TP Description to be used for Customer Technical Specifications
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Descripción del TP que se empleará En las Especificaciones Técnicas del Cliente Descripción del TP que se empleará En las Especificaciones Técnicas del Cliente Descripción del TP queenseTransformador, empleará Prevención de Explosiones e Incendios Cambiador de Derivaciones Bajo Carga y En las Especificaciones Técnicas Caja de Cables con Aceite desde 0.1 MVA del Cliente Descripción del TP que se empleará En las Especificaciones Técnicas del Cliente Revisiones del Documento: Rev Ref. Fecha Hecho Verificado Aprobado N°1 fTPd01s 24/09/01 DS FM PM Creación N°2 fTPd02s 23/05/02 FM SA PM Perfeccionamiento N°3 fTPd03s 22/08/02 FM SA PM Perfeccionamiento N°4 fTPd04es 25/02/03 DS DF PM Perfeccionamiento N°5 fTPd05s 17/06/03 FM DS PM Inserción de páginas en blanco N°6 fTPd06s 17/12/03 FM DS PM Borrado del LTPA e inserción de N°7 fTPd07s 25/02/05 FM LL DF Inserción del Detector Lineal de Calor N°8 fTPd08s 20/01/06 JW SP PM Activación de la Eliminación de Gas N°9 fTPd09s 30/03/07 DB KT PM Configuración integrada CTP N°10 fTPd10s 06/04/07 DB KT PM Configuración actualizada CTP N°11 AfTPd11s 26/06/07 DB JW PM Configuración actualizada CTP N°12 ATPdd12s 19/07/07 DB ES PM Actualización general del documento N°13 StTPdb13s 13/09/07 DB ES PM Actualización de Diseño N°14 StTPdb14s 05/17/09 PFT FrCa PhMa Evolución del TP N°31 StTPdb31s Revisión no emitida debido a coherencia con los documentos del TP 02/15/11 BrOB PFTa Amcc110516PhMa1 N°32 N°33 StTPdb32s StTPdb33s 06/12/12 05/07/14 PFTa FrCa FrCa AnMa Amcc120616PhMa16 Amcc140507PhMa1 Referencia de Modelo: Fmpxd33s Copyright © SERGI, Referencia: FtTPdba33s.docx, Fecha: octubre 20, 2015 Motivo de la Revisión Evolución del TP Modelo y actualización del contenido Inclusion of NFPA Codes Página 2 de 13 Prevención de Explosiones e Incendios en Transformadores DOCUMENTOS REFERENCIADOS, DISPONIBLES A SOLICITUD DEL CLIENTE No. [1] [2] [3] [4] [5] Referencia FtTPdb FtTPgd FtTPgaab FtTPgba FtTPgh Publicaciones Descripción del TP que se empleará en las Especificaciones Técnicas del Cliente Folleto Presentación del Transformer Protector (CD ROM) Referencias Mundiales TP Programa de la Presentación No. [6] Referencia FtTPpa Publicaciones Adaptación a Transformadores Nuevos [7] FtTPpb Adaptación a Transformadores Existentes [8] FtTPpc Montaje en Sitio, Puesta en Servicio y Pruebas [9] FtTPpd Operación, Mantenimiento y Pruebas Periódicas No. [10] Referencia AtTPrtfa01e Publicaciones Attestation from CEPEL Laboratory “Recommended Practice for Fire Protection for Electric Generating Plants and High [11] AtTPrdab Voltage Direct Current Converter Stations”, NFPA 850, 2010 edition* “Recommended Practice for Fire Protection for Hydroelectric Generating Plants”, [12] AtTPrdac NFPA 851, 2010 edition* NOTA: AtTPrdab & AtTPrdac documentos solo están disponibles en www.NFPA.org en Idioma Inglés No. Referencia Documentos Adicionales “Calculo del desempeño de la Válvula de Alivio de Presión en comparación con el TRANSFORMER PROTECTOR en un transformador durante un cortocircuito” [13] AtTPra02b01s [14] AtTPra03b03s “Incidentes de Explosiones e Incendios en Transformadores, Pautas para la Evolución de Costos par Danos, Beneficio Financiero del TRANSFORMER PROTECTOR” [15] AtTPra06b01s Una Respuesta Para Prevenir Explosiones E Incendio en Transformadores: Pruebas en Vivo en Transformadores de Gran Tamaño: Análisis y Simulaciones” [16] AtTPra21p01e “Transformer Fast Tank Depressurization with Oil Bushing Cable Box Protections”* [17] AtTPra22p01e “Development of a Two-Way Fluid Structure Coupling for Studying Power Transformers Subjected to Internal Dynamic Over-Pressure”* Documento Disponible Únicamente en Inglés. Advertencia SERGI no asume ninguna responsabilidad o garantía respecto al contenido de este documento. SERGI se reserva el derecho a modificar este documento o revisar las especificaciones del producto descrito. La información contenida en este documento es provista a nuestros clientes para uso general. Los clientes deberán tener presente que el TRANSFORMER PROTECTOR está sujeto a múltiples patentes. Por lo tanto, todos nuestros clientes deberán asegurarse de no infringir en ninguna patente. Información de Contacto: SERGI France 186 avenue du Général de Gaulle P.O. Box 90 78260 Achères France Tel: (+33) 1 39 22 48 40| Fax: (+33) 1 39 22 11 11 Página Web: http://www.sergi-france.com Correos Electrónicos: sergi@sergi-france.com | project@sergi-france.com | sales@sergi-france.com | quality@sergi-france.com marketing@sergi-france.com | research@sergi-france.com | development@sergi-france.com after.sales@sergi-france.com | administration@sergi-france.com Referencia de Modelo: Fmpxd33s Copyright © SERGI, Referencia: FtTPdba33s.docx, Fecha: octubre 20, 2015 Página 3 de 13 Prevención de Explosiones e Incendios en Transformadores TABLA DE CONTENIDOS SUMARIO ......................................................................................................................................................... 5 1 ESPECIFICACIÓN TECNICA COMPLETA ..................................................................................................... 6 1.1 ORIGEN, CAUSAS Y CONSECUENCIAS DE LA EXPLOSIÓN E INCENDIOS EN TRANSFORMADORES ....................................... 6 1.2 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO ............................................................................................................................... 6 1.3 DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO ........................................................................................................................ 8 1.3.1 Cálculo del Incremento de Presión .................................................................................................. 8 1.3.2 Cálculo de Despresurización ........................................................................................................... 8 1.4 PRUEBAS ..................................................................................................................................................... 8 1.5 RECOMENDACIONES DE NFPA ......................................................................................................................... 8 2 ESPECIFICACIÓN TÉCNICA SIMPLIFICADA ................................................................................................ 9 2.1 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO ............................................................................................................................... 9 2.2 DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO ...................................................................................................................... 10 2.2.1 Cálculo del Incremento de Presión ................................................................................................ 10 2.2.2 Cálculo de la Despresurización ...................................................................................................... 10 2.3 PRUEBAS ................................................................................................................................................... 10 2.4 RECOMENDACIONES DE NFPA ....................................................................................................................... 10 3 ESPECIFICACIÓN TECNICA EN UNA PÁGINA .......................................................................................... 11 3.1 3.2 3.3 4 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO ............................................................................................................................. 11 DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO ...................................................................................................................... 11 PRUEBAS Y RECOMENDACIONES DE NFPA ....................................................................................................... 11 ESPECIFICACIÓN TECNICA EN UNA MEDIA PÁGINA ............................................................................... 12 4.1 4.2 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO ............................................................................................................................. 12 TAMAÑO, PRUEBAS, Y RECOMENDACIONES DE NFPA ........................................................................................ 12 Referencia de Modelo: Fmpxd33s Copyright © SERGI, Referencia: FtTPdba33s.docx, Fecha: octubre 20, 2015 Página 4 de 13 Prevención de Explosiones e Incendios en Transformadores SUMARIO El objetivo de este documento es ayudar a las autoridades, industrias, consultores y compañías de ingeniería a incluir el TRANSFORMER PROTECTOR (TP) en sus Especificaciones Técnicas. Esta tecnología, Sistema de Despresurización Rápida, es recomendada por la edición 2010 de NFPA. Se propone cuatro tipos de especificaciones técnicas: versión completa, simplificada, una página y media página. En las Especificaciones Técnicas propuestas, la expresión «Prevención de Explosión e Incendio en Transformadores, Cambiadores de Derivaciones Bajo Carga y Caja de cables para boquillas en aceite» es remplazada por el término « Sistema de Despresurización Rápida ». Como el dimensionamiento y las pruebas del Sistema de Despresurización Rápida son de suma importancia, la generación del gas durante el corto circuito, el pico de presión dinámico originado, el gradiente de presión y los cálculos de despresurización son puestos en relieve. Como el Sistema de Despresurización Rápida tiene que cumplir con las recomendaciones de la NFPA, el Sistema de Despresurización Rápida deberá ser pasivo y debe activarse sin sensores ni actuadores eléctricos. Referencia de Modelo: Fmpxd33s Copyright © SERGI, Referencia: FtTPdba33s.docx, Fecha: octubre 20, 2015 Página 5 de 13 Prevención de Explosiones e Incendios en Transformadores 1 ESPECIFICACIÓN TECNICA COMPLETA 1.1 ORIGEN, CAUSAS Y CONSECUENCIAS DE LA EXPLOSIÓN E INCENDIOS EN TRANSFORMADORES Los transformadores de potencia son considerados entre los equipos más caros instalados en las centrales eléctricas y subestaciones. Estos contienen una gran cantidad de sustancia combustible que puede propagar el fuego a instalaciones cercanas: Por ello, su protección debe recibir atención especial. Generalmente la explosión e incendio de un transformador son el resultado de una falla en el tanque. Esta puede ser causada por sobrecargas, corto circuitos o fallas en algún equipo vinculado al transformador como los Cambiadores de Derivaciones Bajo Carga o las Cajas de Cable con Aceite/Cajas de Cable para Boquillas en Aceite. El primer Mega Joule de un arco eléctrico crea un enorme volumen de gas explosivo durante el primer milisegundo, 2.3m³ - 81.2 pies³. Esta enorme producción de gas crea un pico de presión dinámica y el tanque del transformador es violentamente sacudido por una aceleración que alcanza los 400g. Esta onda de choque viaja dentro del tanque a la velocidad del sonido en el aceite, 1,200 m/s – 3937 pies/s. El primer pico de presión de la onda resultante, el cual posee una amplitud inicial de hasta 14 bares, activa el Conjunto de Despresurización del Transformador, de los Cambiadores de Derivaciones Bajo Carga, y de las Cajas de Cables para Boquillas en Aceite antes de que la presión estática se incremente dentro del tanque y provoque su explosión. Los transformadores explotan porque no están protegidos contra el rápido incremento de la presión estática. La Válvula de Sobrepresión (VSP) no es efectiva durante un corto circuito pues todos los transformadores destruidos en siniestros están equipados con ella. Adicionalmente, como los tanques de los transformadores no cumplen con los estándares ASME, las soluciones contra la explosión de los transformadores utilizando la estructura del tanque, tal como el Refuerzo Local del Tanque o basándose en la elasticidad del tanque, último paso antes de la explosión, son soluciones muy dudosas. La resistencia del Tanque en función del tiempo nunca ha sido estudiada y nunca ha sido probada, y adoptar dichas soluciones sería muy riesgoso. El Sistema de Despresurización Rápida cumplirá con las recomendaciones de la NFPA 850 & 851. El Sistema de Despresurización Rápida permitirá despresurizar el transformador luego de unos pocos milisegundos después de ocurrida una falla eléctrica. El Sistema de Despresurización Rápida no dependerá de ninguna señal proveniente de otra protección para evitar demoras que ocasionarían la explosión del transformador. 1.2 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO El Sistema de Despresurización Rápida contará con varios conjuntos, cada conjunto tiene una función específica: El Conjunto de Despresurización (CD) evitará la explosión del Transformador, del Cambiador de Derivaciones Bajo Carga (CDBC) y Cajas de Cables para Boquillas en Aceite (CCBA) cuando se produzca un corto circuito en ello. Cada Conjunto de Despresurización liberará la presión dinámica en milisegundos y una Cámara de Descompresión facilitará la despresurización a alta velocidad. El tiempo de despresurización constituye un parámetro crítico. Por esa razón, el diámetro del Conjunto de Despresurización deberá de ser calculado individualmente para cada tipo de Transformador. Un Conjunto de Inyección de Gas Inerte (CIGI) permitirá garantizar la seguridad de las personas y evitar el efecto bazuca causado por el contacto del gas explosivo con el aire (oxígeno) al abrir el tanque después del incidente. El CIGI crea un ambiente seguro dentro del Transformador y del Cambiador de Derivaciones Bajo Carga después del proceso de despresurización inyectando un gas inerte que también enfría el tanque. Un Tanque de Separación Aceite-Gas (TSAG) recogerá la mezcla de aceite despresurizado y gases inflamables explosivos para separar el aceite de los gases. Los gases explosivos serán conducidos a un área remota y segura a través de la Tubería de Evacuación de Gases Explosivos (TEGE). La eficiencia y confiabilidad del Sistema de Despresurización Rápida deberá ser garantizada por el CD, el cual se abrirá bajo el primer pico de presión dinámica de la onda de choque, evitando la explosión del transformador antes de que la presión estática aumente. En el proceso de despresurización no se emplearán actuadores ni disparadores eléctricos porque estos añadirían retrasos inaceptables al proceso. Es posible separar el TSAG del transformador pero el costo de instalación es más alto porque: Cuando el TSAG está integrado al conservador no hay la necesidad de hacer instalaciones locales. Referencia de Modelo: Fmpxd33s Copyright © SERGI, Referencia: FtTPdba33s.docx, Fecha: octubre 20, 2015 Página 6 de 13 Prevención de Explosiones e Incendios en Transformadores Cuando el TSAG es independiente del conservador, se requiere un tanque adicional y tuberías. El Conjunto de Despresurización para la prevención de explosión en Transformadores, Cambiadores de Derivaciones Bajo Carga, y Cajas de Cables para Boquillas en Aceite deberá ser preferencialmente de tipo Vertical (CDV), instalado en la parte superior del tanque del transformador. Si existen problemas de interferencia eléctrica con la alta tensión que impiden la instalación del Conjunto de Despresurización Vertical (CDV), entonces un Conjunto de Despresurización a 45° (CD45°) o un Conjunto de Despresurización Horizontal (CDH) deberá ser instalado. Para transformadores pequeños, típicamente con potencias por debajo de 5 MVA como en los bunker de transformadores, el TP podrá ser instalado sin ningún inconveniente. El fabricante del transformador tendrá que integrar el TSAG en el conservador; la sección asignada para el TSAG en el conservador del transformador deberá tener un volumen mínimo de 0.5m3 – 17.6 ft3. Si el fabricante del transformador tiene problemas para adaptar esta sección en el conservador, entonces el TSAG podrá ser instalado en otra localización pero en ese caso la parte superior del TSAG deberá siempre estar ubicada a 10 cm – 4 pulgadas por encima de la parte superior del conservador del transformador. Existen varias configuraciones posibles para el TSAG: TSAGC, TSAG Compartimento en el conservador, recomendado y ubicado en una sección del conservador. TSAGE, TSAG Elevado, ubicado sobre el conservador del transformador. TSAGM, TSAG fijado en la Mampara, instalado y asegurado en el muro corta fuego. Dependiendo de la opción elegida por el cliente se podrá emplear uno de dos tipos de inyección de Gas Inerte, la inyección manual o la automática. La inyección manual puede ser accionada desde o La sala de control. Sin embargo, alarmas deben recordar a los operadores que es necesario inyectar gas inerte antes de que los equipos de mantenimiento entren en acción (debido al efecto bazuca). o El Conjunto de Inyección de Gas Inerte, cerca al transformador en un área segura. De ser solicitado, el Conector Rápido para la Inyección de Gas Inerte (opción) puede ser suministrado para desconectar completamente y anular todo riesgo de inyección accidental en el transformador. En el caso de la inyección automática, se requiere dos señales simultáneas para activar la Inyección de Gas Inerte: o Que el Indicador de Activación del Disco de Ruptura confirme la presión dinámica y el inicio del proceso de despresurización; o Que una de las señales de protección eléctrica confirme la falla eléctrica del Transformador, del Cambiador de Derivaciones Bajo Carga, o de la Caja de Cables para Boquillas en Aceite que esté protegido. La inyección durará 45 minutos y el flujo de Gas Inerte evitará que el aire (oxígeno) entre en contacto con los gases explosivos y además enfriará el Transformador, el Cambiador de Derivaciones Bajo Carga, y la Caja de Cables para Boquillas en Aceite. Como resultado, no queda más gas explosivo una vez culminada la inyección de nitrógeno. Por lo tanto los equipos de mantenimiento podrán empezar su trabajo. El sistema de extinción de fuego denominado “Agitado y Vaciado con Gas Inerte” servirá como respaldo a la prevención de incendio y explosión en transformadores con potencia igual o superior a 5MVA. El sistema de extinción de incendio de respaldo “Agitado y Vaciado con Gas Inerte” deberá ser activado por señales diferentes de las utilizadas por el método de prevención, excepto la señal de las protecciones eléctricas: Una señal del Detector Lineal de Calor ubicado sobre el transformador; Una señal de las protecciones eléctricas del transformador. Referencia de Modelo: Fmpxd33s Copyright © SERGI, Referencia: FtTPdba33s.docx, Fecha: octubre 20, 2015 Página 7 de 13 Prevención de Explosiones e Incendios en Transformadores 1.3 DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO 1.3.1 CÁLCULO DEL INCREMENTO DE PRESIÓN Para evitar la explosión del transformador y por tanto su incendio, el proveedor deberá analizar y calcular el mecanismo de ruptura del aceite bajo condiciones térmicas que genere en el tanque presión dinámica y estática. Esto se deberá efectuar para todos los lugares en donde exista riesgo de corto circuito dentro del tanque del Transformador, del Cambiador de Derivaciones Bajo Carga, y de las Caja de Cables para Boquillas en Aceite, y contrastándolos con la posición del Conjunto de Despresurización para calcular el volumen máximo de producción de gas explosivo cuando el arco eléctrico transfiere toda la energía del corto circuito al aceite. Se deberá emplear el modelo multi-físico para calcular el volumen de gas producido en función del tiempo, la amplitud del pico de presión, los parámetros de la presión dinámica, el gradiente de presión y el incremento de la presión estática para determinar la cantidad de mezcla aceite-gas que será evacuada del tanque del Transformador, del Cambiador de Derivaciones Bajo Carga, y de la Caja de Cables para Boquillas en Aceite para evitar la explosión. 1.3.2 CÁLCULO DE DESPRESURIZACIÓN Los parámetros de la despresurización se deberán calcular tomando en cuenta los gradientes de presión y el volumen de gases producidos en función del tiempo. Por tanto, el modelo multi-físico debe incluir: La abertura de los Discos de Ruptura en función del tiempo y el gradiente de presión; La velocidad de la mezcla aceite-gas en función del tiempo durante el proceso de despresurización, considerando todas las pérdidas de energía; La producción de gas inflamable y explosivo durante la despresurización en función del tiempo; El volumen de la mezcla gas-aceite que debe ser evacuada para evitar la explosión y el incendio del transformador, en función del tiempo; La caída de presión del tanque del transformador, en función del tiempo. 1.4 PRUEBAS El proveedor certificará que el Sistema de Despresurización Rápida se activa con el primer pico de presión dinámica antes de que la presión estática aumente y de que el tanque del transformador explote. Por tanto, un Certificado Oficial de Prueba otorgado por un laboratorio reconocido e independiente y de un país diferente al país de fabricación deberá ser provisto. El proveedor deberá mostrar un Certificado de Pruebas que se han efectuado una serie de al menos 25 pruebas exitosas al Sistema de Despresurización Rápida ante eventos de arcos eléctricos, de los cuales al menos 5 pruebas deben ser de más de 1 Mega Joule dentro del tanque de un transformador cerrado y lleno de aceite. Este Certificado de Prueba deberá ser otorgado por un laboratorio reconocido e independiente y de un país diferente al país de fabricación. El proveedor deberá mostrar evidencia que el Sistema de Despresurización Rápida ha evitado la explosión como mínimo de 10 transformadores en 5 países diferentes y al menos ha evitado la explosión de 3 transformadores de una potencia mayor a 400MVA. 1.5 RECOMENDACIONES DE NFPA El Sistema de Despresurización Rápida deberá cumplir con la descripción para Plantas de Generación y Subestaciones por la edición 2010 de National Fire Protection Association: NFPA 850 (Recommended Practice for Fire Protection for Electric Generating Plants and High Voltage Direct Current Converter Stations). Ver “AtTPrdab - NFPA 850”. NFPA 851 (Recommended Practice for Fire Protection for Hydroelectric Generating Plants). Ver “AtTPrdac - NFPA 851”. Por lo tanto, el Sistema de Despresurización Rápida deberá ser pasivo y debe activarse sin sensores ni actuadores eléctricos Referencia de Modelo: Fmpxd33s Copyright © SERGI, Referencia: FtTPdba33s.docx, Fecha: octubre 20, 2015 Página 8 de 13 Prevención de Explosiones e Incendios en Transformadores 2 ESPECIFICACIÓN TÉCNICA SIMPLIFICADA 2.1 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO El Sistema de Despresurización Rápida contará con varios conjuntos, cada conjunto tiene una función específica: El Conjunto de Despresurización (CD) evitará la explosión del Transformador, del Cambiador de Derivaciones Bajo Carga y Cajas de Cables para Boquillas en Aceite cuando se produzca un corto circuito en ello. Cada Conjunto de Despresurización liberará la presión dinámica en milisegundos y una Cámara de Descompresión facilitará la despresurización a alta velocidad. El tiempo de despresurización constituye un parámetro crítico. Por esa razón, el diámetro del Conjunto de Despresurización deberá de ser calculado individualmente para cada tipo de Transformador. Un Conjunto de Inyección de Gas Inerte (CIGI) permitirá garantizar la seguridad de las personas y evitar el efecto bazuca causado por el contacto del gas explosivo con el aire (oxígeno) al abrir el tanque después del incidente. El CIGI crea un ambiente seguro dentro del Transformador y del Cambiador de Derivaciones Bajo Carga después del proceso de despresurización inyectando un gas inerte que también enfría el tanque. Un Tanque de Separación Aceite-Gas (TSAG) recogerá la mezcla de aceite despresurizado y gases inflamables explosivos para separar el aceite de los gases. Los gases explosivos serán conducidos a un área remota y segura a través de la Tubería de Evacuación de Gases Explosivos (TEGE). Es posible separar el TSAG del transformador pero el costo de instalación es más alto porque: Cuando el TSAG está integrado al conservador no hay la necesidad de hacer instalaciones locales. Cuando el TSAG es independiente del conservador, se requiere un tanque adicional y tuberías. El Conjunto de Despresurización para la prevención de explosión en Transformadores, Cambiadores de Derivaciones Bajo Carga, y Cajas de Cables para Boquillas en Aceite deberá ser preferencialmente de tipo Vertical (CDV), instalado en la parte superior del tanque del transformador. Si existen problemas de interferencia eléctrica con la alta tensión que impiden la instalación del Conjunto de Despresurización Vertical (CDV), entonces un Conjunto de Despresurización a 45° (CD45°) o un Conjunto de Despresurización Horizontal (CDH) deberá ser instalado. Para transformadores pequeños, típicamente con potencias por debajo de 5 MVA como en los bunker de transformadores, el TP podrá ser instalado sin ningún inconveniente. El fabricante del transformador tendrá que integrar el TSAG en el conservador; la sección asignada para el TSAG en el conservador del transformador deberá tener un volumen mínimo de 0.5m3 – 17.6 ft3. Si el fabricante del transformador tiene problemas para adaptar esta sección en el conservador, entonces el TSAG podrá ser instalado en otra localización pero en ese caso la parte superior del TSAG deberá siempre estar ubicada a 10 cm – 4 pulgadas por encima de la parte superior del conservador. Existen varias configuraciones posibles para el TSAG: TSAGC, TSAG Compartimento en el conservador, recomendado y ubicado en una sección del conservador, TSAGE, TSAG Elevado, ubicado sobre el conservador del transformador, TSAGM, TSAG fijado en la Mampara, instalado y asegurado en el muro corta fuego, Dos tipos de inyección de Gas Inerte son posibles, la inyección manual que podrá ser suministrada de ser solicitado por el cliente con el Conector Rápido para la Inyección de Gas Inerte para anular completamente el riesgo de inyección accidental en el transformador, o la inyección automática dependiendo de la elección del cliente. La inyección durará 45 minutos y el flujo de Gas Inerte evitará que el aire (oxígeno) entre en contacto con los gases explosivos y además enfriará el Transformador, el Cambiador de Derivaciones Bajo Carga, y la Caja de Cables para Boquillas en Aceite. Como resultado, no queda más gas explosivo una vez culminada la inyección de nitrógeno. Por lo tanto los equipos de mantenimiento podrán empezar su trabajo. El sistema de extinción de fuego denominado “Agitado y Vaciado con Gas Inerte” servirá como respaldo a la prevención de incendio y explosión en transformadores con potencia igual o superior a 5MVA. Referencia de Modelo: Fmpxd33s Copyright © SERGI, Referencia: FtTPdba33s.docx, Fecha: octubre 20, 2015 Página 9 de 13 Prevención de Explosiones e Incendios en Transformadores 2.2 DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO 2.2.1 CÁLCULO DEL INCREMENTO DE PRESIÓN Para evitar la explosión del transformador y por tanto su incendio, el proveedor deberá analizar y calcular el mecanismo de ruptura del aceite bajo condiciones térmicas que genere en el tanque presión dinámica y estática. Esto se deberá efectuar para todos los lugares en donde exista riesgo de corto circuito dentro del tanque del Transformador, del Cambiador de Derivaciones Bajo Carga, y de las Caja de Cables para Boquillas en Aceite, y contrastándolos con la posición del Conjunto de Despresurización para calcular el volumen máximo de producción de gas explosivo cuando el arco eléctrico transfiere toda la energía del corto circuito al aceite. Se deberá emplear el modelo multi-físico para calcular el volumen de gas producido en función del tiempo, la amplitud del pico de presión, los parámetros de la presión dinámica, el gradiente de presión y el incremento de la presión estática para determinar la cantidad de mezcla aceite-gas que será evacuada del tanque del Transformador, del Cambiador de Derivaciones Bajo Carga, y de la Caja de Cables para Boquillas en Aceite para evitar la explosión. 2.2.2 CÁLCULO DE LA DESPRESURIZACIÓN Los parámetros de la despresurización se deberán calcular tomando en cuenta los gradientes de presión y el volumen de gases producidos en función del tiempo. Por tanto, el modelo multi-físico debe incluir: La abertura de los Discos de Ruptura en función del tiempo y el gradiente de presión; La velocidad de la mezcla aceite-gas en función del tiempo durante el proceso de despresurización, considerando todas las pérdidas de energía; La producción de gas inflamable y explosivo durante la despresurización en función del tiempo; El volumen de la mezcla gas-aceite que debe ser evacuada para evitar la explosión y el incendio del transformador, en función del tiempo; La caída de presión del tanque del transformador, en función del tiempo. 2.3 PRUEBAS El proveedor certificará que el Sistema de Despresurización Rápida se activa con el primer pico de presión dinámica antes de que la presión estática aumente y de que el tanque del transformador explote. Por tanto, un Certificado Oficial de Prueba otorgado por un laboratorio reconocido e independiente y de un país diferente al país de fabricación deberá ser provisto. El proveedor deberá mostrar un Certificado de Pruebas que se han efectuado una serie de al menos 25 pruebas exitosas al Sistema de Despresurización Rápida ante eventos de arcos eléctricos, de los cuales al menos 5 pruebas deben ser de más de 1 Mega Joule dentro del tanque de un transformador cerrado y lleno de aceite. Este Certificado de Prueba deberá ser otorgado por un laboratorio reconocido e independiente y de un país diferente al país de fabricación. El proveedor deberá mostrar evidencia que el Sistema de Despresurización Rápida ha evitado la explosión como mínimo de 10 transformadores en 5 países diferentes y al menos ha evitado la explosión de 3 transformadores de una potencia mayor a 400MVA. 2.4 RECOMENDACIONES DE NFPA El Sistema de Despresurización Rápida deberá cumplir con la descripción para Plantas de Generación y Subestaciones por la edición 2010 de National Fire Protection Association: NFPA 850 (Recommended Practice for Fire Protection for Electric Generating Plants and High Voltage Direct Current Converter Stations). Ver “AtTPrdab - NFPA 850”. NFPA 851 (Recommended Practice for Fire Protection for Hydroelectric Generating Plants). Ver “AtTPrdac - NFPA 851”. Por lo tanto, el Sistema de Despresurización Rápida deberá ser pasivo y debe activarse sin sensores ni actuadores eléctricos Referencia de Modelo: Fmpxd33s Copyright © SERGI, Referencia: FtTPdba33s.docx, Fecha: octubre 20, 2015 Página 10 de 13 Prevención de Explosiones e Incendios en Transformadores 3 ESPECIFICACIÓN TECNICA EN UNA PÁGINA 3.1 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO El Sistema de Despresurización Rápida contará con varios conjuntos, cada conjunto tiene una función específica: El Conjunto de Despresurización (CD) evitará la explosión del Transformador, del Cambiador de Derivaciones Bajo Carga y Cajas de Cables para Boquillas en Aceite cuando se produzca un corto circuito en ello. Cada Conjunto de Despresurización liberará la presión dinámica en milisegundos y una Cámara de Descompresión facilitará la despresurización a alta velocidad. Se requerirá un Conjunto de Inyección de Gas Inerte (CIGI) para garantizar la seguridad de las personas y evitar el efecto bazuca causado por el contacto del gas explosivo con el aire (oxígeno) al abrir el tanque después del incidente. El CIGI crea un ambiente seguro dentro del Transformador y del Cambiador de Derivaciones Bajo Carga después del proceso de despresurización inyectando un gas inerte que también enfría el tanque. Un Tanque de Separación Aceite-Gas (TSAG) recogerá la mezcla de aceite despresurizado y gases inflamables explosivos para separar el aceite de los gases. Es recomendado de ubicar el TSAG en una sección del conservador del transformador como se hace muchas veces para el conservador para el aceite del CDBC. La sección asignada para el TSAG en el conservador del transformador deberá tener un volumen mínimo de 0.5m3 – 17.6 ft3. Los gases explosivos serán conducidos a un área remota y segura a través de la Tubería de Evacuación de Gases Explosivos (TEGE). Es posible separar el TSAG del transformador. En ese caso, la parte superior del TSAG deberá siempre estar ubicada a 10 cm – 4 pulgadas por encima de la parte superior del conservador. La Inyección de Gas Inerte puede ser manual, incluyendo como opción el Conector Rápido para la Inyección de Gas Inerte, o automática, dependiendo de la elección del cliente. 3.2 DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO Para evitar la explosión del transformador y por tanto su incendio, el proveedor deberá analizar y calcular el mecanismo de ruptura de aceite bajo condiciones térmicas que genere en el tanque presión dinámica y estática. Se deberá emplear el modelo multi-físico para calcular el volumen de gas producido en función del tiempo, la amplitud del pico de presión, los parámetros de la presión dinámica, el gradiente de presión y el incremento de la presión estática para determinar la cantidad de mezcla aceite-gas que será evacuada del tanque del Transformador, del Cambiador de Derivaciones Bajo Carga, y de la Caja de Cables para Boquillas en Aceite para evitar la explosión. El modelo multi-fisico deberá también calcular durante el proceso de despresurización, en función del tiempo: abertura de los Discos de Ruptura, velocidad de la mezcla aceite-gas y caída de presión del tanque del transformador. 3.3 PRUEBAS Y RECOMENDACIONES DE NFPA El proveedor certificará que el Sistema de Despresurización Rápida se activa con el primer pico de presión dinámica antes de que la presión estática aumente y de que el tanque del transformador explote. Por tanto, un Certificado Oficial de Prueba otorgado por un laboratorio reconocido e independiente y de un país diferente al país de fabricación deberá ser provisto. El proveedor deberá mostrar un Certificado de Pruebas que se han efectuado una serie de al menos 25 pruebas exitosas al Sistema de Despresurización Rápida ante eventos de arcos eléctricos, de los cuales al menos 5 pruebas deben ser de más de 1 Mega Joule dentro del tanque de un transformador cerrado y lleno de aceite. Este Certificado de Prueba deberá ser otorgado por un laboratorio reconocido e independiente y de un país diferente al país de fabricación. El proveedor deberá mostrar evidencia que el Sistema de Despresurización Rápida ha evitado como mínimo 10 transformadores en 5 países diferentes y al menos ha evitado la explosión de 3 transformadores de una potencia mayor a 400MVA. El Sistema de Despresurización Rápida deberá cumplir con la descripción para Plantas de Generación y Subestaciones por la edición 2010 de National Fire Protection Association: NFPA 850. Ver “AtTPrdab - NFPA 850”. NFPA 851Ver “AtTPrdac - NFPA 851”. Por lo tanto, el Sistema de Despresurización Rápida deberá ser pasivo y debe activarse sin sensores ni actuadores eléctricos. Referencia de Modelo: Fmpxd33s Copyright © SERGI, Referencia: FtTPdba33s.docx, Fecha: octubre 20, 2015 Página 11 de 13 Prevención de Explosiones e Incendios en Transformadores 4 ESPECIFICACIÓN TECNICA EN UNA MEDIA PÁGINA 4.1 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO El Sistema de Despresurización Rápida contará con varios conjuntos, cada conjunto tiene una función específica: El Conjunto de Despresurización (CD) evitará la explosión del Transformador, del Cambiador de Derivaciones Bajo Carga y Cajas de Cables para Boquillas en Aceite. Se requerirá un Conjunto de Inyección de Gas Inerte (CIGI) para garantizar la seguridad de las personas y evitar el efecto bazuca causado por el contacto del gas explosivo con el aire (oxígeno) al abrir el tanque después del incidente. Un Tanque de Separación Aceite-Gas (TSAG) recogerá la mezcla de aceite despresurizado y gases inflamables explosivos para separar el aceite de los gases. Los gases explosivos serán conducidos a un área remota y segura a través de la Tubería de Evacuación de Gases Explosivos (TEGE). 4.2 TAMAÑO, PRUEBAS, Y RECOMENDACIONES DE NFPA Para evitar la explosión del transformador y por tanto su incendio, el proveedor deberá analizar y calcular el mecanismo de ruptura de aceite bajo condiciones térmicas que genere en el tanque presión dinámica y estática. Se deberá emplear el modelo multi-físico para calcular el volumen de gas producido en función del tiempo, la amplitud del pico de presión, los parámetros de la presión dinámica, el gradiente de presión y el incremento de la presión estática para determinar la cantidad de mezcla aceite-gas que será evacuada del tanque del Transformador, del Cambiador de Derivaciones Bajo Carga, y de la Caja de Cables para Boquillas en Aceite para evitar la explosión. El modelo multi-fisico deberá también calcular durante el proceso de despresurización, en función del tiempo: abertura de los Discos de Ruptura, velocidad de la mezcla aceite-gas y caída de presión del tanque del transformador. El proveedor certificará que el Sistema de Despresurización Rápida se activa con el primer pico de presión dinámica antes de que la presión estática aumente y de que el tanque del transformador explote. Por tanto, un Certificado Oficial de Prueba otorgado por un laboratorio reconocido e independiente y de un país diferente al país de fabricación deberá ser provisto. El proveedor deberá mostrar un Certificado de Pruebas que se han efectuado una serie de al menos 25 pruebas exitosas al Sistema de Despresurización Rápida ante eventos de arcos eléctricos, de los cuales al menos 5 pruebas deben ser de más de 1 Mega Joule dentro del tanque de un transformador cerrado y lleno de aceite. Este Certificado de Prueba deberá ser otorgado por un laboratorio reconocido e independiente y de un país diferente al país de fabricación. El proveedor deberá mostrar evidencia que el Sistema de Despresurización Rápida ha evitado la explosión como mínimo de 10 transformadores en 5 países diferentes y al menos ha evitado la explosión de 3 transformadores de una potencia mayor a 400MVA. El Sistema de Despresurización Rápida deberá cumplir con la descripción para Plantas de Generación y Subestaciones por la edición 2010 de National Fire Protection Association: NFPA 850. Ver “AtTPrdab - NFPA 850”; NFPA 851Ver “AtTPrdac - NFPA 851”. Por lo tanto, el Sistema de Despresurización Rápida deberá ser pasivo y debe activarse sin sensores ni actuadores eléctricos Referencia de Modelo: Fmpxd33s Copyright © SERGI, Referencia: FtTPdba33s.docx, Fecha: octubre 20, 2015 Página 12 de 13 SERGI France 186 avenue du Général de Gaulle P.O. Box 90 78260 Achères France Tel: (+33) 1 39 22 48 40 | Fax: (+33) 1 39 22 11 11
