Bescherming van hoogspanningstransformator

Tegenwoordig gebruiken we veel transformatortechnologie in ons dagelijks leven tot het punt waarop we volledig afhankelijk zijn geworden van elektrische stroom, zowel in ons privéleven als in de meeste commerciële of industriële omgevingen.

De elektriciteitsindustrie heeft met hun rijen grote hoogspanningstransformatoren stroomonderstations in hun distributienetwerken geïnstalleerd om aan de steeds toenemende vraag naar betrouwbaar vermogen te voldoen. Er worden veel voorzorgsmaatregelen genomen om ze tegen storingen te beschermen, want als alle stroom uitvalt, klagen klanten, gaan inkomsten verloren en kunnen er zelfs medische noodgevallen optreden.

Een van de risico’s waaraan deze grote transformatoren onderhevig zijn, is brand. Hoewel de fabrikanten van deze met olie gevulde transformatoren bouwen met veel ingebouwde veiligheidsvoorzieningen, produceren ze, wanneer ze falen, vaak zeer grote branden die erg moeilijk te blussen zijn en milieuschade veroorzaken met het vrijkomen van dikke zwarte giftige rook en het morsen van transformatorolie.

Dit is de reden waarom steeds meer nutsbedrijven brandbeveiligingssystemen installeren om hun investering te beschermen en om dergelijke branden te voorkomen. Rondom de transformatoren zijn ook insluitingsranden en afvoerbassins gebouwd om olielekkages in geval van problemen te voorkomen.

De meeste hoogspanningstransformatoren hebben een blussysteem en ontwerpers gebruiken NFPA-15 als richtlijn om een ​​systeem te ontwerpen dat de transformator zal afkoelen en uiteindelijk het vuur zal doven.

Een typisch ontwerp vereist dat rondom de transformator een raster van open type stort-/sproeimondstukken wordt geïnstalleerd. Een typisch systeem zal er ongeveer 44 gebruiken en zal ontworpen zijn om ongeveer 1.900 L/min water te sproeien gedurende één (1) uur. Dat is veel water!

NFPA-850 voor Power Plant Design gaat nog verder en vraagt ​​om een ​​watersproeiduur van twee (2) uur! Minimale voorzieningen voor droogleggen zijn gespecificeerd om alleen de lekkage van de grootste afzonderlijke container met brandbare vloeistof in het gebied op te vangen en voor vaste blussystemen die minimaal 10 minuten werken!

Veel elektriciteitscentrales staan ​​in afgelegen gebieden, of aan de rand van steden waar water vaak niet in deze grote hoeveelheden voorhanden is. Om aan deze grote vraag te kunnen voldoen, moeten (vaak ondergrondse) waterreservoirs worden gebouwd. Ze vergen een investering die vrij hoog is voor het nutsbedrijf en ze hebben ook regelmatig onderhoud nodig, factoren die zelden worden opgenomen in het brandbeveiligingsvoorstel van de aannemer.

Zelfs wanneer water in deze hoeveelheden beschikbaar is, zullen krachtige brandpompen nodig zijn om water met een voldoende hoge druk te leveren om de doelen van het brandbeveiligingssysteem te bereiken. De infrastructuurkosten voor het nutsbedrijf stijgen snel, tot het punt waarop sommigen van hen hun transformatoren helemaal niet beschermen en gewoon passieve beschermingsmaatregelen zoals firewalls zullen bieden.

Als er dan brand uitbreekt, wordt er door de brandweer zoveel water geloosd op de brandende transformator om deze af te koelen en het vuur onder controle te krijgen dat al snel de voetpaden die eromheen zijn gebouwd overlopen en er hete transformatorolie in het rond wordt gemorst, wat het probleem verergert vanwege de mogelijkheid dat het vuur opnieuw oplaaid en nu een milieuprobleem creëerd dat ook moet worden aangepakt.

Een oplossing voor deze problemen is nu beschikbaar met FireFlex Systems ICAF Integrated Compressed Air Foam-systeem voor vast leidingnetwerk.

Met dit nieuwe FM-goedgekeurde AFFF-schuimsysteem kan de ontwerper veel van deze potentiële problemen verlichten en tegelijkertijd superieure brandbeveiliging bieden (AFFF staat voor Aqueous Film Forming Foam en is een brandbestrijdingsschuim dat in de industrie veel wordt gebruikt om branden in koolwaterstof zoals bij transformatoren te blussen).

NFPA-11 stelt dat waar vaste blussystemen worden gebruikt om driedimensionale apparatuur zoals stroomtransformatoren te beschermen, de minimale dichtheid moet worden toegepast over het geprojecteerde gebied van de rechthoekige prisma-omhulling voor de apparatuur en zijn toebehoren. Verder moet de ontlaadduur van het systeem worden ontworpen voor een periode van minimaal 5 minuten (art. 7.16).

Met behulp van FireFlex Systems FM Approved ICAF Design Manual, zal de ontwerper een raster van lokale sproeikoppen lokaliseren om de oppervlakken van de transformator te bedekken, op basis van het gepubliceerde vierkante dekkingsgebied versus montageafstandsverhouding van de TAR-225L-sproeikoppen. Maar vanwege het dekkingsgebied van elk mondstuk en de dichte textuur van persluchtschuim, gebruikt het rooster van de sproeikoppen rondom de transformator veel minder mondstukken dan het equivalente blussysteem.

De hoeveelheid schuimconcentraat wordt ook verminderd door het gebruik van de ICAF-systemen, omdat het hoge rendement wordt bereikt met slechts een concentratie van 2% AFFF-schuimconcentraat in plaats van de gebruikelijke 3%!

Voor een typische hoogspanningstransformator, zoals weergegeven in de tabel (zie hieronder), zijn ICAF-systemen ontworpen met een veel lagere waterstroomsnelheid van 360 l/min en hebben ze een rooster van slechts 16 sproeiers nodig. Door de veel kortere afvoertijd van 5 minuten wordt de totale waterhoeveelheid drastisch verminderd; er is nu slechts ongeveer 1.800 liter water nodig om de brand volledig te onderdrukken en tegelijkertijd bescherming te bieden tegen terugbranden, wat niet kan met stortvloedsystemen.

Meteen kan men zien dat de noodzaak van grote reservoirs, pompen, indammingsdijken enz. niet meer nodig is en het nutsbedrijf nu grote besparingen aan het maken is, terwijl het een veel efficiënter brandbeveiligingssysteem heeft dat zijn investering beschermt.

Deze kleine hoeveelheid water, schuim en transformatorolie kan nu na een brand eenvoudig weggepompt en behandeld worden. Mogelijke schade aan het milieu wordt aanzienlijk verminderd omdat het risico van overstromend water en transformatorolie wordt geëlimineerd.

Normaalgesproken zal een brand in een stroomtransformator zowel een cascadebrand (van de olie die uit het expansievat aan de bovenkant van de behuizing komt) als een plasbrand in het voetpad rond de transformator, waardoor ze erg moeilijk te blussen zijn.

Afbeelding 1(zie hieronder) toont een typische ICAF-systeeminstallatie met zijn rooster van sproeiers geïnstalleerd rond de transformator. Een eerste rij sproeiers is gericht op de bovenkant van de transformatorbehuizing om de vlammen van de bundelende transformatorolie op de bovenkant van de transformatorbehuizing te doven.

Een tweede rij is geïnstalleerd zoals afgebeeld om de zijkanten van de transformatorbehuizing te beschermen en de cascadebrand te blussen. Schuimophoping op het voetpad zal de brandende olie verwerken door het oppervlak te bedekken. Andere sproeiers, zoals afgebeeld, bevinden zich om de vorm van het olie-expansievat goed af te dekken.

Zoals weergegeven in figuur 2(zie hieronder), is de gebalanceerde waterstroomleiding veel eenvoudiger te installeren en heeft een kleinere diameter dan het equivalente blus-rastersysteem, waardoor de kosten voor de installerende aannemer worden verlaagd.

Het ICAF-systeem zelf heeft ook een kleine voetafdruk (zie afbeelding 3 hieronder) en kan zelfs op een skid worden gemonteerd voor meer flexibiliteit. Het schuimconcentraat wordt opgeslagen in een tank die niet onder druk staatmet een capaciteit van slechts 38L en gebruikt geen blazen of ingewikkelde inductoren en trims. De volledige installatie is in een gebruiksvriendelijke kast in de fabriek gebouwd!

Een rij van drie hogedruk persluchtcilinders wordt geleverd om het systeem van druk te voorzien, zodat de bestaande waterdruk kan worden gebruikt om het systeem te voeden.

Ontwerpers van brandbeveiliging hebben nu een extra wapen in hun arsenaal aan brandbestrijdingsmiddelen. De ICAF-technologie is in opkomst als een milieuvriendelijke oplossing voor de bescherming van stroomtransformatoren en andere soortgelijke gevaren.

Er moeten speciale overwegingen worden gemaakt met de lay-out van de sproeiers voor dit soort situaties, aangezien de configuraties van de transformatoren variëren. ICAF-systemen zijn zo efficiënt in het blussen van dit soort branden, dat grootschalige brandtesten hebben aangetoond dat totale controle drie keer sneller zal worden bereikt dan een regulier blussysteem zou kunnen!

Nu ICAF-systemen in hun energiecentrales zijn geïnstalleerd, kunnen nutsbedrijven hun investering nu beter beschermen en tegelijkertijd snellere en totale controle bereiken in geval van branden.

Mocht u vragen hebben over deze toepassing of andere transformatoren, neem dan contact op met SIRON Persluchtschuim. Onze ingenieurs werken het project samen met u uit en vinden de beste lay-out voor uw specifieke toepassing.