩側(cè)裝設(shè)的避雷設(shè)備不完善，或者避雷設(shè)備受損或年久失修，雷擊過電壓傳入變壓器。一種可能是導(dǎo)致變壓器的套管與油箱之是發(fā)生閃絡(luò)，引起油箱蓋上的可燃物燃燒；另一種可能是導(dǎo)致油箱內(nèi)的套管部分對(duì)油箱放電，引起油箱爆裂噴油燃燒；有一種可能是導(dǎo)致繞組的過電壓擊穿短路，或?qū)е吕@組對(duì)油箱的絕緣被擊穿，造成油箱爆裂噴油燃燒。
3 防火技術(shù)措施
變壓器火災(zāi)尤其是油浸電力變壓器火災(zāi)，波及廣、影響大、損失嚴(yán)重，應(yīng)引起有關(guān)方面的重視。提出幾點(diǎn)主要防火措施。
3.1 變壓器的生產(chǎn)應(yīng)十分重視產(chǎn)品質(zhì)量
變壓器油、絕緣紙張、紙板、塊木材、絕緣清漆等的選用，油箱縫的焊接，鐵心、繞組套管等的加工組裝等，每道工序、每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)嚴(yán)把技術(shù)質(zhì)量關(guān)，并要認(rèn)真地進(jìn)行出廠試驗(yàn)，一項(xiàng)不合格也不準(zhǔn)出廠，確保每一臺(tái)變壓器都以合格產(chǎn)品出廠。
3.2 用戶對(duì)變壓器應(yīng)作認(rèn)真的技術(shù)驗(yàn)收
檢查變壓器的銘牌，如初、次級(jí)電壓、容量、聯(lián)接組別等是否與需要的一致；檢查其油標(biāo)是否油位清晰可見，油面是否在與環(huán)境相符的油位線上，安全氣道上作為泄壓面的玻璃膜板是否完好，儲(chǔ)油柜是否滲油，呼吸管上的吸濕劑或裝在呼吸管下的吸濕器中吸濕物料是否失效，套管是否有裂紋及滲油現(xiàn)象，油箱是否漏油滲油；分接開關(guān)位置及接觸狀況如何，各引線接頭是否良好，用兆歐表檢測(cè)變壓器鐵心穿心螺栓和每相繞組對(duì)鐵心以及各項(xiàng)繞組之間的絕緣電阻。
3.3 變壓器的安裝
（1）安裝在室內(nèi)的變壓器，對(duì)變壓器的設(shè)計(jì)和建造應(yīng)考慮通風(fēng)。
（2）變壓器的安裝位置，應(yīng)考慮便于查看表計(jì)（如油標(biāo)、氣體繼電器、電接點(diǎn)溫度計(jì)等）和取油樣等操作。而且，要便于帶電情況下檢查儲(chǔ)油柜和套管的油位。
（3）小型變壓器高壓側(cè)與低壓側(cè)熔斷器、熔絲的選擇應(yīng)正確，安裝到位牢固大中型變壓器應(yīng)正確選配繼電保護(hù)裝置，當(dāng)變壓器或負(fù)載側(cè)線路發(fā)生短路時(shí)，能準(zhǔn)確、迅速、有選擇地節(jié)斷故障線路。
（4）檢查變壓器頂部裝在儲(chǔ)油柜和油箱蓋之間的氣體繼電器是否處于正常狀態(tài)，不正常應(yīng)予以調(diào)整好。
（5）變壓器安裝中接地裝置的安裝（埋設(shè)）與聯(lián)接必須牢固可靠。容量100kVA以下的變壓器接地電阻應(yīng)不大于10Ω。
3.4 防雷裝置的安裝
避雷器的接地線應(yīng)與變壓器的低壓中性點(diǎn)及油箱壁接地螺栓連在一起接地。對(duì)多雷地區(qū)3～10kVY/YO或Y/Y接地的配電變壓器，為防止雷電波從低壓側(cè)侵入，宜在低壓側(cè)裝一組型避雷器。低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地時(shí)也應(yīng)設(shè)閥型避雷器。
3.5 配備必要的保護(hù)裝置
如過電流速斷裝置、電接點(diǎn)溫度計(jì)等，以及測(cè)量準(zhǔn)確、量程合適的電壓表、電流表、功率表等，儀表切換開關(guān)應(yīng)可靠。
3.6 進(jìn)行空載、短路、全電壓空載沖擊合閘試驗(yàn)與核相試驗(yàn)
若這四項(xiàng)試驗(yàn)都正常，則變壓器可正式投入試運(yùn)行。
3.7 變壓器室應(yīng)配置必要的消防設(shè)施
如纜式線型定溫火災(zāi)探測(cè)器等探測(cè)報(bào)警設(shè)備和二氧化碳或1211、水噴霧等自動(dòng)滅火系統(tǒng)。電子消防設(shè)備和應(yīng)急照明設(shè)備的線路，可以考慮采用銅芯銅護(hù)套礦物絕緣、耐高溫、防火電纜或其他耐火電纜，以滿足防火的要求。
（1）變壓器投入運(yùn)行的合閘瞬時(shí)，應(yīng)密切監(jiān)視電壓表。要看電壓表指示值與額定電壓的偏差是否在正常范圍內(nèi)，三相電壓表指示值與額定電壓的偏差是否在正常范圍內(nèi)，三相電壓是否平衡，電流表的指針是否晃動(dòng)一下就回到零位附近，三相電流是否平衡等。
（2）運(yùn)行中定期對(duì)變壓器油進(jìn)行化驗(yàn)分析，若油質(zhì)省化則應(yīng)更換新油為防止變壓器油劣化，頂層油溫應(yīng)不超過85℃，最高不得超過95℃。
（3）變壓器不宜過載運(yùn)行，必須過載運(yùn)行時(shí)須按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的時(shí)限運(yùn)行。因?yàn)檎Ｘ?fù)載下運(yùn)行的變壓器絕緣物的使用年限為20年左右，過載運(yùn)行每當(dāng)溫度升高6℃壽命則減少一半。
（4）定期檢查儲(chǔ)油柜、磁套管、油箱等有無漏油滲油現(xiàn)象，氣體繼電器是否充滿油，油標(biāo)油位是否正常，安全氣道琉璃膜板是否完好，接頭是否過熱，接地螺栓是否松動(dòng)等。經(jīng)常注意變壓器運(yùn)行的聲音有無異常。