BRPI0613852A2 - dispositivo e processo de prevenção contra a explosão de um transformador elétrico - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO E PROCESSO DE PREVENçãO CONTRA A EXPLOSãO DE UM TRANSFORMADOR ELETRICO A presente invenção refere-se a um dispositivo de prevençãocontra a explosão de um transformador elétrico (1) dotado de uma cuba (2) que contém fluido de resfriamento combustivel, que compreende um elemento de relaxamento de pressão (15) para realizar uma descompressão da cuba (2), um reservatório (18) situado a jusante do elemento de relaxamento de pressão e pelo menos uma válvula (20) do reservatório (18) de modo que o reservatório (18) seja hermético para recolher um fluido passado pelo elemento de relaxamento de pressão (15).

Description

"DISPOSITIVO E PROCESSO DE PREVENÇÃO CONTRA A EXPLOSÃO DEUM TRANSFORMADOR ELÉTRICO"

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se ao campo da prevenção contra aexplosão dos transformadores elétricos resfriados por um volume de fluidocombustível.

Antecedentes da Invenção

Os transformadores elétricos sofrem perdas tantos das bobinascomo na parte ferro, que requerem a dissipação do calor produzido. Assim ostransformadores de grande potência são geralmente resfriados por um fluido talcomo óleo. Os óleos utilizados são dielétricos e podem incendiar além de umatemperatura da ordem de 140°C. Como os transformadores são produtoscaros, sua proteção requer uma atenção particular.

Um defeito de isolação provoca, em um primeiro momento, umarco elétrico importante que provoca uma ação dos sistemas de proteçãoelétrico que acionam a célula de alimentação do transformador (disjuntor). Oarco elétrico provoca, ainda, uma difusão considerável de energia que provocaliberação de gás por decomposição do óleo dielétrico, em particular dehidrogênio e de acetileno.

Após a liberação de gás, a pressão no interior da cuba dotransformador aumenta muito rapidamente, o que dá origem a uma deflagraçãomuitas vezes violenta. Da deflagração resulta uma ruptura importante dasligações mecânicas da cuba (parafusos, soldagens) do transformador quemede os referidos gases em contato com o oxigênio do ar ambiente. Como oacetileno é auto-inflamável em presença de oxigênio, um incêndio se iniciaimediatamente e propaga o fogo aos outros equipamentos do local que podemtambém conter grandes quantidades de produtos combustíveis.

As explosões são devidas às rupturas de isolação devidas aoscurtos-circuitos provocados por sobrecargas, sobre-tensões, deterioraçãoprogressiva da isolação, nível de óleo insuficiente, aparecimento de água demofo ou pane de um componente isolado.

São conhecidos, na arte anterior, sistemas de extinção deincêndio para transformadores elétricos que são acionados por detectores deincêndio ou de fogo. Mas esses sistemas começam a funcionar com umainércia importante, quando o óleo do transformador já está em chamas. O quese procurava então era apenas limitar o incêndio ao equipamento em questãopara não propagar o foto às instalações vizinhas.

Para reduzir a decomposição do fluido dielétrico devido a um arcoelétrico, pode-se utilizar óleos siliconados no lugar dos óleos mineraisconvencionais. Todavia, a explosão da cuba do transformador devido aoaumento da pressão interna só fica retardada em um período muito pequeno,da ordem de alguns milisegundos. Esse tempo não permite utilizar meiospróprios para evitar a explosão.

Conhece-se através do documento WO-A-97/12379 um processode prevenção contra explosão e incêndio em um transformador elétrico dotadode uma cuba contendo fluido de resfriamento combustível, por detecção deuma ruptura da isolação elétrica do transformador por um sensor de pressão,despressurização do fluido de resfriamento contido na cuba, por meio de umaválvula, e resfriamento das partes quentes do fluido de resfriamento por injeçãode um gás inerte sob pressão na parte inferior da cuba a fim de agitar o fluido eimpedir que o oxigênio penetre na cuba do transformador. Esse processo ésatisfatório e permite evitar a explosão da cuba do transformador.

O documento WO-A-OO/54738 descreve um elemento de rupturade abertura rápida para um dispositivo de prevenção contra a explosão de umtransformador elétrico.

Descrição Resumida da InvençãoO objeto da presente invenção é fornecer um dispositivomelhorado que permita uma descompressão extremamente rápida da cubapara aumentar ainda mais a probabilidade de salvaguarda da integridade dotransformador, dos comutadores de derivações sob carga e das caixas debuchas e realizar ao mesmo tempo peças de forma simples.

O dispositivo de prevenção contra a explosão de umtransformador elétrico dotado de uma cuba contendo fluido de resfriamentocombustível, compreende um elemento de relaxamento de pressão situado emuma saída da cuba para realizar uma descompressão da cuba, um reservatóriosituado à jusante do elemento de relaxamento de pressão e pelo menos umaválvula de acionamento manual montada na saída do reservatório de modo queo reservatório seja hermético para recolher um fluido passado pelo elemento derelaxamento de pressão. Evita-se assim uma dispersão do fluido em um lugarem que isso não é desejável por motivos de segurança, de poluição ou outros.

De fato, o fluido, que pode ser uma mistura de líquido e de gás, apresenta umrisco de inflamação quando a entrada de oxigênio é suficiente para preencheras condições de inflamação e explosão. Além disso, alguns compostos dessefluido podem se mostrar prejudiciais para o homem e/ou o ambiente,principalmente numa atmosfera confinada.

Vantajosamente, um elemento de relaxamento de pressãoautomático é montado na saída do reservatório. O elemento de relaxamento depressão conter uma válvula que pode se abrir quando um teto de pressão éultrapassado a fim de evitar uma explosão do reservatório. O relaxamento pelaválvula fica então limitado à quantidade necessária de fluido para voltar a umapressão inferior ao teto de acionamento da referida válvula. Um condutoadicional pode ser colocado à jusante do elemento de relaxamento de pressão.

O conduto adicional permite dirigir o fluido para o local mais apropriado. Oconduto adicional pode ser dotado de um meio de resfriamento. A temperaturado fluido pode assim ser diminuída antes de seu escapamento, o que diminui orisco de inflamação. O reservatório pode ser dotado de um meio deresfriamento, por exemplo em forma de uma válvula redutora de gás.

Vantajosamente, um elemento de parada de chama está montadosobre um conduto adicional. O elemento de parada de chama pode seapresentar em forma de um obturador de fluido que impede uma entrada deoxidação no conduto. O elemento de parada de chama pode tambémcompreender uma peça suscetível de obturar o referido conduto quando hápresença de chama. O elemento de relaxamento de pressão pode aindacompreender uma válvula elétrica comandada por uma unidade de comandoexterno ou um detector de temperatura próximo da referida válvula elétrica,capaz de comandar o fechamento da referida válvula elétrica na presença decombustão.

O reservatório pode ser dotado de um meio de resfriamento.

Em um modo de realização, o dispositivo compreende umabomba de vácuo ligada ao reservatório. Pode-se assim coloca o reservatórioem forte depressão em relação à atmosfera ambiente e à pressão normalexistente na cuba de transformador, o que facilita a descompressão da cuba ereduz a quantidade de oxigênio presente na cuba.

Em um modo de realização, o dispositivo compreende umabomba de gás e um reservatório auxiliar. A bomba de gás está situada entre oreservatório e o reservatório auxiliar e permite transferir, por exemplo, com umaexpulsão de nitrogênio simultaneamente a um bombeamento, gasescombustíveis e/ou tóxicos do reservatório para o reservatório auxiliar que podea seguir ser isolado do reservatório e da bomba de gás. A bomba de gás podecompreender um compressor e o reservatório auxiliar pode compreender umrecinto sob pressão. Os gases combustíveis tóxicos podem assim serarmazenados em um volume reduzido.Vantajosamente, o dispositivo compreende uma câmara dedespressurização situado entre o elemento de relaxamento de pressão e oreservatório. A câmara de despressurização apresenta uma perda de cargaextremamente baixa e pode estar situada imediatamente a jusante do elementode relaxamento de pressão de modo a permitir uma descompressão rápida dacuba de transformação. O reservatório pode estar situado a uma distância dacâmara de despressurização muito mais elevada que a distância entre a cubado transformador e a câmara de despressurização. A câmara dedespressurização pode se apresentar na forma de uma porção de tubo dediâmetro nitidamente maior que o diâmetro do conduto. A câmara dedespressurização pode vantajosamente ser prevista para resistir a pressões ea esforços mecânicos elevados superiores àqueles para os quais o reservatórioestá dimensionado.

Em um modo de realização, o elemento de relaxamento depressão compreende um disco rígido perfurado e uma membrana deestanqueidade. O elemento de relaxamento de pressão pode tambémcompreender um disco fendido. Os discos podem ser bombeados no sentidodo escoamento do fluido. O disco fendido pode compreender uma pluralidadede pétalas separadas entre si por fendas sensivelmente radiais. As pétalasestão ligadas à parte anular do disco e podem se apoiar umas nas outras pormeio de lingüetas de fixação para resistir a uma pressão externa à cuba dotransformador superior à pressão interna. O disco rígido perfurado pode serdotado de uma pluralidade de orifícios transversais situados perto do centro doreferido disco e a partir do qual se estendem fendas radiais. A membrana deestanqueidade pode consistir em uma camada fina à base depolitetrafluoroetileno.

O disco fendido pode compreender uma pluralidade de porçõescapazes de se apoiar uma nas outras durante um impulso na direção axial.Em um modo de realização, o elemento de relaxamento depressão compreende ainda um disco de proteção da membrana deestanqueidade, disco de proteção esse que compreende uma folha fina pré-recortada. O disco de proteção pode ser realizado a partir de uma folha depolitetrafluoroetileno de espessura superior à membrana de estanqueidade. Opré-recorte pode ser em forma de círculo. O disco rígido perfurado podecompreender uma pluralidade de fendas radiais distintas umas das outras.

Vantajosamente, o dispositivo compreende uma pluralidade deelementos de relaxamento de pressão previstos para serem ligados a umapluralidade de transformadores. Um único reservatório pode assim servir para aprevenção contra a explosão de uma pluralidade de transformadores, pois cadatransformador está associado a pelo menos um elemento de relaxamento depressão.

O dispositivo pode compreender um meio de detecção de rupturaintegrado ao elemento de relaxamento de pressão, o que faz com que hajauma detecção da pressão da cuba em relação a um teto predeterminado derelaxamento de pressão. O meio de detecção de ruptura pode compreender umfio elétrico apto a se romper ao mesmo tempo em que o elemento derelaxamento de pressão. O fio elétrico pode ser colado ao elemento derelaxamento de pressão, de preferência do lado oposto ao fluido. O fio elétricopode ser recoberto por um filme de proteção.

O dispositivo pode compreender uma pluralidade de elementos derelaxamento de pressão previstos para serem ligados a uma pluralidade decapacidades de óleo de pelo menos um transformador.

O processo de prevenção contra a explosão de um transformadorelétrico dotada de uma cuba contendo fluido de resfriamento combustívelcompreende uma descompressão da cuba por um elemento de relaxamento depressão, uma coleta de líquido passada pelo elemento de relaxamento depressão realizada por um reservatório hermético, e uma retirada de gásefetuada por pelo menos uma válvula de acionamento manual.

O dispositivo de prevenção contra a explosão está adaptado paraa cuba principal de um transformador, para a cuba de um ou mais comutadoresde derivações sob carga, e para a cuba das caixas de buchas elétricas, e essaúltima cuba é denominada "caixa de óleo". As caixas de buchas elétricas têm afunção de isolar a cuba principal de um transformador de linhas de baixatensão aos quais estão ligadas bobinas do transformador por meio decondutores de saída. Cada condutor de saída está rodeado por uma caixa deóleo que contém uma certa quantidade de fluido de isolamento. O fluido deisolamento das caixas de buchas e/ou caixas de óleo, é um óleo diferente do .óleo do transformador. Pode-se prever um meio de injeção de nitrogênio ligadoà cuba do transformador e apto a ser acionado após a detecção de um defeitode modo manual ou automático. A injeção de nitrogênio pode favorecer aevacuação dos gases combustíveis da cuba do transformador para oreservatório e eventualmente para o reservatório auxiliar.

O dispositivo de prevenção contra a explosão pode ser dotado deum meio de detecção do acionamento da célula de alimentação dotransformador e de uma caixa de comando que recebe os sinais emitidos pelosmeios sensores do transformador e que é capaz de emitir sinais de comando.

Graças à presente invenção, consegue-se reduzir de modo muitosignificativo a probabilidade de escapamento de fluido combustível e/ou tóxicopara fora do dispositivo, o que permite reduzir os riscos de inflamação dosreferidos gases ou ainda de intoxicação de um operador que esteja nasvizinhanças.

O dispositivo de prevenção contra a explosão é particularmenteapropriado para transformadores elétricos que ficam em lugares confinados,por exemplo, túneis, minas ou ainda no subsolo de uma área urbanizada.Breve Descrição dos Desenhos

A presente invenção será mais bem compreendida com o estudoda descrição detalhada de alguns modos de realização dados a título deexemplos, sem qualquer caráter Iimitativo e ilustrados pelos desenhos anexos,nos quais:

- a figura 1 é uma vista esquemática de um dispositivo deprevenção contra incêndio;

- a figura 2 é uma vista detalhada da figura 1;

- a figura 3 é uma vista esquemática de um dispositivo deprevenção contra incêndio associado a vários transformadores;

- a figura 4 mostra uma variante da figura 1;

- a figura 5 mostra uma variante da figura 1;

- a figura 6 é uma vista em corte transversal de um elemento deruptura;

- a figura 7 é uma vista parcial aumentada da figura 6;

- a figura 8 é uma vista superior que corresponde à figura 6;

- a figura 9 é uma vista inferior que corresponde à figura 6;

- a figura 10 é uma vista esquemática de um dispositivo deprevenção contra incêndio com câmara de despressurização vertical;

- a figura 11 é uma vista geral que corresponde à figura 10;

- as figuras 12 e 13 mostram variantes da figura 1.

Descrição Detalhada da Invenção

Como ilustram as figuras, o transformador 1 compreende umacuba 2 que repousa sobre o piso 3 por meio de pés 4 e é alimentado deenergia elétrica por linhas elétricas 5 envolvidas por isoladores 6. A cuba 6compreende um corpo 2a e uma tampa 2b.

A cuba 2 contém um líquido de resfriamento 7, por exemplo, óleodielétrico. Para assegurar um nível constante de fluido de resfriamento 7 nacuba 2, o transformador 1 é dotado de um reservatório complementar 8 emcomunicação com a cuba 2 por um conduto 9.

O conduto 9 é dotado de um obturador automático 10 que obturao conduto 9 quando detecta um movimento rápido do fluido 7. Assim, duranteuma despressurização da cuba 2, a pressão do conduto 9 cai bruscamente oque provoca um início de escoamento de fluido 7 que é rapidamenteinterrompido pela obturação do obturador automático 10. Evita-se assim que ofluido 7 contido no reservatório complementar se esvazie.

A cuba 2 é também dotada de um ou mais cabos 11 de detecçãode incêndio. No modo de realização representado, um cabo 11 de detecção deincêndio está montado acima da cuba 2 e é suportado por pinos 12 querepousam sobre a tampa 2b. Uma distância de alguns centímetros separa ocabo 11 da tampa 2b. O cabo 11 pode compreender dois fios separados poruma membrana sintética com baixo ponto de fusão, e os dois fios entram emcontato após a fusão da membrana. O cabo 11 pode estar situado ao longo deum percurso em retângulo nas proximidades das bordas da cuba 2.

A cuba 2 pode compreender um sensor da presença de vapor oufluido de resfriamento também chamado bucholz montado em um pontoelevado da cuba 2, em geral sobre o conduto 9. Uma ruptura de isolaçãoelétrica provoca a liberação de vapor do fluido 7 na cuba 2. Um sensor devapor pode servir para detectar uma ruptura de isolação elétrica com um certoatraso.

O transformador 1 é alimentado por meio de uma célula dealimentação, não representada, que compreende meios de corte dealimentação tais como disjuntores que é dotada de sensores de acionamento.

O dispositivo de prevenção compreende uma válvula 13 montadasobre uma saída da cuba 2 situada em um ponto elevado do corpo 2a, umelemento de ruptura 15 cujo estouro permite detectar sem demora a variaçãode pressão devida à ruptura da isolação elétrica do transformador, e duas luvaselásticas 14 de absorção de vibrações, uma das quais está situada entre aválvula 13 e o elemento de ruptura 15. O dispositivo de prevenção compreendeainda uma câmara de despressurização 15, montada a jusante do elemento deruptura 15 e um conduto 17 de drenagem suportado por um reservatório 18destinado a recolher os fluidos provenientes da cuba 2 depois do estouro doelemento de ruptura 15 e separar a fração líquida da fração gasosa. O conduto17 está montado entre a câmara de despressurização 16 e o reservatório 18. Aoutra luva elástica 14 está montada entre a câmara de despressurização 16 e oconduto 17.

O reservatório 18 pode ser dotado de aletas de resfriamento 18a.O reservatório 18 é equipado de um conjunto de mangueiras 19 de evacuaçãodos gases provenientes do óleo. O conjunto de mangueiras 19 pode estarligado temporariamente a uma cisterna móvel para drenar o reservatório 18. Acuba 2 é assim despressurizada imediatamente e posteriormente drenada emparte no reservatório 18. O elemento de ruptura 15 poderá estar previsto parase abrir a uma pressão determinada inferior a 1 bar, por exemplocompreendida entre 0,6 e 1,6 bar, de preferência entre 0,8 bar e 1,4 bar.

Uma válvula 20 está situada entre o conjunto de mangueiras 19para impedir a entrada do oxigênio do ar que poderá alimentar a combustãodos gases e a combustão do óleo no reservatório 18 e na cuba 2, e parraimpedir a saída descontrolada de gás ou de líquido. A válvula 20 pode sermanual ou motorizada com comando manual. A válvula 20 estáconstantemente fechada para manter o reservatório hermético, saldo quando oreservatório 18 é esvaziado dos gases que se encontram nele, ou quando sedeseja purgar os gases.

A cuba 2 compreende um meio de respectivamente do fluido 7 porinjeção de um gás inerte tal como nitrogênio na parte inferior da cuba 2. O gásinerte é armazenado em um reservatório sob pressão dotado de uma válvula,de um regulador ou de um redutor de pressão e de uma mangueira 21 que levao gás até a cuba 2. O reservatório sob pressão está alojado em um armário 22.

O cabo 11, o elemento de ruptura 15, o sensor de vapor, ossensores de acionamento, a válvula 13 e a válvula 20 estão ligados a umacaixa de comando 23 destinada a controlar o funcionamento do dispositivo. Acaixa de comando 23 está dotada de meios de processamento de informaçãoque recebem os sinais dos diferentes sensores e capazes de emitir sinais decomando em particular da válvula 20.

No modo de funcionamento normal, a válvula 13 fica aberta e oelemento de ruptura 15 intacto, ou seja, fechado. A válvula 20 fica tambémfechada. A válvula 13 pode ser fechada para operações de manutenção com otransformador 1 parado. A luva elástica 14 é capaz de absorver as vibraçõesdo transformador 1 que ocorrem durante seu funcionamento e durante umcurto-circuito para evitar a transmissão das vibrações a outros elementos, emparticular ao elemento de ruptura 15. A câmara de despressurização 16permite uma forte queda de pressão quando ocorre o estouro do elemento deruptura 15 graças a perdas de calor extremamente reduzidas.

Quando o elemento de ruptura 15 estoura devido a um defeitoelétrico no transformador 1, a pressão da cuba 2 diminui. Um jato de gás e/oulíquido atravessa o elemento de ruptura 15, se espalha na câmara dedespressurização 16, e escoa a seguir no conduto 17 em direção aoreservatório 18. O papel da câmara de despressurização 16 pode se mostrarparticularmente importante nos primeiros milisegundos que sucedem o estourodo elemento de ruptura 15.

Posteriormente, uma injeção de gás inerte, por exemplonitrogênio, pode ser realizada na parte inferior da cuba 2 para expulsar osgases combustíveis suscetíveis de permanecer na cuba 2 e resfriar as partesquentes do transformador para interromper a produção de gás. A injeção degás inerte pode ser acionada de alguns minutos a algumas horas após oestouro do elemento de ruptura 15, de preferência um tempo de decantaçãosuficiente para que os gases e os líquidos se separem está prevista. Alémdisso, é possível esperar o resfriamento do reservatório 18 e de seu conteúdo.

Os referidos gases combustíveis são evacuados para o reservatório 18. Umacisterna móvel pode ser colocada em conexão com o conjunto de mangueiras19 para receber os fluidos presentes no reservatório 18 após a abertura daválvula 20. O reservatório 18 pode ser purgado com um gás inerte. O elementode ruptura 15 pode ser então substituído. Por motivos de segurança, oreservatório do gás inerte está previsto para poder injetar gás inerte durante umtempo da ordem de 45 minutos, o que pode se mostrar útil para resfriar o óleoe as partes quentes por agitação do óleo e, portanto, interromper a produçãodos gases por decomposição do óleo.

O transformador 1 pode ser dotado de um ou mais comutadoresde derivações sob carga 25 que servem de interfaces entre o referidotransformador 1 e a rede elétrica ao qual ele está ligado para assegurar umatensão constante apesar das variações da corrente fornecida à rede. Ocomutador de derivações sob carga 25 está ligado por um conduto dedrenagem 26 ao conduto 17 destinado à drenagem. De fato o comutador dederivações sob carga 25 é também resfriado por um fluido de resfriamentoinflamável. Em virtude de sua forte resistência mecânica, a explosão de umcomutador de derivações sob carga é extremamente violenta e pode seracompanhada de projeção de jatos de fluido de resfriamento inflamado. Oconduto 26 é dotado de um elemento de relaxamento de pressão 27 capaz derasgar em caso de curto-circuito e portanto de sobrepressão no interior docomutador de derivações sob carga 25. Evita-se assim a explosão da cuba doreferido comutador de derivações sob carga 25.Graças à presente invenção, dispõe-se assim de um dispositivode prevenção contra a explosão de transformador que detecta as rupturas deisolação com extrema rapidez e age simultaneamente de modo a limitar asconseqüências que resultam dessa explosão. Isso permite salvar otransformador bem como o comutador de derivações sob carga e as caixas debuchas e minimizar os estragos ligados ao defeito de isolação.

Como se pode ver na figura 2, a câmara de despressurização 16repousa sobre quatro amortecedores 28 suportados por um console 29 fixadono corpo 2a da cuba 2. Cria-se assim uma isolação mecânica durante ofuncionamento normal e a câmara de despressurização 16, de um lado, e entrea deformação do transformador 1 durante uma ruptura da isolação, de outro lado.

No modo de realização ilustrado na figura 3, diversostransformadores 1 vizinhos estão ligados a um reservatório 18. Em outraspalavras, diversos dispositivos de prevenção de vários transformadoresdiferentes podem compreender um reservatório 18 comum. Isso se mostraparticularmente vantajoso nos locais confinados em que o espaço disponível érestrito.

Em um modo de realização ilustrado na figura 4, o dispositivo deprevenção compreende, ainda, uma bomba de vácuo 30 ligada ao reservatório18 por um conduto. O reservatório 18 pode ser dotado de um sistema deresfriamento 18b, por exemplo por descompressão de nitrogênio. Durante ofuncionamento do dispositivo de prevenção, a bomba de vácuo 30 é acionada erealiza um vácuo parcial do reservatório 18, e depois é desligada. A massa degás proveniente da cuba 2 depois do estouro do elemento de ruptura 15 quepode ser armazenada no reservatório 18 é aumentada à pressão máxima igual.

A despressurização pode ficar facilitada com isso. O reservatório pode servolume reduzido o que representa um ganho de espaço.No modo de realização ilustrado na figura 5, o dispositivo deprevenção compreende, ainda, uma bomba de gás 31 ligada ao conduto 17 ouao reservatório 18 e que desemboca em uma garrafa 32 resistente à pressão,

Após o estouro do elemento de ruptura 15, e passado um tempo suficiente parao resfriamento dos gases, a bomba de gás 31 é posta em funcionamento erealiza um bombeamento dos gases presentes no reservatório 18. Oreservatório 18 pode ser assim esvaziado do gás que contém, e o referido gáspode ser uma mistura de gás inerte e de gás combustível. Após a parada dabomba de gás 31, a garrafa 32 pode ser facilmente retirada e transportada àdistância. Esse modo de realização é particularmente apropriado paratransformadores instalados em minas ou túneis.

Como se pode ver nas figuras 6 a 9, o elemento de ruptura 15 temuma forma circular abaulada convexa e está previsto para ser montado em umorifício de saída, não representado, de uma cuba 2 mantida apertada entreduas alças 33, 34 em forma de disco. O elemento de relaxamento 15compreende uma parte de retenção 35 em forma de um véu metálico depequena espessura, por exemplo de aço inoxidável, de alumínio, ou de liga dealumínio. A espessura da parte de retenção 35 pode estar compreendida entre0,05 e 0,25 mm.

A parte de retenção 35 é dotada de estrias radiais 36 que adividem em várias porções. As estrias radiais 36 possuem uma forma côncavana espessura da parte de retenção 35 de modo que uma ruptura ocorra porrasgamento da parte de retenção 35 em seu centro e sem fragmentação paraevitar que fragmentos do elemento de relaxamento 15 sejam arrancados edeslocados pelo fluido que atravessa o elemento de relaxamento 15 e podedeteriorar um conduto situado a jusante.

A parte de retenção 35 é doada de orifícios transversos 37 depequeníssimo diâmetro distribuídos um por estria 36 na proximidades docentro. Em outras palavras, vários orifícios 37 estão dispostos em hexágono.

Os orifícios 37 formam inícios de rasgamento de pequena resistência egarantem que o rasgamento comece no centro da parte de retenção 35. Aformação de pelo menos um orifício 37 por estria 36 garante que as estrias 36se separarão simultaneamente oferecendo a maior seção de passagempossível.

Como variante, pode-se considerar um número de estrias 36 diferente de seis,e/ou vários orifícios 37 por estria 36. O revestimento de estanqueidade 50 écapaz de obturar os orifícios 37.

A pressão de estouro do elemento de relaxamento 15 édeterminada, em particular, pelo diâmetro e a posição dos orifícios 37, aprofundidade das estrias 36, a espessura e a composição do material queforma a parte de retenção 35. De preferência, as estrias 36 são formadas emtoda a espessura da parte de retenção 35. O resto da parte de retenção 35pode apresentar uma espessura constante.

Duas estrias 36 adjacentes formam um triângulo 39 que, quandoocorre a ruptura, vai se separar dos triângulos vizinhos por rasgamento damatéria entre os orifícios 37 e de deformar em direção à parte jusante pordobradura. Os triângulos 39 se dobram sem rasgamento para evitar oarrancamento dos referidos triângulos 39 suscetíveis de deteriorar um condutoa jusante ou dè perturbar o escoamento no conduto a jusante aumentandoassim a perda de carga e diminuindo a despressurização do lado a montante.O número de estrias 36 depende também do diâmetro do elemento de retenção 15.

A alça 34 disposta a montante da alça 33 é perfurada por umorifício radial no qual está colocado um tubo de proteção 41. O detector deruptura compreende um fio elétrico 42 fixado na parte de retenção 35 do lado ajusante e colocado em anel. O fio elétrico 42 se prolonga no tubo de proteção41 até uma caixa de conexão 43. O fio elétrico 42 se estende sobre a quasetotalidade do diâmetro do elemento de ruptura 15, com uma porção de fio 42acolocada de um lado de uma estria 36 paralelamente à referida estria 36 e aoutra porção de fio 42b colocado radialmente do outro lado da mesma estria 36paralelamente à referida estria 36. A distância entre as duas porções de fio42a, 42b é pequena. Essa distância pode ser inferior à distância máxima quesepara dois orifícios 37 de modo que o fio 42 passe entre os orifícios 37.

O fio elétrico 42 está coberto por um filme de proteção que serveao mesmo tempo para evitar a corrosão e colá-lo sobre a face a jusante daparte de retenção 35. A composição desse filme será escolhida para evitarmodificar a pressão de ruptura do elemento de ruptura 15. O filme poderá serrealizado em poliamida fragilizada. O estouro do elemento de ruptura acarretanecessariamente o corte do fio elétrico 42. Esse corte pode ser detectado demodo extremamente simples e confiável por interrupção da circulação de umcorrente que passa pelo fio 42 ou ainda por diferença de tensão entre as duasextremidades do fio 42.

O elemento de ruptura 15 compreende ainda uma parte de reforço44 situada entre as alças 33 e 34 em forma de um véu metálico, por exemplo,de aço inoxidável, alumínio ou liga de alumínio. A espessura da parte dereforço 44 pode estar compreendida entre 0,2 e 1 mm.

A parte de reforço 44 compreende uma pluralidade de pétalas, porexemplo cinco, separadas por estrias radiais 45 formadas em toda suaespessura. As pétalas estão ligadas a uma borda externa anular, e uma estria46 em arco de círculo se forma em toda a espessura de cada pétala salvo nasproximidades das pétalas vizinhas, conferindo assim às pétalas umacapacidade de se deformar axialmente. Uma das pétalas está ligada a umpolígono central 47, por exemplo por soldagem. O polígono 47 forma o centrodas pétalas e se apoiam sobre ganchos 48 fixados sobre nas outras pétalas edeslocados axialmente em relação às pétalas de modo que o polígono 47esteja disposto axialmente entre as pétalas e os ganchos 48 correspondentes.

O polígono 48 pode entrar em contato com o fundo dos ganchos 48 para seapoiar axialmente neles. A parte de reforço 44 oferece boa resistência axial emum sentido e uma pequeníssima resistência axial no outro sentido, o sentido doestouro do elemento de ruptura 15. A parte de reforço 44 é particularmente útilquando a pressão na cuba 2 do transformador 1 for inferior à da câmara dedespressurização 16 o que pode ocorrer se um vácuo parcial se formar nacuba 2 para o enchimento do transformador 1.

Entre a parte de retenção 35 e a parte de reforço 44 pode estarsituada uma parte de estanqueidade 48 que compreende um filme fino 50 dematerial sintético estanque por exemplo à base de politetrafluoroetilenoenvolvido em cada face por um filme espesso 51 de material sintético pré-recortado que evita uma perfuração do filme fino 50 pela parte de retenção 35 epela parte de reforço 44. Cada filme espesso 51 pode compreender ummaterial sintético, por exemplo à base de politetrafluoroetileno com umaespessura da ordem de 0,1 a 0,3 mm. O pré-recorte do file espesso 51 podeser realizado segundo um arco de círculo de aproximadamente 330°. O filmefino 50 pode apresentar uma espessura da ordem de 0,005 a 0,1 mm.

O elemento de ruptura 15 oferece boa resistência à pressão emum sentido, resistência calibrada à pressão no outro sentido, excelenteestanqueidade e baixa inércia ao estouro.

Para melhorar a estanqueidade, o elemento de ruptura 15 podecompreender uma arruela 52 situada entre a alça 33 e a parte de retenção 35 euma arruela 53 situada entre a alça 34 e a parte de reforço 44. As arruelas 52 e53 podem ser realizadas à base de politetrafluoroetileno.

Além disso, pode estar previsto um meio de resfriamento dosfluidos no dispositivo de prevenção. O meio de resfriamento pode compreenderaletas no conduto 17 e/ou no reservatório 18, um grupo de climatização doreservatório 18, e/ou uma reserva de gás liquidificado, por exemplo, nitrogênio,cuja descompressão pode resfriar o reservatório 18.

No modo de realização das figuras 10 e 11, o dispositivo deprevenção está situado de modo sensivelmente vertical, por exemplo sobre atampa 2b da cuba 2. A câmara de despressurização 16 compreende umcilindro de eixo vertical fechado em suas extremidades e ligado ao mesmotempo ao elemento de ruptura 15, de diâmetro superior ao do elemento deruptura 15, montada a jusante do elemento de ruptura 15. A câmara dedespressurização 16 forma ainda o reservatório de coleta. O conduto 19 estáligado a uma região superior do cilindro da câmara de despressurização 16.Um conduto 54 está ligado a uma região inferior do cilindro da câmara dedespressurização 16 para a retirada de líquido. Esse modo de realização éparticularmente compacto, uma vez que o dispositivo de prevenção estásituado em grande parte acima da cuba 2.

Em uma variante vantajosa, o conduto 54 está ligado aoreservatório complementar 8 (ver linhas pontilhadas na figura 10). O volumedisponível do reservatório complementar 8, ou seja, a parte não ocupada porum líquido, está disponível para receber o líquido proveniente da câmara dedespressurização 16. Um elemento de ruptura adicional 61 pode estar situadono conduto 54 entre a câmara de despressurização 16 e o reservatóriocomplementar 8. O elemento de ruptura adicional 61 pode ser tarado a umapressão de ruptura mais elevada que o elemento de ruptura 15 a montante dacâmara de despressurização 16.

Em funcionamento, a perda de carga no conduto 54 deixa tempopara que o obturador automático 10 se feche quando ocorre a ruptura doelemento de ruptura 15. O reservatório complementar 8 recolhe líquidoproveniente da câmara de despressurização 16, com o obturador automáticofechado.

Como ilustra a figura 11, a câmara de despressurização 16desemboca no conduto 17 situado no prolongamento do conduto 26. O conduto17 desemboca no reservatório complementar 8.

No modo de realização da figura 12, o dispositivo de prevençãocompreende uma válvula 13 montada em uma saída da cuba 2 situada em umponto do corpo 2a que fica sensivelmente entre a metade e dois terços daaltura do corpo 2a. O conduto 17 se curva para cima depois da câmara dedespressurização 16 e compreende uma porção elevada 17a situada em umnível superior ao das bobinas do transformador 1. A título de exemplo, a parteinferior da porção elevada 17a pode estar situada a aproximadamente 20 mmacima da extremidade superior das bobinas. Assim, a descompressão e adrenagem parcial permitem conservar a imersão das bobinas e a isolação quedela decorre.

O conduto 9 é dotado de um detector de gás 55 situado entre oobturador automático 10 e a tampa 2b da cuba 2. Um conduto 56 liga oconduto 9 e a porção elevada 17a do conduto 17. O conduto 56 está ligado aoconduto 9 entre o detector de gás 55 e o obturador automático 10. No conduto56 estão situadas uma válvula manual 57 mantida em posição aberta salvopara as operações de manutenção e uma eletro-válvula 58 comandada poruma caixa de comando, em posição fechada em modo de funcionamentonormal e em pos aberta após um relaxamento de pressão pelo elemento 15,para recuperar gases inflamáveis presentes no conduto 9.

Além disso, as caixas de buchas 6 com isolação a óleo sãotambém dotadas de um elemento de relaxamento de pressão 59 quedesemboca em um conduto 60 ligado ao conduto 17. O elemento derelaxamento de pressão 59 pode ter uma estrutura semelhante ao elemento derelaxamento de pressão 15 e de calibre apropriado. Assim, a cuba, as caixasde bucha e o comutador de derivações sob carga podem ser dotados deelementos de relaxamento de pressão que permitem aumentar a probabilidadede salvaguarda de sua integridade.

No modo de realização da figura 13, o dispositivo de prevençãocompreende uma válvula 13 montada sobre uma saída da cuba 2 situado emum ponto baixo do corpo 2a. O conduto 17 se curva para cima depois dacâmara de despressurização 16 e compreende uma porção elevada 17a comono modo de realização anterior.

Esse sistema de proteção é econômico, autônomo em relação àsinstalações vizinhas, ocupa pouco espaço e não requer manutenção.

A unidade de comando pode também estar ligada aos sensoresacessórios tais como detector de incêndio, sensor de vapor (buchholz) e aosensor de acionamento da célula de alimentação para acionar uma extinção doincêndio em caso de falha da prevenção de explosão.

Graças à presente invenção, pode-se assim dispor de umdispositivo de prevenção contra a explosão em um transformador que requerpoucas modificações dos elementos do transformador, que detecta as rupturasde isolação com extrema rapidez e age simultaneamente de modo a limitar asconseqüências que delas resultam, inclusive em locais confinados. Isso permiteevitar as explosões das capacidades de óleo e os incêndios resultantesreduzindo os estragos ligados aos curtos-circuitos no transformador bem comonos comutadores de derivações sob carga e nas caixas de buchas.

Claims (15)

1. DISPOSITIVO DE PREVENÇÃO CONTRA A EXPLOSÃODE UM TRANSFORMADOR ELÉTRICO (1), dotado de uma cuba (2) contendofluido de resfriamento combustível, caracterizado por compreender:um elemento de relaxamento de pressão (15) situado em umasaída da cuba para realizar uma descompressão da cuba;um reservatório (18) situado à jusante do elemento derelaxamento de pressão;pelo menos uma válvula (20) de acionamento manual montada nasaída do reservatório de modo que o reservatório seja hermético para recolherum fluido passado pelo elemento de relaxamento de pressão; eum conduto (17) montado entre o elemento de relaxamento depressão (15) e o reservatório (18).

2. DISPOSITIVO, de acordo com . reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que um elemento de relaxamento de pressãoautomático é montado na saída do reservatório.

3. DISPOSITIVO, de acordo com reivindicação 2,caracterizado por compreender um conduto adicional (26) situado a jusante doelemento de relaxamento de pressão.

4. DISPOSITIVO, de acordo com reivindicação 3,caracterizado pelo fato de que um elemento de parada de chama é montadosobre o conduto adicional.

5. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 1 a-4, caracterizado pelo fato do reservatório estar dotado de um meio deresfriamento.

6. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 1 a-5, caracterizado por compreender uma bomba de vácuo ligada ao reservatório.

7. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 1 a- 6, caracterizado por compreender uma bomba de gás ligada ao reservatório eum reservatório auxiliar ligado à bomba de gás.

8. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por compreender uma câmara de despressurização (16)situada entre o elemento de relaxamento de pressão (15) e o reservatório.

9. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato do elemento de relaxamento de pressão (15)compreender um disco rígido perfurado (35), uma membrana de estanqueidade(50) e um disco fendido (44).

10. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por compreender uma pluralidade de elementos derelaxamento de pressão (15) previstos para serem ligados a uma pluralidadede transformadores (1), e um reservatório (18).

11. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 1a 10, c aracterizado por compreender uma pluralidade de elementos derelaxamento de pressão (15) previstos para serem ligados a umapluralidade de capacitores a óleo de pelo menos um transformador (1), eum reservatório (18).

12. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicaçõesanteriores, caracterizado por compreender adicionalmente uma bomba devácuo conectada ao reservatório.

13. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicaçõesanteriores, caracterizado por compreender adicionalmente uma bomba de gáse um reservatório auxiliar.

14.

PROCESSO DE PREVENÇÃO CONTRA A EXPLOSÃODE UM TRANSFORMADOR ELÉTRICO (1), dotado de uma cuba (2) quecontém fluido de resfriamento combustível, caracterizado pelo fato de umadescompressão da cuba (2) ser realizada por um elemento de relaxamento depressão (15), uma coleta do fluido passado pelo elemento de relaxamento depressão (15) é realizada por um reservatório (18) hermético, e uma retirada dosgases é efetuada por pelo menos uma válvula (20) de acionamento manual.