典型变压器油燃烧特性及烟气危害性研究

利用锥形量热仪及傅里叶变换红外光谱仪,测试了典型变压器油在3种不同外加热辐射通量下的燃烧特性和烟气危害性。重点对比了凝固点不同的KI25X和KI50X变压器油的燃烧过程和火灾危险性。结果表明,外加热辐射通量和变压器油的类型均会对燃烧特性和火灾危险性产生影响。随着外加热辐射通量的增加,两种变压器油的点燃时间均缩短,HRR、生烟率及CO的浓度峰值随之增加。当外加热辐射通量提高至35 kW/m²时,KI50X变压器油火灾的蔓延速度更快,释放出的毒性气体浓度更大,此时其火灾热危险性和烟气危害性相较更大。     

香烟头引燃不同密度的聚氨酯泡沫实验研究

香烟头是引燃各类火灾的重要原因之一,本文基于小型燃烧风洞,设计了相应的实验。即,将点燃的香烟水平放置于聚氨酯泡沫不同深度的凹槽内,针对密度为14kg/m3和47 kg/m3的聚氨酯泡沫材料,分别在0.8m/s、1.5 m/s和2.5 m/s的环境风速条件下,实验研究了香烟头引燃聚氨酯泡沫材料的机理。实验结果表明,当点燃的香烟水平放置于聚氨酯泡沫不同深度的凹槽内时,在各种工况下,均未能引燃,其原因主要为:在这些工况下的生热和蓄热综合条件无法使聚氨酯泡沫发生燃烧。     

燃烧条件对PVDF膜材产烟特性的影响

在不同热辐射强度、引燃火焰条件下对典型PVDF膜材进行小尺寸产烟特性研究,测试PVDF膜材的比光密度、质量损失率、烟气组分等参数。对试验数据分析发现,当热辐射强度达到50kW/m²时,无论是否有引燃火焰,PVDF膜材均发生燃烧现象;且在PVDF膜材在被引燃的情况下,各模式的比光密度变化不大,未被引燃情况下的比光密度最大。同时,在引燃火焰相同的情况下,热辐射强度越高的模式,PVDF膜材的质量损失率就越高;在热辐射强度相同的情况下,有引燃火焰比无引燃火焰的模式质量损失率更大。此外,PVDF膜材燃烧释放的主要有害烟气组分有CO、CO₂和不完全燃烧的碳氢化合物,以及少量HCN、SO₂等;且相同热辐射强度下,试样在有引燃火焰模式下比无引燃火焰模式下释放的CO₂和CO更多;在相同引燃火焰模式下,热辐射强度越大,释放的CO₂和CO就更多。     

典型变压器绝缘纸板燃烧特性试验研究

采用锥形量热仪,研究了典型的变压器用绝缘纸板在25、50、75kW/m~2热辐射功率下的热释放速率和质量损失速率,并与采用克拉玛依DB-25#油浸泡前后的纸板的上述燃烧特性参数进行对比分析。测试时,将样品水平方向放置在低密度陶瓷纤维板上,并由高密度陶瓷纤维板支撑,通过上方的锥型电子加热器对试样施加热辐射。结果表明:油浸前,变压器绝缘纸板所受的外界热辐射强度越大,燃烧的发展期越短、持续期越短,衰退期越长;油浸后,变压器绝缘纸板的燃烧分为绝缘油的汽化燃烧及绝缘纸板的热解后燃烧两部分,造成引燃时间提前。油浸前,变压器绝缘纸板燃烧总时间与外界热辐射强度大小无关;油浸后,燃烧总时间延长,且延长的时间取决于外界热辐射的强度大小。     

初始油温对变压器油燃烧特性影响

利用锥形量热仪开展了不同初始油温对变压器油燃烧特性影响的试验研究。结果表明,变压器油的引燃时间随初始油温的升高基本呈现缩短趋势;外加辐射热通量为20 kW/m~2时,初始油温升高会导致变压器油热释放速率峰值和CO生成速率的增大;50 kW/m~2时,外加热源强度是变压器油燃烧特性的主要影响参数,此时初始油温对变压器油热释放速率和CO生成速率的影响均不明显;不同初始温度的变压器油,燃烧过程中的烟气生成速率均较为接近。     

典型汽车内饰材料的燃烧特性研究

采用锥形量热仪实验对涤纶面料丙纶玻璃纤维板、涤纶面料丙纶麻纤维板和 PVC 革丙纶麻纤维板 3 种典型汽车内饰材料在 25、35、50 kW/m2 热辐射强度下的点燃时间、质量损失率、热释放速率等燃烧特性参数进行研究,并选取点燃预测模型计算材料的临界热辐射强度,使用轰燃倾向指数和热释放总量评价其潜在火灾危险性。结果表明,在实验热辐射强度下,涤纶面料丙纶麻纤维板质量损失百分率最大,结构完整性最差;涤纶面料丙纶玻璃纤维板平均点燃时间最短,临界热辐射强度最小,最容易被引燃;PVC 革丙纶麻纤维板热释放速率峰值最大,火灾性能指数最小,发生轰燃的可能性最大。     

浸机油棉布引燃及燃烧特性实验研究

设置明火、香烟火和热辐射3种火源,研究机油含量对棉布引燃特性的影响。对于明火条件,还考查了机油含量和含水量对棉布燃烧特性的影响。热辐射引燃实验采用锥形量热仪进行,分别取热辐射强度为25、30、35、40kW/m2。结果表明:随着机油含量增加,明火和热辐射作用下棉布的引燃时间均逐渐缩短,香烟火条件下则影响较小;当机油含量达45%时,棉布被明火引燃的时间缩短近一半;明火作用下棉布的燃烧火焰持续时间先增大后减小,残留物质量先缓慢减小再迅速减小最后趋于恒定;对于29%机油含量的棉布,含水量越大引燃越困难,含水量达13%时棉布不能被引燃。     

500kV交流线路并联间隙电场分布和电极结构优化

并联间隙装置能保护绝缘子免受工频电弧的灼烧损坏,降低输电线路的雷击事故率,对于高压输电线路防雷保护具有重要意义,但目前并联间隙在500kV输电线路应用较少。因此利用有限元法分析,建立双回单联I型串输电线路三维静电场模型,计算新型环形组合电极结构对绝缘子串电场影响,通过比较绝缘子串及电极表面电场值,与并联间隙导则安装的电极结构进行对比。在此基础上,对新型电极结构下的绝缘子端部电场进行优化。计算结果表明,新型并联间隙电极未加装均压环时,表面最大场强值较按导则安装的电极结构好;在加装均压环后,绝缘子低压端护套最大场强为3.87kV/cm,高压端护套最大场强为5.73kV/cm,均降低至6kV/cm以下。给出了一种较优的结构尺寸参数,对并联间隙电极设计和应用具有一定指导意义。     

换流变压器阀侧绕组端部绝缘电场分布特性研究

换流变压器运行中阀测绕组端部电场畸变严重,因而绝缘问题比较突出。基于阀侧绕组端部的绝缘结构特征,建立了极不均匀电场结构下的油、纸绝缘模型,采用有限元法仿真计算各种电压下绝缘中的电场分布,得出换流变压器阀测绕组端部电场分布特性。     

碳纤维/环氧层压板的燃烧特性

利用锥形量热仪,热辐射强度选取为15～80 kW/m2,采用电火花引燃和无电火花引燃的自燃两种着火方式研究碳纤维/环氧层压板在不同火灾环境下的燃烧特性,对比分析点燃时间、临界热辐射强度、质量损失速率及热释放速率的变化规律。结果表明:随热辐射强度的增大,两种着火方式下碳纤维/环氧层压板的点燃时间缩短,质量损失速率峰值增大,热释放速率峰值增大且达到峰值时间提前;相同辐射强度下,相比于自燃,强制点燃的点燃时间提前、临界热辐射强度降低,热释放速率峰值升高及达到峰值时间提前;随着热辐射强度的增加,着火方式对点燃时间和热释放速率影响逐渐减小。建立了碳纤维/环氧层压板的点燃时间及质量损失速率的数学模型,得到理论临界热辐射强度和气化热。     

典型电力用油的油气/雾燃爆危险性研究

为深入了解变压器油的燃爆危险性，采用可燃气体/蒸气爆炸特性测试系统和可燃液体雾滴燃爆测试系统，对 45#新鲜变压器油和废旧变压器油的油气/雾燃爆危险性进行对比研究。结果表明：随着温度从 115 ℃上升到 150 ℃，油气的爆炸下限降低，燃爆危险性变大；温度一定时，随着喷射压力从 0.8 MPa 上升到 2.4 MPa，油雾粒径变小，发生燃烧爆炸的持续时间变长，燃爆危险性变大；新鲜变压器油的燃爆危险性更大。     

小尺度变压器油池火灾燃烧特性的实验研究

开展了直径20～50 cm 的圆形变压器油池火实验,分别测量并研究了火焰形态、燃烧速率、火焰轴心温度等燃烧特性。结果表明：在变压器油燃烧的3 个阶段中,稳定燃烧阶段持续时间最长,而衰减熄灭阶段要明显短于起始燃烧阶段。在燃烧速率方面,油池的直径越大,变压器油燃烧速率越快,燃烧时间越短,变压器油的液位下降速度也越快。变压器油的单位面积燃烧速率与经典辐射模型具有良好的一致性,单位面积燃烧速率与油池直径呈现幂函数形式。在火焰温度方面,油池中心线温度呈现距离液面的垂直高度越大其火焰温度越低的趋势,液面上方火焰温度最高可达700～800 ℃,同时油池火尺度对火焰最高温度的影响不大。     

野外组合式软体油罐罐体材料燃烧特性研究

为了研究野外组合式软体油罐在不同辐射强度下的燃烧特性,通过锥形量热仪对软体油罐样本进行燃烧实验,选用25,35,50 kW/m2三种典型的热辐射强度进行研究,得到点燃时间、热释放速率、比消光面积、烟气生成速率、火焰形态等参数的变化规律.结果发现:热辐射强度为50 kW/m2时,点燃时间分别为25,35 kW/m2时的3...     

户外变电站（换流站）用典型降噪材料火灾特性及改进现状

户外变电站（换流站）的降噪措施以隔声罩、隔声屏障为主,其主要构成材料为“碳钢、玻璃棉和岩棉”。电力火灾主要以绝缘油和高聚物燃烧为主,升温速度及最高温度均高于纤维类火灾,对材料影响更为严酷。电力火灾下,矿物棉类材料会发生热缩、粉化,对于消防基本无影响,但钢结构及镀锌钢板即使在1 000 ℃时仍有强度,虽然软化变形,但不会直接断裂,仍阻碍灭火工作。“高温熔落式颗粒板”“基于热塑性PA6 材料的高温可熔落结构”两种隔声罩改进方式改善了消防条件,其最终服役性能还需在应用中进一步积累试验数据。变电设备的本体低噪声化将是电工装备技术发展的最终趋势。     

Effects of hydrocarbon fuel extracted from waste transformer oil on a DI diesel engine

In this study, hydrocarbon fuel (HCF) was derived from waste transformer oil through a traditional base-catalysed trans-esterification process. The experimental investigations using its blends of 25%, 50%, 75%, 100% and diesel fuel were carried out separately. The HCF obtained from waste transformer oil is used in a direct injection (DI) diesel engine without any engine modification to evaluate its performance, emission and combustion characteristics. The results indicate that the engine operating on test fuel blends shows a marginal increase in brake thermal efficiency (BTE) with a significant reduction in smoke. Nitrous oxides (NO_x) emission was slightly higher for test fuel blends than for diesel. The results show that at maximum load conditions, 25% HCF reduces carbon monoxide, smoke and hydrocarbon emission by 50%, 31% and 10%, respectively, whereas 50% HCF shows a greater BTE than other blends and is 12% higher than that of the diesel fuel. The combustion characteristics of fuel blends closely followed those of standard diesel.     

基于FLACS的特高压变压器蒸气云爆炸后果评估

针对特高压变压器火灾引发蒸气云爆炸的问题,结合某特高压变压器爆燃事故案例,利用FLACS 建立全尺寸特高压变压器模型,模拟变压器第一次蒸气云爆炸与蒸气云充分扩展后爆炸2 种工况,确定爆炸超压破坏范围。研究发现：第一次蒸气云爆炸最大压力为7.2 kPa,集中在油箱上部,主要破坏油箱上部结构;第二次蒸气云爆炸最大压力为26.7 kPa,集中在整个变压器周围,变压器整体被破坏。依据爆炸模拟结果提出了合理布置自动灭火系统等注意事项,可降低爆炸对自动灭火系统的破坏。     

极性反转试验中,±800kV换流变压器套管尾部的电场分布研究

±800 kV换流变压器出线套管,是一个结构复杂的绝缘系统。在试验与运行中,套管要承受不同形式电压的作用。特别在直流极性反转的情况下,套管尾部结构复杂,电场十分集中,易发生油中闪络或击穿放电,严重威胁特高压换流变压器的安全运行。应用有限元法,仿真计算了±800 kV换流变压器出线套管尾部的电场分布,计算结果表明:在极性反转试验中,套管尾部电场分布不均匀,且不同时刻、套管尾部电场分布及各关键位置的场强变化呈现线性特性。进一步分析得知:在套管设计中,不仅要考虑正负极性反转试验电压下的稳态电场分布,还应重视极性反转过程中暂态电场与界面空间电荷效应,以便留有足够的裕度,避免在极性反转试验时套管损坏。     

基于植物油和矿物油的10 kV油浸变压器外部热源耐火实验

为了探究不同油浸变压器受火情况下的火灾动力学过程,搭建了全尺度变压器火灾实验平台,分别针对基于RAPO天然酯植物油和25号变压器油的10 kV油浸变压器开展了外部热源耐火实验。研究结果表明,在同一外部热源条件下,矿物油变压器在受火状态下9 min左右即出现猛烈的喷射火灾现象,喷射出的矿物油品同时导致了大面积的池火和流淌火灾,使得火灾进一步加剧。相比而言,植物油变压器燃烧相对平缓,在24 min左右才出现轻微的喷射火现象,但并未造成明显的火灾加剧,且实验结束后变压器周边残存大量未燃植物油。在燃烧实验中,植物油的温升速率约为0.18 ℃/s,显著低于矿物油的0.24 ℃/s,也进一步说明了植物绝缘油的安全性。从消防安全角度,植物油变压器的火灾安全性远胜于矿物油变压器,具有较好的应用前景。     

XPS挤塑板燃烧特性实验研究

进行XPS挤塑板燃点温度测定和辐射引燃实验。研究表明:XPS挤塑板点燃温度约为355℃;0.019 4kW/(m2.s)的辐射热流增量不足以引燃挤塑板试样,当辐射热流大于0.060 4kW/(m2.s)时挤塑板试样能够被引燃,引燃温度分别为362、385℃。辐射引燃实验过程中挤塑板表面温度最大值分别为975、996℃。辐射引燃过程中XPS保温板质量损失速率呈现三个阶段:平缓减少阶段、急剧骤减阶段和相对稳定阶段。质量骤减阶段保温板质量呈明显的线性变化。