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

همین ماشین­های الکتریکی که تا به این اندازه به آرامش ورفاه بشر کمک کرده است در صورت استفاده و نگهداری غیر صحیح می­تواند جان انسان­هارا 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 حریقیاتفاق نیفتاده است لزوما دلیل بر ایمنی آن مکان نیست. فراموش نکنیم که آتش­سوزی­های بزرگ گاه فقط یکبار رخ می­دهند و همه چیز رابا خود می برند. آتش سوزی در ترانسفورماتور­های روغنی و آتش سوزی ناشی از اضافهبار و جرقه زنی برخی موتورها و مولدها در مناطق خطر از مهمترین عوامل حریق ناشی ازماشین­های الکتریکی می­باشند. حریق در نیروگاه­ها، خطوط انتقال و پست­ها گاهاجتناب ناپذیر می­باشد و موجب قطع ارائه­ی خدمات به مشتریان می­شود. حداقل کردنزمان قطع از اولویت­های شرکت­های توزیع برق می­باشد. استفاده از سیستم­های اعلام واطفای حریق به کاهش زمان قطع کمک شایانی خواهد کرد.

·        آتش سوزی در ترانسفورماتور­ها:

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

-         امروزه در توان­های پایین اکثرا از ترانسفورماتورهای خشک استفاده می­کنند کهبه جای استفاده از روغن در آن­ها از صمغِ ریختگی استفاده می­شود اما درتوان­های بالا ناگزیر به استفاده از ترانسفورماتورهای روغنی هستیم. در این گونهموارد باید ترانسفورماتورها را در محلی نصب کنیم که در صورت آتش­سوزی به افراد وتاسیسات دیگر صدمه نزند. روغن ترانسفورماتور یک ترکیب هیدروکربنی و از مشتقات نفتیاست و گاهی به علت قوس ناشی از اضافه ولتاژ، اضافه بار، اتصال کوتاه، پایینآمدن سطح روغن، وجود رطوبت یا اسید در آن و یا خرابی بوشینگ و با کاهشمقاومت 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 می­شوندو زمانی که منافذ خروجی پاسخگوی خروج این گازها نباشند باعث انفجار استیلنی یاهیدروژنی می­شود که پرتاب قطعات و آتش گرفتن روغن را در پی خواهد داشت. روغن ترانسفورماتوردر حال حاضر بهترین گزینه برای کاربردهای عایقی و خنک کنندگی در توان­هایبالا است و به دلیل احتمال بالای حریق باید از رسیدن آن به نقطه­ی اشتعالجلوگیری کنیم. درجه حرارتی که در آن گازهای جمع شده در بالای روغن در محفظه­یترانس شعله­ور می­گردد را نقطه­ی اشتعال می­گویند. روغن باید عاری از رطوبت وناخالصی باشد (یا به اصطلاح خشک باشد) تا استقامت دی الکتریک و ولتاژ شکست عایقیآن کاهش نیابد. در ترانسفورماتورهای روغنی ما ناچار به استفادهاز سیستم­های خنک کننده هستیم اما اگراین سیستم­های خنک کننده نتوانستند وضعیت پایدارماشین 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 خشکِتوان بالا هم به کار گرفته شده است اما آتش سوزی در ترانسفورماتورها فقط به دلیلاستفاده از روغن نبوده و باید همواره مسائل حفاظتی را مد نظر داشت. خطا در شبکه وعمل نکردن سیستم­های حفاظتی، شکست عایقی و سوختن عایق کابل­ها، زلزله، تابش بیش ازحد خورشید، خرابکاری، بی احتیاطی، بمباران هوایی دشمن و... می­توانند از عوامل اینگونه حریق­ها باشند. دلایل بروز حریق در پست­ها را می­توان به ترتیب از ناحیه­یترانسفورماتورها، ترانسفورماتورهای جریان، اتاق کلیدها و کلیدهای روغنی، راکتورها،خازن­ها، ساختمان کنترل، گالری و کانال کابل­ها، برقگیر، اتاق دیزل ژنراتوراضطراری و ... دانست. جالب اینجاست که بروز حریق در این موارد عموما از ناحیه­یتجهیزات و تاسیسات است و خطای انسانی کمتر در آن دخالت دارد. اما با ایناندازه احتمال ایجاد حریق در پست­ها چقدر باید در زمینه­ی حفاظت سرمایه گذاری کرد؟غالبا 0.5 تا 2 درصد قیمت تمام شده­­ی پست را صرف مسائل حفاظتی می­کنند.

·        خنک سازی ترانسفورماتورها:

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

انواع سیستم­های خنک سازی ترانسفورماتورهایروغنی متناسب با توان مورد نیاز:

1-     سیستم (Oil Natural-Air Natural) (درترانسفورماتورهای با توان کم تا 30 مگاولت آمپر): هوا به طور طبیعی با سطحخارجی رادیاتور در تماس است و گردش روغن در ترانسفورماتور نیز به صورت طبیعی استیعنی روغن گرم بالا می­رود و روغن سرد جای آن را می­گیرد.

2-     سیستم (Oil Natural-Air Force) (درترانسفورماتورهای با توان بین 30 تا 60 مگا ولت آمپر): گردش روغن به صورتطبیعی است اما فن­های نصب شده روی بدنه­ی رادیاتورها تماس بدنه با هوای خارج راافزایش می­دهند.

3-     سیستم (Oil Force-Air Force) (درترانسفورماتورهای با توان بیش از 60 مگا ولت آمپر): گردش روغن در داخلترانسفورماتور به کمک فن تسریع می­یابد تا سرعت انتقال حرارت بیشتر شود. فن­ها همهمچنین تماس بدنه­ی رادیاتورها با هوا را افزایش می­دهند.

4-     سیستم (Oil Force-Water Force) (درترانسفورماتورهای با توان بیش از 60 مگا ولت آمپر): ابتدا روغن توسط پمپ ازبالای ترانسفورماتور وارد رادیاتور می­شود تا پس از عبور از آن از پایین رادیاتوروارد ترانسفورماتور گردد. آب خنک کنندگی هم در رادیاتور در خلاف مسیر روغن دررادیاتور وارد ترانسفورماتور می گردد.

5-     سیستم (Oil Directed-Water Force) (درترانسفورماتورهای با توان بیش از 60 مگا ولت آمپر): به منظور کاهش هر چه بیشتردمای سیم پیچ­ها و هسته­، روغن را توسط پمپ با فشار و جهت مناسب از قسمت تحتانیتانک ترانسفورماتور به داخل سیم پیچ­ها و هسته هدایت می­کنند. ضمنا مکانیزم به کارگرفته شده در سیستم OFWF در این روش هم به کار گرفته می­شود.

معمول ترین خاموش کننده برای حریق­های ترانسفورماتور، آب است اما اگر از این روشاستفاده کنیم باید ابتدا رله­ها، برق ترانس را قطع کرده باشند.

·        تذکرها و هشدارها:

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

-         اگر آتش­سوزی ترانسفورماتورها را از دسته­ی B (کلاس B) حریق­­­ها بدانیم بهترین روش مبارزه با آن استفاده از پودر شیمیایی (بیکربنات سدیم یا بی کربنات پتاسیم یا مونوآمونيوم فسفات)و گاز CO₂ است.

-         احداث سد کننده­های آتش در اطراف ترانس­های توان بالا کمکشایانی به کاهش تلفات ناشی از آتش سوزی خواهد کرد. این سد کننده­ها می­تواننددیوارهای بتونی، آجر، ورقه­های فولاد، بتون مسلح و .... باشند.

-          بررسی دوره­ای سلامت رله­های REF، بوخهلتس، تانک پروتکشن، فشار شکن و ... و بررسی دوره­ای سایراجزا مانند فن ترانس، برقگیرها و ... ضروری می­باشد.

-         تجزیه و تحلیل نتایج حاصل از آشکارسازی امواج صوتی ناشیاز وقوع تخلیه­ی جزئی در ترانسفورماتور که در اثر حباب­های گاز محفظه­ی روغنبه وجود می آیند یک روش تشخیص خطر برای پیشگیری از انفجار ترانسفورماتور است.

-         چاله­یتخلیه­ی روغن و آب حتما باید در پست­ها پیش بینی شود. چون بعد از شکست تانک وخاموش شدن آتش، روغن و آب باید در جایی مهار شوند.

-         ترانسفورماتورهاو ریکتیفایرهای جوشکاری نیز در صورت مشکلات فنی و یا استفاده­ی غیر صحیح می­توانندباعث حریق شوند. (مخصوصا در جوشکاری خودروها، محفظه­های سوخت و جوشکاری در مناطقحاوی گازهای قابل اشتعال)

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

-         دتکتورهایدودی

-         دتکتورهایشعله

-         دتکتورهایگازی (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 می­تواندگاها فاصله­ی حریق تا مرکز کنترل را تشخیص دهد. )

-         سنسور دمای نقطهداغ (Hot spot temperature sensor)

-         سنسور دمای روغن بالا

-         سنسور موج فشار ناگهانی (Sudden pressuresurge sensor)

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

·        آتش سوزی در موتورها و مولدها:

دلایل حریق در موتورها و مولدها:

1-     جرقه زنی

2-     اضافه بار

3-     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 جرقهتولید می­کنند. این جرقه­ها در مناطق حاوی گازهای قابل انفجار باعث انفجار و آتشسوزی­های شدید می­شوند. در صورتی که ماشین­های الکتریکی در بار نامی خود کار نکنندو جریان بیش از جریان نامی از سیم پیچ­های آن­ها بگذرد گرمای زیاد عایق را از بینبرده و باعث اتصال کوتاه در سیم پیچ­ها می­شود و در این حالت اگر رله­های اضافهبار و یا اتصال کوتاه عمل نکنند احتمال ایجاد حریق در شبکه­ی برق خانگی نیز وجودخواهد داشت.

تذکرها و هشدارها:

-         یکی از دلایل حریق در مولدها (ژنراتورها) رعایت نکردن ایمنی در هنگام ریختنسوخت می­باشد.

-         کابل­ها در صورتی که دچار اضافه جریان شوند و رله­ها عمل نکنند. عایق­ آن­هاکه عموما PVC می­باشد دچار حریق می شود. درنتیجه در نواحی با احتمال حریق بالا باید از کابل­های مقاوم در برابر حریق استفادهکرد.

-         آتش­سوزی ناشی از مدارهای الکتریکی و الکترونیکی جزء دسته­ی C حریق­ها (کلاسC) می­باشد و باید توسط گاز CO₂ یاترکیبات هالن (Halon) خاموش گردد. در نتیجه استفاده از سیستم پاشیدنآب به صورت اتوماتیک (sprinkler یا water spray) و سیستم­های آب آتش نشانی دیگر تنهازمانی 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 زیاداست. اتاق کنترل بهتر است که دو راه خروج داشته باشد و درهای آن به سمت بیرون بازشود. چون کابل­های به کار رفته در این اتاق­ها اکثرا کندسوز هستند و حرارت زیادیتولید نمی­کنند برای بالا بردن حساسیت عموما از دتکتورهای دودی استفاده می­کنند.دتکتورها برای اطمینان بیشتر در دو زون به صورت کراسینک قرار می­گیرند تاتنها در صورت اعلام حریق از دو طرف، سیستم اطفا فعال شود. (در کلیدخانه، باطریخانه 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 کانالکابل­ها، دفن مستقیم کابل، قرار دادن مانع (سد کننده) بین سینی کابل­ها و در ورودیو خروجی کانال­ها، قرار دادن تهویه در کانال­ها، ممانعت در برابر ورود مواد قابلاحتراق مانند روغن به کانال و ... . (برای آشکارسازها باید از کابل­های مقاوم دربرابر حریق استفاده کرد. ضمنا کابل­های تشخیص و اعلام حریق باید از کابل­های قدرتجدا شوند.)

-         چون گاز CO₂ خودنیز خطرناک است. در مکان­هایی که سیستم اطفا وجود دارد باید آژیر و چرا­غ­هاگردانی هم برای اطلاع رسانی نسبت به فعال شدن سیستم اطفا وجود داشته باشد.