EP0750321A1

EP0750321A1 - Vorrichtung zur Branduneinbeziehbarmachung flüssiger Medien, insbesondere Elektroisoliermedien

Info

Publication number: EP0750321A1
Application number: EP95109430A
Authority: EP
Inventors: Jürgen Bastian; Anne Isobel Bastian
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-06-19
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 1996-12-27
Anticipated expiration: 2015-06-19
Also published as: EP0750321B1; DE59500093D1

Abstract

Vorrichtung, die es erlaubt, in einem brandgefährdeten Behälter befindliche Flüssigkeit in einen brandungefährdeten Behälter zu leiten, dessen Inertgasfüllung dabei in den brandgefährdeten Behälter geleitet wird.

Description

Vorrichtung zur sicheren Ableitung der Flüssigkeit aus einem Transformator oder anderen Behälter durch Inanspruchnahme der Schwerkraft, der Ortsveränderlichkeit und des Dichteunterschieds von Flüssigkeiten und Gasen und deren weitgehender Nichtmischbarkeit, sowie der Betätigung von Ventilen durch Temperatursensoren oder manuell, zur schadenverhütenden oder schadenmindernden Ausnutzung o.g. physikalischer Gesetze.
Von der Erfindung betroffen sind alle flüssigkeitsgekühlten Transformatoren, sowie darüber hinaus sonstige in gleicher Weise umgebungsbrandgefährdete Behälter, die Flüssigkeiten enthalten, deren Brandeinbeziehung verhütet werden soll. Die Vorrichtung beruht

1. auf der Nutzung des o.g. Austauschs von Flüssigkeit und Gas, dergestalt daß ein branduneinbeziehbar (in der Schemazeichnung Bereich B) und unterhalb des zu schützenden brandeinbeziehbaren flüssigkeitsgefüllten Gegenstands (Bereich A) angeordnetes Gasvolumen, gewöhnlich Stickstoff, in einem Umgebungsbrand durch die aus dem Brandort in den Gasbehälter fortgeleitete Flüssigkeit ersetzt wird (das Flüssigkeitsvolumen nimmt, wie in Fig. 1 und Fig. 2 schematisch dargestellt, den Platz des sie ersetzenden Gasvolumens ein und umgekehrt; das in den Transformator oder ein analoges Gefäß gelangende Gas erwärmt sich, und es entsteht im Gesamtsystem ein Überdruck, der durch Ablassen von Inertgas beseitigt wird) und
2. dem Wirksamwerden dieses Austauschprinzips durch automatische Öffnung entsprechend angeordneter Ventile im Brandfall, gegebenenfalls unter Beibehaltung der Möglichkeit der Betätigung dieser Ventile, oder ihre Funktion außer Kraft setzender Ventile, von Hand.

Stand der Technik, Vorschriften der nationalen und internationalen Regelwerke und deren Unzulänglichkeit

In den früheren Regelwerken, die größtenteils zur Zeit revidiert werden oder bereits Änderungen erfuhren, wurden Transformatoren und andere statische elektrische Maschinen im Mittel-, Hoch- und Höchstspannungsbereich bei der Abschätzung des von ihnen dargestellten Risikos hauptsächlich als potentielle Brandverursacher gesehen. (IEC 76-2 und davon abgeleitete nationale Normen.) Hochspannungssicherungen, Überspannungsableiter, auf verschiedene Weise betätigte Schalter, sowie verschiedene bauliche Maßnahmen wie Brandschutzwände und ähnliche Vorkehrungen zielen hauptsächlich auf die Minderung des Brandverursacherrisikos ab. (Selbst einige neuere Normen, wie die französische NF C 17-300 oder die belgische BNB 18-200, sehen das Brandrisiko einzig im Transformator als potentiellem Brandverursacher.) Einen wesentlichen Beitrag zur Risikominderung versprach man sich vom Einsatz sogenannter Askarele. In der NF C 17-300 wird bei Benutzung eines PCB-freien Askarels auf die Brandschutzmaßnahmen verzichtet, die für die nach IEC 1100 als K-Klasse eingestuften Flüssigkeiten gefordert werden. Da Askarele definitionsgemäß keinen meßbaren Brennpunkt besitzen, d.h. keinen Brennpunkt bis zum Siedepunkt, können sie im Berstfall eine u.U. für kurze Zeit bestehende Flamme nicht ernähren und den Brand nicht fortleiten.
Es zeigte sich aber, daß diese Flüssigkeiten in dem Schadenszenario, bei dem der elektrische Gegenstand, z.B. ein Transformator oder Kondensator, ein Brandopfer darstellt, mit sehr großer Wahrscheinlichkeit sehr gefährliche Verbindungen bilden können. Dieser Umstand hat zum Verbot PCB-haltiger und ähnlicher Askarele in den meisten Ländern geführt.
Da aber nicht nur Askarele, sondern auch alle anderen gängigen Isolierstoffe einschließlich fester und gasförmiger Isolierstoffe und darüber hinaus sehr viele andere Flüssigkeiten bei ihrer Einbeziehung in einen Brand eine Gefahr darstellen, die sich nicht auf den Beitrag des brandeinbeziehbaren Stoffs im Sinn einer Verfügbarmachung von zusätzlichem Brennstoff beschränkt, der Stoff also prinzipiell immer im Brandgeschehen unerwünscht ist, ist es wünschenswert, ihn auf die eine oder die andere Weise branduneinbeziellbar zu machen.

Konstruktive Umsetzung der theoretischen Vorgaben

Nutzung und sinnvolle Kombination hydraulischer und/oder hydraulisch-pneumatischer Gesetzmäßigkeiten, insbesondere des Massenunterschieds zwischen Isolierflüssigkeit und Inertgas, sinnvollerweise Stickstoff, sowie der gegenseitigen Mischwidrigkeit, dargestellt am Beispiel Transformator an brandgefällrdetem Aufstellungsort.
Bei einem Umgebungsbrand, bei dem Gefahr besteht, daß der Transformator oder ein anderer flüssigkeitsgefüllter Gegenstand in das Brandgeschehen einbezogen würde und die Flüssigkeit austreten und sich aktiv am Brandgeschehen mitbeteiligen würde, kann eine sehr hohe Raumtemperatur am Brandort vorausgesetzt werden, die weit über der höchstzulässigen Betriebsmitteltemperatur (Öltemperatur) liegt. Diese hohe Temperatur wird in sinnvoller Weise dazu eingesetzt, ein Ventil zu öffnen, um die Flüssigkeit bei abgeschalteter Stromzufuhr zum Transformator zu evakuieren. Dies geschieht am sinnvollsten nach erfolgter, durch einen Umgebungstemperaturwächter ausgelöster Warnung und nach erfolgter Entscheidung einer dazu befugten Person, das zweite, dem ersten nachgeordnete Ventil in geöffneter Stellung zu belassen. Damit werden unbeabsichtigte Entleerungen verhindert. Gleichzeitig mit dem Austritt der Flüssigkeit oder mit geringer Verzögerung wird ein weiteres Ventil geöffnet, das das Inertgas in den sich entleerenden Flüssigkeitsbehälter, hier Transformator, gelangen läßt. Wahlweise kann auf das nachgeordnete (beim normalen Betrieb geöffnete) Ventil verzichtet werden und die Flüssigkeit bei Brandeinbeziehungsgefahr grundsätzlich in den Inertgasbehälter abgeleitet werden, der seinen Inhalt an den Transformator abgibt. Das verfügbar gehaltene Gas, sinnvollerweise Stickstoff, kann u.U. bei Unterdruck gehalten werden, um das Entstehen eines starken Überdrucks in dem nach eingetretener Flüssigkeitsevakuierung kommunizierdenden System aus Trafo und Gasbehälter während des Brandes zu vermeiden. In diesem Fall würde man das Absperrventil für das Inertgas mit entsprechender Verzögerung öffnen.
Mit der beschriebenen Anordnung und dem beschriebenen Verfahren können somit Isolierflüssigkeiten bis zu etwa 95% der Füllmenge, anders als Feststoffe oder Gase, durch Anwendung einfacher hydraulisch-pneumatischer Gesetzmäßigkeiten branduneinbeziehbar gemacht werden.
Durch die Befüllung des sich entleerenden Transformators bzw. eines anderen Gefäßes mit Inertgas wird bewirkt, daß sich in dem im Umgebungsbrand befindlichen Gerät/Behälter zu keiner Zeit ein explosionsfähiges, insbesondere selbstzündungsfähiges Gemisch befindet. Außerdem wird die Flüssigkeit und gegebenenfalls auch feste Werkstoffe gegen Sauerstoff-Angriff geschützt.
Weitere Vorteile: Weitestgehender Ausschluß von Kontamination durch die Isolierflüssigkeit und die von ihr gebildeten Produkte vollständiger oder unvollständiger Verbrennung; Isolierflüssigkeit kann nicht in thermisch oder toxikologisch signifikanter Weise am Brand teilnehmen, Brandschutzmaßnahmen herkömmlicher Art entfallen (Brandwände usw.); letztere führen sehr oft zu einer Erhöhung des Berst- und Brandrisikos, weil die "geschützten" Transformatoren bei höherer Temperatur betrieben werden, was ihrer Lebenserwartung abträglich ist und das Berstrisiko erhöht.
Die beschriebene Anordnung ist besonders für solche Transformatoren sinnvoll, die kein statistisch quantifizierbares Brandverursachungspotential besitzen, wie es für mit K-Flüssigkeiten befüllte Transformatoren der Fall ist.

Claims

Anordnung und Verfahrensweise zur Branduneinbeziehbarmachung einer Flüssigkeit, insbesondere Isolierflüssigkeit von Transformatoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umgebungstemperaturwächter nach Abschaltung des Transformators die gleichzeitige oder nahezu gleichzeitige Öffnung von Ventilen bewirkt, die einen Austausch von Flüssigkeit und Gas - sinnvollerweise Stickstoff als Inertgas - bewirken, wobei wahlweise und um Fehlauslösungen zu vermeiden, aufgrund eines Willensaktes pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch ein Ventil geschlossen und nötigenfalls wieder geöffnet werden kann, das dem die Entleerung der Flüssigkeit bewirkenden nachgeordnet ist, sinnvollerweise ferngesteuert.
Anordnung und Verfahrensweise zur Branduneinbeziehbarmachung einer Flüssigkeit, insbesondere Isolierflüssigkeit von Transformatoren, dadurch gekennzeichnet, daß, durch einen Willensakt eingeleitet, die oben beschriebene Anordnung von Ventilen in der Weise betätigt wird, daß ein Austausch von Flüssigkeit und Gas stattfindet, wobei im Fall eines Transformators oder eines anderen spannungsführenden Geräts Abschaltung vor Flüssigkeitsevakuation erfolgt.