RO116688B1 - Procedeu si dispozitiv de protectie contra incendiului la transformatoarele electrice - Google Patents

Abstract

Inventia se refera la un procedeu de protectie contra incendiului la transformatoarele electrice care sunt prevazute cu o cuva (2) umpluta cu fluid de racire (7) combustibil, cuprinzand urmatoarele etape: o etapa de detectare a unei deteriorari a izolatiei electrice a transformatorului (1) printr-un mijloc de sesizare a presiunii (11), golirea partiala a fluidului de racire (7), continut in cuva (2), prin intermediul unei vane (15), si o etapa de racire a partilor calde ale fluidului de racire (7) prin injectarea unui gaz inert (16) sub presiune, in partea de jos a cuvei (2), in scopul barbotarii fluidului de racire (7), mentionat, si al indepartarii oxigenului situat in apropiere. Inventia se refera si la un dispozitiv de protectie contra incendiului la transformatoarele electrice.

Description

Invenția se referă la un procedeu și la un dispozitiv de protecție contra incendiului la transformatoarele electrice, fiind din domeniul prevenirii exploziilor și incendiilor la transformatoarele electrice răcite cu un fluid combustibil.

în stadiul tehnicii se cunosc supape de siguranță care se declanșează la o suprapresiune în interiorul cuvei transformatorului. Totuși, aceste supape nu sunt adecvate consecințelor unui defect al izolației interne a transformatoarelor. Transformatoarele electrice suferă pierderi atât în înfășurări, cât și în partea cu fier, ceea ce impune disiparea căldurii produse. Astfel, transformatoarele de mare putere sunt răcite, în general, cu ulei. Uleiurile utilizate sunt dielectrice și sunt susceptibile de aprindere la o temperatură de peste aproximativ 140°C. întrucât transformatoarele sunt foarte scumpe, protecția lor necesită o atenție deosebită. La transformatoarele de putere, izolate cu ulei dielectric, incendiile apar, în general, datorită distrugerii izolației electrice interne, care provoacă o deflagrație deseori foarte violentă. De aici rezultă o sfâșiere însemnată a cuvei transformatorului și un incendiu al uleiului care provoacă focul către celelalte echipamente ale postului respectiv, acestea fiind și ele susceptibile de a conține mari cantităție de produse combustibile. Exploziile pot fi provocate de suprasarcini, supratensiuni, de o deteriorare progresivă a izolației, de insuficiența nivelului de ulei, de apariția apei sau a umezelii, sau de defectarea unei componente izolante.

Sunt cunoscute, de asemenea, sisteme de protecție la incendiu, pentru transformatoare electrice, care sunt acționate de detectoare de temperatură. Dar aceste sisteme intră în funcțiune cu o inerție însemnată, atunci când uleiul din transformator este deja în flăcări. Prin urmare, se limitează doar incendiul la echipamentul în cauză, pentru a nu propaga focul către instalațiile învecinate.

Prezenta invenție urmărește deci furnizarea unui procedeu care protejează atât contra suprapresiunii din interiorul transformatorului, datorat deflagrației survenite la distrugerea izolației electrice interne, cât și contra incendiului rezultat în urma unor astfel de distrugeri ale izolației.

Invenția urmărește totodată și obținerea unui dispozitiv de protecție contra exploziei și a incendiului, care să permită o detectare instantanee a distrugerii izolației electrice.

Conform invenției, procedeul de protecție contra exploziei și a incendiului, la transformatoarele electrice care sunt prevăzute cu o cuvă umplută cu un fluid de răcire combustibil, cuprinde următoarele etape:

- detectarea distrugerii izolației electrice a transformatorului, prin intermediul unui mijloc de sesizare a presiunii;

- golirea parțială a fluidului de răcire conținut în cuvă, cu ajutorul unei vane;

- răcirea părților calde ale fluidului de răcire, prin injectarea unui gaz inert sub presiune, în partea de jos a cuvei, în scopul barbotării fluidului menționat și al îndepărtării oxigenului situat în apropiere.

Conform invenției, dispozitivul de protecție contra exploziei și a incendiului, la un transformator electric prevăzut cu o cuvă umplută cu un fluid de răcire combustibil, cuprinde un mijloc de sesizare a presiunii din cuva menționată și un mijloc de golire parțială a fluidului de răcire conținut în cuvă.

O defectare a izolației generează, într-o primă fază, un arc eletric important, care provoacă acționarea sistemelor de protecție electrică, care declanșează celula

RO 116688 Bl de alimentare a transformatorului (disjunctor). Arcul electric provoacă totodată o difuzare a energiei, care generează o creștere a presiunii interne a transformatorului, suficientă pentru sfâșierea cuvei.

De preferință, dispozitivul de protecție contra exploziei și incendiului este 5o prevăzut cu un mijloc de detectare a declanșării celulei de alimentare a transformatorului și cu o cutie de comandă, care primește semnalele emise de mijloacele de captare ale transformatorului.

De preferință, dispozitivul de protecție a incendiului cuprinde un mijloc de răcire a părților calde ale fluidului, prin injectarea de gaz inert în partea de jos a cuvei, 55 comandat de un semnal de comandă, al cutiei de comandă. într-adevăr, anumite părți ale fluidului de răcire suferă o încălzire care îl poate aprinde. Injectarea unui gaz inert la fundul cuvei provoacă o barbotare a fluidului de răcire, care omogenizează temperatura și permite îndepărtarea oxigenului prezent în apropierea fluidului.

Avantajele procedeului și dispozitivului de protecție contra exploziei și incendiului 6o la transformatoare constau în aceea că necesită puține modificări ale elementelor existente, care detectează deteriorarea izolației în mod foarte rapid și acționează aproape instantaneu, pentru a limita consecințele care decurg de aici. Acesta permite salvarea transformatorului, precum și a schimbătorului de prize în sarcină, și micșorarea daunelor legate de scurcircuit. 65

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției, fără caracter limitativ, ilustrat în legătură cu fig. 1 și 2, care reprezintă:

- fig. 1, vedere generală a dispozitivului de protecție, conform invenției;

- fig.2, schema logică de funcționare a dispozitivului conform invenției.

Așa după cum este ilustrat în figură, transformatorul 1 cuprinde o cuvă 2, 70 așezată pe solul 3 prin intermediul unor picioare 4, și este alimentat cu energie electrică prin intermediul unor conductoare 5, înconjurate de niște izolatoare 6.

Cuva 2 este umplută cu fluid de răcire 7, de exemplu ulei dielectric. în scopul garantării unui nivel constant al fluidului de răcire 7 în cuva 2, transformatorul 1 este prevăzut cu un rezervor de completare 8, care comunică cu cuva 2 printr-o conductă 75

9.

Conducta 9 este prevăzută cu o supapă automată 10, care obturează conducta 9 imediat ce detectează o mișcare rapidă a fluidului 7. Astfel, în cazul unei explozii a cuvei 2, presiunea din conducta 9 scade brusc, ceea ce provoacă începerea curgerii fluidului 7, care este oprită rapid prin obturarea supapei automate 10. Se 8o evită astfel ca fluidul 7 conținut în rezervorul de completare 8 să alimenteze incendiul transformatorului 1.

Cuva 2 este prevăzută cu un mijloc de sesizare a presiunii 11, de exemplu un senzor, capabil să detecteze fără întârziere variația de presiune datorată deflagrației provocate de distrugerea izolației electrice a transformatorului 1. Mijlocul de sesizare 8 5 a presiunii 11 poate fi constituit dintr-o supapă de siguranță echipată cu un contact electric, putând astfel transmite o informație privind variația de presiune, detectată. Cuva 2 este prevăzută și cu niște senzori de temperatură 12, situați în mai multe puncte din cuva 2, în scopul cunoașterii temperaturii fluidului 7. Totuși, acești senzori de temperatură 12 prezintă o întârziere estimată la 20 sau 30 s în raport cu mijlocul 9 o de sesizare a presiunii 11, datorită propagării mai lente a căldurii, în comparație cu presiunea.

RO 116688 Bl

Cuva 2 cuprinde un senzor 13, al prezenței vaporilor fluidului de răcire (denumit și Bucholz), montat într-un punct superior al cuvei 2, în general pe conducta 9. Deflagrația datorată unei distrugeri a izolației electrice provoacă în mod rapid degajarea de vapori ai fluidului 7 în cuva 2. Prin urmare, un senzor de vapori 13 este eficient pentru a detecta o deteriorare a izolației electrice.

Transformatorul 1 este alimentat prin intermediul unei celule de alimentare, nefigurată, care cuprinde mijloace de întrerupere a alimentării ca, de exemplu, niște disjunctoare, și care este prevăzută cu niște senzori de declanșare 21.

Cuva 2 este prevăzută cu mijloace de golire cuprinzând o conductă 14, care este legată la înălțimea dorită pentru nivelul de golire. Conducta 14 este închisă printro vană 15, de diametru mare, de exemplu 1DO-15O mm. Cuva 2 cuprinde un mijloc de răcire a fluidului 7, prin injectarea unui gaz inert 16, de exemplu azot, în partea de jos a cuvei 2. Gazul inert 16 este stocat într-un rezervor sub presiune 17, prevăzut cu o vană 18, cu un reductor de presiune 19 și cu o țeavă 20, care duce gazul 16 până la cuva 2.

Senzorul de presiune 11, senzorii de temperatură 12, senzorii de vapori 13, senzorii de declanșare 21, vana 15 a conductei 14 și vana 18 a țevii 20 sunt conectate la o cutie de comandă 22, destinată controlării funcționării dispozitivului. Cutia de comandă 22 este prevăzută cu mijloace de prelucrare a informației, care primește semnalele de la senzori și emite semnale de comandă către vanele 15 și 18.

Dispozitivul este acționat printr-un semnal de presiune ridicată, provenind de la senzorul 11 și coincizând cu un semnal de declanșare, provenind de la senzorii de declanșare 21 ai celulei de alimentare a transformatorului 1, pentru a preveni explozia și incendiul. Dispozitivul poate fi acționat și de un semnal de temperatură ridicată, provenind de la unul dintre senzorii de temperatură 12 și coincizând cu un semnal de prezență a vaporilor, provenind de la senzorul de vapori 13, pentru a declanșa stingerea unui incendiu. Prin urmare, este nevoie ca doi senzori să furnizeze informații concordante, în scopul evitării unor declanșări intempestive.

în condiții normale, dispozitivul este declanșat de informația de presiune ridicată, în concordanță cu informația de declanșare a celulei de alimentare, care comandă instantaneu etapa 23 de deschidere a vanei de golire 15, care permite decompresiunea instantanee a cuvei 2 a transformatorului 1, astfel încât cea mai mare parte a componentelor acestuia rămân intacte, cu excepția elementelor situate într-o zonă foarte apropiată de arcul electric generat de defectarea izolației. Deschiderea vanei 15 permite să se evite revărsarea fluidului 7, aprins, când se injectează gaz inert 16 în cuva 2, care poate fi deteriorată. în final, deschiderea vanei 15 provoacă o decompresie în conducta 9, care antrenează obturarea supapei automate 10.

Rezervorul de completare 8 este astfel izolat, iar fluidul 7 pe care îl conține nu alimentează incendiul. Deschiderea rapidă a vanei 15 diminuează totodată riscurile de explozie și mărește posibilitatea ca, cuva 2 a transformatorului 1 să rămână intactă.

Riscurile de incendiu sunt deci reduse, dar după golirea parțială a cuvei 2, etapa 24, de injectare a gazului inert 16 în partea de jos a cuvei 2, este declanșată în mod sistematic după o anumită durată de temporizare, de exemplu 20 s, pentru

RO 116688 Bl

140 a barbota fluidul 7 în scopul omogenizării temperaturii sale și, totodată, în scopul înnăbușirii eventualelor flăcări de la suprafața fluidului 7, prin îndepărtarea oxigenului, într-adevăr, fluidul, în general ulei, nu se poate aprinde decât la o temperatură superioară punctului de inflamabilitate, situat la aproximativ 140°C. Ori, în cazul unui incendiu al transformatorului 1, ca urmare a unui arc electric, doar suprafața fluidului 7 atinge această valoare, în timp ce temperatura medie este de maximum 8O°C.

Barbotarea fluidului 7 permite deci o scădere a temperaturii părților celor mai calde. Pentru motive de securitate, rezervorul 17 al gazului inert 16 este conceput astfel, încât să poată injecta gaz inert pentru un interval de timp de circa 45 min, cu mult superior duratei prevăzute pentru a stinge incendiul.

Transformatorul 1 poate fi echipat cu una sau mai multe schimbătoare de prize în sarcina 25, care servesc drept interfață între transformatorul 1 menționat și rețeaua electrică la care este legat, pentru a asigura o tensiune constantă în ciuda variațiilor curentului furnizat rețelei. Schimbătorul de prize în sarcină 25 este legat, printr-o conductă 26, la conducta 14, destinată golirii. Schimbătorul de prize în sarcină 25 este și el răcit prin intermediul unui fluid de răcire inflamabil. Datorită volumunui său redus, explozia unui schimbător în prize în sarcină este extrem de violentă și poate fi însoțită de proiectarea unor jeturi de fluid de răcire aprins. Conducta 26 este prevăzută cu o diagramă calibrată 27, care se poate rupe în caz de scurtcircuit și deci de suprapresiune în interiorul schimbătorului de prize în sarcina 25. Se va evita astfel explozia cuvei acestui schimbător de prize în sarcină 25. Aceasta cuprinde și un senzor de presiune 28, legat, pe de o parte, la celula de alimentare a transformatorului 1 pentru a declanșa și, pe de altă parte, la cutia de comandă 22, pentru a declanșa funcționarea dispozitivului de prevenire în cazul unui scurtcircuit în schimbătorul de prize în sarcina 25.

Revendicări

Claims (12)

1. Procedeu de protecție contra incendiului la transformatoarele electrice care cuprind o cuvă (2) umplută cu fluid de răcire (7) combustibil, în care sunt răcite părțile calde ale fluidului de răcire (7) prin injectarea unui gaz inert (16) sub presiune în partea de jos a cuvei (2), în scopul barbotării fluidului de răcire (7) și al îndepărtării oxigenului situat în apropiere,caracterizat prin aceea că etapa de răcire este precedată de o etapă de prevenire a exploziei și incendiului la transformatoare, prin detectarea unei deteriorări a izolației electrice a transformatorului (1) folosind o supapă de siguranță echipată cu un contact electric care formează un mijloc de sesizare a presiunii (11) și decompresia instantanee a cuvei transformatorului, prin golirea parțială a fluidului de răcire (7) prin intermediul unei vane (15).

2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, cuprinde o etapă de izolare a unui rezervor de completare (8) de fluid de răcire (7), prin intermediul unei supape (10), în scopul de a împiedica răspândirea fluidului de răcire (7), supapa (10) închizându-se de îndată ce este detectată o mișcare rapidă a fluidului de răcire (7).

3. Procedeu conform oricăreia din revendicările precedente, caracterizat prin aceea că, cuprinde o etapă de detectare a prezenței vaporilor fluidului de răcire (7) în cuva (2) transformatorului (1), prin intermediul unui senzor de vapori (13), care poate provoca golirea parțială a fluidului de răcire (7) și injectarea de gaz inert (16).

145

150

155

160

165

170

175

180

RO 116688 Bl

4. Procedeu conform oricăreia din revendicările precedente, caracterizat prin aceea că, cuprinde o etapă de detectare a temperaturii fluidului de răcire (7) prin intermediul unor senzori de temperatură (12) care pot provoca golirea parțială a fluidului de răcire (7) și injectarea de gaz inert (16).

5. Procedeu conform oricăreia din revendicările precedente, caracterizat prin aceea că, cuprinde o etapă de detectare a declanșării unei celule de alimentare a trasnformatorului prin intermediul unor senzori de declanșare (21) care pot provoca golirea parțială a fluidului de răcire (7) și injectarea de gaz inert (16).

6. Procedeu conform oricăreia din revendicările de la 3 la 5, caracterizat prin aceea că etapa de golire parțială a fluidului de răcire (7) nu este declanșată decât atunci când doi senzori comandă simultan declanșarea etapei (23), menționată.

7. Dispozitiv de protecție contra incendiului la transformatoare electrice, pentru aplicarea procedeului de la revendicarea 1, care cuprinde o cuvă (2) umplută cu fluid de răcire (7) combustibil, dispozitivul conținând o supapă de siguranță echipată cu un contact electric care formează un mijloc de sesizare a presiunii (11) în cuva (2), caracterizat prin aceea că numita supapă face parte din mijloacele de prevenire contra exploziei și incendiului, care conțin, între altele, o vană (15) de decompresie instantanee a cuvei transformatorului, prin golirea parțială a fluidului de răcire (7) conținut în cuvă (2).

8. Dispozitiv conform revendicării 7, caracterizat prin aceea că mijloacele de prevenire contra exploziei și incendiului conțin, printre altele, un mijloc de sesizare a vaporilor (13) fluidului de răcire (7) în cuva (2), un senzor de temperatură (12) a fluidului de răcire (7) în cuva (2) și un mijloc de sesizare a declanșării (21) unei celule de alimentare a transformatorului (1).

9. Dispozitiv conform revendicării 7 sau 8, caracterizat prin aceea că include o cutie de comandă (22) care primește semnalele emise de mijloacele de sesizare ale transformatorului (1) și care poate emite semnale de comandă.

1D. Dispozitiv conform revendicării 9, caracterizat prin aceea că vana (15) de decompresie este cu deschidere declanșată printr-un semnal de comandă a cutiei de comandă (22).

11. Dispozitiv conform oricăreia din revendicările 9 sau 10, caracterizat prin aceea că include un mijloc de răcire a părților calde ale fluidului de răcire (7), prin injectarea de gaz inert (16) în partea de jos a cuvei (2).

12. Dispozitiv conform revendicării 11, caracterizat prin aceea că mijlocul de injectare de gaz inert (16) cuprinde un rezervor (17) de gaz sub presiune, un reductor de presiune (19) și o vană (18) a cărei deschidere este comandată printr-un semnal de comandă, al cutiei de comandă (22).

13. Dispozitiv conform oricăreia din revendicările 7 la 12, caracterizat prin aceea că cuprinde un mijloc de sesizare a presiunii (28) dintr-un schimbător de prize în sarcină (25) al transformatorului și un mijloc de aducere la presiunea atmosferică a schimbătorului de prize în sarcină menționat, în scopul evitării exploziei sale.