Schutz von Hochspannungs-Leistungstransformatoren

In unseren modernen Gesellschaften verwenden wir eine Menge Transformatorentechnologie in unserem täglichen Leben bis zu dem Punkt, an dem wir völlig abhängig von elektrischer Energie geworden sind, sowohl in unserem Privatleben als auch in den meisten kommerziellen oder industriellen Aktivitäten.

Die Elektrizitätswirtschaft hat in ihren Verteilnetzen Umspannwerke installiert, um mit ihren Reihen von großen Hochspannungstransformatoren der ständig steigenden Nachfrage nach zuverlässiger Leistung gerecht zu werden. Es werden viele Vorsichtsmaßnahmen getroffen, um sie vor Ausfällen zu schützen, denn wenn der Strom ausfällt, beschweren sich die Kunden, die Einnahmen gehen verloren und medizinische Notfälle können sogar auftreten.

Eines der Risiken, denen diese großen Transformatoren ausgesetzt sind, ist das Feuer. Obwohl die Hersteller dieser ölgefüllten Transformatoren sie mit vielen eingebetteten Sicherheitsmerkmalen bauen, erzeugen sie, wenn sie versagen, oft sehr große Brände, die sehr schwer zu löschen sind und Umweltschäden durch die Freisetzung von dickem schwarzem giftigem Rauch und das Verschütten von Transformatorenöl hervorrufen.

Aus diesem Grund installieren immer mehr Versorgungsunternehmen Brandschutzsysteme, um ihre Investition zu schützen und solche Brände zu verhindern. Containment-Bordsteine und Abflusswasser-Auffangbecken sind ebenfalls um die Transformatoren herum gebaut, um Ölverschmutzungen im Falle von Problemen zu verhindern.

Probleme

beim Einsatz traditioneller Technologien

Wenn sie geschützt sind, haben die meisten Hochspannungstransformatoren eine Sintflut-Sprinkleranlage und die Entwickler verwenden NFPA-15 als Leitfaden, um ein System zu entwerfen, das den Transformator abkühlt und schließlich das Feuer löscht.

Typisches Design erfordert ein Raster aus offenen Sintflut- / Sprühdüsen, die rund um den Transformator installiert werden. Ein typisches System verwendet etwa 44 von ihnen und ist so konzipiert, dass es etwa 1.900 l / min Wasser für eine Dauer von einer (1) Stunde sprüht. Das ist eine Menge Wasser!

NFPA-850 für Power Plant Design geht noch weiter und fordert eine Wassersprühdauer von zwei (2) Stunden! Die Mindestvorschriften für die Entwässerung sind jedoch so festgelegt, dass sie nur groß genug sind, um das Verschütten aus dem größten Einzelbehälter einer brennbaren oder brennbaren Flüssigkeit in der Umgebung einzudämmen, und für feste Brandbekämpfungssysteme, die mindestens 10 Minuten lang betrieben werden!

Viele Umspannwerke befinden sich in abgelegenen Gebieten oder am Rande von Städten, in denen Wasser in diesen großen Mengen oft nicht ohne weiteres verfügbar ist. Wasserreservoirs müssen (oft unterirdisch) gebaut werden, um dieser großen Nachfrage gerecht zu werden. Sie erfordern eine Anfangsinvestition, die für das Versorgungsunternehmen ziemlich hoch ist, und sie müssen auch regelmäßig gewartet werden, Faktoren, die selten im Brandschutzvorschlag des Auftragnehmers enthalten sind.

Selbst wenn Wasser in diesen Mengen zur Verfügung steht, werden leistungsstarke Feuerlöschpumpen benötigt, um Wasser mit einem ausreichend hohen Druck bereitzustellen, um die Ziele des Brandschutzsystems zu erreichen. Die Infrastrukturkosten für das Versorgungsunternehmen steigen rasant an, bis zu dem Punkt, an dem einige von ihnen ihre Transformatoren überhaupt nicht mehr schützen und einfach passive Schutzmaßnahmen wie Firewalls bereitstellen.

Dann, wenn ein Feuer passiert, wird so viel Wasser von der Feuerwehr auf den brennenden Transformator geleitet, um ihn zu kühlen und das Feuer zu kontrollieren, dass bald die um ihn herum gebauten Bordsteine überlaufen und heißes Transformatoröl herumgeschüttet wird, was das Problem mit der Möglichkeit des Zurückbrennens verschlimmert und nun ein Umweltproblem schafft, das ebenfalls angegangen werden muss.

Design

mit ICAF

Eine Lösung für diese Probleme ist jetzt mit dem integrierten Druckluftschaumsystem FireFlex Systems ICAF für das feste Rohrleitungsnetz verfügbar.

Dieses neue FM Approved AFFF-Schaumsystem ermöglicht es dem Designer, viele dieser potenziellen Probleme zu lindern und gleichzeitig einen hervorragenden Brandschutz zu bieten (AFFF steht für Aqueous Film Forming Foam und ist ein Feuerlöschschaum, der in der Industrie weit verbreitet ist, um Brände in Kohlenwasserstoffbrennstoffen wie Transformatorenöl zu löschen).

NFPA-11 besagt, dass, wenn feste Sprühsysteme zum Schutz von 3-dimensionalen Geräten wie Leistungstransformatoren verwendet werden, die Mindestdichte über die projizierte Fläche der rechteckigen Prismenhülle für das Gerät und seine Zubehör angewendet werden muss. Darüber hinaus ist die Dauer der Systementladung auf einen Zeitraum von mindestens 5 Minuten zu begrenzen (Art. 7.16).

Mithilfe des von FireFlex Systems FM genehmigten ICAF-Designhandbuchs lokalisiert der Konstrukteur ein Raster lokaler Anwendungsdüsen, um die Oberflächen des Transformators abzudecken, basierend auf dem veröffentlichten quadratischen Abdeckungs- und Montageentfernungsverhältnis der TAR-225L-Düsen. Aufgrund des Abdeckungsbereichs jeder Düse und der dichten Textur von Druckluftschaum verwendet das Sprühdüsengitter rund um den Transformator jedoch viel weniger Düsen als das entsprechende Sintflutsystem.

Die Menge an Schaumkonzentrat wird auch durch die Verwendung der ICAF-Systeme reduziert, da seine hohe Effizienz erreicht wird, während nur eine Konzentration von 2% AFFF-Schaumkonzentrat anstelle der üblichen 3% verwendet wird!

Für einen typischen Hochspannungs-Leistungstransformator, wie ihn in der Tabelle (siehe unten) zeigt, sind ICAF-Systeme für den viel niedrigeren Wasserdurchfluss von 360 l / min ausgelegt und benötigen ein Netz von nur 16 Düsen. Aufgrund der viel kürzeren Austragszeit von 5 Minuten wird die Gesamtwassermenge drastisch reduziert; Nur noch etwa 1.800 l Wasser werden benötigt, um das Feuer vollständig zu unterdrücken und gleichzeitig Schutz vor dem Zurückbrennen zu bieten, was Sintflutsysteme nicht können.

Sofort kann man sehen, dass der Bedarf an großen Reservoirs, Pumpen, Containment-Deichen usw. nicht mehr notwendig ist und das Versorgungsunternehmen jetzt große Einsparungen tätigt, während es über ein viel effizienteres Brandschutzsystem verfügt, das seine Investition schützt.

Diese kleine Menge Wasser, Schaum und Transformatorenöl kann nun nach einem Brand problemlos gepumpt und behandelt werden. Mögliche Umweltschäden werden deutlich reduziert, da das Risiko von überlaufendem Wasser und Transformatoröl über den Containment-Bordstein eliminiert wird.

transformers deluge vs icaf

Projektumfang

Typischerweise beinhaltet ein Leistungstransformatorbrand sowohl ein kaskadierendes Feuer aus dem Öl, das aus dem Ausdehnungsgefäß an der Oberseite des Gehäuses kommt, als auch ein Poolfeuer im Bordstein, der den Transformator umgibt, was das Löschen sehr schwierig macht.

Abbildung 1 (siehe unten) zeigt eine typische ICAF-Systeminstallation mit einem Gitter aus Entladungsdüsen, die um den Transformator herum installiert sind. Eine erste Reihe von Düsen ist auf die Oberseite des Transformatorgehäuses gerichtet, um Flammen aus dem Pooling-Transformatoröl auf der Oberseite des Transformatorgehäuses zu löschen.

Eine zweite Reihe wird wie gezeigt installiert, um die Seiten des Transformatorgehäuses zu schützen und das kaskadierende Feuer zu löschen. Die Schaumansammlung im Bordstein behandelt das brennende Öl, indem sie die Oberfläche bedeckt. Andere Düsen, wie gezeigt, befinden sich, um die Form des Ölausgleichstanks richtig abzudecken.

siron compressed air foam icaf transformers detail of the nozzles grid around a typical transformer

Abbildung 1

Detail des Düsengitters um einen typischen Transformator

Wie in Abbildung 2 (siehe unten) gezeigt, ist die resultierende symmetrische Strömungsleitung viel einfacher zu installieren und hat einen kleineren Durchmesser als das entsprechende Sintflutnetzsystem, wodurch die Kosten für den installierenden Auftragnehmer gesenkt werden.

Das ICAF-System selbst hat ebenfalls eine geringe Stellfläche (siehe Abbildung 3 unten) und kann für mehr Flexibilität sogar auf Kufen montiert werden. Das Schaumkonzentrat wird in einem drucklosen Tank mit nur 38 l Fassungsvermögen gelagert und verwendet keine Blasen oder komplizierte Induktivitäten und Verkleidungen. Die gesamte Schaumstoffverkleidung wird tatsächlich werkseitig in einem benutzerfreundlichen Gehäuse gebaut!

Eine Bank von drei Hochdruck-Druckluftflaschen wird geliefert, um den Druck an das System zu liefern, so dass der vorhandene Wasserdruck zur Speisung des Systems verwendet werden kann.

siron compressed air foam icaf transformers Foot print of a typical transformer icaf system

Abbildung 2

3D-Ansicht eines typischen ICAF-ausbalancierten Rohrleitungsrasters

Schlussfolgerung

Brandschutzkonstrukteure haben jetzt ein zusätzliche Möglichkeit in ihrem Arsenal an Feuerlöschwerkzeugen. Die ICAF-Technologie entwickelt sich zu einer umweltfreundlichen Lösung für den Schutz von Leistungstransformatoren und anderen ähnlichen Gefahren.

Für diese Art von Gefahr müssen besondere Überlegungen bei der Düsenanordnung angestellt werden, da die Konfigurationen der Leistungstransformatoren variieren. ICAF-Systeme sind so effizient beim Löschen dieser Art von Feuer, dass umfassende Brandtests gezeigt haben, dass die vollständige Unterdrückung dreimal schneller erreicht wird als ein typisches Sintflutsystem!

Mit ICAF-Systemen, die in ihren Kraftwerken installiert sind, können Versorgungsunternehmen ihre Investition jetzt besser schützen und gleichzeitig im Falle von versehentlichen Bränden eine schnellere und vollständige Unterdrückung erreichen.

Sollten Sie Fragen zu dieser oder einer anderen Anwendung mit Transformatoren haben, wenden Sie sich an SIRON Compressed Air Foam. Unsere Ingenieure arbeiten das Projekt mit Ihnen aus und finden das beste Layout für Ihre spezifische Anwendung.

Wenn Sie Fragen oder Wünsche haben, erreichen Sie uns per Telefon oder E-Mail.

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