HU221222B1 - Eljárás és berendezés éghetõ hûtõközeggel töltött transzformátorok robbanásának és kigyulladásának megelõzéséhez - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya egyrészt eljárás, másrészt berendezés éghetőhűtőközeggel (7) töltött házban (2) levő transzformátorok (1)robbanásának és kigyulladásának megelőzésére. A találmány szerintiberendezéssel és az általa megvalósított eljárás során a hűtőközeg (7)forró részeit nyomás alatt álló inert gáznak (16) a ház (2) alsórészébe - való bejuttatása útján hűtik annak érdekében, hogy ahűtőközeget (7) keverjék, és annak közelében levő oxigént öblítésselkiszorítsák. A transzformátor robbanásának és kigyulladásánakmegelőzéséhez elektromos érintkezővel ellátott, nyomásérzékelőt (11)képező biztonsági szelep alkalmazásával érzékelik a transzformátor (1)szigetelésének törését, és a hűtőközeget (7) szelep (15)felhasználásával részlegesen leürítve a házat (2) azonnalnyomásmentesítik. ŕ

Description

A találmány tárgya egyrészt eljárás, másrészt berendezés éghető közeggel töltött transzformátorok robbanásának és kigyulladásának megelőzésére.

A villamos transzformátorokban veszteség lép fel mind a tekercsekben, mind a vasmagban, ami miatt az itt keletkező hőt el kell vezetni. A nagy teljesítményű transzformátorokat ebből a célból olaj alkalmazásával hűtik. Az ilyen célra használt olajok villamosán szigetelő közeget képeznek, de 140 °C hőmérséklet fölött gyúlékonnyá válnak. Mivel a transzformátorok igen drága berendezések, ezért különös figyelmet kell fordítani védelmükre.

A nagy teljesítményű transzformátorolajjal szigetelt transzformátorokban általában akkor alakul ki tűz, amikor a belső elektromos szigetelésben törés lép fel, és ez igen gyakran nagyon heves lobbanást, tüzet okoz. Ennek eredményeként a transzformátor háza erőteljesen felszakadhat és az égő olaj szétterjedése egyúttal a tüzet átadja az azon a helyszínen levő más berendezéseknek, amelyekben ugyancsak nagy mennyiségű éghető anyag lehet.

Robbanásokat okozhatnak a túlterhelések, a túlfeszültségek, a szigetelés öregedésének előrehaladása, a túl alacsony olaj szint, nedvesség vagy penész megjelenése, vagy pedig valamelyik szigetelő alkatrész meghibásodása.

A technika állásából ismeretesek olyan biztonsági szelepek, amelyek akkor lépnek működésbe, mikor a transzformátor házában túlnyomás lép fel. Mindazonáltal az ilyen szelepek nem alkalmasak a transzformátor belső szigetelésében fellépő hibák következményeinek megelőzéséhez.

A WO-A-9428566 jelű irat transzformátor házának belsejében uralkodó nyomás érzékelő berendezést ismertet, amely ultrahang felhasználása útján alakítja át a nyomást.

A technika állásából ismertek továbbá villamos transzformátorok tűzvédelmére szolgáló berendezések, amelyeket hőmérsékletérzékelők hoznak működésbe.

Az EP-A-238475 jelű dokumentum villamos transzformátorban keletkezett tűz oltására szolgáló berendezést ismertet, amely szén-dioxid-gázt injektál a házba, ezzel egyúttal lehűti a transzfomátor alkatrészeit és az olajat.

Mindazonáltal az ilyen berendezések számottevő időkéséssel működnek, és ilyenkor már a transzformátorban levő szigetelő olaj kigyullad. Ilyenkor egy kompromisszumos megoldásként arra törekszenek, hogy az égést csak a kérdéses berendezésre korlátozzák és megakadályozzák, hogy a tűz szétterjedjen a környező létesítményekre.

A találmánnyal célunk ennélfogva egy olyan eljárás kidolgozása, amely védelmet nyújt mind a belső villamos szigetelés hibája miatt kialakuló belobbanás következtében a transzformátor belsejében fellépő túlnyomással, mind a szigetelés ezen meghibásodásából származó tűz megelőzésére.

A találmánnyal további célunk olyan berendezés kidolgozása, amely alkalmas a robbanás és tűz megelőzésére, és amely lehetővé teszi a villamos szigetelés meghibásodásának azonnali kimutatását.

A találmány értelmében eljárást dolgoztunk ki éghető hűtőközeggel töltött házban levő villamos transzformátorok robbanásának és begyulladásának megelőzésére, amelynek során a hűtőközeg forró részeit nyomás alatt álló inért gáznak a ház alsó részébe való bejuttatása útján hűtjük annak érdekében, hogy a hűtőközeget keverjük, és annak közelében levő oxigént öblítéssel kiszorítsuk. A transzformátor robbanásának és begyulladásának megelőzéséhez elektromos érintkezővel ellátott, nyomásérzékelőt képező biztonsági szelep alkalmazásával érzékeljük a transzformátor szigetelésének törését, és a hűtőközeget szelep felhasználásával részlegesen leürítve a házat azonnal nyomásmentesítjük.

A találmány értelmében olyan berendezést dolgoztunk ki éghető hűtőközeggel töltött transzformátorok robbanásának és begyulladásának megelőzéséhez, amely a házban levő nyomást érzékelő, villamos érintkezővel ellátott biztonsági szelep által képzett nyomásérzékelőt tartalmaz. A szelep a robbanást és begyulladást megelőző berendezés részét képezi, amely továbbá a hűtőközeg részleges leürítése útján a házat azonnal nyomásmentesítő szelepet tartalmaz.

A szigetelés meghibásodása először erőteljes elektromos ívet hoz létre, aminek következtében a villamos védelmi rendszer működésbe lép és ez működésbe hozza a transzformátor táplálására szolgáló cellát (áramköri megszakítót). Az elektromos ív kialakulásának következtében energia szabadul fel, amely megnöveli a transzformátor belsejében levő nyomást, amely elegendő lehet ahhoz, hogy szétrepessze a házat.

A robbanás és begyulladás megelőzésére szolgáló berendezés előnyösen a transzformátor tápláló cellájának működését kimutató szerkezetet és a transzformátor érzékelői által kibocsátott jeleket fogadó és vezérlő jeleket kiadó vezérlő egységet tartalmaz.

A robbanás és begyulladás megelőzésére szolgáló berendezés előnyösen a hűtőközeg meleg részeit inért gáznak a ház fenekére való bejuttatása útján hűtő szerkezetet tartalmaz, amelyet a vezérlőegység által kiadott vezérlőjel hoz működésbe. Ennek az az oka, hogy a hűtőközeg egyes részei annyira felhevülnek, hogy az a hűtőközeg meggyulladásához vezethet. Az inért gáznak a ház alsó részébe való bevezetése révén a hűtőközeg keveredésbe jön és ennek következményeképpen a hőmérséklet kiegyenlítődik és egyúttal lehetővé teszi, hogy a hűtőközeg közelében levő oxigént az inért gázzal ki lehessen szorítani, el lehessen hajtani.

A találmányt a továbbiakban a mellékelt rajzon bemutatott példakénti kiviteli alak kapcsán ismertetjük részletesebben. A rajzon:

az 1. ábra a találmány szerinti berendezés áttekintő képe és a 2. ábra a találmány szerinti berendezés működését szemléltető vázlat.

Amint azt az ábrák mutatják, az 1 transzformátornak 2 háza van, amely 4 lábak segítségével 3 padozatra támaszkodik, és elektromosan 5 villamos vezetékeken át kap táplálást, amelyeket 6 szigetelők vesznek körül.

A 2 ház 7 hűtőközeggel van megtöltve, amely például dielektromos olaj (transzformátorolaj). Annak ér2

HU 221 222 Β1 dekében, hogy a 7 hűtőközeg szintje állandó legyen a 2 házon belül, az 1 transzformátorhoz 8 kiegyenlítő tartály van társítva, amely 9 csővezetéken át közlekedik a 2 házzal.

Ez a 9 csővezeték automatikus 10 visszacsapó szeleppel van ellátva, amely akkor záija le a 9 csővezetéket, amikor a 7 hűtőközeg gyors mozgását érzékeli. így amikor a 2 házban robbanás lép föl, ezt követően a 9 csővezetékben a nyomás hirtelen lecsökken, és ennek következtében a 7 hűtőközeg áramlásba jön, és ezt hirtelen leállítja az automatikusan működő 10 visszacsapó szelep lezárása. Ez a lezárás megakadályozza, hogy a 8 kiegyenlítő tartályban levő 7 hűtőközeg táplálni kezdje az 1 transzformátorban kialakuló égést.

A 2 ház 11 nyomásérzékelővel van ellátva, amely képes arra, hogy azonnal érzékelje azt a nyomás változást, amelyet az 1 transzformátor villamos szigetelésében kialakuló törés miatt fellépő belobbanás okoz. All nyomásérzékelő különösen biztonsági szelepként alakítható ki, amely elektromos érintkezővel van ellátva és emiatt képes arra, hogy információt továbbítson a nyomás érzékelt változásáról. A 2 ház továbbá hőmérséklet-érzékelőkkel van ellátva, amelyek a 2 ház több pontján vannak elhelyezve annak érdekében, hogy meg lehessen állapítani a 7 hűtőközeg hőmérsékletét. Ezen 12 hőmérséklet-érzékelőknek azonban becsülhetően mintegy húsz vagy harminc másodperc késleltetésük van all nyomásérzékelőhöz viszonyítva, ami annak a következménye, hogy a hő sokkal lassabban terjed, mint a nyomás.

A 2 házon továbbá 13 gőzérzékelő van, amely jelzi a hűtőközeg gőzének jelenlétét, és amelyet „buchholz” néven is neveznek, és ez a 13 gőzérzékelő a 2 ház felső részéhez csatlakozik, és általában véve a 9 csővezetéken van elrendezve. Az elektromos szigetelés meghibásodása miatt keletkező belobbanás miatt igen gyorsan gőzök szabadulnak fel a 2 házban levő 7 hűtőközegből. Emiatt a 13 gőzérzékelő igen jól alkalmazható az elektromos szigetelés hibájának kimutatására.

Az 1 transzformátor nem ábrázolt tápláló cellán át kap táplálást, és ez a cella a táplálás lekapcsolására, illetve megszakítására szolgáló szerkezetet, például áramköri megszakítókat tartalmaz, és 21 kioldásérzékelővel van ellátva.

A 2 ház továbbá leeresztő szerkezettel van társítva, amely 14 csővezetéket tartalmaz és ez a leeresztés megkívánt szintjénél csatlakozik a 2 házhoz. A 14 csővezetéket nagy átmérőjű 15 szelep zárja le, amelynek átmérője például 100-150 mm. A 2 ház továbbá 16 inért gáznak, például nitrogénnek a 7 hűtőközegbe való bejuttatására szolgáló szerkezettel van ellátva, amely a 2 ház alsó részéhez kapcsolódik. A 16 inért gázt 17 nyomótartály tartalmazza, amely 18 szeleppel, 19 nyomásmentesítővei és a 16 inért gázt a 2 házba vezető 20 csővezetékkel van ellátva.

All nyomásérzékelő, a 12 hőmérséklet-érzékelő, a gőzérzékelő, a 21 kioldásérzékelők, a 14 csővezeték 15 szelepe, valamint a 20 csővezeték 18 szelepe a berendezés működését vezérlő 22 vezérlőegységhez csatlakozik. A 22 vezérlőegység adatfeldolgozó szerkezettel van ellátva, amely fogadja a különböző érzékelőkből érkező jeleket és képes a 15 és 18 szelepek számára vezérlőjeleket kibocsátani.

A találmány szerinti szerkezetet all nyomásérzékelőből érkező nagy nyomást jelző jel hozza működésbe, amely egybeesik az 1 transzformátor tápláló cellájához társított 21 kioldásérzékelőből érkező kioldási jellel annak érdekében, hogy megakadályozza a robbanást és a begyulladást. A berendezést továbbá működésbe tudja hozni a nagy hőmérséklet jelző jel, amely valamelyik hőmérséklet-érzékelőből érkezik és egybeesik a gőzérzékelőből érkező gőz jelenlétét jelző jellel, annak érdekében, hogy megindítsa a tűz kioltását. Következésképpen az indításhoz arra van szükség, hogy egyidejűleg két érzékelő adjon jelzést annak érdekében, hogy el lehessen kerülni a túl korai vagy idő előtti beindítást.

Rendes körülmények között a berendezést a nagy nyomást jelző információ indítja el, összhangban azzal az információval, amely arra vonatkozik, hogy működésbe lépett a tápláló cella és azonnal beindítja a 23 leürítő lépést, amelyben a leeresztést végző 15 szelep kinyit, és ez azonnal lehetővé teszi az 1 transzformátor 2 házának nyomásmentesítését, és ennek következtében annak legtöbb alkatrésze épségben marad, eltekintve azon alkatrészektől, amelyek közvetlenül a szigetelési hibánál keletkező elektromos ív közelében helyezkednek el. A 15 szelep kinyitása lehetővé teszi a meggyulladt 7 hűtőközeg túlfolyását olyankor, amikor 16 inért gázt bocsátunk be az esetlegesen károsodott 2 házba. Végül a 15 szelep kinyitása nyomásmentesítést hajt végre a 9 csővezetékben, aminek következtében az önműködő 10 visszacsapó szelep lezárását okozza. A 8 kiegyenlítő tartály ennek következtében leválasztódik és a benne levő 7 hűtőközeg a továbbiakban nem táplálja a tüzet. A 15 szelep kinyitása gyorsan lecsökkenti a robbanás veszélyét és növeli annak valószínűségét, hogy az 1 transzformátor 2 háza épségben megmarad.

Mindezen intézkedések következtében a gyulladás veszélye csökken, azonban a 2 ház részleges leeresztése után a 24 lépésben egy megadott időkésleltetés, például húsz másodperc eltelte után következetesen beindul a inért gáznak a 2 ház alsó részébe való bejuttatása, aminek célja, hogy keveije a 7 hűtőközeget és ezzel kiegyenlítse annak hőmérsékletét, továbbá hogy az oxigén elhajtása-kiszorítása révén elfojtsa a 7 hűtőközeg felületén esetlegesen fellobbanó lángokat. Az oltásnak az az oka, hogy a 7 hűtőközeg - ami általában véve olaj - csak lobbanáspontja fölött képes meggyulladni, tehát például mintegy 140 °C hőmérséklet kialakulása esetén. Ezenkívül ha az 1 transzformátorban tűz üt ki az elektromos ív kialakulása következtében, akkor a 7 hűtőközegnek csak a felülete éri el ezt az értéket, de közben az átlagos hőmérséklet legfeljebb 80 °C. A 7 hűtőközeg keverése emiatt lehetővé teszi a legforróbb részek hőmérsékletének csökkentését. Biztonsági okokból a 16 inért gázt tartalmazó nyomótartály úgy van kiképezve, hogy mintegy 45 perc nagyságrendjébe eső időtartamig legyen képes a 16 inért gáz bejuttatására, és ez az időtartam jóval meghaladja a tűz kioltásához várhatóan szükséges időtartamot.

HU 221 222 Β1

Az 1 transzformátor egy vagy több terhelésillesztő megcsapoláshoz társított 25 váltókapcsolót tartalmaz, amely illeszti egymáshoz az 1 transzformátort és az általa táplált elektromos hálózatot, annak érdekében, hogy a hálózati feszültség állandó értékű maradjon akkor is, ha változik a hálózatba táplált áram értéke. A 25 váltókapcsoló 26 csővezetéken át a leeresztésre szolgáló 14 csővezetékhez kapcsolódik. A 25 váltókapcsolót tulajdonképpen nem éghető közeg hűti. Kis térfogata miatt a 25 váltókapcsoló robbanása azonban igen erőteljes és kísérőjelenségként sugárban szétszóródhat a meggyulladt anyag. A 26 csővezeték kalibrált 27 membránnal van ellátva, amely rövidzár és az ennek következtében fellépő nyomásnövekedés esetében képes arra, hogy felszakadjon, és ezáltal megakadályozza, hogy túlnyomás alakuljon ki a 25 váltókapcsoló belsejében. Ez pedig megakadályozza, hogy a 25 váltókapcsoló szétrobbanjon. A 25 váltókapcsoló továbbá 28 nyomásérzékelőt tartalmaz, amely egyrészről annak működésbe hozása céljából az 1 transzformátort ellátó cellához, másrészt a 22 vezérlőegységhez csatlakozik annak érdekében, hogy a 25 váltókapcsolóban kialakuló rövidzár esetében beindítsa a megelőző-védő berendezés működését.

A fentieknek megfelelően tehát a találmány egyrészt eljárást, másrészt berendezést ad transzformátorok robbanásának és kigyulladásának megelőzésére, és alkalmazásához a meglevő alkatrészeken csupán néhány módosítást kell végrehajtani ahhoz, hogy igen gyorsan képesek legyenek érzékelni a szigetelés törését, meghibásodását, és amelyek szinte teljesen egyidejűleg működnek annak érdekében, hogy korlátozzák az ebből fakadó következményeket. Ez lehetővé teszi mind a transzformátor, mind a terhelésszabályozó váltókapcsoló biztonságban való megőrzését, és egyúttal lehetővé teszi a rövidzár következtében előálló károk lehető legkisebb mértéken való tartását.

Claims (13)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás éghető hűtőközeggel töltött házban levő transzformátor robbanásának és kigyulladásának megelőzésére, amelynek során a hűtőközeg (7) forró részeit nyomás alatt álló inért gáznak (16) a ház (2) alsó részébe való bejuttatása útján hűtjük annak érdekében, hogy a hűtőközeget (7) keverjük, és annak közelében levő oxigént öblítéssel kiszorítsuk, azzal jellemezve, hogy a transzformátor robbanásának és kigyulladásának megelőzéséhez elektromos érintkezővel ellátott, nyomásérzékelőt (11) képező biztonsági szelep alkalmazásával érzékeljük a transzformátor (1) szigetelésének törését, és a hűtőközeget (7) szelep (15) felhasználásával részlegesen leürítve a házat (2) azonnal nyomásmentesítjük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hűtőközeg (7) gyors mozgásának érzékelésekor azonnal záródó visszacsapó szeleppel (10) lezárjuk a hűtőközeg (7) kiegyenlítő tartályból (8) való utánpótlását, és ezzel megakadályozzuk a hűtőközeg (7) szétterjedését.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy gőzérzékelő (13) alkalmazásával érzékeljük a hűtőközegnek (7) a transzformátor (1) házában (2) való jelenlétét, amely alkalmas a hűtőközeg (7) részleges leürítésének és inért gáz (16) bejuttatásának előidézésére.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy hőmérséklet-érzékelővel (12) érzékeljük a hűtőközeg (7) hőmérsékletét, és a hőmérsékletérzékelő (12) alkalmas a hűtőközeg (7) részleges leürítésének és inért gáz (16) bejuttatásának előidézésére.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kioldásérzékelő (21) segítségével érzékeljük a transzformátort (1) ellátó táplálócella kioldását, és a kioldásérzékelő (21) a hűtőközeg (7) részleges leürítésének és inért gáz (16) bejuttatásának kilátására alkalmasan van kiképezve.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hűtőközeg (7) részleges leürítő lépést (23) akkor kezdjük csak el, ha egyidejűleg két érzékelő ad utasítást a részleges leürítő lépésének (23) megindítására.
7. 7. Berendezés éghető hűtőközeggel töltött házban levő transzformátorok robbanásának és begyulladásának megelőzésére, amely a házban (2) levő nyomást érzékelő, villamos érintkezővel ellátott biztonsági szelep által képzett nyomásérzékelőt (11) tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a szelep a robbanást és begyulladást megelőző berendezés részét képezi, amely továbbá a hűtőközeg (7) részleges leürítése útján a házat (2) azonnal nyomásmentesítő szelepet (15) tartalmaz.
8. 8. A 7. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a házban (2) levő hűtőközeg (7) gőzét érzékelő gőzérzékelőt (13), a házban (2) levő hűtőközeg (7) hőmérsékletét érzékelő hőmérséklet-érzékelőt (12), valamint a transzformátort (1) tápláló cella kioldását érzékelő kioldásérzékelőt (21) tartalmaz.
9. 9. A 7 vagy 8. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a transzformátor (1) érzékelői által kibocsátott jeleket fogadó- és vezérlőjelek kiadására képes vezérlőegységet (22) tartalmaz.
10. 10. A 9. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a házat (2) leürítő szerkezet a vezérlőegység (22) vezérlőjele által nyitható szelepként (15) van kiképezve.
11. 11. A 9. vagy 10. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hűtőközeg (7) forró részeit inért gáznak (16) a ház (2) alsó részébe juttatása útján hűtő szerkezetet tartalmaz.
12. 12. A 11. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az inért gázt (16) bejuttató szerkezet nyomótartályt (17), nyomásmentesítőt (19) és a vezérlőegység (22) vezérlőjelének hatására nyitó szelepet (18) tartalmaz.
13. 13. A 7-12. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a transzformátor (1) terhelés kiegyenlítő váltókapcsolójában (25) uralkodó nyomást érzékelő nyomásérzékelőt (28) és a váltókapcsolót (25) légköri nyomásra beállítva annak felrobbanását megakadályozó eszközt tartalmaz.