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【電氣知識】變壓器爲什麽會爆炸?

2017-11-22 14:07:37??????点击:

事故聚焦        

2016年6月18日淩晨零點二十分左右,位于西安南郊長安區某變電站發生閃爆。附近兩公裏內可見火光並伴隨爆炸聲,西安部分區域停電,據報道3名路人不同程度受傷。這起爆炸事故的發生引起了社會各界對變壓器爆炸風險的廣泛關注。



图1 西安变电站爆炸事故现场


變壓器爲什麽會爆炸?        

變壓器是一種利用電磁感應原理,把交流電能轉變爲不同電壓、電流等參數的電力設備。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。當變壓器內部出現嚴重過載、短路、絕緣損壞等故障時,絕緣油受到高溫或電弧作用,受熱分解産生大量烴類混合氣體,使變壓器內部的壓力急劇上升,然後導致變壓器油箱的結構破壞(初級變壓器爆炸)。

初級變壓器爆炸後,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,被點燃即發生池火。而當泄漏的熱解産物混合氣體和油霧與空氣混合後點燃,就會發生二次爆炸。當這些情況發生在密閉或擁塞區域時,可能會導致非常強烈的爆炸,並對人員和設備造成威脅,給社會經濟帶來嚴重損失。



图2 变压器爆炸事故现场


變壓器爆炸過程介紹

初級爆炸

图3 变压器和充油高压设备中出现短路或电弧作用

變壓器和充油高壓設備中出現短路或電弧,高溫和電弧作用會導致油的熱分解並産生大量烴類混合氣體。




破壞(初級變壓器爆炸)、




图5 液态绝缘油、气态电解产物和油雾通过变压器油箱破裂口向外猛烈释放


二次爆炸        

绝缘油从变压器中泄漏并点燃,发生池火;气态电解产物和油雾的泄漏及空气混合,被点燃后发生二次爆炸。         


图6 变压器二次爆炸与池火场景

图7 合理泄压和抗爆措施降低变压器爆炸后果


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的故障。

故障分類

        正常運行的電力設備,由于電流、電壓的作用將産生發熱.主要包括電流效應引起的發熱和電壓效應引起的發熱。當電力設備存在缺陷或故障時,缺陷或故障部位的溫度就會産生異常變化。從而引起設備的局部發熱,假設未能及時發現並及時制止這些隱患的發展,最終會促成設備故障或事故的發生,嚴重的會擴大成電網事故。


電力設備發熱故障基本上可分爲兩大類,即外部故障和內部故障,其基本特征如下:
        1)外部發熱故障它以局部過熱的形態向其周圍輻射紅外線,各種裸露接頭、連接體的熱故障,其紅外熱圖顯現出以故障點爲中心的熱場分布。所以,從設備的熱圖中可直觀地判斷是否存在熱故障,根據溫度分布可以准確地確定故障的部位及故障嚴重程度。


        2)內部發熱故障:它的發熱過程一般較長,且爲穩定發熱,與故障點接觸的固體、液體和氣體,形成熱傳導、對流和輻射,並以這樣的方式將內部故障所産生的熱量不斷地傳遞至設備外殼,從而改變設備外表面的熱場分布情況。

電力生産包括發電廠內的電力生産環節以及輸配電環節。這兩個環節的低效導致電力産業的産能難以提高,事故時有發生。

生産環節的問題主要集中在糟糕的基礎設施上。設備陳舊,所以能源轉化效率低,事故也常常發生。今年5月,美國紐約州一座核電站發生起火爆炸事故,原因就是電廠變壓器設備障礙,而這類事故近年來在美國屢有發生。

   故障原因與影響


由于輸電網基礎設施老化,變電站與其他地區的電網缺少監測關鍵設備運行狀態的自動化系統,因此停電與持續低壓風險正日益增加。
   例如变压器液体泄漏或内部隔热层故障可导致设备过热,从而引发故障,但大多数供电公司并未配备可侦测这些故障点的自动化热检测系统。
   无论故障原因如何,一次重大的变电站故障可能演化为一系列并发故障,其结果可能导致银行设施、安防系统、制造工厂、食品冷藏、通讯网络与交通控制系统发生大规模故障,毋庸置疑,相关供电公司可能蒙受巨大的收益损失为恢复系统正常运转也会增加大量成本。


      供電公司基礎設施逐漸老化,停電、持續低壓的風險與日益增加,持續低壓是指電力供應中的電壓下降,如此命名是因爲低壓通常導致燈光的亮度變暗,供電公司還面臨著代價昂貴的計劃外維護和成本飙升等問題。

(來源:電氣銷售)