Пожарна безопасност на трансформатори

• Прилагат се различни видове пожароизвестителни системи, като например такива, които се активират чрез пламъчни детектори, ако трансформаторът е инсталиран на открито
  
  
• Системите за противопожарна защита, подходящи за охрана на трансформаторни уредби, могат да се различават в зависимост от начина на прилагане на водната струя
  
  
• Размерът на капките в пожарогасителна система с водна мъгла е по-малък от 1000 микрометра и водата се захранва от помпа под високо налягане
  
  

Прегряване, възникване на късо съединение по веригата, неизправност в изолационния материал и мълнии са само част от потенциалните рискове, които могат да причинят пожар в трансформаторите уредби.

Пожарите в трансформаторите са рядкост, но последствията от тях са пагубни. Въпреки че трансформаторът, в който възникне пожар, вероятно ще бъде унищожен почти незабавно, въздействието върху съседното оборудване и конструкции може да бъде ограничено и следователно при изграждането на електроенергийни съоръжения трябва да се вземат предвид мерки за такова ограничаване.

Системи за сигнализация и пожароизвестяване

Може да се каже, че една от най-важните части от оборудването във всяка подстанция е силовият трансформатор. Напълненият с масло силов трансформатор също представлява и най-големият риск от пожар. Системите за противопожарна защита, проектирани специално за справяне с опасностите, свързани със силови трансформатори, се включват в етапа на проектирането и проектантите трябва добре да разпознават и разбират предимствата и недостатъците им.

По-големите маслени трансформатори съдържат огромно количество масло. Най-важната функция на маслото е изолационната. Освен това маслото се използва като охлаждаща течност и като диелектрична течност, погасяваща образуването на дъга, предотвратяваща електрическото разлагане на газовете, придружено от разряда и получената йонизация. Тъй като маслото е запалима течност, когато възникне неизправност или повреда в трансформатора, самият трансформатор може да осигури както източник на искра, така и гориво за разрастване на пожар. След като възникне запалване, маслото ще поддържа горенето до пълното му изразходване, освен ако кислородът не се изчерпи или не се приложи значително охлаждане, за да се ограничи разпространението на огъня. Според стандартната техническа характеристика пожарът, възникнал от запалими течности, се категоризира като пожар от клас B. Пожарите от клас B крият опасности, свързани предимно с притока на гориво, състава на горивото, точката на възпламеняване и скоростта на изгаряне на горивото.

Един неовладян пожар може да причини значителни щети и да доведе до продължително и непланирано прекъсване. За трансформатори с висока номинална мощност и напрежения над 123 kV стандартно се осигурява система за противопожарна защита, като например се използват фиксирани разпръскващи системи с вода или други методи според конкретния случай. Пожароизвестителните инсталации са предназначени за сигнализация при ранни признаци на пожар с цел своевременното му потушаване. Основни цели на една надеждна система са предотвратяването на жертви при пожар, сериозни щети по оборудването и замърсяване на околната среда.

Функциите, които изпълнява пожароизвестителната система, включват откриване на пожар в начален стадий, задействане на алармена сигнализация за евакуация на хора, изпращане на сигнал за настъпило събитие към съответните служби, задействане на пожарогасителна инсталация или други защитни устройства и системи.
Прилагат се различни видове пожароизвестителни системи, като например такива, които се активират чрез пламъчни детектори, ако трансформаторът е инсталиран на открито, или чрез димни детектори, ако трансформаторът е инсталиран на закрито.

Детекторът е елемент на пожароизвестителната система. Неговата функция е да приема и преработва информация за контролирания от него параметър (дим, топлина, светлинно излъчване). Приемането на входни данни за определен параметър става чрез чувствителен елемент (сензор), който от своя страна преобразува стойности на параметъра в електрически сигнал. Полученият сигнал се усилва и коригира чрез усилвател. Важна характеристика на детектора е неговата чувствителност, т.е. минималната стойност на контролирания параметър, която ще предизвиква активиране на детектора. Друга важна характеристика на детектора е площта, която той обхваща при определена височина на монтаж, като при възникване на пожар в която и да е точка от тази площ детекторът трябва да сработи за определено време.

Според своята конфигурация детекторите се поделят на точкови, многоточкови и линейни. Най-масово използвани са точковите детектори, които контролират определен параметър в непосредствена близост до определена точка. Многоточковите детектори контролират параметъра в непосредствена близост до няколко или множество фиксирани точки. Линейните детектори откриват възникнал пожар по протежение на непрекъсната линия (лъчеви детектори, термочувствителни кабели). На пазара се предлагат все по-усъвършенствани в технологично отношение устройства, които са с подобрени характеристики на сензорните части и на възможността за обработка на сигналите. Вследствие на това чувствителността и устойчивостта на смущения на детекторите значително са се повишили.

За промишлени цели особено подходящи са конвенционалните взривобезопасни инфрачервени пламъчни детектори. Те могат да реагират на нискочестотните трептения (от 1 до 15 Hz) в инфрачервения спектър на излъчване на пламъка по време на горене. Специалистите ги препоръчват за взривоопасни зони, в които може да се развие пожар с открит пламък, тъй като са класифицирани по ATEX. Тези устройства могат да открият пламък на разстояния над 25 m. Реагират на определени оптични дължини на вълните и честота на трептене на пламъка и не се активират от други източници на излъчване, като слънчева светлина. Не се влияят от запрашеност, дим, изпарения, течения на въздуха и вятър. Притежават добра оптична защита от смущения, причинени от слънчева светлина.

Системи за овладяване на пожар

Системите за противопожарна защита, подходящи за охрана на трансформаторни уредби, могат да се различават в зависимост от прецизността на начина на прилагане на водната струя. Най-опростените системи за овладяване на пожар използват разпръскващи глави, прикрепени към тръбопровод, свързан към водоснабдяването чрез кран, който се отваря посредством система за детекция, инсталирана в зоната на разпръскване. Когато кранът се отвори, водата постъпва в тръбопроводната система и се разпределя равномерно през всички пръскащи глави в системата. Този тип система използва големи количества вода, което може да доведе до други проблеми с почистването след пожара или замърсен отток.

Фиксираната система за пръскане на вода е подобна на описаната по-горе, обаче точките, от които водата се изпуска, са проектирани така, че да създадат модел на пръскане, уникален за конкретната зона или оборудване, което трябва да се защити. Местоположението на пръскащите водни глави и моделът на пръскане са съобразени с асиметричната форма на оборудването. Допълнително предимство на специфичния дизайн на оборудването е контролът на разпространението на огъня чрез повишено овлажняване на оборудването, което е под въздействието на огъня. Електрическите трансформатори, съдържащи масло, обикновено са защитени от такива фиксирани системи за пръскане на вода.

Системите за водна мъгла са подобни на фиксираната система за пръскане на вода, като тяхно преимущество е използването на значително по-малко количество вода благодарение на специални спринклерни глави, създаващи микроскопични водни капчици, наречени мъгла. Системата с водна мъгла обикновено се определя по размера на създадените капчици. Размерът на капките е по-малък от 1000 микрометра и водата се захранва от помпа с високо налягане. Водните капчици създават мъгла, която позволява на даден обем вода да покрие по-голяма повърхност. По-малките капчици улесняват по-голямото поглъщане на топлина за охлаждане и прекратяване на горенето.

В някои случаи е удачно прилагането на автоматични пръскащи глави с предварително задействане. Системата може да се активира както чрез сигнализиране от пожароизвестителната система, така и топлинно активиране на пръскащите глави. Системите с предварително задействане се използват за защита на зони, където рискът от нежелателно изпускане на вода трябва да бъде сведен до абсолютен минимум. В последно време тази система се използва по-често при потушаване на пожари в трансформатори поради доброто съхранение на вода, по-високата сигурност срещу фалшиво иницииране и по-добрата способност за контрол на разпространението на огъня.

Изисквания за пожарна безопасност и добри практики

Системите за противопожарна защита на трансформаторни уредби включват пожароизвестителни и пожарогасителни инсталации. Мерките за ограничаване на разпространението на пожари са по-ефективни при спазване на някои строително-технически изисквания още на етап изграждане. Трансформаторът трябва да бъде разположен далеч от друго оборудване. Към съоръжението се предвижда конструкция, ограничаваща разлива на горящото масло. Предварителните мерки за защита на структурата на подстанцията и прилежащото оборудване, както и намаляването на опасността за персонала, гарантират по-лесното овладяване на пожара в повечето случаи. В случаите, в които това е възможно, използването на по-слабо запалими изолационни течности може да ограничи риска от възникване на пожар и трябва да се разглежда като алтернатива.

В идеалния случай предприетите мерки и редовни инспекции на изправността на оборудването ще предотвратят евентуално запалване на трансформатора, но в случай че възникне запалване или експлозия, от съществена важност е да се ограничат щетите и потенциалното разпространение на огъня. Това може да стане по няколко начина, като най-често се използва физическо разделяне и противопожарни прегради. Препоръчителна практика за противопожарна защита на електрогенераторни инсталации и преобразувателни станции за постоянен ток с високо напрежение е трансформаторите с над 1900 l масло да бъдат защитени от противопожарна стена, издържаща 2 часа, която се издига на 300 mm над трансформатора. Вместо противопожарна стена, може да се предвиди физическо разделяне в порядъка от 1,5 до 15 m в зависимост от количеството масло в трансформатора.

Обичайна практика и изискване в индустриалните стандарти е да се предвиди изграждането на такива противопожарни прегради за трансформатори, когато те не могат да бъдат отделени в обособено помещение от друго оборудване.

При нови съоръжения с големи трансформатори с масло, разположени в близост до други съоръжения или оборудване, изграждането на противопожарна инсталация за охрана на трансформатора е задължително за предпазване на съседното оборудване и защита на околната среда.

Наредба № Iз-1971 от 29.10.2009 г. регламентира правилата и изискванията за пожарна безопасност, които следва да се спазват при изграждането на електрически уредби и инсталации. За открити разпределителни електрически уредби с единична мощност на трансформаторите, равна или по-голяма от 60 MVA, или с обща мощност над 120 MVA се предвижда пожарен водопровод, проектиран за най-малко 10 l/s, или един или няколко резервоара в зависимост от площта на подстанцията, проектирани за най-малко 100 m3 вода. В наредбите са дефинирани минималните разстояния от отделно стоящи трансформаторни постове, подстанции и разпределителни уредби, както и до помещения и открити съоръжения и зони със съществуващ риск от експлозия.

Сградите и помещенията на закритите разпределителни уредби и трансформаторните килии се проектират от I и II степен на пожароустойчивост или от стоманени конструкции. Допускат се външни ограждащи неносещи стени на помещенията на разпределителните устройства към отделно стоящи и пристроени подстанции от трудногорими панели. Недопустимо е вграждане на трансформатори във високи жилищни сгради, а във високи промишлени и обществени сгради се предвиждат сухи с негорим пълнеж трансформатори или трансформатори с горим пълнеж с обща вместимост не повече от 1000 kg масло, ако стените и покритията на помещенията им са негорими с граница на пожароустойчивост най-малко 2 ч и 30 мин и помещенията имат непосредствен изход навън. Под тези трансформатори се предвижда разполагането на бетонирани маслоприемници.