حریق در ماشین های الکتریکی (ترانسفورماتورها، مولدها و موتورها)

همین ماشین­های الکتریکی که تا به این اندازه به آرامش و رفاه بشر کمک کرده است در صورت استفاده و نگهداری غیر صحیح می­تواند جان انسان­ها را تهدید کند و خسارات مالی فراوان ایجاد کند. ماشین­های الکتریکی (ترانس­ها، مولدها و موتورها) گاه به جای این که کاری برای ما انجام دهند، کار دستمان می­دهند. این که در یک کارگاه یا کارخانه تاکنون حریقی اتفاق نیفتاده است لزوما دلیل بر ایمنی آن مکان نیست. فراموش نکنیم که آتش­سوزی­ های بزرگ گاه فقط یکبار رخ می­ دهند و همه چیز را با خود می برند. آتش سوزی در ترانسفورماتور­های روغنی و آتش سوزی ناشی از اضافه بار و جرقه زنی برخی موتورها و مولدها در مناطق خطر از مهمترین عوامل حریق ناشی از ماشین­های الکتریکی می­ باشند. حریق در نیروگاه­ها، خطوط انتقال و پست­ها گاه اجتناب ناپذیر می­باشد و موجب قطع ارائه­ی خدمات به مشتریان می­شود. حداقل کردن زمان قطع از اولویت­های شرکت­های توزیع برق می­باشد. استفاده از سیستم­های اعلام و اطفای حریق به کاهش زمان قطع کمک شایانی خواهد کرد.

آتش سوزی در ترانسفورماتور­ها:

ترانسفورماتورهای قدرت در پست­های انتقال و توزیع بیشترین سهم سرمایه گذاری را به خود اختصاص داده اند. با توجه به این که ضررهای ناشی از خروج یک ترانسفورماتور از شبکه می­تواند حتی به چندین میلیون دلار هم برسد لذا شناخت خطراتی که ممکن است عملکرد ترانس را دچار اختلال سازد و یا به سایر بخش­های شبکه آسیب برساند اهمیت حیاتی دارد.

امروزه در توان­های پایین اکثرا از ترانسفورماتورهای خشک استفاده می­کنند که به جای استفاده از روغن در آن­ها از صمغِ ریختگی استفاده می­شود اما در توان­های بالا ناگزیر به استفاده از ترانسفورماتورهای روغنی هستیم. در این گونه موارد باید ترانسفورماتورها را در محلی نصب کنیم که در صورت آتش ­سوزی به افراد و تاسیسات دیگر صدمه نزند. روغن ترانسفورماتور یک ترکیب هیدروکربنی و از مشتقات نفتی است و گاهی به علت قوس ناشی از اضافه ولتاژ، اضافه بار، اتصال کوتاه، پایین آمدن سطح روغن، وجود رطوبت یا اسید در آن و یا خرابی بوشینگ و با کاهش مقاومت عایقی دچار حریق می­شود.اما این حریق چگونه رخ می­دهد؟ دمای زیاد قوس، روغن را تجزیه می­کند. بخارات روغن و گازهای مشتق شده در محفظه­ی ترانس جمع می­شوند و زمانی که منافذ خروجی پاسخگوی خروج این گازها نباشند باعث انفجار استیلنی یا هیدروژنی می­شود که پرتاب قطعات و آتش گرفتن روغن را در پی خواهد داشت. روغن ترانسفورماتور در حال حاضر بهترین گزینه برای کاربردهای عایقی و خنک کنندگی در توان­های بالا است و به دلیل احتمال بالای حریق باید از رسیدن آن به نقطه­ اشتعال جلوگیری کنیم. درجه حرارتی که در آن گازهای جمع شده در بالای روغن در محفظه­ ترانس شعله­ور می­گردد را نقطه­ی اشتعال می­گویند. روغن باید عاری از رطوبت و ناخالصی باشد (یا به اصطلاح خشک باشد) تا استقامت دی الکتریک و ولتاژ شکست عایقی آن کاهش نیابد. در ترانسفورماتورهای روغنی ما ناچار به استفاده از سیستم­های خنک کننده هستیم اما اگراین سیستم­های خنک کننده نتوانستند وضعیت پایدار ماشین را حفظ کنند ناچار به استفاده از رله­ها و وسایل حفاظتی خاص خواهیم بود. لازم به ذکر است که امروزه در بعضی از نیروگاه­های خاص، ترانسفورماتور­های خشکِ توان بالا هم به کار گرفته شده است اما آتش سوزی در ترانسفورماتورها فقط به دلیل استفاده از روغن نبوده و باید همواره مسائل حفاظتی را مد نظر داشت. خطا در شبکه و عمل نکردن سیستم­های حفاظتی، شکست عایقی و سوختن عایق کابل­ها، زلزله، تابش بیش از حد خورشید، خرابکاری، بی احتیاطی، بمباران هوایی دشمن و… می­توانند از عوامل این گونه حریق­ها باشند. دلایل بروز حریق در پست­ها را می­توان به ترتیب از ناحیه­ی ترانسفورماتورها، ترانسفورماتورهای جریان، اتاق کلیدها و کلیدهای روغنی، راکتورها، خازن­ها، ساختمان کنترل، گالری و کانال کابل­ها، برقگیر، اتاق دیزل ژنراتور اضطراری و … دانست. جالب اینجاست که بروز حریق در این موارد عموما از ناحیه­ی تجهیزات و تاسیسات است و خطای انسانی کمتر در آن دخالت دارد. اما با این اندازه احتمال ایجاد حریق در پست­ها چقدر باید در زمینه­ی حفاظت سرمایه گذاری کرد؟ غالبا ۰٫۵ تا ۲ درصد قیمت تمام شده­­ی پست را صرف مسائل حفاظتی می­کنند.·         

  • خنک سازی ترانسفورماتورها:

یکی از راه­های جلوگیری از حریق در ترانسفورماتورها انتخاب ترانسفورماتور متناسب با توان است. در صورتی که از ترانسفورماتوری در توان بالاتر از توان نامی خود استفاده شود مسلما امکان ایجاد حریق وجود خواهد داشت.

انواع سیستم­های خنک سازی ترانسفورماتورهای روغنی متناسب با توان مورد نیاز:

۱-      سیستم (Oil Natural-Air Natural) (در ترانسفورماتورهای با توان کم تا ۳۰ مگاولت آمپر): هوا به طور طبیعی با سطح خارجی رادیاتور در تماس است و گردش روغن در ترانسفورماتور نیز به صورت طبیعی است یعنی روغن گرم بالا می­رود و روغن سرد جای آن را می­گیرد.

۲-      سیستم (Oil Natural-Air Force(در ترانسفورماتورهای با توان بین ۳۰ تا ۶۰ مگا ولت آمپر): گردش روغن به صورت طبیعی است اما فن­های نصب شده روی بدنه­ رادیاتورها تماس بدنه با هوای خارج را افزایش می­دهند.

۳-      سیستم (Oil Force-Air Force) (در ترانسفورماتورهای با توان بیش از ۶۰ مگا ولت آمپر): گردش روغن در داخل ترانسفورماتور به کمک فن تسریع می­یابد تا سرعت انتقال حرارت بیشتر شود. فن­ها هم همچنین تماس بدنه­ رادیاتورها با هوا را افزایش می­دهند.

۴-      سیستم (Oil Force-Water Force) (در ترانسفورماتورهای با توان بیش از ۶۰ مگا ولت آمپر): ابتدا روغن توسط پمپ از بالای ترانسفورماتور وارد رادیاتور می­شود تا پس از عبور از آن از پایین رادیاتور وارد ترانسفورماتور گردد. آب خنک کنندگی هم در رادیاتور در خلاف مسیر روغن در رادیاتور وارد ترانسفورماتور می گردد.

۵-      سیستم (Oil Directed-Water Force) (در ترانسفورماتورهای با توان بیش از ۶۰ مگا ولت آمپر): به منظور کاهش هر چه بیشتر دمای سیم پیچ­ها و هسته­، روغن را توسط پمپ با فشار و جهت مناسب از قسمت تحتانی تانک ترانسفورماتور به داخل سیم پیچ­ها و هسته هدایت می­کنند. ضمنا مکانیزم به کار گرفته شده در سیستم OFWF در این روش هم به کار گرفته می­شود.

معمول ترین روش اطفایی برای جلوگیری از حریق­های ترانسفورماتور، آب و در برخی موارد فوم است اما اگر از این روش استفاده کنیم باید ابتدا رله­ ها، برق ترانس را قطع کرده باشند. البته در صورتی که ترانسفورماتور در ناحیه ی بسته ای قرار گرفته باشد می توان از سیستم های اطفای گازی مناسب نیز بهره جست. چرا که آب در صورت آتش گرفتن روغن ترانسفورماتور خود باعث شعله ورتر شدن حریق خواهد شد!

تذکرها و هشدارها:

–          نصب ترانسفورماتورهای روغنی در فضاهای بسته مانند ساختمان­ها ممنوع است.

–          اگر آتش­ سوزی ترانسفورماتورها را از دسته­ B (کلاس B) حریق­­­ها بدانیم بهترین روش مبارزه با آن استفاده از پودر شیمیایی (بی کربنات سدیم یا بی کربنات پتاسیم یا مونوآمونيوم فسفات) و گاز CO2 است.

–          احداث سد کننده ­های آتش در اطراف ترانس­های توان بالا کمک شایانی به کاهش تلفات ناشی از آتش سوزی خواهد کرد. این سد کننده­ ها می­توانند دیوارهای بتونی، آجر، ورقه­های فولاد، بتون مسلح و …. باشند.

–           بررسی دوره­ای سلامت رله­ های REF، بوخهلتس، تانک پروتکشن، فشار شکن و … و بررسی دوره­ای سایر اجزا مانند فن ترانس، برقگیرها و … ضروری می­باشد.

–          تجزیه و تحلیل نتایج حاصل از آشکارسازی امواج صوتی ناشی از وقوع تخلیه­ جزئی در ترانسفورماتور که در اثر حباب­های گاز محفظه­ روغن به وجود می آیند یک روش تشخیص خطر برای پیشگیری از انفجار ترانسفورماتور است.

–          چاله­ تخلیه­ روغن و آب حتما باید در پست­ها پیش بینی شود. چون بعد از شکست تانک و خاموش شدن آتش، روغن و آب باید در جایی مهار شوند.

–          ترانسفورماتورها و ریکتیفایرهای جوشکاری نیز در صورت مشکلات فنی و یا استفاده­ی غیر صحیح می­توانند باعث حریق شوند. (مخصوصا در جوشکاری خودروها، محفظه­ های سوخت و جوشکاری در مناطق حاوی گازهای قابل اشتعال)

سیستم­های اعلام و اطفای حریق در ترانسفورماتورهادر اتاقک هر دستگاه ترانسفورماتور تعدادی آشکارساز حرارتی (دتکتور حرارتی) قرار      می­دهیم. مثلا اگر سیستم اعلام حریق کانونشنال (معمولی) باشد و تعداد دتکتورها شش عدد باشد. آن را در دو زون (ناحیه) سه تایی قرار می­دهیم. در صورتی که یک دتکتور تا سه دتکتور یک زون فعال شود آلارم در تابلو کنترل محلی سیستم اطفای حریق ترانس­ها فعال می شود و نیز آژیر به صدا در می آید. اگر یک دتکتور از یک زون و دتکتور دیگر از زون دوم فعال شود سیستم اتوماتیک اطفای حریق فعال می شود. برای تشخیص حریق در تاسیسات برقی علاوه بر دتکتورهای حرارتی از دتکتورها و حسگرهای زیر نیز استفاده می شود

–          دتکتورهای دودی

–          دتکتورهای شعله

–          دتکتورهای گازی (دتکتورهای گازی بسته به نوع گاز می توانند عملکردهای مناسبی قبل  و یا در آستانه­ی شکل گرفتن حریق داشته باشند.)

–           دتکتورهای حرارتی خطی (Linear Heat Detector) ( برای حفاظت ترانس استفاده کرد که هم نصب آن­ها ساده­تر است و هم می­تواند گاها فاصله­ حریق تا مرکز کنترل را تشخیص دهد. )

–          سنسور دمای نقطه داغ (Hot spot temperature sensor)

–          سنسورهای حرارتی صنعتی (که نسبت به ترانس چهار یا شش عدد در اطراف ترانس نصب می گردد)

–          سنسور دمای روغن بالا

–          سنسور موج فشار ناگهانی (Sudden pressure surge sensor)

برای جلوگیری از خطا، عملکرد دو سنسور با هم را مبنای عملکرد سنسور اطفا قرار می­دهند.

آتش سوزی در موتورها و مولدها:

دلایل حریق در موتورها و مولدها:

۱-      جرقه زنی

۲-      اضافه بار

۳-      اتصال کوتاه

می دانیم که موتورها و مولدهایDC ، موتورهای القایی روتور سیم پیچی، موتورهای یونیورسال و بعضی دیگر از موتورهای الکتریکی به علت عمل کموتاسیون جرقه تولید می­کنند. این جرقه­ ها در مناطق حاوی گازهای قابل انفجار باعث انفجار و آتش سوزی­های شدید می­شوند. در صورتی که ماشین­های الکتریکی در بار نامی خود کار نکنند و جریان بیش از جریان نامی از سیم پیچ­های آن­ها بگذرد گرمای زیاد عایق را از بین برده و باعث اتصال کوتاه در سیم پیچ­ها می­شود و در این حالت اگر رله­ های اضافه بار و یا اتصال کوتاه عمل نکنند احتمال ایجاد حریق در شبکه­ برق خانگی نیز وجود خواهد داشت.

تذکرها و هشدارها:

–          یکی از دلایل حریق در مولدها (ژنراتورها) رعایت نکردن ایمنی در هنگام ریختن سوخت می­باشد.

–          کابل­ها در صورتی که دچار اضافه جریان شوند و رله­ها عمل نکنند. عایق­ آن­ها که عموما PVC می­باشد دچار حریق می شود. در نتیجه در نواحی با احتمال حریق بالا باید از کابل­های مقاوم در برابر حریق استفاده کرد.

–          آتش­سوزی ناشی از مدارهای الکتریکی و الکترونیکی جزء دسته­ی C حریق­ها (کلاسC) می­باشد و باید توسط گاز CO2 یا ترکیبات هالن (Halon) خاموش گردد. در نتیجه استفاده از سیستم پاشیدن آب به صورت اتوماتیک (sprinkler یا water spray) و سیستم­های آب آتش نشانی دیگر تنها زمانی مجاز خواهد بود که قبل از آن رله­هایی جریان تغذیه را قطع کرده باشند.

–          در اتاق­های کنترل به علت انبوهی کابل­های کنترل و قدرت، احتمال حریق زیاد است. اتاق کنترل بهتر است که دو راه خروج داشته باشد و درهای آن به سمت بیرون باز شود. چون کابل­های به کار رفته در این اتاق­ها اکثرا کندسوز هستند و حرارت زیادی تولید نمی­کنند برای بالا بردن حساسیت عموما از دتکتورهای دودی استفاده می­کنند. دتکتورها برای اطمینان بیشتر در دو زون به صورت کراسینک قرار می­گیرند تا تنها در صورت اعلام حریق از دو طرف، سیستم اطفا فعال شود. (در کلیدخانه، باطری خانه و دیزل خانه نیز تقریبا طراحی سیستم اعلام و اطفا به همین منوال است.)

–          کابل­ها را می­توان با روش­هایی در برابر حریق محافظت کرد: محفاظت از کانال کابل­ها، دفن مستقیم کابل، قرار دادن مانع (سد کننده) بین سینی کابل­ها و در ورودی و خروجی کانال­ها، قرار دادن تهویه در کانال­ها، ممانعت در برابر ورود مواد قابل احتراق مانند روغن به کانال و … . (برای آشکارسازها باید از کابل­های مقاوم در برابر حریق استفاده کرد. ضمنا کابل­های تشخیص و اعلام حریق باید از کابل­های قدرت جدا شوند.)

–          چون گاز CO2 خود نیز خطرناک است. در مکان­هایی که سیستم اطفا وجود دارد باید آژیر و چرا­غ­ها گردانی هم برای اطلاع رسانی نسبت به فعال شدن سیستم اطفا وجود داشته باشد.