42
Май
–
июнь
2014
ПОЖАРЫ
в Трансформаторах
Отказ
ввода
с
бумажно
-
масляной
изоляцией
на
реакторе
400
кВ
мощностью
100
МВАр
привёл
к
пожару
в
реакторе
.
Риск равен вероятности
повторения
Тщательная проработка проектов трансформаторов и
подстанций может уменьшить последствия пожаров.
Арне Петерсен (Arne Petersen),
AP Consulting
С
ущественный
процент
силовых
трансформа
-
торов
,
находящихся
в
эксплуатации
,
содержит
большое
количество
минерального
масла
.
Не
-
смотря
на
то
что
вероятность
взрыва
невели
-
ка
,
её
нельзя
назвать
незначительной
.
В
случае
взрыва
ввода
в
кабельной
муфте
или
внутри
маслонаполнен
-
ного
трансформатора
существует
высокая
вероятность
тяжёлого
или
даже
катастрофического
возгорания
мас
-
ла
,
которое
приведёт
к
потере
трансформатора
и
дру
-
гих
объектов
,
потере
электроснабжения
и
даже
к
воз
-
можной
гибели
людей
.
Таким
образом
,
вероятность
утечки
и
возгорания
масла
является
серьёзным
риском
,
который
следует
принимать
во
внимание
всем
эксплуа
-
тирующим
организациям
.
Риск
и
его
вероятность
иногда
применяются
без
раз
-
личия
между
ними
для
описания
вероятности
пожара
в
трансформаторе
.
Как
правило
,
так
как
риск
равен
веро
-
ятности
повторения
пожара
,
важно
определить
разли
-
чие
между
риском
и
его
вероятностью
при
определении
мероприятий
по
снижению
риска
пожара
в
трансформа
-
торе
.
Чтобы
уменьшить
риск
должны
быть
снижены
или
его
вероятность
,
или
повторяемость
,
но
предпочтитель
-
но
снизить
оба
этих
параметра
.
Снижение
вероятности
пожара
зависит
в
основном
от
мер
,
принятых
при
проектировании
трансформато
-
ра
,
в
то
время
как
снижение
повторяемости
зависит
от
мер
,
разработанных
при
проектировании
подстанции
и
противопожарной
системы
.
Вероятность
отказа
Оценка
вероятности
отказа
существенно
отличает
-
ся
у
разных
эксплуатирующих
организаций
.
Она
зави
-
сит
от
качества
проекта
и
изготовления
трансформато
-
ра
,
политики
закупок
и
способа
эксплуатации
,
а
также
технического
обслуживания
.
Тип
трансформатора
тоже
является
фактором
оценки
вероятности
отказа
.
Так
,
вероятность
выше
для
автотрансформаторов
и
гене
-
раторных
трансформаторов
и
ниже
для
двухобмоточ
-
ных
трансформаторов
,
установленных
в
распредели
-
тельных
сетях
с
номинальным
напряжением
от
11
до
300
кВ
.
Статистика
показывает
,
что
вероятность
отказа
возрастает
для
трансформаторов
с
номинальным
напряжение
выше
300
кВ
,
а
повто
-
ряемость
отказов
выше
для
энер
-
госистем
с
высоким
уровнем
токов
короткого
замыкания
.
Данные
по
вероятностям
по
-
жаров
в
трансформаторах
ограни
-
чены
,
однако
значительно
больше
информации
представлено
по
от
-
казам
трансформаторов
.
Веро
-
ятность
отказа
трансформатора
существенно
отличается
для
раз
-
личных
типов
трансформаторов
и
эксплуатирующих
организаций
,
од
-
нако
вероятность
серьёзного
отка
-
за
,
как
правило
,
лежит
в
пределах
от
0,5
до
2,5%
на
один
год
эксплу
-
атации
трансформатора
,
при
этом
средняя
вероятность
серьёзного
отказа
трансформатора
лежит
в
пределах
от
0,9
до
1%
на
один
год
эксплуатации
.
Средняя
вероятность
серьёз
-
ного
пожара
в
трансформаторе
имеет
порядок
от
0,06
до
0,1%
на
один
год
эксплуатации
или
один
43
Май
–
июнь
2014
ПОЖАРЫ
в Трансформаторах
Статистика
пожаров
в
трансформаторах
в
Канаде
за
период
1965—1985
гг
.
Класс
напряжения
,
кВ
Количество
взрывов
Количе
-
ство
утечек
масла
Количество
пожаров
735
15
9
8
315
3
2
1
230
2
1
1
161
2
0
0
120
5
3
3
Всего
27
15
13
Отказ
нижней
секции
этого
ввода
с
бумажно
-
масляной
изоляцией
привёл
к
разрыву
бака
реактора
и
пожару
.
пожар
в
трансформаторе
в
течение
времени
эксплуа
-
тации
трансформатора
от
1000
до
1500
лет
.
Практиче
-
ски
это
означает
,
что
можно
ожидать
,
что
от
2,4
до
4%
всех
трансформаторов
загорятся
при
сроке
эксплуата
-
ции
равном
40
лет
.
Несмотря
на
то
что
вероятность
по
-
жара
в
трансформаторе
относительно
невелика
,
этот
риск
нельзя
считать
ничтожным
,
и
,
определённо
,
эта
вероятность
слишком
высока
для
того
,
чтобы
не
при
-
менять
каких
-
либо
мер
для
большинства
трансформа
-
торов
.
Статистика
показывает
,
что
географическое
поло
-
жение
,
температура
и
частота
гроз
оказывают
влияние
на
пожары
в
трансформаторах
.
Например
,
первое
поко
-
ление
трансформаторов
с
номинальным
напряжением
735
кВ
,
установленных
в
Канаде
,
имело
высокую
веро
-
ятность
пожаров
и
отказов
.
Те
же
проблемы
наблюда
-
лись
в
Южной
Африке
(Eskom)
и
Малайзии
.
Типичный
сценарий
пожара
в
трансформаторе
Пожары
в
трансформаторах
преимущественно
яв
-
ляются
следствием
возгорания
масла
,
а
основная
их
причина
—
разрывы
бака
трансформатора
.
Как
обыч
-
но
,
эта
оценка
является
ошибочной
,
в
особенности
для
трансформаторов
с
номинальным
напряжением
ниже
300
кВ
,
для
которых
отказы
вводов
с
бумажно
-
масляной
изоляцией
и
кабельных
муфт
с
воздушной
или
масля
-
ной
изоляцией
являются
причиной
от
70
до
80%
пожа
-
ров
в
трансформаторах
,
а
отказы
устройства
РПН
—
от
10
до
15%
пожаров
в
трансформаторах
.
Причинами
остальных
15%
пожаров
в
трансфор
-
маторах
являются
прочие
факторы
.
Разрывы
бака
трансформаторов
редки
для
уровней
напряжения
ниже
245
кВ
,
так
как
энергия
дуги
для
этих
классов
трансфор
-
маторов
часто
ниже
уровня
,
необходимого
для
разрыва
бака
трансформатора
.
Пожары
во
вводах
с
бумажно
-
масляной
изоляцией
Взрывы
вводов
с
бумажно
-
масляной
изоляцией
яв
-
ляются
наиболее
распространённой
причиной
пожаров
в
трансформаторах
.
Многие
вводы
с
бумажно
-
масля
-
ной
изоляцией
присоединены
через
уплотнительные
кольца
к
металлическим
поверхностям
,
и
прижимное
усилие
создаётся
преднапряжённой
центральной
тру
-
бой
.
Изоляция
вводов
испытывает
высокое
механиче
-
ское
напряжение
,
также
имеется
изначально
присущий
риск
возникновения
пожара
в
конструкции
с
централь
-
ной
трубой
.
При
возникновении
дуги
внутри
ввода
с
бумажно
-
масляной
изоляцией
часто
происходит
взрыв
ввода
,
возникновение
дуги
в
воздухе
,
утечка
масла
и
его
воз
-
горание
.
Во
вводах
с
полимерной
изоляцией
такого
не
происходит
.
Отказы
в
кабельных
вводах
Отказы
в
кабельных
присоединениях
с
муфтами
с
воздушной
или
масляной
изоляцией
так
же
являются
причиной
существенного
количества
пожаров
в
транс
-
форматорах
.
Типичным
сценарием
для
кабельной
муф
-
ты
с
масляной
изоляцией
является
возникновение
дуги
внутри
или
на
кабельном
вводе
.
В
результате
возник
-
новения
дуги
растёт
давление
,
кабельная
муфта
взры
-
вается
,
при
этом
происходит
возгорание
масла
внутри
муфты
или
масла
,
вытекающего
из
неё
,
которое
подпи
-
тывается
маслом
из
бака
расширителя
или
бака
транс
-
форматора
.
Общий
сценарий
отказа
для
кабельных
присоеди
-
нений
в
кабельных
муфтах
с
воздушной
изоляцией
и
номинальным
напряжением
от
11
до
33
кВ
отличается
от
предыдущего
,
однако
результатом
его
часто
также
является
возгорание
трансформаторного
масла
.
Механические
усилия
от
взрывного
роста
давления
и
токов
короткого
замыкания
,
воздействующие
на
кабе
-
ли
,
часто
вызывают
разломы
вводов
,
через
которые
вы
-
текает
масло
,
возгорающееся
под
воздействием
дуги
.
Разрывы
бака
Разрывы
бака
в
основном
происходят
у
трансфор
-
маторов
с
высоким
номинальным
напряжением
(
выше
300
кВ
).
При
этом
интересно
отметить
,
что
межвитковые
замыкания
редко
приводят
к
разрывам
бака
.
Основной
причиной
является
перекрытие
изоляции
между
вво
-
дами
высокого
напряжения
и
баком
(
или
основанием
ввода
),
или
между
нижней
частью
ввода
и
баком
(
или
основанием
ввода
).
Причиной
разрыва
является
тот
факт
,
что
энергия
дуги
при
межвитковых
и
витковых
коротких
замыканиях
значительно
меньше
,
чем
энергия
дуги
при
замыканиях
между
высоковольтным
вводом
и
баком
или
между
вы
-
соковольтным
вводом
и
основанием
ввода
.
Ток
замыка
-
ния
между
витками
,
как
правило
,
ниже
из
-
за
сопротив
-
ления
обмотки
,
а
также
потому
,
что
давление
частично
44
Май
–
июнь
2014
Пожар
в
трансформаторе
100
МВА
в
результате
отказа
кабельного
присоеди
-
нения
11
кВ
.
При
отказе
кабельного
ввода
11
кВ
произошёл
разрыв
присоедини
-
тельной
пластины
и
разлом
ввода
;
разлившееся
масло
загорелось
,
произошёл
серьёзный
пожар
.
ПОЖАРЫ
в Трансформаторах
ограничивается
обмоткой
.
Тем
не
менее
разрывы
бака
требуют
серьёзного
внимания
,
так
как
при
этом
проис
-
ходит
выброс
большого
количества
масла
и
быстрое
усиление
пожара
.
Внутреннее
короткое
замыкание
и
разрывы
бака
Принципиально
рассчитать
энергию
дуги
несложно
,
так
как
она
является
произведением
тока
,
напряжения
и
времени
горения
дуги
.
Ток
и
время
воздействия
дуги
часто
известны
,
но
напряжение
между
концами
дуги
—
нет
.
В
отсутствие
этого
параметра
оно
может
быть
при
-
нято
равным
от
10
до
15
В
/
мм
.
Расчёт
давления
на
бак
,
возникающего
при
воздействии
дуги
,
для
определения
стойкости
бака
и
точки
его
разрыва
,
а
также
эффективности
сброса
давления
,
является
комплексным
исследованием
,
которое
в
иде
-
альном
случае
должно
проводиться
изготови
-
телем
на
этапе
разработки
,
однако
проводится
редко
.
Снижение
риска
пожара
в
трансформаторе
При
возникновении
пожара
в
трансфор
-
маторе
в
результате
его
отказа
практически
всегда
происходит
необратимый
выход
транс
-
форматора
из
строя
.
Таким
образом
,
эксплу
-
атирующая
организация
должна
разработать
план
мероприятий
,
включающий
в
себя
:
•
минимизацию
вероятности
возникновения
пожара
;
•
защиту
прочего
оборудования
подстанции
от
возможного
пожара
в
трансформаторе
;
•
обеспечение
энергоснабжения
во
время
по
-
жара
или
,
если
это
невозможно
,
восстанов
-
ление
электроснабжения
после
пожара
на
-
сколько
это
возможно
быстро
;
•
предотвращение
загрязнения
и
заражения
окружающей
среды
.
Треугольник
пожара
представляет
собой
наглядное
изображение
того
,
что
необходимо
для
возникновения
и
под
-
держания
пожара
и
,
следовательно
,
того
,
что
необходимо
для
предотвращения
или
тушения
пожара
.
Если
любой
из
трёх
эле
-
ментов
—
топливо
,
температура
или
кис
-
лород
—
удалён
или
отсутствует
,
пожара
не
произойдёт
.
Снижение
риска
пожара
в
трансфор
-
маторе
требует
многоступенчатого
под
-
хода
.
Первая
ступень
—
минимизация
ве
-
роятности
того
,
что
отказ
трансформатора
приведёт
к
пожару
.
Дублированная
си
-
стема
защиты
и
быстрое
отключение
вы
-
ключателей
минимизирует
время
горения
дуги
и
снижает
риск
разрыва
бака
.
Следующая
ступень
—
определение
и
выбор
компонентов
трансформатора
вы
-
сокого
качества
с
низким
риском
возникно
-
вения
пожара
.
Следующие
рекомендации
обеспечивают
максимальное
снижение
риска
для
каждого
устройства
:
•
использование
высоковольтных
вво
-
дов
с
полимерной
изоляцией
предпочти
-
тельнее
использования
вводов
с
бумаж
-
но
-
масляной
изоляцией
;
•
исключение
использования
кабельных
муфт
.
Если
это
невозможно
,
следует
использовать
муфты
с
устройством
для
сброса
давления
,
аналогичным
устройству
сброса
давления
КРУ
,
или
втычные
ка
-
бельные
соединения
.
Ещё
одной
доступной
на
сегодняшний
день
воз
-
можностью
является
использование
негорючих
жидко
-
стей
.
Например
,
жидкости
на
основе
сложных
эфиров
всё
чаще
применяются
для
трансформаторов
с
номи
-
нальным
напряжением
до
132
кВ
и
в
редких
случаях
для
трансформаторов
с
более
высоким
номинальным
напряжением
.
Тем
не
менее
процент
средних
и
боль
-
ших
трансформаторов
,
использующих
такие
жидкости
,
по
-
прежнему
очень
низок
,
а
в
эксплуатации
находятся
45
Май
–
июнь
2014
Отказ
ввода
с
бумажно
-
масляной
изоляцией
привёл
к
возгоранию
трансформатора
80
МВА
.
К
счастью
,
пожар
был
локализован
внутри
шумозащитного
экрана
.
ПОЖАРЫ
в Трансформаторах
лишь
немногие
трансформаторы
с
номинальным
на
-
пряжением
ниже
132
кВ
.
Трансформаторы
с
сухой
и
элегазовой
изоляцией
теоретически
не
взрывоопасны
и
практически
не
подвержены
возгоранию
.
При
этом
эле
-
газ
(SF
6
)
обладает
высоким
парниковым
потенциалом
,
поэтому
его
применение
весьма
ограничено
и
редко
в
Европе
и
США
.
Улучшенная
конструкция
бака
и
различные
вариан
-
ты
устройства
сброса
давления
могут
снизить
риск
его
разрыва
,
если
дуга
возникает
вблизи
устройства
сбро
-
са
давления
,
где
под
её
воздействием
образуется
боль
-
шое
количество
газа
.
Следует
учесть
,
что
устройства
сброса
давления
должны
быть
напряжены
,
так
как
в
случае
возникновения
дуги
на
расстоянии
более
1
м
от
46
Май
–
июнь
2014
устройства
сброса
давления
,
где
предметом
сброса
в
основном
является
масло
,
устройства
сброса
давления
или
разрывные
мембраны
не
могут
предотвратить
раз
-
рыв
бака
при
возникновении
дуги
с
высокой
энергией
внутри
бака
.
Единственной
страной
,
где
действует
руководящий
документ
по
проектированию
баков
трансформаторов
,
способных
выдержать
воздействие
дуги
на
протяже
-
нии
времени
,
достаточном
для
срабатывания
системы
защиты
и
отключения
короткого
замыкания
,
являет
-
ся
Япония
.
Комбинация
усиленного
исполнения
бака
трансформатора
и
применения
устройств
сброса
дав
-
ления
доказала
свою
эффективность
в
части
снижения
риска
разрыва
бака
и
,
следовательно
,
пожара
в
транс
-
форматоре
.
Защита
оборудования
подстанции
Решения
по
расположению
и
установке
оборудова
-
ния
подстанции
должны
быть
приняты
на
этапе
проек
-
тирования
.
Для
этого
надо
разработать
мероприятия
по
эксплуатации
и
на
случай
опасности
,
а
также
провести
анализ
аварийных
режимов
и
их
последствий
.
Часто
бывает
полезно
разделить
подстанции
на
типы
,
для
которых
применяются
специальные
стандар
-
ты
по
управлению
рисками
.
•
Для
открытых
распределительных
устройств
,
где
стоимость
земли
невелика
,
разделение
простран
-
ства
подстанции
часто
является
наиболее
экономи
-
чески
выгодным
способом
снижения
риска
пожара
.
•
Для
открытых
распределительных
устройств
ком
-
пактного
типа
,
где
стоимость
земли
выше
,
в
общем
случае
применяются
противопожарные
перегородки
из
армированного
бетона
,
шумозащитные
экраны
или
дождевальные
системы
пожаротушения
.
•
Для
подстанций
,
расположенных
под
землей
или
в
черте
города
в
зданиях
,
как
правило
,
применя
-
ются
специфические
меры
предотвращения
пожа
-
ров
и
методы
определения
последствий
пожаров
.
В
целях
предотвращения
пожаров
на
подстанци
-
ях
,
расположенных
в
черте
города
,
как
правило
,
применяются
трансформаторы
с
элегазовой
изо
-
ляцией
или
с
изоляцией
из
негорючих
жидкостей
.
При
малой
мощности
в
качестве
меры
по
сниже
-
нию
риска
возникновения
пожара
возможно
при
-
менение
трансформаторов
с
сухой
изоляцией
или
с
изоляцией
из
жидкости
,
имеющей
высокую
тем
-
пературу
вспышки
(
риск
пожара
невелик
).
Сухие
трансформаторы
и
трансформаторы
с
элегазовой
изоляцией
теоретически
не
подвержены
риску
возникновения
пожара
.
•
Дождевальные
системы
пожаротушения
могут
быть
эффективной
защитой
для
оборудования
подстан
-
ции
от
пожара
и
часто
применяются
для
блочных
и
генераторных
трансформаторов
там
,
где
имеется
надёжная
и
со
-
ответствующая
по
мощности
си
-
стема
водоснабжения
.
Стандартные
меры
обеспечения
безопасности
Некоторые
стандартные
меры
по
обеспечению
безопас
-
ности
относятся
ко
всем
под
-
станциям
и
должны
быть
учтены
на
этапе
проектирования
.
1.
Обеспечение
досту
-
па
к
месту
установки
трансформатора
несколькими
путями
.
2.
Излучаемое
или
переносимое
ветром
тепло
не
должно
стать
причиной
пожаров
на
другом
оборудова
-
нии
подстанции
.
3.
Пожарная
бригада
должна
иметь
доступ
к
воде
,
пене
или
иным
средствам
тушения
пожара
.
Вода
эф
-
фективна
для
понижения
температуры
и
предотвра
-
щения
попадания
пожарной
пены
на
соседнее
обору
-
дование
,
но
совершенно
неэффективна
для
тушения
возгорания
трансформаторного
масла
,
особенно
если
горящее
масло
течёт
по
вертикальной
поверхности
.
4.
Следует
предотвратить
растекание
масла
за
пре
-
делы
подстанции
во
время
пожара
.
Растекание
масла
не
должно
приводить
к
несчастным
случаям
.
Причиной
растекания
масла
является
,
как
правило
,
небрежность
.
На
сегодняшний
день
регулирующие
организации
во
многих
странах
применяют
большие
штрафы
,
если
мас
-
ло
растеклось
за
границы
подстанции
.
Таким
образом
,
системы
сбора
масла
в
настоящее
время
становятся
стандартным
элементом
на
большинстве
подстанций
.
Система
сбора
масла
должна
быть
спроектирована
та
-
ким
образом
,
чтобы
принять
всё
масло
из
самого
боль
-
шого
трансформатора
на
подстанции
.
В
Австралии
ши
-
роко
применяются
большие
баки
для
разделения
масла
и
воды
,
расположенные
под
землёй
.
Разделения
масла
и
воды
в
этих
баках
происходит
таким
образом
,
чтобы
в
воде
осталось
не
более
10
миллионных
долей
масла
.
Одна
из
канадских
компаний
применяет
систему
,
состо
-
ящую
из
прокладок
и
мембран
,
приспособленную
для
использования
в
холодном
климате
,
которая
пропуска
-
ет
воду
и
задерживает
масло
.
5.
Масло
,
вытекающее
из
горящего
трансформато
-
ра
,
не
должно
течь
по
кабельным
каналам
и
лоткам
.
Ре
-
комендуется
применять
разделение
кабелей
и
противо
-
пожарные
перегородки
.
6.
Оценка
потерь
в
результате
пожара
в
трансфор
-
маторе
подтверждает
возможность
вероятностного
планирования
.
Исследование
крупной
страховой
ком
-
панией
ста
страховых
случаев
показывает
,
что
сред
-
ние
потери
в
результате
пожара
в
трансформаторе
составляют
77
млн
долл
.
в
сравнении
с
4
млн
долл
.
в
тех
случаях
,
когда
было
проведено
необходимое
пла
-
нирование
.
Эффект
от
планирования
Данный
обзор
пожаров
в
трансформаторах
и
их
при
-
чин
показывает
необходимость
планирования
для
экс
-
плуатирующих
организаций
в
целях
снижения
потерь
.
Имеются
данные
от
страховых
компаний
о
том
,
что
пла
-
нирование
может
существенно
снизить
тяжесть
послед
-
ствий
и
финансовые
потери
,
возникающие
в
результате
пожаров
в
трансформаторах
.
ПОЖАРЫ
в Трансформаторах
Оригинал статьи: Риск равен вероятности повторения
Тщательная проработка проектов трансформаторов и подстанций может уменьшить последствия пожаров.
