Instalacja gaszenia transformatorów

Problem:

• transformatory wysokiego napięcia są obarczone ryzykiem pożaru i wybuchu w wyniku zwarcia elektrycznego
• zdarzenia tego typu są gwałtowne, tym samym brak stałego systemu gaszenia może doprowadzić do całkowitego zniszczenia transformatora
• taka sytuacja grozi także przeniesieniem się pożaru na dalszą część instalacji

Rozwiązanie:

• zastosowaliśmy system detekcji pożaru oparty o kabel sensoryczny, który bada wzrost temperatury w tysiącach miejsc transformatora jednocześnie
• wykonaliśmy instalację zraszaczową w formie samonośnych klatek, które otaczają dwa transformatory – instalacja zapewnia równomierne pokrycie urządzeń wodą

Instalacja zraszaczowa dla transformatorów – przykład

Cel zadania

Celem zadania było wykonanie systemu detekcji pożaru oraz instalacji gaszenia transformatorów olejowych opartej o zraszacze. Instalacja miała chronić dwa transformatory napięcia 110 kV każdy. Dodatkowo należało przewidzieć możliwość rozbudowy instalacji w chwili dostawienia trzeciego transformatora.

Zadanie zostało zrealizowane do jednego z koncernów chemicznych w ramach budowy stacji transformatorowo-rozdzielczej.

Instalacja zraszaczowa dla transformatorów

Na każdym ze stanowisk zainstalowano tzw. klatkę, tj. przestrzenny układ rur wyposażonych w 56 zraszaczy. Zraszacze zostały rozłożone w taki sposób, aby równomiernie pokryć mgłą wodną transformator oraz jego osprzęt. Klatka została wykonana w technice samonośnej, dzięki czemu nie było konieczności wykonywania dodatkowej konstrukcji wsporczej do jej podtrzymywania.

Takie podejście wyeliminowało możliwość łączenia rur szybkozłączkami – rozwiązanie to umożliwia swobodne docinanie rur na miejscu montażu co znacząco ułatwia pracę. W zamian zastosowaliśmy skręcane łączenia kołnierzowe, które gwarantowały wymaganą sztywność klatki samonośnej. W tym przypadku jednak każdy element jest prefabrykowany z wyprzedzeniem. Tym samym wymagana jest wysoka precyzja – gdyby, któryś z elementów nie spasował się z pozostałymi konieczne byłoby wykonanie nowego. To z kolei mogłoby opóźnić prace o nawet kilka tygodni. Wynikało to głównie z zastosowanej technologii antykorozyjnej, o której piszemy w dalszej części.

Wszystkie zastosowane komponenty posiadały niezbędne certyfikaty oraz aprobaty. Spełniały także specyficzne wymagania inwestora pod kątem zabezpieczenia korozyjnego. Przykładowo, zastosowane rury zostały dwustronnie ocynkowane ogniowo, a następnie pokryte specjalnymi warstwami antykorozyjnymi przeznaczonymi do stosowania w trudnych warunkach przemysłu chemicznego (w tym na opary kwasów i ługów).

Układ został wyposażony w dwie stacje zaworów wzbudzających (zalewowych), których celem jest natychmiastowe podanie wody gaśniczej do instalacji zraszaczowej. Zastosowano tu zalewowe zawory membranowe z krajowymi aprobatami oraz aprobatami VdS oraz FM Global.

Membranowy zawór zalewowy zastosowany w instalacji gaszenia transformatorów

Gaszenie pożaru transformatora uruchamiane było na trzy sposoby:

1. ręczne uruchomienie instalacji gaśniczej przyciskiem znajdującym się w dyżurce,
2. automatycznego uruchomienie instalacji gaśniczej sygnałem elektrycznym z układów detekcyjnych transformatora,
3. ręcznego otwarcia zaworów zalewowych.

Detekcja pożaru transformatora

System detekcji posiada dwa progi zadziałania:

• Wzrost temperatury transformatora powyżej 80^oC – jako zabezpieczenie zastosowano tu specjalny kabel sensoryczny,
• Wykrycie nieprawidłowości w kadzi z olejem chłodzącym (zwarcie, rozkład izolacji, wyciek) – jako zabezpieczenie wykorzystano tu przekaźnik Buchholza transformatora.

Gdy wystąpi jedno z wymienionych zdarzeń następuje uruchomienie alarmu dźwiękowo-akustycznego, a informacja o tym fakcie jest przekazywana do dyspozytorni. W tym momencie możliwe jest ręczne uruchomienie systemu gaszenia. Jeśli oba zdarzenia wystąpią równolegle system gaszenia uruchamiany jest automatycznie.

Jako wspomniano wyżej do detekcji pożaru wykorzystano kabel sensoryczny. Rozwiązanie to nie wymaga konserwacji i specjalnego zabezpieczenia, dlatego można go stosować w miejscach, do których nie ma dostępu lub jest on ograniczony w trakcie normalnej eksploatacji.

Próby i odbiór instalacji

Prace zakończono wykonaniem próby ciśnieniowej instalacji. W tym celu przez 24 godziny utrzymywano w rurociągach ciśnieniem 0,8 MPa. Po tym czasie sprawdzono ciśnienie w instalacji, które nie uległo zmianie. Następnie, na czas 30 min, zwiększono ciśnienie do wartości 1,6 MPa. Ten test również zakończył się powodzeniem.

Po testach ciśnieniowych wykonano test eksploatacyjny, w ramach którego uruchomiono instalację zraszaczową. Ten test również otrzymał pozytywną ocenę.

Montaż oraz odbiory wykonano zgodnie z normami:

• Polska norma PN-M-51541 „Ochrona przeciwpożarowa. Urządzenia zraszaczowe”
• Polska norma PN-B-10725:1997 „Wodociągi. Przewody zewnętrzne. Wymagania i badania”,

Test instalacji zraszaczowej chroniącej transformator przed pożarem – przykład

Pożary i wybuchu transformatorów

Pożary i wybuchu transformatorów energetycznych nie należą do rzadkości. W lutym Polska Agencja Prasowa poinformowała o pożarze transformatora w warszawskiej Elektrociepłowni Siekierki. Trwają prace mające na celu określić przyczyny. Poniżej zamieszczamy także inne przykłady z zeszłego roku.

W El. Rybnik prewencja nie wystarczyła

Prewencja w postaci automatyzacji zabezpieczeniowej, to niezbędna konieczność. Niestety, życie pokazuje, że ich skuteczność nie jest 100%. Potwierdza to przypadek z Rybnika, gdzie zabezpieczenia prewencyjne zadziałały prawidłowo, a mimo to doszło do poważnego zdarzenia… zdarzenia, które było kosztowne, ale przede wszystkim zagrażało bezpośrednio blokowi energetycznemu.

Tak przebieg zdarzenia opisuje Bolesław Słowiński w dokumencie pt. Uszkodzenie przepustu izolatorowego wysokiego napięcia transformatora blokowego – przyczyną dużej awarii w elektrowni:

Następstwem zwarcia elektrycznego była eksplozja w kadzi transformatora. Skutkiem siły eksplozji w transformatorze, przyspawana górna pokrywa kadzi na ok. 50% jej obwodu została rozwarta na ok. 80 mm. Nastąpił wyrzut i wypływ oleju transformatorowego, który się zapalił, a następnie pożar objął cały transformator blokowy.

Przyrost prądu do wartości 12,445 kA nastąpił w czasie 2,8 ms, co odnosząc się do prądu znamionowego transformatora 8TB jego wartość wyniosła: 33,5 x prąd znam. transformatora 8TB. Tak gwałtowny przyrost prądu wywołał natychmiastowe zadziałanie zabezpieczenia różnicowego oraz powiązanych pozostałych zabezpieczeń elektrycznych i wyłączenie wyłączników bloku 8, bloku 7, i linii 400 kV wyprowadzenia mocy. Przyczyną gwałtownego wzrostu prądu było zwarcie elektryczne jednofazowe fazy L2 strony 400 kV do ziemi, spowodowane uszkodzeniem przepustu izolatorowego transformatora 8TB.