变压器油通常用于变压器的冷却和绝缘，其闪点约为140 ℃，燃烧热为 46.4 MJ/kg。当变压器故障导致套管破裂时，变压器油可能会喷出，油气与空气混合形成爆炸性气体，若遇到引火源，如电火花、高温壁面等，则会形成喷射火；变压器油箱开裂时，还可能会形成变压器油池火灾，造成巨大损失。
变压器油的火灾特性及灭火措施受到了火灾研究人员的高度关注，而在当前已开展的研究中，变压器油初始温度对其燃烧特性影响的研究仍不充分。由于变压器油的作用除绝缘外，还用于设备冷却，其工作温度通常远高于室温，而对于大多数液体燃料，初始温度对其燃烧特性都具有显著影响。因此，揭示变压器油初始油温对其燃烧特性的影响，对于正确、全面地认识变压器油地火灾危险性，提高电力系统的整体安全性都具有重要意义。
1 试验装置与工况设计
初始油温对变压器油燃烧特性影响的试验利用锥形量热仪开展，利用位于其上方的电火花引燃，样品被成功引燃后立刻将电火花移除，燃烧所产生的烟气通过辐射锥上方的集烟罩收集用于火灾参数的测量与分析。
试验采用 25#变压器油，样品盛装在直径为 7.5 cm 的金属油盘中，燃料初始厚度为 1.0 cm。锥形量热仪试验在体积较大且安装空调的室内试验场中开展，环境温度和环境湿度较为稳定。试验工况 1~工况 4：外加热辐射通量为20 kW/m2，初始油温依次为：16、45、60、80 ℃；工况 5~工况 8：外加热辐射通量为 50 kW/m2，初始油温依次为 16、45、60、80 ℃。
加辐射热通量为 50 kW/m2 时，变压器油初始油温对其引燃时间的影响相对较小，这是由于在高辐射热通量条件下，变压器油蒸发速度快，即便在较低的燃料温度条件下，燃料上方的蒸气浓度也能较快达到爆炸极限。
初始油温对变压器油燃烧时间影响，如图 1 所示。由图 1 可以看出，外加辐射热通量为 20 kW/m2时，燃烧时间随着初始油温的升高而缩短；外加辐射热通量为 50 kW/m2时，初始油温对燃烧时间的影响不大。
2.2 热释放速率
不同初始油温变压器油热释放速率随时间变化曲线，如图 2、图 3 所示。
外加辐射热通量对变压器油热释放速率具有明显影响，在相同初始油温条件下，热释放速率随外加辐射热通量的增大而明显升高。不同热辐射通量下变压器油热释放速率随时间的总体变化趋势一致。变压器油被引燃后，热释放速率迅速升高并达到第一个峰值，随后出现小幅度下降，进而继续升高，出现第二个峰值（最大值）。在衰减阶段，变压器油热释放速率下降。在相同外加辐射热通量条件下，变压器油初温对其热释放速率第一个峰值的影响不大。在低辐射热通量条件下，变压器油热释放速率的最大值随初始油温的升高而明显增大，此时燃料初温对变压器油的热释放速率最大值具有明显影响。在高辐射热热通量条件下，初始油温对变压器油热释放速率最大值的影响不大。
利用能量守恒方程和传热理论，对试验结果进行理论组成：
（1）油池器壁向燃料的导热。由于油池壁面靠近火焰根部，假定油池壁面温度近似等于火焰温度，根据傅里叶导热公式，由油池壁面向燃料传导的热通量，见式（2）。
式中：L 为油池周长，m；k 为导热系数，W/（m·K）；TF 为火焰温度，K；Tl为燃料温度，K。
（2）液面上方高温气体向燃料的对流传热，液面上方高温气体向燃料的对流传热速率，见式（3）。
式中：A 为油池面积，m2；h 为对流换热系数，W/m2；Tl 为燃料温度，K。
（3）液面上方火焰向燃料的辐射传热，辐射热通量见式（4）
式中：σ 为斯蒂芬-玻尔兹曼常数；ϕF 为火焰对燃料的辐射角系数；εF为火焰的辐射率。
（4）燃料上方辐射锥向燃料液面的辐射传热，传入燃料的总热量,见式（5）。总热量一部分用于使液体温度升高，见式（6）。 式中：cp 为燃料的比热容，J/（m2 · K1）；ρl 为燃料密度，kg/m3；T0为燃料初始温度，K。
另一热量部分用于使液体蒸发，这部分热量等于总热量与加热燃料所需热量的差值，见式（7）。
由式（8）可以看出，其他参数条件一定时，燃料初始温度 T0 越高，燃料的质量损失速率越大。因此，燃料初始温度升高，会使热释放速率增大。
3.3 毒性气体与烟生成速率
不同初始温度的变压器油 CO 生成率,如图 4、图 5所示。
CO 随时间变化曲线也存在两个峰值，第二个峰值为最大值。外加辐射热通量对变压器油的 CO 生成率存在明显影响，初始油温为 80 ℃时，低辐射热通量条件下，变压器油 CO 生成率峰值为 0.013 g/s，而在高辐射热通量条件下，变压器油的 CO 生成率峰值升高至 0.037 g/s。变压器油初始油温对 CO 生成率的第一个峰值影响不大；对于 CO 的第二个峰值，在低外加辐射热通量条件下，其随着初始油温的升高而增大 ；而外加辐射热通量为 50kW/m2 时，在各初始油温工况中，CO 生成率最大值基本一致。由此可见，在变压器油火灾毒性分析时，特别是在外加辐射热通量较低的条件下，应考虑初始油温这一参数的影响。
不同初始油温变压器油烟气生成率随时间变化曲线,如图 6、图 7 所示。
可以看出，外加辐射热通量对变压器油烟生成率具有明显影响，相同初始油温下，较低外加辐射热通量时的烟气生成率明显低于较高外加辐射热通量时。变压器油烟气生成率随时间的变化规律与热释放速率即 CO 生成率基本一致，烟气生成率变化曲线也存在两个峰值。在相同外加热辐射条件下，不同初始油温变压器油的烟气生成速率较为接近，说明初始油温对变压器油的烟气生成率影响不明显。
3 结 论
（1）变压器油引燃时间随初始油温的升高而缩短。外加辐射热通量为 20 kW/m2 时，变压器油燃烧时间随初始温度的升高而缩短；50 kW/m2 时，初始油温对燃烧时间的影响不明显。
（2）外加辐射热通量为 20 kW/m2 时，变压器油热释放速率峰值随初始油温的升高而增大；50 kW/m2 时，初始温度对热释放速率影响较小。
（3）外加辐射热通量为 20 kW/m2 时，变压器油 CO 生成速率随着初始油温的升高而增大；50 kW/m2 时，初始油温对变压器油 CO 生成率影响较小。
因此，相比于变压器冷油火，变压器热油火的火灾危险性更大，在进行变压器油火灾危险性评价时，需考虑变压器油初始温度所带来的影响。