Zabezpieczony transformator = bezpieczny zakład

Zabezpieczony transformator = bezpieczny zakład

Transformator to urządzenie służące do przemieszczania energii elektrycznej pomiędzy obwodami. Jako że do jego chłodzenia używa się oleju transformatorowego, który jest substancją łatwopalną, w przypadku awarii może być bardzo niebezpieczny. Czy istnieje skuteczny sposób na zabezpieczenia transformatora, tak aby nie stwarzał zagrożenia? Odpowiedzią jest Sergi Transformer Protector – najnowocześniejszy system bezpieczeństwa tego typu na rynku.

Zazwyczaj takie urządzenia jak transformatory, przy regularnym serwisie, wysokiej jakości produkcji oraz prawidłowej konstrukcji pracują stabilnie. Jednak ze względu na zawartość oleju transformatorowego, w przypadku awarii, mogą być dużym zagrożeniem dla otoczenia, w którym się znajdują. Dlatego niezwykle istotne jest zapewnienie odpowiednich systemów zabezpieczających, chroniących zarówno sprzęt i środowisko, jak i życie człowieka.

Przyczyny awarii transformatorów

transformator zaplon

Producenci transformatorów nieustannie udoskonalają technologię, jednak w dalszym ciągu niemożliwe jest zapewnienie ich całkowitej bezawaryjności. Nie można również przewidzieć, w którym momencie zwarcie o niskiej impedancji w transformatorze powstanie. Nierealne przewidzenie jest także, jak duże będzie zwarcie i jak długo powstały łuk będzie trwał. Trudno zatem założyć jakie przyniesie konsekwencje. A transformatory jako stałe urządzenia pracują nawet 30-40 lat.

Najczęściej do niebezpiecznych zdarzeń z udziałem transformatorów dochodzi przez różnego rodzaju zwarcia wewnętrzne oraz eksplozje izolatorów. Zwarcie wewnętrzne powoduje, że powstaje łuk elektryczny, który w ciągu kilku milisekund doprowadza do odparowania oleju transformatorowego. Wygenerowany w ten sposób gaz powoduje wzrost ciśnienia dynamicznego, które następnie stabilizuje się i przekształca w ciśnienie statyczne wewnątrz kadzi. To ostatecznie skutkuje eksplozją.

Przy łuku elektrycznym w pierwszych milisekundach wytwarzana jest ogromna ilość gazów wybuchowych. Wytworzenie się ogromnej ilości gazów powoduje jeden pik ciśnienia dynamicznego. To poddaje transformator gwałtownym wstrząsom na skutek przyśpieszeń dochodzących nawet do 400g. Fala uderzeniowa przemieszcza się w kadzi transformatora z prędkością dźwięku w oleju, czyli 1200 m/s.

Podstawowy element wyposażenia transformatorów stanowią izolatory przepustowe, które w dużym stopniu determinują ich niezawodną pracę. Statystyki światowe potwierdzają, że uszkodzenia izolatorów przepustowych stanowią od 10 do 40% całkowitej liczby uszkodzeń transformatorów energetycznych. Pomimo różnego rodzaju systemów prewencyjnych i regularnych przeglądów, większość awaryjnych zdarzeń to uszkodzenia „nagłe”, których nie można przewidzieć.

Dlaczego należy zabezpieczyć transformator?

transformator iskra

Niezwykle istotny jest rozwój świadomości w zakresie odpowiednich systemów ochrony przeciwwybuchowej. Bez tego transformatory mogą stwarzać bardzo poważne zagrożenie nie tylko dla mienia przedsiębiorstwa czy otaczającego ich środowiska naturalnego, ale przede wszystkim dla zdrowia i życia ludzkiego.

Stosowanie zwiększonej ochrony przeciwwybuchowej jest konieczne przede wszystkim w przypadku zainstalowania transformatora w strefie o szczególnych wymaganiach bezpieczeństwa. Do takich stref należą np.: podziemne kawerny, strefy o bardzo wysokich temperaturach otoczenia, w zabudowie wielkomiejskiej, sąsiedztwie ważnych instalacji bądź obiektów, instalacji na transformatorach już pracujących, ale wymagających dodatkowej ochrony transformatorów pracujących w warunkach przeciążeniowych i co najważniejsze na urządzeniach strategicznych infrastruktury krytycznej kraju, którą zarządza Rządowe Centrum Bezpieczeństwa. Dodatkową ochronę we wszystkich wymienionych sytuacjach może bez wątpienia pełnić TRANSFORMER PROTECTOR (TP).

Mało skuteczne zabezpieczenia?

Transformator przy fabryce

Warto zaznaczyć, że luki w przepisach oraz globalizacja rynku spowodowały niepokojący spadek w jakości nowych transformatorów. Dlatego też przewiduje się, że ich żywotność znacznie spadnie, a ich awaryjność z biegiem lat będzie rosła. Podstawowe środki ochrony transformatorów są niewystarczające. Obecnie stosowany jest np. przekaźnik Buchholza, który według polskich przepisów należy stosować we wszystkich transformatorach o mocy powyżej 1 MVA. Do jego głównych wad należy zaliczyć przede wszystkim wolny czas zadziałania – powyżej 100 m/s. Często stosowany jest także zawór upustowy bezpieczeństwa. Niestety, funkcjonuje on wyłącznie przy niskim wzroście ciśnienia oraz nie ma odpowiedniej wydajności przy zwarciu łukowym.

Przedsiębiorcy często zabudowują transformatory murem, jednak to jedynie zapobiega rozprzestrzenianiu się ognia, a nie jego powstawaniu. Niewystarczającym rozwiązaniem jest również montowanie instalacji gaszących za pomocą wody bądź piany. Te urządzenia gaszą bowiem powstały już ogień, a jak wiadomo, najskuteczniejszą metodą ochrony jest zapobieganie.

Podsumowując, zwyczajne systemy gaśnicze nie są w stanie zatrzymać procesu nadciśnienia i tym samym zatrzymać procesu rozerwania kadzi i późniejszego pożaru, rozlania oleju i skażenia środowiska. Pospolity przekaźnik Buchholza, nie zdąży zadziałać przed rozerwaniem kadzi, a system gaszenia zamontowany dookoła nie ugasi pożaru.

Jak dochodzi do eksplozji?

transformator wybuch

Transformator ulega eksplozji na skutek wewnętrznego ciśnienia statycznego, jednolitego narastającego progresywnie. Konieczne zatem jest zapobieganie powstawania ciśnienia statycznego. W trakcie awarii transformatora, kiedy dochodzi do interakcji między płynem a konstrukcją transformatora dochodzi do uszkodzenia kadzi. Już po ok. 5 milisekundach od pojawienia się uszkodzenia, w kadzi powstaje ciśnienie dynamiczne, które przemieszcza się w jej wnętrzu jako fala uderzeniowa o prędkości 1200 m/s. To jednak nie stanowi jeszcze zagrożenia dla kadzi.

Następnie, ciśnienie dynamiczne stabilizuje się – jego wartości stają się równomierne i stałe – i przekształca się w ciśnienie statyczne. Cały proces trwa zaledwie 80 milisekund. Dla porównania – mrugnięcie okiem trwa nawet 400 milisekund. Dopiero pojawienie się ciśnienia statycznego prowadzi do odkształcenia kadzi, a w efekcie do jej rozerwania w wyniku poważnej eksplozji.

Dane pochodzące z amerykańskich badań jasno pokazują, że uszkodzenia i straty produkcyjne wywołane wybuchem transformatora i pożarem w elektrowniach szacuje się na 0,5 M USD / MW.

Koszt wymiany jednostki transformatora wynosi kilka milionów EURO, a skutki awarii mogą przynieść straty liczone w dziesiątkach milionów EURO. Eksplozje transformatorów i pożary powodują m.in.: utratę dochodu, konieczność zakupu drogiej energii zastępczej, wymianę transformatorów i urządzeń towarzyszących czy poważne zanieczyszczenie środowiska. Zdarzenia tego typu negatywnie wpływają także na wizerunek firmy, a co najważniejsze, zagrażają zdrowiu, a nawet życiu wielu pracowników.

Najlepsze rozwiązanie

transformator z transformer protector

CORONA Serwis w zakresie ochrony przeciwwybuchowej promuje najlepsze rozwiązania na rynku. Obecnie jedynym istniejącym systemem chroniącym przed wybuchem transformatora jest Transformer Protector. Rozwiązanie TP bazuje na bezpośredniej reakcji mechanicznej Zestawu Rozprężającego względem wewnętrznego ciśnienia dynamicznego kadzi wywołanego przez łuk elektryczny. Zastosowanie opatentowanych systemów Sergi (przeciwwybuchowych i gaszących) jest jedynym skutecznym rozwiązaniem dla transformatorów olejowych. Systemy za pomocą płytki bezpieczeństwa (wkładki ciśnieniowej) wyposażonej w odpowiedni czujnik rozerwania i podłączonej do własnej automatyki wdrażają proces wtłoczenia mieszanki gazów obojętnych zatrzymujących proces pożaru.

Sergi Transformer Protector – jak to działa?

transformator rzut

Po wystąpieniu zwarcia, eksplozji udaje się zapobiec dzięki szybkiemu rozprężeniu transformatora. Zajmuje to od 0,5-20 milisekund. Ze względu na swoją konfigurację mechaniczną, system Transformer Protector jest w stanie rozprężyć transformator bez potrzeby zastosowania zewnętrznego wyzwalacza.

Pierwszy dynamiczny pik ciśnienia uaktywnia system zanim wytworzone zostanie wysokie ciśnienie statyczne. W tym momencie transformator jest chroniony przed eksplozją i pożarem. Dzięki temu, transformator może zostać szybko naprawiony, a osoby przystępujące do pracy będą w pełni bezpieczne.

Gdy zabezpieczenie Transformer Protectora zostaje aktywowane, do skrzynki kontrolnej wysyłany jest sygnał. Po jego odebraniu inicjowany jest alarm aktywujący wtłoczenie azotu do wnętrza kadzi transformatora. Przepływ obojętnego gazu rozprowadza gazy wybuchowe tak, aby uniemożliwić kontakt tlenu z gazami samozapalnymi, a następnie studzi transformator. System przy montażu korzysta z istniejących króćców na urządzeniu i całość technologii TP jest montowana na zewnątrz. Projekt zakłada pełną analizę istniejącego urządzenia oraz bazujący na niej projekt wykonawczy tzw. „retrofitu” zabezpieczanego urządzenia.

Dziesiątki testów, tysiące zabezpieczonych zakładów

transformer protector

Na świecie pracuje już ponad 2500 systemów TP, które wielokrotnie pokazały swoją praktyczną skuteczność podczas zaistniałych sytuacji awaryjnych. Przykładowo podczas aktywacji systemu w Elektrowni Wodnej Boguchanskaya w Rosji, TP zadział znaczniej szybciej niż inne, standardowe zabezpieczenia transformatora – 5ms w prównaniu do 32ms dla przekaźnika różnicowego, 34ms dla przekaźnika Buchholz i 97ms dla pełnego otwarcia wyłącznika instalacyjnego. TP może być instalowany na wszystkich transformatorach olejowych o mocy powyżej 1MVA.

Dotychczas zostały przeprowadzone dwie kampanie testowe. Obydwie w najtrudniejszych warunkach, poprzez wytworzenie zwarć o niskiej impedancji prowadzących do powstania łuku elektrycznego wewnątrz kadzi wypełnionej olejem izolacyjnym. Electricité de France (EDF) przeprowadziło 28 testów rozprężania. Następnie, druga kampania 34 testów została przeprowadzona przez CEPEL, brazylijskie niezależne laboratorium wysokich napięć. W czasie przeprowadzania 62 testów każdy transformator był wyposażony w system rozprężający (membrana bezpieczeństwa). System reagował bezpośrednio na przemieszczający się pik ciśnienia dynamicznego fali uderzeniowej, spowodowanej przez zwarcie o niskiej impedancji.

Wszystkie testy pokazały skuteczność działania Transformer Protectora.

CORONA Serwis – gwarantuje bezpieczne transformatory w Polsce

transformator butla

Firma CORONA, która zajmuje się bezpieczeństwem procesowym w polskich zakładach od blisko 30 lat, niedawno oddała do eksploatacji pomyślnie zakończony projekt zabezpieczenia transformatora TP.

Transformator o mocy 110MVA ma już za sobą ponad 25 lat pracy i zasila energią elektryczną duży zakład produkcyjny.

CORONA Serwis przeprowadziła analizę zagrożenia wybuchem oraz analizę HAZOP, z których wynikało, że najlepszym rozwiązaniem, gwarantującym długoletnią i bezpieczną pracę transformatora jest nadrzędny system rozprężający z systemem gaszącym TP.

Ze względu na redundancję łącza, po aktywacji TP wymagane jest przeprowadzenie kompleksowego sprawdzenia urządzenia wraz z wymianą oleju lub doprowadzenie go do parametrów wymaganych. System TP działa wyłącznie z gazem obojętnym, takim jak azot, przez co nie ma jakiejkolwiek kontaminacji w środku kadzi.

Co ważne, całość projektu została wykonana zgodnie z wytycznymi NFPA850. Warto też wspomnieć o tym, że tzw. guidline NFPA (Zrzeszenie Amerykańskich Strażaków) rekomenduje zastosowanie TP dla transformatorów, jako nadrzędnego środka minimalizującego zagrożenie w analizie warstw zabezpieczeń.

Po zatwierdzeniu projektu, prace montażowe trwały pięć dni roboczych. Tak szybkie działanie firmy CORONA, było dużym i pozytywnym zaskoczeniem zarówno dla inwestora, jak i operatora.

Zaufanie do CORONA Serwis rośnie

transformator ochrona

W drugiej połowie tego roku firma CORONA Serwis zajmie się zabezpieczeniem następnego transformatora w jednym z dużych, polskich przedsiębiorstw. To kolejny sukces pokazujący, że świadomość przedsiębiorców co do konieczności zapewnienia bezpieczeństwa procesowego rośnie. Wielu z nich decyduje się zaufać w tym zakresie właśnie specjalistom z CORONA Serwis. Inwestycja w najlepsze zabezpieczenia na rynku daje przede wszystkim pewność, że niebezpieczeństwo niekontrolowanego wybuchu w zakładzie minimalizowane jest niemal do zera.

CORONA Serwis w swojej ofercie posiada szeroką gamę różnego rodzaju zabezpieczeń przeciwwybuchowych – od płytek bezpieczeństwa, przez zawory oddechowe aż po detektory wykrywania i gaszenia iskier. Jednak niektóre działające w zakładach urządzenia, ze względu na swoją wysoką awaryjność, potrzebują specjalnego zabezpieczenia. Takimi urządzeniami, bez wątpienia są transformatory. To urządzenia, które pracują nieustannie, przez wiele lat dostarczając pokaźne ilości energii. W związku z tym, stosowane systemy muszą być niezwykle skuteczne. Przedsiębiorcy zgłaszający się do CORONA chcą zabezpieczyć transformatory znajdujące się w ich zakładach za pomocą Transformer Protector – najnowocześniejszego systemu bezpieczeństwa na rynku.

Przygotowania do zabezpieczenia zakładu w tego typu systemy przeciwwybuchowe są bardzo szczegółowe i dokładne. Konieczna jest przede wszystkim analiza obecnego stanu transformatora, jego otoczenia i dotychczasowych systemów bezpieczeństwa. Niezbędne jest zatem przeprowadzenie audytu, który pomoże w opracowaniu konkretnego planu działania, w tym sporządzeniu analizy z matrycą ryzyka dla urządzenia, które pracuje od wielu lat. Wszystkie te działania realizowane są przez wysoce wykwalifikowanych ekspertów. Dbanie o bezpieczeństwo innych to wielka odpowiedzialność. A CORONA Serwis od lat podejmuje się tego zadania dla swoich klientów. Dzięki takiemu zaufaniu, w rękach firmy spoczywa nie tylko bezpieczeństwo mienia czy środowiska naturalnego, ale przede wszystkim zdrowie i życie człowieka. Dlatego też do powierzonych zadań specjaliści z CORONA podchodzą z najwyższą starannością i dbałością o każdy szczegół.

czech_flag english_flagpoland_flagrussia_flag lithuania_flag