Пожарная опасность трансформаторных подстанций реферат

Обновлено: 18.05.2024

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.

Обычно на электростанциях генераторы переменного тока вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6-24 кВ, а передавать электроэнергию на дальние расстояния выгодно при значительно больших напряжениях (110, 220, 330, 400, 500, и 750 кВ). Поэтому на каждой электростанции устанавливают трансформаторы, осуществляющие повышение напряжения.

Распределение электрической энергии между промышленными предприятиями, населёнными пунктами, в городах и сельских местностях, а также внутри промышленных предприятий производится по воздушным и кабельным линиям, при напряжении 220, 110, 35, 20, 10 и 6 кВ. Следовательно, во всех распределительных узлах должны быть установлены трансформаторы, понижающие напряжение до величины 220, 380 и 660 В

напряжения на выходе и входе преобразователя. Трансформаторы, применяемые для этих целей, называются преобразовательными.

3. Для различных технологических целей: сварки (сварочные трансформаторы), питания электротермических установок (электропечные трансформаторы) и др.

4. Для питания различных цепей радиоаппаратуры, электронной аппаратуры, устройств связи и автоматики, электробытовых приборов, для разделения электрических цепей различных элементов указанных устройств, для согласования напряжения и пр.

5. Для включения электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов (реле и др.) в электрические цепи высокого напряжения или же в цепи, по которым проходят большие токи, с целью расширения пределов измерения и обеспечения электробезопастности. Трансформаторы, применяемые для этих целей, называются измерительными.

1. По назначению трансформаторы разделяют на силовые общего и специального применения. Силовые трансформаторы общего применения используются в линиях передачи и распределения электроэнергии. Для режима их работы характерна частота переменного тока 50 Гц и очень малые отклонения первичного и вторичного напряжений от номинальных значений. К трансформаторам специального назначения относятся силовые специальные (печные, выпрямительные, сварочные, радиотрансформаторы), измерительные и испытательные трансформаторы, трансформаторы для преобразования числа фаз, формы кривой ЭДС, частоты и т.д.

2. По виду охлаждения – с воздушным (сухие трансформаторы) и масляным (масляные трансформаторы) охлаждением.

Электромагнитная схема однофазного двухобмоточного трансформатора состоит из двух обмоток (рис. 1.2), размещенных на замкнутом магнитопроводе, который выполнен из ферромагнитного материала. Применение ферромагнитного магнитопровода позволяет усилить электромагнитную связь между обмотками, т.е. уменьшить магнитное сопротивление контура, по которому проходит магнитный поток трансформатора. Первичную обмотку 1 подключают к источнику переменного тока – электрической сети с напряжением сети u1. К вторичной обмотке 2 присоединяют сопротивление нагрузки Zн.

Обмотку более высокого напряжения называют обмоткой высшего напряжения (ВН), а низкого напряжения – обмоткой низшего напряжения (НН). Начала и концы обмотки ВН обозначают буквами А и Х; обмотки НН – буквами а и х.

При подключении к сети в первичной обмотке возникает переменный ток i1, который создаёт переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные ЭДС – е1 и е2 пропорциональные, согласно закону Максвелла, числам витков w1 и w2 соответствующей обмотки и скорости изменения потока dФ/dt.

В системах передачи и распределения энергии в ряде случаев применяют трёхобмоточные трансформаторы, а в устройствах радиоэлектроники и автоматики – многообмоточные трансформаторы. В таких трансформаторах на магнитопроводе размещают три или большее число изолированных друг от друга обмоток, что даёт возможность при питании одной из обмоток получать два или большее число различных напряжений (U2, U3, U4 и т.д.) для электроснабжения двух или большего числа групп потребителей. В трехобмоточных силовых трансформаторах различают обмотки высшего, низшего и среднего (СН) напряжения.

В трансформаторе преобразуются только напряжения и токи. Мощность же остаётся приблизительно постоянной (она несколько уменьшается из-за внутренних потерь энергии в трансформаторе).

Трансформатор может работать только в цепях переменного тока. Если первичную обмотку трансформатора подключить к источнику постоянного тока, то в его магнитопроводе образуется магнитный поток, постоянный во времени по величине и направлению. Поэтому в первичной и вторичной обмотках в установившемся режиме не индуцируются ЭДС, а, следовательно, не передаётся электрическая энергия из первичной цепи во вторичную. Такой режим опасен для трансформатора, так как из-за отсутствия ЭДС E1 в первичной обмотке ток I1 = U1 / R1 весьма большой.

Важным свойством трансформатора, используемым в устройствах автоматики и радиоэлектроники, является способность его преобразовывать сопротивление нагрузки.

Магнитная система. В зависимости от конфигурации магнитной системы, трансформаторы подразделяют на стержневые (рис. 1.3, а), броневые (рис.1.3, б) и тороидальные (рис. 1.3, в).

Стержнем называют часть магнитопровода, на которой размещают обмотки (рис. 1.3; 2). Часть магнитопровода, на которой обмотки отсутствуют, называют ярмом (рис. 1.3;

1). Трансформаторы большой и средней мощности обычно выполняют стержневыми. Они имеют лучшие условия охлаждения и меньшую массу, чем броневые.

Трансформаторы малой мощности и микротрансформаторы часто выполняют броневыми, так как они имеют более низкую стоимость по сравнению со стержневыми трансформаторами из-за меньшего числа катушек и упрощения сборки и изготовления. Применяют также и маломощные трансформаторы стержневого типа с одной или двумя катушками (рис. 1.3; 3). Преимущество тороидальных трансформаторов – отсутствие в магнитной системе (рис. 1.3; 4) воздушных зазоров, что значительно уменьшает магнитное сопротивление магнитопровода. В трансформаторах малой мощности магнитопровод собирают из штамповых пластин П-, Ш- и О- образной формы (рис. 1.4, а, б, в).

Широкое применение получили магнитопроводы, навитые из узкой ленты электротехнической стали или из специальных железоникелевых сплавов типа пермаллой. Их можно использовать для стержневых, броневых, тороидальных и трёхфазных трансформаторов (рис 1.4 г, д, е, ж).

Монолитность конструкции ленточного магнитопровода обеспечивается путём применения клеющих лаков и эмалей.

Для трансформаторов, работающих при частоте 400 и 500 Гц, магнитопроводы выполняют из специальных сортов электротехнической стали с малыми удельными потерями при повышенной частоте, а также из железоникелевых сплавов типа пермаллой, которые имеют большие начальную и максимальную магнитные проницаемости и позволяют получить магнитные поля с большой индукцией при сравнительно слабой напряжённости. Толщина листов составляет 0.2; 0,15; 0.1 и 0.08 мм. При частотах более10-20 кГц магнитопроводы прессуют из порошковых материалов (магнитодиэлектриков и ферритов).

В современных трансформаторах первичную (рис. 1.5; 1) и вторичную (рис. 1.5; 3, 4, 5) обмотки стремятся расположить для лучшей магнитной связи как можно ближе одну к другой. При этом на каждом стержне магнитопровода (рис. 1.5; 2) размещают обе обмотки либо концентрически – одну поверх другой (рис. 1.5 а), либо в виде нескольких дисковых катушек, чередующиеся по высоте стержня (рис. 1.5 б). В первом случае обмотки называют концентрическими, во втором – чередующимися. В силовых трансформаторах обычно применяют концентрические обмотки, причём ближе к стержням располагают обмотку НН, требующей меньшей изоляции относительно остова трансформатора, а снаружи – обмотку ВН.

В трансформаторах малой мощности и микротрансформаторах используют однослойные и многослойные обмотки из круглого провода с эмалевой или хлопчатобумажной изоляцией, которые наматывают на гильзу или на каркас из электрокартона (рис. 1.5; а); между слоями проводов прокладывают изоляцию из кабельной бумаги или ткани.

В микротрансформаторах часто выполняют из алюминиевой фольги толщиной 30-20 мкм. Изоляцией здесь служит окисная плёнка фольги, которая обладает достаточной теплоёмкостью, теплопроводностью и может выдерживать рабочее напряжение до 100 В.

Вывод по вопросу: В системах передачи и распределения энергии в ряде случаев применяют трёхобмоточные трансформаторы, а в устройствах радиоэлектроники и автоматики – многообмоточные трансформаторы.

Электри́ческая подста́нция — электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии, состоящая из трансформаторов или других преобразователей электрической энергии, устройств управления, распределительных и вспомогательных устройств

Подстанция, в которой стоят повышающие трансформаторы, повышает электрическое напряжение при соответствующем снижении значения силы тока, в то время как понижающая подстанция уменьшает выходное напряжение при пропорциональном увеличении силы тока.

Необходимость в повышении передаваемого напряжения возникает в целях многократной экономии металла, используемого в проводах ЛЭП, и уменьшения потерь на активном сопротивлении. Действительно, необходимая площадь сечения проводов определяется только силой проходящего тока и отсутствием возникновения коронного разряда. Также уменьшение силы проходящего тока влечёт за собой уменьшение потери энергии, которая находится в прямой квадратичной зависимости от значения силы тока. С другой стороны, чтобы избежать высоковольтного электрического пробоя, применяются специальные меры: используются специальные изоляторы, провода разносятся на достаточное расстояние и т. д. Основная же причина повышения напряжения состоит в том, что чем выше напряжение, тем большую мощность и на большее расстояние можно передать по линии электропередачи.

Трансформаторные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения при помощи трансформаторов.

Преобразовательные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования рода тока или его частоты.

Электрическое распределительное устройство, не входящее в состав подстанции, называется распределительным пунктом. Преобразовательная подстанция, предназначенная для преобразования переменного тока в постоянный и последующего преобразования постоянного тока в переменный исходной или иной частоты называется вставкой постоянного тока.

Тяговые подстанции для нужд электрического транспорта, часто такие подстанции бывают трансформаторно-преобразовательными для питания тяговой сети постоянным током;

Комплектные трансформаторные подстанции 10 (6)/0,4 кВ (КТП). Последние называются цеховыми подстанциями в промышленных сетях, городскими — в городских сетях.

В зависимости от места и способа присоединения подстанции к электрической сети нормативные документы не устанавливают классификации подстанций по месту и способу присоединения к электрической сети. Однако ряд источников даёт классификацию исходя из применяющихся типов конфигурации сети и возможных схем присоединения подстанции.

Ответвительные и проходные подстанции объединяют понятием промежуточные, которое определяет размещение подстанции между двумя центрами питания или узловыми подстанциями. Проходные и узловые подстанции, через шины которых осуществляются перетоки мощности между узлами сети, называют транзитными.

Электроподстанции могут располагаться на открытых площадках, в закрытых помещениях (ЗТП — закрытая трансформаторная подстанция), под землёй и на опорах (МТП — мачтовая трансформаторная подстанция), в специальных помещениях зданий-потребителей. Встроенные подстанции — типичная черта больших зданий и небоскрёбов.

Вывод по вопросу: Электри́ческая подста́нция — электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии.

Пожары на подстанциях могут стать причиной серьезных последствий – нарушение электроснабжения, угроза жизни персонала, экономические потери из-за простоя промышленных предприятий, которые будут лишены электрической энергии и т.д.

С учетом этого очень важно следить за тем, чтобы на подстанциях обеспечивался необходимый уровень пожарной безопасности. Грамотная оценка возможностей возникновения пожаров, принятие необходимых противопожарных мер, помогут снизить риск их образования и снизить негативные последствия пожара. Поэтому категория пожарной опасности трансформаторных подстанций и ее определение являются ключевым фактором при проектировании и эксплуатации подстанций.

Расчет пожарной категории позволит инженерам-разработчикам заранее определить соответствующие меры противопожарной защиты, которые смогут гарантировать необходимый уровень защиты.

Как и любая другая категория производства по пожарной опасности, категории для подстанций определяются исходя из факторов, непосредственно влияющих на возможность возникновения пожара и способствующих возгоранию.

Типы пожаров зависят от используемого оборудования и аппаратных устройств, установленных на конкретной подстанции.

Одной из основных опасностей, вызывающих пожары на подстанциях являются, пожалуй, электрические кабели под напряжением, имеющие горючую изоляцию. Опасность в том, что они сочетают в себе сразу и причину пожара, и источник воспламенения. Если кабель будет поврежден, то может выделиться достаточное количество тепла, которого будет достаточно для возгорания оболочки кабеля. Изоляция в свою очередь отлично горит, поэтому пожар будет только разгораться.

Именно из-за того, что пожары на подстанциях потенциально сильно опасны, и нужно проводить расчет пожарной категории. Только эксперт сможет точно определить, на сколько опасна та или иная подстанция. От того, какую категорию ей присвоят, зависит эффективность противопожарной защиты. Если категория будет определена не правильно, останется риск, что в случае аварии защитные системы со своей задачей не правятся.

Риск возгорания на подстанциях не столь велик, но возможные последствия пожара могут быть катастрофическими. Пожары на подстанциях могут серьезно повлиять на энергоснабжение потребителей и доходы сетевого предприятия и его активы. Также пожары могут создать угрозу персоналу, аварийным бригадам, и людям случайно оказавшимся вблизи. Понимание возможности возникновения пожара, принятие соответствующих противопожарных мер, позволяют снизить риск их образования и смягчить последствия пожара и являются одними из ключевых факторов для проектировании и эксплуатации новых или существующих подстанций.

В этой статье представлен обзор, который может помочь разработчикам подстанций определить соответствующие меры противопожарной защиты, оценить пользу от включения этих мер и методов выявления пожара на подстанции. Это лишь краткий обзор и он не претендует на "все включено" или предоставление всей необходимой информации для проведения проекта. Для более подробной информации и информации по этой теме, рекомендуется обратиться к нормативной документации.

Физические объекты или условия, которые могут стать причиной пожара, называют пожароопасными. У каждой пожарной опасности есть определенные признаки.

Одним из ключевых шагов в разработке новых и оценке существующих подстанций является определение возможных причин пожаров. Как только пожарные опасности проектируемой или существующей подстанции идентифицированы, тогда меры противопожарной защиты могут быть включены, чтобы устранить или снизить риск возникновения пожара.

Есть широкий диапазон типов и причин пожаров, которые могут произойти в подстанциях. Типы пожаров зависят от оборудования и устройств, установленных на подстанциях. Пожары с связанные с оборудованием использующим трансформаторное масло в качестве изоляции или средства гашения дуги, охлаждаемые водородом синхронные компенсаторы, маслонаполенные кабели, как правило, хорошо документированы, и эти типы оборудования признаны пожароопасными. Есть много других источников возникновения пожара на подстанциях, которые не так хорошо документированы.

Правила пожарной безопасности, "Руководство по защите подстанций от пожаров", IEEE 979, "Рекомендуемая практика по противопожарной защите электрических генерирующих и конверторных станций"; и СИГРЭ TF 14.01.04, - дают представление о других типах пожарных опасностей и противопожарной защиты. Кроме того, "Руководящие принципы для анализа пожарной опасности электроэнергетического оборудования (существующего или проектируемого)", электротехнический институт им. Эдисона, 1981 г., обеспечивают справочные руководящие принципы для процесса исследования пожарной опасности.

Электрические кабели под напряжением, с горючей изоляцией и оболочкой могут быть главной опасностью, потому что они представляют собой комбинацию причины возникновения искры и источника воспламенения. Повреждение кабеля может привести к достаточному тепловыделению, чтобы зажечь изоляцию кабеля, которая может продолжать гореть и выделять тепло и большое количество ядовитого дыма, еще более опасны маслонаполенные кабели. Пожароопасность оборудования с изоляцией трансформаторным маслом, такого как трансформаторы, реакторы, выключатели в больших объемах горючей жидкости, которая может воспламеняться

при повреждении оборудования. Проникновение воды, авария основной изоляции, внешних токов короткого замыкания, и повреждение РПН являются одними из причин внутреннего искрения в минеральном изоляционном масле, которое может привести к пожару. Это искрение может произвести выделение газов пробоя, таких как ацетилен и водород.

В зависимости от типа аварии и ее тяжести, газы могут создать достаточное давление, чтобы вызвать разрушение бака или высоковольтных вводов трансформатора. Как только начинается повреждение бака или вводов, существует большая вероятность возникновения пожара или взрыва. Взрыв может нанести значительный ущерб. В результате разливов трансформаторного масла огонь может распространиться на большую площадь, в зависимости от объема масла, наклона площади подстанции, и типа ее поверхности (гравий или почва). Тепловое излучение и конвективный нагрев от горения трансформаторного масла может повредить окружающие конструкции и конструкции выше зоны огня.

Подстанции подвергаются общепромышленным рискам пожароопасности, таким как использование и хранение легковоспламеняющихся сжатых газов, огневые работы, хранение и обращение с легковоспламеняющимися жидкостями, присутствие нагревательного оборудования, и хранение опасных грузов. Местные нормы пожарной безопасности могут помочь в определении источников пожарной опасности.

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток той же частоты, но другого напряжения.
Трансформаторы получили очень широкое практическое применение для передачи электрической энергии на большие расстояния, для распределения энергии между ее приемниками и в различных выпрямительных, сигнальных, усилительных и других устройствах.

Файлы: 1 файл

Общие сведения о трансформаторах.doc

Для вентиляции камер трансформаторов и помещений ПС (КТП), размещаемых в помещениях пыльных или с воздухом, содержащим проводящие или разъедающие смеси, воздух должен забираться извне либо очищаться фильтрами. Система вентиляции должна предотвращать подсос неочищенного воздуха из производственного помещения.

В зданиях с негорючими перекрытиями отвод воздуха из камер трансформаторов и помещений ПС (КТП), сооружаемых внутри цеха, допускается непосредственно в цех.

В зданиях с трудногорючими перекрытиями отвод воздуха из камер трансформаторов и помещений ПС (КТП), сооружаемых внутри цеха, должен производиться по вытяжным шахтам, выведенным выше кровли здания не менее чем на 1 м.

Полы внутрицеховых, встроенных и пристроенных ПС должны быть не ниже уровня пола цеха.

Открыто размещенные в цеху КТП и КРУ должны иметь сетчатые ограждающие конструкции. Внутри ограждений должны быть предусмотрены проходы не менее указанных в 4.2.91.

Как правило, КТП и КРУ следует размещать в пределах "мертвой зоны" работы цеховых подъемно-транспортных механизмов. При расположении ПС и РУ в непосредственной близости от путей проезда внутрицехового транспорта, движения подъемно-транспортных механизмов должны быть приняты меры для защиты ПС и РУ от случайных повреждений (отбойные устройства, световая сигнализация и т.п.).

Пожарная опасность трансформаторов. Меры профилактики.

Надежная эксплуатация трансформаторов и масляных реакторов и их пожарная безопасность должны обеспечиваться:

Соблюдением номинальных и допустимых режимов работы в соответствии с ПТЭ.
Соблюдением норм качества масла и, особенно, его изоляционных свойств и температурных режимов.
Содержанием в исправном состоянии устройств охлаждения, регулирования и защиты оборудования.
Качественным выполнением ремонтов основного и вспомогательного оборудования, устройств автоматики и защиты.
Маслоприемные устройства под трансформаторами и реакторами, маслоотводы (или специальные дренажи) должны содержаться в исправном состоянии для исключения при аварии растекания масла и попадания его в кабельные каналы и другие сооружения.
В пределах бортовых ограждений маслоприемника гравийная засыпка должна содержаться в чистом состоянии и не реже одного раза в год промываться.
При сильном загрязнении (заносами пыли, песка и т.п.) или замасливании гравия его промывка должна проводиться, как правило, весной и осенью.
При образовании на гравийной засыпке твердых отложений от нефтепродуктов толщиной не менее 3 мм или появлении растительности и в случае невозможности ее промывки должна осуществляться полная или частичная замена гравия.
Одновременно с промывкой гравийной засыпки или опробованием стационарной установки пожаротушения (при ее наличии) на трансформаторе или масляном реакторе должна проверяться работа маслоотводов и заполнение аварийной емкости.
Бортовые ограждения маслоприемных устройств должны выполняться по всему периметру гравийной засыпки без разрывов высотой не менее 150 мм над землей.
В местах выкатки трансформаторов и масляных реакторов бортовое ограждение должно предотвращать растекание масла и выполняться из материала, легко убираемого при ремонтах с последующим восстановлением его целостности.
Запрещается использовать (приспосабливать) стенки кабельных каналов в качестве бортового ограждения маслоприемников трансформаторов и масляных реакторов.
Вводы кабельных линий в шкафы управления, защиты и автоматики, а также в разветвительные (соединительные) коробки на трансформаторах должны быть тщательно уплотнены водостойким несгораемым материалом.
Аварийные емкости для приема масла от трансформаторов, масляных реакторов и выключателей должны проверяться не реже 2 раз в год, а также после обильных дождей, таяния снега или тушения пожара. Стационарные уровнемеры должны содержаться в работоспособном состоянии.
Стационарные установки пожаротушения, которыми оборудованы трансформаторы и масляные реакторы, должны содержаться в технически исправном состоянии и соответствовать проекту.
Система трубопроводов этой установки и запорная арматура должны окрашиваться в красный цвет.
Проверка работы стационарной установки пожаротушения и полноты орошения огнетушащим составом (вода, пена) трансформатора или масляного реактора должна проводиться при возможных технологических их отключениях (на срок 8 часов и более), а также обязательно после проведения ремонтов на этом силовом оборудовании.
Результаты опробования записываются в оперативный журнал, а замечания — в журнале (картотеке) дефектов и неполадок с оборудованием.
Горловина выхлопной трубы трансформатора не должна быть направлена на рядом (ближе 30 м) установленное оборудование и сооружения, а также на пути прохода персонала. В необходимых случаях должны устанавливаться отбойные щиты.
Материал и устройство мембраны на выхлопной трубе должны соответствовать техническим требованиям.
Запрещается их выполнение из материала, не предусмотренного заводом-изготовителем.
При осмотре трансформатора должна быть обеспечена возможность контроля целостности мембраны.
При обнаружении свежих капель масла на гравийной засыпке или маслоприемнике немедленно должны быть приняты меры по выявлению источников их появления и предотвращению новых поступлений (подтяжка фланцев, заварка трещин) с соблюдением мер безопасности на работающем маслонаполненном оборудовании.
При возникновении пожара на трансформаторе (или масляном реакторе) он должен быть отключен от сети всех напряжений, если не отключился от действия релейной защиты, и заземлен. Персонал должен проконтролировать включение стационарной установки пожаротушения (при ее наличии), вызвать пожарную охрану и далее действовать по оперативному плану пожаротушения.
Запрещается при пожаре на трансформаторе или масляном реакторе сливать масло из корпуса, так как это может привести к распространению огня на его обмотку и затруднить тушение пожара.
В местах установки пожарной техники должны быть оборудованы и обозначены места заземления.
Места заземления передвижной пожарной техники определяются специалистами энергетических объектов совместно с представителями гарнизона пожарной охраны и обозначаются знаком заземления.
Запрещается включение в эксплуатацию трансформаторов и масляных реакторов на электростанциях и подстанциях, если не обеспечена полная готовность к работе установок пожаротушения, предусмотренных проектом.

Защита и автоматика

Трансформаторы тока, предназначенные для питания токовых цепей устройств релейной защиты от КЗ, должны удовлетворять следующим требованиям:

1. В целях предотвращения излишних срабатываний защиты при КЗ вне защищаемой зоны погрешность (полная или токовая) трансформаторов тока, как правило, не должна превышать 1 0 %. Более высокие погрешности допускаются при использовании защит (например, дифференциальная защита шин с торможением), правильное действие которых при повышенных погрешностях обеспечивается с помощью специальных мероприятий. Указанные требования должны соблюдаться:

для ступенчатых защит — при КЗ в конце зоны действия ступени защиты, а для направленных ступенчатых защит — также и при внешнем КЗ;

для остальных защит — при внешнем КЗ.

Для дифференциальных токовых защит (шип, трансформаторов, генераторов и т. п.) должна быть учтена полная погрешность, для остальных защит — токовая погрешность, а при включении последних на сумму токов двух или более трансформаторов тока и режиме внешних КЗ — полная погрешность.

При расчетах допустимых нагрузок на трансформаторы тока допускается в качестве исходной принимать полную погрешность.

2. Токовая погрешность трансформаторов тока в целях предотвращения отказов защиты при КЗ в начале защищаемой зоны не должна превышать:

по условиям повышенной вибрации контактов реле направления мощности или реле тока — значений, допустимых для выбранного типа реле;

по условиям предельно допустимой для реле направления мощности и направленных реле сопротивлений угловой погрешности — 50 %.

3. Напряжение на выводах вторичной обмотки трансформаторов тока при КЗ в защищаемой зоне не должно превышать значения, допустимого для устройства РЗА.

Трансформаторы, реакторы и конденсаторы наружной установки для уменьшения нагрева прямыми лучами солнца должны окрашиваться в светлые тона красками, стойкими к атмосферным воздействиям и воздействию масла.

Защита от грозовых перенапряжений

Защита от грозовых перенапряжений РУ и ПС осуществляется:

от прямых ударов молнии - стержневыми и тросовыми молниеотводами;

от набегающих волн с отходящих линий - молнеотводами от прямых ударов молнии на определенной длине этих линий защитными аппаратами, устанавливаемыми на подходах и в РУ, к которым относятся разрядники вентильные (РВ), ограничители перенапряжений (ОПН), разрядники трубчатые (РТ) и защитные искровые промежутки (ИП).

Открытые РУ и ПС 20-750 кВ должны быть защищены от прямых ударов молнии.

Защиту зданий закрытых РУ и ПС, имеющих металлические покрытия кровли, следует выполнять заземлением этих покрытий. При наличии железобетонной кровли и непрерывной электрической связи отдельных ее элементов защита выполняется заземлением ее арматуры.

Защиту зданий закрытых РУ и ПС, крыша которых не имеет металлических или железобетонных покрытий с непрерывной электрической связью отдельных ее элементов, следует выполнять стержневыми молниеотводами, либо укладкой молниеприемной сетки непосредственно на крыше зданий.

При установке стержневых молниеотводов на защищаемом здании от каждого молниеотвода должно быть проложено не менее двух токоотводов по противоположным сторонам здания.

Молниеприемная сетка должна быть выполнена из стальной проволоки диаметром 6-8 мм и уложена на кровлю непосредственно или под слой негорючих утеплителя или гидроизоляции. Сетка должна иметь ячейки площадью не более 150 (например, ячейка 12 х 12 м). Узлы сетки должны быть соединены сваркой. Токоотводы, соединяющие молниеприемную сетку с заземляющим устройством, должны быть проложены не реже чем через каждые 25 м по периметру здания.

В качестве токоотводов следует использовать металлические и железобетонные (при наличии хотя бы части ненапряженной арматуры) конструкции зданий. При этом должна быть обеспечена непрерывная электрическая связь от молниеприемника до заземлителя. Металлические элементы здания (трубы, вентиляционные устройства и пр.) следует соединять с металлической кровлей или молниеприемной сеткой.

При расчете числа обратных перекрытий на опоре следует учитывать увеличение индуктивности опоры пропорционально отношению расстояния по токоотводу от опоры до заземления к расстоянию от заземления до верха опоры.

Защита зданий и сооружений, в том числе взрывоопасных и пожароопасных, а также труб, расположенных, на территории электростанций, осуществляется в соответствии с технической документацией, утвержденной в установленном порядке.

Защита ОРУ 35 кВ и выше от прямых ударов молнии должна быть выполнена отдельно стоящими или установленными на конструкциях стержневыми молниеотводами. Рекомендуется использовать защитное действие высоких объектов, которые являются молниеприемниками (опоры ВЛ, прожекторные мачты, радиомачты и т.п.).

Если зоны защиты стержневых молниеотводов не закрывают всю территорию ОРУ, дополнительно используют тросовые молниеотводы, расположенные над ошиновкой.

Тушение трансформаторов, реакторов и масляных выключателей.

Агрегаты и установки энергетических предприятий размещают в специально спроектированных зданиях I и II степеней огнестойкости. В главном корпусе электростанций размещают котельный цех, машинный зал, служебные помещения. В этом же корпусе или на небольшом расстоянии от него располагают главный щит управления и распределительные устройства генераторного напряжения. Закрытые или открытые распределительные устройства высокого напряжения (35; 110; 220; 500 кВ) располагают отдельно от главного корпуса.

Опасность представляют и подстанции. Пожары на подстанциях могут возникать на трансформаторах, масляных выключателях и в кабельном хозяйстве. Крупные районные подстанции имеют специальные масляные станции, где находится большое количество трансформаторного масла. Трансформаторы и выключатели распределительных устройств устанавливают на фундаменты, под которыми располагают маслоприемники, соединенные с аварийными емкостями. Каждый трансформатор, как правило, помещают в отдельной камере, которая соединяется монтажными проемами с помещением распределительного щита и кабельными каналами.

Особенности развития пожаров трансформаторов зависит от места его возникновения. При коротком замыкании в результате воздействия электрической дуги на трансформаторное масло и разложения его на горючие газы могут происходить взрывы, которые приводят к разрушению трансформаторов и масляных выключателей и растеканию горящего масла. Пожары из камер, где установлены трансформаторы, могут распространяться в помещение распределительного щита и кабельные каналы или туннели, а также создавать угрозу соседним установкам и трансформаторам. О размерах возможного очага пожара можно судить по тому, что в каждом трансформаторе или реакторе содержится до 100 т масла.

Пожары на электростанциях и подстанциях могут приводить к остановке не только энергетического объекта, но и других народнохозяйственных объектов из-за недостатка электрической энергии.

Все электростанции и подстанции снабжены надежной системой аварийной защиты и сигнализации. При возникновении пожаров поврежденное оборудование и аппараты автоматически отключаются устройствами релейной защиты.

Горящие трансформаторы отключают со всех сторон и заземляют. На развившихся пожарах организуют защиту от высокой температуры соседних трансформаторов, реакторов, оборудования и установок. Пожары трансформаторов, реакторов и масляных выключателей тушат пеной средней кратности с интенсивностью подачи раствора пенообразователя 0,2 л/(м 2 · с), а также тонкораспыленной водой с интенсивностью 0,1 л/(м 2 · с). В процессе разведки определяют характер повреждения трансформаторов, реакторов и трубопроводов, содержащих трансформаторное масло, направления растекания горящей жидкости в сторону соседних трансформаторов и другого оборудования, опасность взрыва расширительных бачков, наличие стационарных пенных или водяных установок пожаротушения и, при необходимости, возможность приведения их в работу.

Если масло горит над крышкой трансформатора и ниже ее масляный бак не поврежден, то на тушение вводят один-два ручных водяных ствола с насадками НРТ-5, которые обеспечивают оптимальный расход воды при интенсивности подачи 0,2-0,24 л/(м 2 · с). Если расширительный бачок на трансформаторе оказывается в огне, часть масла, равную его объёму (примерно 10% объема масла в баке трансформатора), сливают в аварийную емкость. Больше сливать масла из трансформатора (реактора) запрещается, т.к. это может привести к повреждению внутренних обмоток и усложнению пожара.

Если в условиях пожара крышка трансформатора сорвана, то масло может гореть в баке и вокруг трансформатора. В этом случае вначале ликвидируют горение масла вокруг трансформатора распыленной водой, воздушно-механической пеной средней кратности или в комбинации распыленной струёй и огнетушащими порошками одновременно. Если тушение масла производят распыленными струями, стволы целесообразно располагать по периметру пожара равномерно, а при тушении пеной или комбинированным способом огнетушащие вещества подают в сопутствующем потоке воздуха. Это наиболее эффективный прием, обеспечивающий поступление порошка и распыленной воды в зону горения одновременно. Тушение масла в баке при сорванной крыше осуществляют пеной средней кратности, которую подают с помощью пеноподъемников или выдвижных лестниц.

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.

Малообъемные масляные выключатели надежнее, чем многообъемные. Опасность взрыва или пожара от них значительно меньше, чем от баковых, так как масло применяется в небольших количествах, не превышающих 10–25 кг. Они применяются при напряжении в установках до 10 кВ и токе до 1000 А. Металлические горшки выключателей находятся под напряжением. В момент разрыва цепи между неподвижным розеточным контактом и подвижным стержнем возникает электрическая дуга, которая разлагает масло. Продукты разложения масла (водород, ацетилен, метан, этилен и др.) создают давление в дугогасительной камере. Возникает дутье масла и газов через щели камеры (поперечное) и продольное вслед за подвижным стержнем. Дуга деионизируется и гасится. Продукты разложения масла (газы с воздухом) взрывоопасны. В этом их пожарная опасность.

Причинами пожаров и взрывов масляных выключателей могут быть:

1. Недостаточный слой масла над контактами. Газовые пузыри, возникающие при гашении дуги, прорывают этот слой и образуют с воздухом взрывчатую смесь, которая может взорваться. Такая опасность создается в тех случаях, когда температура прорвавшихся газов и концентрация газовой смеси достаточны для самовоспламенения.
2.Наличие очень толстого слоя масла над контактами. Газовые пузыри при горении дуги энергично вытесняют масло. Оно быстро поднимается вверх и ударяет в крышку выключателя. Удар в крышку может быть такой силы, что она оторвется, а масло выплеснется из выключателя. Продолжающая гореть электрическая дуга может вызвать воспламенение оставшегося в выключателе масла.
3.Образование мощных электрических дугпри весьма больших токах короткого замыкания. Такие дуги масляный выключатель не всегда способен погасить. При длительном горении дуги выделяется из масла большое количество газов, вызывая быстрое повышение давления в выключателе. Давление может достигнуть такого предела, при котором выключатель взрывается. Взрыв, как правило, сопровождается воспламенением масла.
4. Неисправность выключающего устройства в масляном выключателе. В этом случае дуга может длительно гореть, вызывая бурное образование газов и быстрое повышение давления внутри выключателя. Непрерывно увеличивающиеся в объеме газовые пузыри могут прорваться через слой масла, не рассчитанный на такое большое давление. Кроме того, масло может быстро подняться и ударить в крышку выключателя, что приведет к таким же последствиям, как при наличии очень толстого слоя масла над контактами.
5. Образование внутренних искровых перекрытий, которые часто переходят в дуги. Перекрытия могут возникать между контактными устройствами, принадлежащими различным фазам, а также между контактными устройствами и стенкой бака выключателя. Причиной образования перекрытий может служить низкая электрическая прочность масла, связанная с его увлажнением и загрязнением продуктами старения и термического распада, образующимися при многократных выключениях.

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

Начнем с самого животрепещущего: чем опасен пожар в электроустановках. Можно долго рассуждать на тему значимости электроэнергии в народном хозяйстве страны и недопустимости перерывов в электроснабжении, однако в первую очередь хотелось бы отметить следующее: при пожарах в электроустановках в больших количествах образуются такие ядовитые вещества, как окись СО и двуокись СО2 углерода, хлористый водород НС1, цианистый водород HCN, сероводород H2S, аммиак NH3, окислы азота N02. Концентрация цианистого водорода более 3000 миллионных долей (млн-1) вызывает мгновенную смерть человека. Вдыхание в течение нескольких минут сероводорода, если его концентрация превышает 0,5%, также приведет к летальному исходу. То же самое можно сказать про все продукты из перечисленного выше списка. Плюс к этому: открытый огонь и искры; повышенная температура; дым и снижение видимости; пониженная концентрация кислорода; обрушение конструкций, элементов оборудования и зданий; взрыв. И самое главное - опасность поражения электрическим током. В общем, в первую очередь, пожар на электроэнергетическом объекте, как и любой другой пожар, опасен для человека, который на этом объекте находится, эвакуируется с него или тушит. А уже потом можно говорить о сложности и специфичности тушения в электроустановках, быстром распространении пожара по различному оборудованию и материалам, веерных отключениях, недоотпуске и недополучении электроэнергии, огромном экономическом ущербе.

В литературе можно встретить следующие статистические данные о причинах возникновения пожаров в электроустановках: 43,3% общего числа пожаров в электроустановках возникает от коротких замыканий, 33,5% - от перегрева горючих материалов и предметов, находящихся вблизи от посторонних источников тепла (например, электронагревательных приборов), 12% - от перегрузки проводов, кабелей, обмоток электромашин и аппаратов, 3,5% - от искрения и электрической дуги, 3% - от нагрева строительных конструкций при выносе (переходе) из них электрических кабелей. Представленная статистика наглядно подчеркивает две основные причины пожаров: технологические аварии и несоблюдение правил противопожарного режима. Если отбросить единые для всех правила пожарной безопасности, то получается, что обеспечение технологической безопасности на электроэнергетическом объекте непосредственно связано с пожарной безопасностью. Например, при коротком замыкании происходит неконтролируемый рост силы тока в связи с падением сопротивления на отдельных участках цепи, появившихся при соединении токоведущих проводников между собой или с заземленными объектами. Вспоминаем закон Джоуля-Ленца, возводим значение силы тока в квадрат и получаем тепловой эффект, который приводит к возгоранию всего чего угодно, рядом расположенного. При возникновении КЗ на объекте должна сработать релейная защита, и автоматика снимет напряжение с замкнутого участках цепи. Таким образом, обеспечение пожарной безопасности происходит за счет использования специальных технологических систем. Однако, вполне возможна ситуация, когда автоматика не сработает. Это может быть связано со многими причинами: неправильный выбор установок, большое переходное сопротивление контактов, неисправности реле и прочее, прочее. В этом случае про технологические системы нужно забыть и обратиться к классическим средствам: АПС, АСПТ, огнетушитель и ящик с песком. В нашей статье мы будем говорить именно о специфике использования этих классических инструментовборьбы с пожаром и пожароопасностью.

Начнем с общего представления о возникновении пожара на сетевом энергетическом объекте. Причины мы уже рассмотрели. Теперь обратимся к местам возможного возникновения пожара. Электрические кабели под напряжением, с горючей изоляцией и оболочкой могут быть главной опасностью, потому что они представляют собой комбинацию причины возникновения искры и источника воспламенения. Как правило, на подстанции кабельное хозяйство расположено в специальных сооружениях - кабельных подвалах, полуэтажах, туннелях и траншеях. Пожар в таких сооружениях может распространяться очень и очень быстро. Еще более опасны маслонаполненные кабели и другое маслонаполненное оборудование. Пожароопасность оборудования с изоляцией трансформаторным маслом, такого как трансформаторы, реакторы, выключатели, заключается в больших объемах горючей жидкости, которая может воспламеняться при повреждении оборудования. Проникновение воды, авария основной изоляции, короткое замыкание и повреждение внутренних устройств являются одними из главных причин внутреннего искрения в минеральном изоляционном масле, которое может привести к пожару. Это искрение в свою очередь может произвести выделение газов пробоя, таких как ацетилен и водород. В зависимости от типа аварии и ее тяжести, газы могут создать достаточное давление, чтобы вызвать разрушение бака или высоковольтных вводов трансформатора. Как только начинается повреждение бака или вводов, существует большая вероятность возникновения пожара или взрыва. Взрыв может нанести значительный ущерб. В результате разливов трансформаторного масла огонь может распространиться на большую площадь, в зависимости от объема масла, наклона площади подстанции и типа ее поверхности. Повреждается оборудование и металлоконструкции во все стороны от вспыхнувшего масляного бака. А рядом может стоять еще одна емкость.

В общем, взрыв трансформатора -вещь очень опасная и неприятная во всех отношениях. Статистика возникновения пожаров в конкретном электрооборудовании также вынуждает нас обратить особое внимание именно на пожары в силовых масляных трансформаторах и выключателях.

С начала массовой электрификации таких пожаров было уже немало. Печальный опыт сформировал определенные требования к обеспечению безопасности, которые вошли в нормативные документы, являющиеся сейчас обязательными или рекомендуемыми к исполнению.

Статистика возникновения пожаров в конкретном электрооборудовании

Места возникновения пожара на ПС

Процент от общего числа возгораний

Измерительные трансформаторы тока и напряжения

Существует множество стандартов по обеспечению пожарной безопасности на объектах электроэнергетики. Требования прописаны как в общих постановлениях и федеральных законах о безопасности, так и в отраслевых документах. В свое время в РАО ЕЭС (организации, до 2008 года обеспечивающей работу всей энергосистемы России) существовал единый перечень нормативно-технической документации. В этом перечне 19 стандартов касались только обеспечения пожарной безопасности, а еще в сотне документов имелись отдельные требования по данному направлению.

Формат данной статьи не позволяет серьезно углубиться в тему нормативного обеспечения, поэтому хотелось бы обратить внимание на следующие документы:

1. Правила устройства электроустановок.

2. IEEE 979 Руководство по защите подстанций от пожаров.

3. CIGRE TF 14.01.04 Рекомендуемые решения по защите от пожара электрогенерирующих объектов и конверторных станций.

Первый документ универсален. В нем содержатся практически все основные требования практического характера. В сочетании с Правилами технической эксплуатации электроустановок, описывающими организационные действия, вы получите библию электрика. Весомость двух других стандартов подкреплена статусом утвердивших их организаций. Международный совет по вопросам высокого напряжения и Институт инженеров электротехники и электроники собрали в данных документах весь мировой опыт в сфере пожарной безопасности на электроэнергетических объектах.

Отдельно хотелось бы отметить еще один документ (или целый ряд документов), которые хоть и носят рекомендуемый характер, но на деле являются важнейшими - это нормы проектирования противопожарной защиты энергетических предприятий. К этим документам относятся различные стандарты, выходившие до и после реформы электроэнергетики, например, РД 153-34.0-49.101-2003 или СТО 56947007-33.040.10.139-2012. Некоторые документы являются действующими, другие заменены. Тем не менее, требования, изложенные в этих стандартах, основополагающие при проектировании энергообъектов на сегодняшний день.

Рассмотрев вкратце нормативную документацию, давайте перейдем к практическим аспектам обеспечения пожарной безопасности. Важным отличием систем обеспечения пожарной безопасности на энергетических объектах от аналогичных на других предприятиях являются экстремальные условия электромагнитной совместимости и действия оперативного персонала. Первая особенность влияет на надежность используемых технических электронных средств. Автоматика часто отказывает, возможны ложные срабатывания. В этом случае значимым становится второй аспект. В каком-нибудь административном здании нам сложно представить, что бабушка-вахтер будет управлять системой пожаротушения и эвакуации персонала. На подстанции же действия дедушки-дежурного могут стать определяющими. Сейчас для дежурного доступны системы телевизионного и тепловизионного дистанционного наблюдения, которые позволят правильно оценить ситуацию, дистанционно запустить пожаротушение или подтвердить ложную сработку системы в помещении ЗРУ. Контролируя обстановку, дежурный персонал может предотвратить ложный пуск пожаротушения, своевременно отреагировать на пожар, управлять эвакуацией людей. Большую роль начинают играть пассивные методы и средства обеспечения безопасности. Это могут быть как сложные устройства самотушения проливом горящих и легковоспламеняющихся жидкостей, так и банальная гравийная засыпка маслоприемников трансформаторов. Специалисты знают, какой сложной и дорогостоящей может быть установка системы газового пожаротушения для шкафов автоматики на энергообъектах, а те, кто был на подстанциях, видели, как тщательно происходит покос и уборка травы. В обозначенных условиях сочетание технических систем и элементарных требований является залогом безопасности.

При этом, конечно, надо учитывать особенности возникновения пожаров в электроустановках. Давайте рассмотрим систему обнаружения пожара в зданиях и сооружениях сетевого электрохозяйства. Выбор конкретного типа извещателей АПС производится с учетом особенностей защищаемого помещения. Так в кабельных сооружениях предусматривается применение только дымовых извещателей, так как тепловые извещатели из-за большой инерционности для этой цели не пригодны (горящий кабель дает много дыма и мало тепла). С другой стороны, для нормальной работы дымовых извещателей относительная влажность в помещениях, где они устанавливаются, не должна превышать 80%. При установке дымовых извещателей также необходимо учитывать конвективные потоки воздуха и потоки воздуха, вызываемые работой вентиляционных систем. Несложно представить продуваемый всеми ветрами кабельный полуэтаж под КРУНом в Мурманске, где относительная влажность воздуха летом может достигать 95%. Рассчитывать только на дымовой извещатель в данном случае сложно. Тогда дымовые извещатели используются совместно с другими типами датчиков. Это позволяет повысить чувствительность пожарной сигнализации и скомпенсировать ошибки в выборе мест установки извещателей. Так, в соответствии с СП 5.13130.2009 для помещений для прокладки кабелей, для трансформаторов и распределительных устройств, электрощитовых выбирается комбинация дымового и теплового извещателя. Учитывая возможность стихийного роста температуры по истечении некоторого времени пожара, в кабельном хозяйстве рекомендуется применять тепловые максимально-дифференциальные извещатели.

После обнаружения пожара необходимо его локализовать и потушить. На силовых трансформаторах и выключателях в большинстве случаев причиной возникновения горения являются внутренние повреждения, возникающие в результате короткого замыкания, износа и сгорания изоляции, а также ухудшения качества трансформаторного масла. При большой мощности короткого замыкания происходит бурное выделение газов, приводящее иногда к существенному повреждению корпуса и выбросу наружу горящего масла на большую площадь, созданию угрозы соседнему оборудованию. При тушении трансформатора его отсоединяют от сети (в первую очередь со стороны подачи напряжения) и заземляют, вокруг производят теплоизоляцию от остальных трансформаторов. Если пожар развился, то с помощью водяных струй защищают от действия высокой температуры соседние металлоконструкции и оборудование. Последнее, естественно, также должно быть заземлено и отключено от сети. В качестве теплоизоляционной противопожарной преграды в закрытых помещениях может использоваться противопожарная водяная завеса. Она предназначена для снижения интенсивности теплового излучения от очага горения, например, от горящего трансформатора. Устройство водяной завесы целесообразно в том случае, если отсутствует возможность соблюдения нормированного промежутка между трансформаторами, смежными группами трансформаторов или между трансформаторами и другим оборудованием. В конце 1980-х - начале 1990-х годов было построено достаточно много заводских ЗРУ-110/220 кВ. В таких помещениях оборудование расположено очень скученно на небольшой закрытой площади. Использование водяных завес в случае пожара в таком помещении становится более чем оправдано.

Пожар на трансформаторной подстанции и его последствия

Маслонаполненные силовые трансформаторы, содержащие большое количество горючего минерального масла, особенно опасны в случае разрыва бака и вытекания горящего масла при аварии. Чтобы уменьшить опасность распространения пожара при такой аварии, при монтаже трансформатора под ним сооружается маслоприемная бетонированная яма, в которую спускают горящее масло. Яма покрывается стальной решеткой, поверх которой насыпают слой гравия. При протекании через слой гравия горящего масла температура его снижается, и в известной мере затрудняется соприкосновение с кислородом воздуха. При наличии решеток с гравийной подсыпкой преграждается доступ воздуха к основному объему масла, собравшемуся в маслоприемнике, что приводит к прекращению пожара. В процессе эксплуатации гравий загрязняется и слипается, что снижает его пропускную способность, поэтому время от времени его нужно взрыхлять, а в случае необходимости заменять. Кроме того, во время капитального ремонта нужно проверять исправность дренажей и маслоотводов, устраняя засоренность труб. Особенности пожара при загорании масла заключаются в высокой температуре горения (1200° С), не позволяющей приблизиться к очагу пожара, в трудности тушения горящего масла, в выделении больших количеств черной летучей сажи. Сажа, насыщающая всю атмосферу в зоне пожара, в сильной степени препятствует проведению работ по ликвидации пожара. Важным моментом является предохранение кабельных каналов и смежных помещений от попадания в них горящего масла. Спуск масла из соседних трансформаторов обычно не производят, так как пустой корпус более благоприятен для горения обмоток и опасен в отношении взрыва. Горение масла ликвидируется распыленными струями воды, воздушно-механической пены или порошковыми составами. Если корпус трансформатора поврежден в нижней части и происходит горение под ним, то горение масла ликвидируется пеной. Пожары на трансформаторных подстанциях тушат также при помощи пены. В этих случаях тушение начинают с ликвидации горения разлившегося около трансформатора масла, а после этого пеногенераторы переводят для подачи пены непосредственно на поверхности трансформатора.

В заключение хотелось бы добавить пару слов о первичном тушении возгорания в электроустановках. Тушение электроустановок под напряжением в этом случае проводится углекислотными, порошковыми или хладоновыми огнетушителями. Последние два можно использовать только при тушении электрооборудования до 1 кВ, поэтому наиболее практичным будет использование углекислотных ОТ (тушить можно установки до 10 кВ). Баллоны ОТ заполнены жидкой углекислотой (не проводит ток) под определенным давлением в 3,6 кПа. При активации устройства углекислота превращается в СО2, он охлаждает очаг горения и снижает концентрацию кислорода, который необходим для хода реакции горения. В соответствии с рекомендациями тушение пожара в электроустановках углекислотными ОТ проводится двумя людьми - один удерживает раструб, направляя его на очаг пожара, второй -открывает вентиль.

Вот собственно и все краткое изложение особенностей обеспечения пожарной безопасности и ликвидации пожаров на энергетических объектах. Данная статья никоим образом не претендует на максимально полное освещение темы. Количество обязанностей и рекомендаций исчисляется десятками нормативных документов, а их знание и соблюдение -сфера ответственности специалистов в области пожарной и электробезопасности. Изложенная информация, в первую очередь, нужна, чтобы заинтересовать читателя, который сможет ознакомиться более подробно с проблематикой в указанных в статье документах. В следующей статье цикла мы постараемся рассказать о специфике охраны энергообъектов, охранном напряжении и использовании систем телемеханики вкачестве охранной сигнализации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кашолкин Б. И., Мешалкин Е. А. Тушение пожаров в электроустановках. М.: Энергоатомиздат, 1985.

2. Ревякин А. И., Кашолкин Б. И. Электробезопасность и противопожарная защита в электроустановках. М.: Энергия, 1980.

Читайте также: