Анализ причин пожаров силовых трансформаторов

Согласно данным Минэнерго РФ (2022 г.), в сетях напряжением 110 кВ и выше произошло 42 случая возгорания и 8 взрывов силовых трансформаторов. Эти аварии привели к значительным экономическим убыткам, экологическому ущербу и рискам персонала.

По информации ФСК ЕЭС, доля повреждённых трансформаторов в общей массе аварий на подстанциях составляет около 15–20%, при этом ущерб от одной аварии может превышать 100 млн рублей . Это связано не только с заменой самого трансформатора, но и с простоем подстанции, потерями выработки, затратами на восстановление смежных систем и ликвидацию экологического ущерба.

Основные причины повреждений

По данным ФСК ЕЭС, около 60% всех повреждений трансформаторов связаны с:

• пробоями изоляции (35%);
• перегревом активной части (18%);
• дефектами РПН (7%).
• внешними воздействиями (10%)

Распределение аварий по напряжению

По данным Ростехнадзора 2021 года распределение аварий по напряжению было таковым:

Причины высокой аварийности трансформаторов

Наибольшее число аварий наблюдается на оборудовании класса 110 кВ, что объясняется их широким распространением и старением парка. Более 60% таких трансформаторов эксплуатируются более 30 лет, то есть значительно превышают проектный срок службы.

При пробое изоляции возникает электрическая дуга с температурой до 4000°C, локально нагревающая масло. Это вызывает его термолиз с образованием горючих газов:

Образующаяся газовая смесь может воспламениться при наличии источника зажигания, что приводит к выбросу масла и развитию пожара.

Увеличение объема масла при нагреве описывается законом теплового расширения:

Давление внутри бака может достигать 1–2 МПа, что превышает прочность конструкции и вызывает её разрушение.

Резкое увеличение давления приводит к эффекту гидравлического удара, который может вызвать:

• Деформацию бака;
• Разрушение сварных швов;
• Выброс масла и обломков на десятки метров.

Этот механизм объясняет большинство случаев полного разрушения трансформаторов и выброса горящего масла, что приводит к распространению огня на соседние ячейки и строения.

Влага и механические примеси ускоряют старение масла и снижают его диэлектрические свойства. Например, содержание воды в масле более 30 ppm может снизить пробивное напряжение на 30–40%. Это увеличивает вероятность частичных разрядов и формирования проводящих мостиков между обмотками.

Изменение параметров масла можно описать через зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от влажности: tg δ = f (W), где W — влагосодержание масла.

Увеличение tg δ приводит к дополнительному нагреву активной части, что создаёт порочный круг: нагрев → ухудшение изоляции → ещё больший нагрев.

Необходимость систем раннего предупреждения

Таким образом, установка современных систем раннего предупреждения аварий маслонаполненных трансформаторов становится не просто технической необходимостью, но экономически оправданным и стратегически важным шагом в обеспечении надёжности и безопасности энергосистем.

Вопросы пожарной безопасности маслонаполненных трансформаторов долгое время оставались для Российской энергетики в сфере теоретических обсуждений и сравнительного анализа существующих решений.

Однако сегодня компания «Автотрансформатор» делает решительный шаг вперед – от рассуждений о вариантах защиты к реальным действиям. Мы не просто изучаем проблему, а запускаем исследования и разработку собственной системы пожаротушения, направленной на предотвращение взрывов и возгораний трансформаторов.

Свяжитесь с нами, чтобы получить консультацию, узнать стоимость и оформить заказ!