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 آتشسوزیهای بزرگ گاه فقط یکبار رخ میدهند 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 میباشند. 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 آتشسوزی 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 نقطهی اشتعال جلوگیری کنیم. درجه حرارتی که در آن گازهای جمع شده در بالای روغن در محفظهی 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 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 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:
1- سیستم (Oil Natural-Air Natural) (در ترانسفورماتورهای با توان کم تا 30 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.
2- سیستم (Oil Natural-Air Force) (در ترانسفورماتورهای با توان بین 30 تا 60 مگا ولت آمپر): گردش روغن به صورت طبیعی است اما فنهای نصب شده روی بدنهی رادیاتورها تماس بدنه با هوای خارج را افزایش میدهند.
3- سیستم (Oil Force-Air Force) (در ترانسفورماتورهای با توان بیش از 60 مگا ولت آمپر): گردش روغن در داخل ترانسفورماتور به کمک فن تسریع مییابد تا سرعت انتقال حرارت بیشتر شود. فنها هم همچنین تماس بدنهی رادیاتورها با هوا را افزایش میدهند.
4- سیستم (Oil Force-Water Force) (در ترانسفورماتورهای با توان بیش از 60 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.
5- سیستم (Oil Directed-Water Force) (در ترانسفورماتورهای با توان بیش از 60 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 رلهها، 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 آتشسوزی ترانسفورماتورها را از دستهی 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 کنندههای آتش در اطراف ترانسهای توان بالا کمک شایانی به کاهش تلفات ناشی از آتش سوزی خواهد کرد. این سد کنندهها میتوانند دیوارهای بتونی، آجر، ورقههای فولاد، بتون مسلح و …. باشند.
– بررسی دورهای سلامت رلههای 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 تخلیهی جزئی در ترانسفورماتور که در اثر حبابهای گاز محفظهی روغن به وجود می آیند یک روش تشخیص خطر برای پیشگیری از انفجار ترانسفورماتور است.
– چالهی تخلیهی 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، محفظههای سوخت و جوشکاری در مناطق حاوی گازهای قابل اشتعال)
- · سیستمهای اعلام و اطفای حریق در ترانسفورماتورها: در 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 فاصلهی 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:
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 جرقه تولید میکنند. این جرقهها 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 رلههای اضافه بار و یا اتصال کوتاه عمل نکنند احتمال ایجاد حریق در شبکهی 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.
منابع:
– سیستمهای اعلام و اطفای حریق در پستهای فشار قوی (دفتر نظام فنی اجرایی) – نشریهی شمارهی 477
– Overheat and Fire Protection for Transformers (PROTECTOWIRE Fire Systems)
– Transformer fire protection (US department of the interior Bureau of Reclamation )
– کاتالوگها و منوالهای محصولات شرکت زیمنس
– استانداردهای BS و NFPA
– ماشینهای الکتریکی AC فنی و حرفهای (رشتهی الکتروتکنیک)
و منابع اینترنتی پراکنده