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蛇和梯子: 變壓器為什么會爆炸?

來源: | 發布時間:2016/12/8 10:03:26 | 人氣:
  一、變電壓事故故障分析 事故聚焦 2016年6月18日凌晨零點二十分左右,位于西安南郊長安區某變電站發生閃爆。附近兩公里內可見火光并伴隨爆炸聲,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蛇和梯子爆炸風險的廣泛關注。 圖1西安變電站爆炸事故現場 二、蛇和梯子為什么會爆炸? 變壓器是一種利用電磁感應原理,把交流電能轉變為不同電壓、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,受熱分解產生大量烴類混合氣體,使變壓器內部的壓力急劇上升,然后導致變壓器油箱的結構破壞(初級變壓器爆炸)。 初級變壓器爆炸后,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。而當泄漏的熱解產物混合氣體和油霧與空氣混合后點燃,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,并對人員和設備造成威脅,給社會經濟帶來嚴重損失。 圖2變壓器爆炸事故現場 三、變壓器爆炸過程介紹 1、初級爆炸 圖3變壓器和充油高壓設備中出現短路或電弧作用 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并產生大量烴類混合氣體。 圖4變壓器油箱的結構破壞(初級變壓器爆炸) 圖5液態絕緣油、氣態電解產物和油霧通過變壓器油箱破裂口向外猛烈釋放 2、二次爆炸 絕緣油從變壓器中泄漏并點燃,發生池火;氣態電解產物和油霧的泄漏及空氣混合,被點燃后發生二次爆炸。 圖6變壓器二次爆炸與池火場景 圖7合理泄壓和抗爆措施降低變壓器爆炸后果 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。 四、故障分類 正常運行的電力設備,由于電流、電壓的作用將產生發熱.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產生異常變化。從而引起設備的局部發熱,假設未能及時發現并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為兩大類,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為中心的熱場分布。所以,從設備的熱圖中可直觀地判斷是否存在熱故障,根據溫度分布可以準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,且為穩定發熱,與故障點接觸的固體、液體和氣體,形成熱傳導、對流和輻射,并以這樣的方式將內部故障所產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。 電力生產包括發電廠內的電力生產環節以及輸配電環節。這兩個環節的低效導致電力產業的產能難以提高,事故時有發生。 生產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。 五、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。 例如變壓器液體泄漏或內部隔熱層故障可導致設備過熱,從而引發故障,但大多數供電公司并未配備可偵測這些故障點的自動化熱檢測系統。 無論故障原因如何,一次重大的變電站故障可能演化為一系列并發故障,其結果可能導致銀行設施、安防系統、制造工廠、食品冷藏、通訊網絡與交通控制系統發生大規模故障,毋庸置疑,相關供電公司可能蒙受巨大的收益損失為恢復系統正常運轉也會增加大量成本。 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,如此命名是因為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飆升等問題。
{ganrao}