Автоматическое пожаротушение трансформатора

На понижающих подстанциях пожары чаще всего происходят на трансформаторах, масляных выключателях и в кабельном хозяйстве.

Крупные подстанции имеют специальные маслостанции, а каждый трансформатор устанавливается в специальную камеру.

Пожары трансформаторов возникают после взрыва, разрушения маслобаков и розлива трансформаторного масла.

При горении масла над крышкой трансформатора часть масла из
расширителя сливают в дренажные лотки. Эти факторы определяют зоны и очаги возможного возгорания и расстановку и подачу огне тушащего вещества.

Для противопожарной защиты рекомендуется использовать пену или мелко распыленную воду.

На практике существует много объектов, где климатические условия эксплуатации трансформаторов, отдаленность расположения и отсутствие необходимых для пожаротушения характеристик водоснабжения ограничивают применение пенных и водяных систем пожаротушения.

В этих случаях единственным приемлемым способом является порошковое автоматическое или автономное пожаротушение.

Следует отметить, что гарантированного тушения пожара системы автоматического пожаротушения обеспечить не смогут, особенно если очаги пожара остаются в недоступных  участках дренажных каналов, приямках, элементах разрушенных конструкций трансформаторов.

Пожаротушащий эффект порошкового тушения заключается в подавлении основных очагов пожара  розлива масла, локализации и изолировании труднодоступных зон горения. Полная ликвидация пожара осуществляется пожарными расчетами с соответствующими средствами водяного или пенного тушения и охлаждения конструкций.

Порошковое пожаротушение вышеуказанных объектов возможно организовать на основе модулей аэрозольно-порошкового пожаротушения МПП-50, 100 (ОПАН) и порошковых передвижных огнетушителей ОП-40(г), 80(г) (ОПАН).

Данные системы имеют преимущества перед другими конструкциями по надежности, эффективности, простоте монтажа и эксплуатации в течение 10 лет службы.

В настоящее время требования по защите трансформаторов установками пожаротушения изложены в НПБ110-03 и ведомственных нормативны документах энергетики РД153-34.0 -49.101-2003 и РД34.15.109-91.

При этом указания как проектировать установки пожаротушения указаны только в двух последних ведомственных нормативных документах, а РД34.15.109-91 «Рекомендации по проектированию установок водяного пожаротушения масляных силовых трансформаторов» посвящены непосредственно этому вопросу. Казалось бы вопрос с проектированием установок пожаротушения трансформаторов благополучно решен почти двадцать лет назад, однако при ближайшем рассмотрении все не так благополучно и требует пересмотра устоявшихся представлений и решений.

Требования по пересмотру РД34.15.109-91, зарекомендовавших себя добротным нормативным документом, используемым проектными, монтажными, эксплуатирующими организациями и надзорными органами не только в системе РАО «ЕЭС России» и Минатом-энерго, но и ряда других организаций, вызван рядом объективных причин, включающих в себя:

• изменение нормативной базы;
• изменением номенклатуры оборудования; введением положений о лицензировании и сертификации и рядом социально-экономических факторов.

Так с введением Закона о лицензировании и сертификации и распадом сложившейся системы изготовления и поставки оборудования на территории бывшего СССР встал вопрос о применении оросителей для нужд пожаротушения трансформаторов. Имевшиеся до этого времени оросители типа ОПДр-15 Одесского завода спецавтоматики, рекомендованные ВНИИПО МВД СССР, как наиболее полно отвечающие выполнению поставленных требований (наибольшая площадь интенсивного орошения поверхности при малом расходе воды и максимальной дальности действия от защищаемой поверхности), остались на территории Украины и не прошли сертификационных испытаний в России.

Попытки проектных организаций и непосредственно РАО «ЕЭС России» привлечь к выпуску подобных оросителей заводы-изготовители противопожарного оборудования, находящиеся в России успеха не имели.

Что делать при введении в эксплуатацию новых трансформаторов

Из создавшегося положения есть несколько путей, ведущих к началу 70-х годов, предшествовавших созданию РД34.15.109-91, смысл которых сводится к следующему:-применить для установок пожаротушения оросители типа ДВ, используемые с успехом для пожаротушения кабельных сооружений;-применить оросители эвольвентного типа;-разработать новый тип оросителя для решения возникшей проблемы;-осуществить подбор из вновь выпускаемых промышленностью серийных оросителей.

При рассмотрении этих путей выясняется следующее:

1. Применение оросителей типа ДВ, при имеющихся схемах пожаротушения трансформаторов, ведет к неоправданному увеличению расхода воды на нужды пожаротушения, т.к. карты орошения применяемых оросителей требуют практически 70% перекрытия соседних диаграмм для создания расчетной интенсивности орошения. В результате этого частая расстановка оросителей на стояках трубной обвязки приведет к эффекту «елки», что и обуславливает резкое увеличение расходов воды и, как следствие, приводит к невозможности рационального выбора резервуаров пожарного запаса воды (в тех местах, где невозможно использовать подачу воды на пожаротушение «напрямую» из магистральных сетей водоснабжения).
2. Применение оросителей эвольвентного типа сдерживается малым расстоянием действия оросителя. Это обусловлено конструкцией оросителя, создающим «водяную воронку»Для сужения краев «водяной воронки» и увеличения дальности действия оросителя заводами-изготовителями дополнительно изготавливались диффузоры (конусы) по аналогии с оросителями ОПДр. В этом случае за счет увеличения длины несколько увеличивалась интенсивность орошения в полученной диаграмме (карте орошения), но число оросителей также увеличивалось по аналогии с п.1. Это вело к увеличению расходов воды и причинам, изложенным в п.1.В настоящее время заводы-изготовители не заинтересованы в изготовлении дополнительной оснастки и изменению (доработке) конструкции базовых оросителей для малых партий (до 4000 шт. в год).
3. Разработка нового типа оросителей для решения частных специфических задач энергетики также не привлекает изготовителей (см. разъяснения п.2), т.к. цена и величина партии не компенсирует издержек на изготовление остнастки и проведения натурных испытаний и сертификации.4.Наиболее эффективным в этом случае является выбор оросителей из выпускаемых базовых серий. Практика показала, что для наиболее продуктивной работы в этом направлении следует все имеющиеся и устанавливаемые трансформаторы разделить условно на две группы:

Открытая установка (на улице);-закрытая установка (в помещении –камере). Проведенный подбор оросителей и анализ их действия показал, что при закрытой установке трансформаторов наиболее важно обеспечить быстрый теплосъем с корпуса трансформатора и ограждающих конструкций камеры.

Для этих целей наиболее подходят оросители типа РЦ-180 Бийского завода спецавтоматики, обеспечивающих подачу мелкодисперсных частиц воды (водяной туман). Данный ороситель имеет относительно небольшой расход воды (1.2-1.9 л/с) илегко вписывается в наработанную схему расстановки оросителей типа ОПДр для типового ряда наиболее часто применяемых трансформаторов.

Однако мелкодисперсное орошение неприемлемо для открытой установки трансформаторов. Для открытой установки трансформаторов предлагается использовать лафетные стволы, насадки которых могут формировать распыленные струи воды сравнимые с ранее применявшимися оросителями. В этом случае возникает необходимость в определении типа используемых стволов, т.к. в настоящее время на мировом и российском рынке имеются:

• -лафетные стволы с ручным управлением;
• -лафетные стволы осциллирующего типа;
• -роботизизированные (автоматизированные) лафетные стволы;
• -лафетные стволы с дистанционным управлением.

Лафетные стволы с дистанционным управлением не могут использоваться в предлагаемом варианте по определению, т.к. управляются дистанционнов присутствии оператора. Автоматизированные (роботизированные) лафетные стволы представляют собой сложные технические комплексы, устанавливаемые для защиты спортивных сооружений, нефтеперерабатывающих комплексов, ангаров самолетов, требуют серьезного программного обеспечения, что нецелесообразно при защите трансформаторов на электрических подстанциях.

Лафетные стволы осциллирующего типа являются модификацией лафетного ствола с ручным управлением. Разница состоит лишь в том, что осциллирующий ствол способен самостоятельно двигаться по заранее заданной траектории за счет энергии подаваемой воды. Данный тип лафетного ствола опоробывался на в октябре этого года в г. Петрозаводске макете трансформатора. Однако следует отметить, что применение осциллирующего лафетного ствола связано с определенными трудностями настройки при одновременном действии
группы стволов по неподвижному объекту т.к. требует точной синхронизации поворота стволов в группе, что довольно сложно выполнить на практике. Поэтому, по мнению специалистов институтов «Теплоэлектропроект» и «Энергосетьпроект», участвовавших в испытаниях, для установок пожаротушения трансформаторов следует использовать не осциллирующие, а стационарно устанавливаемые лафетные стволы с ручным управлением.

В этом случае стволы используются в качестве неподвижного элемента установки пожаротушения трансформатора – оросителя, что обеспечивает выполнение требований ведомственного РД34.15.109-91-«Инструкции по проектированию установок пожаротушения масляных силовых трансформаторов» и НПБ110-2003.

При этом не требуется создание какой-либо нормативной инструкции по применению лафетных стволов, а лишь частичная доработка существующего РД34.15.109-91 в части использования оросителей. В настоящее время для открытой установки трансформаторов предлагается использовать наиболее известные и распространенные на рынке лафетные стационарно устанавливаемые стволы с регулируемым насадком типа BPNфирмы CSI(ИТАЛИЯ) или R.Pons(Франция) с регулируемым насадком.

Основным достоинством этих стволов служит возможность регулирования угла распыления струи (от 30 до 120°) непосредственно по месту установки ствола без изменения его конструкции.

Данные изделия прошли сертификационные испытания в России.

При проектировании установки тушения трансформатора с лафетными стволами вместо оросителей возникают следующие нюансы, значительно упрощающие вид установки:-количество лафетных стволов в случае применения изделия MM-L(лафетный ствол фирмы CSI) составит 6-8шт. в зависимости от размера трансформатора;

• -количество Французкихлафетных стволов составит 6-10шт. при аналогичных условиях;-расход воды на орошение трансформатора не превышает 60-100 л/с (вместо 120-180 л/с при установке современных оросителей), т.е соответствует аналогичному расходу оросителей ОПДр снятых с производства, являвшихся эталоном для установок пожаротушения;-конструкция трубной обвязки с 3 –5 рядами оросителей и высотой до 7-10 м уступает место одному распределительному кольцу, располагаемому на высоте не более 0.3 м над уровнем земли;
• -набор труб традиционной обвязки от 25 до 250 мм не требуется, а используется распределительное кольцо Дн219 мм и патрубки 80 мм для установки лафетных стволов;
• -обслуживание элементов установки производится с земли без инвентарных лестниц; -упрощаются монтажные работы при наладке системы на превоначальном этапе сборки, т.к. не требуется переврезка стояков и оросителей в случае монтажных и пректных ошибок, а только их компенсация за счет элементов управления лафетного ствола.

Данные решения в настоящий момент апробируются на ОРУ-500кВ ТЭЦ-26, Каширсской ГРЭС и отдельно расположенном ОРУ -500кВ Каширской ГРЭС и заложены в проектные решения блока 2 Ивановской ПГУ.

ПУЭ-7 п.4.2.69 Система автоматического пожаротушения трансформатора

Для предотвращения растекания масла и распространения пожара при повреждениях маслонаполненных силовых трансформаторов (реакторов) с количеством масла более 1 т в единице должны быть выполнены маслоприемники, маслоотводы и маслосборники с соблюдением следующих требований:

1. габариты маслоприемника должны выступать за габариты трансформатора (реактора) не менее чем на 0,6 м при массе масла до 2 т; 1 м при массе от 2 до 10 т; 1,5 м при массе от 10 до 50 т; 2 м при массе более 50 т. При этом габарит маслоприемника может быть принят меньше на 0,5 м со стороны стены или перегородки, располагаемой от трансформатора (реактора) на расстоянии менее 2 м;
2. объем маслоприемника с отводом масла следует рассчитывать на единовременный прием 100% масла, залитого в трансформатор (реактор). Объем маслоприемника без отвода масла следует рассчитывать на прием 100% объема масла, залитого в трансформатор (реактор), и 80% воды от средств пожаротушения из расчета орошения площадей маслоприемника и боковых поверхностей трансформатора (реактора) с интенсивностью 0,2 л/с·м в течение 30 мин;
3. устройство маслоприемников и маслоотводов должно исключать переток масла (воды) из одного маслоприемника в другой, растекание масла по кабельным и др. подземным сооружениям, распространение пожара, засорение маслоотвода и забивку его снегом, льдом и т.п.;
4. маслоприемники под трансформаторы (реакторы) с объемом масла до 20 т допускается выполнять без отвода масла. Маслоприемники без отвода масла должны выполняться заглубленной конструкции и закрываться металлической решеткой, поверх которой должен быть насыпан слой чистого гравия или промытого гранитного щебня толщиной не менее 0,25 м, либо непористого щебня другой породы с частицами от 30 до 70 мм. Уровень полного объема масла в маслоприемнике должен быть ниже решетки не менее чем на 50 мм. Удаление масла и воды из маслоприемника без отвода масла должно предусматриваться передвижными средствами. При этом рекомендуется выполнение простейшего устройства для проверки отсутствия масла (воды) в маслоприемнике;
5. маслоприемники с отводом масла могут выполняться как заглубленными, так и незаглубленными (дно на уровне окружающей планировки). При выполнении заглубленного телеприемника устройство бортовых ограждений не требуется, если при этом обеспечивается объем маслоприемника, указанный в п.2.

Маслоприемники с отводом масла

Маслоприемники с отводом масла могут выполняться:

• с установкой металлической решетки на маслоприемнике, поверх которой насыпан гравий или щебень толщиной слоя 0,25 м;
• без металлической решетки с засыпкой гравия на дно маслоприемника толщиной слоя не менее 0,25 м.

Незаглубленный маслоприемник следует выполнять в виде бортовых ограждений маслонаполненного оборудования. Высота бортовых ограждений должна быть не более 0,5 м над уровнем окружающей планировки.

Дно маслоприемника (заглубленного и незаглубленного) должно иметь уклон не менее 0,005 в сторону приямка и быть засыпано чисто промытым гранитным (либо другой непористой породы) гравием или щебнем фракцией от 30 до 70 мм. Толщина засыпки должна быть не менее 0,25 м.

Верхний уровень гравия (щебня) должен быть не менее чем на 75 мм ниже верхнего края борта (при устройстве маслоприемников бортовыми ограждениями) или уровня окружающей планировки (при устройстве маслоприемников без бортовых ограждений).

Допускается не производить засыпку дна маслоприемников по всей площади гравием. При этом на системах отвода масла от трансформаторов (реакторов) следует предусматривать установку огнепреградителей;

6. при установке маслонаполненного электрооборудования на железобетонном перекрытии здания (сооружения) устройство маслоотвода является обязательным;

7. маслоотводы должны обеспечивать отвод из маслоприемника масла и воды, применяемой для тушения пожара, автоматическим стационарными устройствами и гидрантами на безопасное в пожарном отношении расстояние от оборудования и сооружений: 50% масла и полное количество воды должны удаляться не более чем за 0,25 ч. Маслоотводы могут выполняться в виде подземных трубопроводов или открытых кюветов и лотков;

9. маслосборники должны предусматриваться закрытого типа и должны вмещать полный объем масла единичного оборудования (трансформаторов, реакторов), содержащего наибольшее количеств масла, а также 80% общего (с учетом 30-минутного запаса) расхода воды от средств пожаротушения. Маслосборники должны оборудоваться сигнализацией о наличии воды с выводом сигнала на щит управления. Внутренние поверхности маслоприемника, ограждения маслоприемника и маслосборника должны быть защищены маслостойким покрытием.

Видео: Сработала система пожаротушения трансформатора 220 кВ