ES2371221T3 - Dispositivo de prevención contra la explosión de un transformador eléctrico. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de prevención contra la explosión de un transformador eléctrico (1) provisto de una cuba (2) llena de fluido de refrigeración combustible, que comprende un elemento de relajación de presión (15) dispuesto sobre una salida de la cuba para realizar una descompresión de la cuba, un depósito (18) dispuesto aguas abajo del elemento de relajación de presión, y al menos, una válvula (20) de disparo manual montada a la salida del depósito, de forma tal que el depósito sea hermético para recoger un fluido que ha pasado por el elemento de relajación de presión, caracterizado por el hecho de que comprende un conducto (17) montado entre el elemento de relajación de presión (15) y el depósito (18).
Description
Dispositivo de prevenci6n contra la explosi6n de un transformador electrico
La presente invenci6n se refiere al campo de la prevenci6n contra la explosi6n de transformadores electricos enfriados por un volumen de fluido combustible.
Los transformadores electricos sufren perdidas tanto en los devanados como en la parte de hierro que requieren la disipaci6n del calor producido. De esta forma, los transformadores de gran potencia se enfrfan, generalmente, por medio de un fluido tal como el aceite. Los aceites utilizados son dielectricos y son susceptibles de inflamarse por encima de una temperatura del orden de los 1400 C. Dado que los transformadores son elementos muy onerosos, su protecci6n requiere una particular atenci6n.
Un fallo de aislamiento genera, en un primer momento, un arco electrico importante que provoca una acci6n de los sistemas de protecci6n electricos que disparan la celda de alimentaci6n del transformador (disyuntor). El arco electrico provoca, tambien, una difusi6n consecuente de energfa que genera un desprendimiento de gases por descomposici6n del aceite dielectrico, especialmente, de hidr6geno y acetileno.
Como resultado del desprendimiento de gases, la presi6n en el interior de la cuba del transformador aumenta muy rapidamente, por lo que se produce, a menudo, una deflagraci6n muy violenta. De la deflagraci6n resulta una importante rotura de las conexiones mecanicas de la cuba (bulones, soldaduras) del transformador que pone a dichos gases en contacto con el oxfgeno del aire ambiente. Dado que el acetileno es autoinflamable en presencia de oxfgeno, se inicia inmediatamente un incendio y propaga el fuego a los otros equipos del lugar que son susceptibles de contener tambien grandes cantidades de productos combustibles.
Las explosiones se deben a roturas de aislamiento debidas a los cortocircuitos provocados por sobrecargas, sobretensiones, un deterioro progresivo del aislamiento, un nivel de aceite insuficiente, la aparici6n de agua o de humedad
o un desperfecto de un componente aislante.
Se conocen, en la tecnica anterior, sistemas de extinci6n de incendio para transformadores electricos que se accionan por detectores de incendio o de fuego. Pero esos sistemas actuan con una importante inercia, cuando el aceite del trasformador ya esta en llamas. Por lo tanto, se conformaba con limitar el incendio al equipo en cuesti6n para que no se propagase el fuego a las instalaciones vecinas.
Para ralentizar la descomposici6n del fluido dielectrico debido a un arco electrico, se pueden utilizar aceites de silicona en lugar de los aceites minerales convencionales. Sin embargo, la explosi6n de la cuba del transformador debida al aumento de la presi6n interna s6lo se retrasa durante un lapso extremadamente bajo, del orden de algunos milisegundos. Esta duraci6n no permite emplear medios propios para evitar la explosi6n.
Se conoce a traves del documento WO-A-97/12379 un procedimiento de prevenci6n contra la explosi6n y el incendio en un transformador electrico provisto de una cuba llena de fluido de refrigeraci6n combustible, por detecci6n de una rotura del aislamiento electrico del transformador por un captador de presi6n, despresurizaci6n del fluido de refrigeraci6n contenido en la cuba, por medio de una valvula, y refrigeraci6n de las partes calientes del fluido de refrigeraci6n por inyecci6n de un gas inerte bajo presi6n en la parte inferior de la cuba con el objeto de remover dicho fluido e impedir que el oxfgeno penetre en la cuba del transformador. Ese procedimiento es satisfactorio y permite evitar la explosi6n de la cuba del transformador.
El documento WO-A-00/57438 describe un elemento de rotura de apertura rapida para un dispositivo de prevenci6n contra la explosi6n de un transformador electrico.
El documento JP 05029255, que describe el preambulo de la reivindicaci6n 1, se refiere a un transformador de doble envolvente del que una envolvente interior esta provista de elemento de relajaci6n de presi6n
El objeto de la presente invenci6n es brindar un dispositivo mejorado que permita una descompresi6n extremadamente rapida de la cuba para aumentar, aun mas, la probabilidad de salvaguardar la integridad del transformador, de los conmutadores bajo carga y de los aisladores empleando, al mismo tiempo, piezas de forma simple.
El dispositivo de prevenci6n contra la explosi6n de un transformador electrico provisto de una cuba llena de fluido de refrigeraci6n combustible, comprende un elemento de relajaci6n de presi6n dispuesto sobre una salida de la cuba para realizar una descompresi6n de la cuba, un dep6sito dispuesto aguas abajo del elemento de relajaci6n de presi6n y, al menos, una valvula de disparo manual montada a la salida del dep6sito, de forma que el dep6sito sea hermetico para recoger un fluido que haya pasado por el elemento de relajaci6n de presi6n y un conducto montado entre el elemento de relajaci6n de presi6n y el dep6sito. De esta forma, se evita una dispersi6n del fluido en un lugar donde esto no es deseable por razones de seguridad, de contaminaci6n u otras. En efecto, el fluido que puede ser una mezcla de lfquido y de gas
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presenta un riesgo de inflamaci6n cuando el aporte de oxfgeno es suficiente para cumplir con las condiciones de inflamaci6n y de explosi6n. Por otra parte, algunos componentes de ese fluido pueden revelarse nefastos para el hombre y/o para el medio ambiente, en especial, en atm6sfera restringida.
Ventajosamente, se ha montado un elemento de relajaci6n de presi6n automatica a la salida del dep6sito. El elemento de relajaci6n de presi6n puede comprender una valvula susceptible de abrirse cuando se supera un techo de presi6n, con el objeto de evitar una explosi6n del dep6sito. Entonces, se limita la relajaci6n por medio de la valvula a la cantidad necesaria de fluido, para llegar a una presi6n inferior al techo de disparo de dicha valvula. Puede disponerse un conducto suplementario aguas abajo del elemento de relajaci6n de presi6n. El conducto suplementario permite dirigir el fluido hacia el lugar mas apropiado. El conducto suplementario puede estar equipado con un medio de refrigeraci6n. La temperatura del fluido puede, de esta forma, disminuir antes de su escape, de donde resulta una reducci6n del riesgo de inflamaci6n. El dep6sito puede estar equipado con un medio de refrigeraci6n, por ejemplo, en forma de un dispositivo de expansi6n de gas.
Ventajosamente, se ha montado un elemento de detenci6n de llama sobre el conducto suplementario. El elemento de detenci6n de llama puede presentarse en forma de una valvula de fluido que impide una entrada de oxfgeno en el conducto. El elemento de detenci6n de llama puede comprender tambien una pieza susceptible de obturar dicho conducto durante la presencia de una llama. El elemento de relajaci6n de presi6n puede tambien comprender una electrovalvula comandada por una unidad de mando exterior o un detector de temperatura cerca de dicha valvula, capaz de comandar el cierre de dicha electrovalvula en caso de una combusti6n.
El dep6sito puede estar equipado con un medio de refrigeraci6n.
En un modo de realizaci6n, el dispositivo comprende una bomba de vacfo unida al dep6sito. De esta forma se puede someter el dep6sito a una fuerte depresi6n con respecto a la atm6sfera ambiente y a la presi6n normal imperante en la cuba del transformador, lo que facilita la descompresi6n de la cuba y reduce la cantidad de oxfgeno presente en la cuba.
En un modo de realizaci6n, el dispositivo comprende una bomba de gas y un dep6sito auxiliar. La bomba de gas esta dispuesta entre el dep6sito y el dep6sito auxiliar y permite transferir, por ejemplo, con un barrido de nitr6geno simultaneamente con un bombeo, los gases combustibles y/o t6xicos del dep6sito hacia el dep6sito auxiliar que puede, posteriormente, ser aislado del dep6sito y de la bomba de gas. La bomba de gas puede comprender un compresor y el dep6sito auxiliar puede comprender un recinto bajo presi6n. De esta forma, los gases combustibles t6xicos pueden ser almacenados en un volumen reducido.
Ventajosamente, el dispositivo comprende una camara de despresurizaci6n dispuesta entre el elemento de relajaci6n de presi6n y el dep6sito. La camara de despresurizaci6n presenta una perdida de carga extremadamente baja y puede estar dispuesta inmediatamente aguas abajo del elemento de relajaci6n de presi6n, de forma que permita una descompresi6n rapida de la cuba del transformador. El dep6sito puede situarse a una distancia mucho mayor de la camara de despresurizaci6n que la distancia entre la cuba del transformador y la camara de despresurizaci6n. La camara de despresurizaci6n puede presentarse en forma de una porci6n de tubo de diametro netamente mas elevado que el diametro del conducto. La camara de despresurizaci6n puede, ventajosamente, preverse para resistir presiones y esfuerzos mecanicos elevados, superiores a aquellos para los cuales se ha dimensionado el dep6sito.
En un modo de realizaci6n, el elemento de relajaci6n de presi6n comprende un disco rfgido perforado y una membrana de estanquidad. El elemento de relajaci6n de presi6n tambien puede comprender un disco ranurado. Los discos pueden estar abombados en el sentido de flujo del fluido. El disco ranurado puede comprender una pluralidad de petalos separados entre sf por ranuras sensiblemente radiales. Los petalos se unen a una parte anular del disco y son susceptibles de apoyarse unos sobre otros, por intermedio de patas de enganche para resistir una presi6n exterior a la cuba del transformador superior a la presi6n interior. El disco rfgido perforado puede estar provisto de una pluralidad de agujeros pasantes dispuestos cerca del centro de dicho disco, y a partir del cual se extienden ranuras radiales. La membrana de estanquidad puede consistir en una delgada capa a base de politetrafluoroetileno.
El disco ranurado puede comprender una pluralidad de partes capaces de apoyarse unas sobre otras, durante un empuje en una direcci6n axial.
En un modo de realizaci6n, el elemento de relajaci6n de presi6n comprende, ademas, un disco de protecci6n de la membrana de estanquidad, comprendiendo el disco de protecci6n una lamina delgada precortada. El disco de protecci6n puede realizarse a partir de una lamina de politetrafluoroetileno de espesor superior a la membrana de estanquidad. El corte previo puede tener forma de parte de cfrculo. El disco rfgido perforado puede comprender una pluralidad de ranuras radiales, distintas entre sf.
Ventajosamente, el dispositivo comprende una pluralidad de elementos de relajaci6n de presi6n previstos para ser unidos a una pluralidad de transformadores. Un solo dep6sito puede, de esta forma, servir de prevenci6n contra la explosi6n de
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una pluralidad de transformadores, y cada transformador esta asociado a, al menos, un elemento de relajaci6n de presi6n.
El dispositivo puede comprender un medio de detecci6n de rotura integrado al elemento de relajaci6n de presi6n de donde surge una detecci6n de la presi6n de la cuba, con respecto a un techo predeterminado de relajaci6n de presi6n. El medio de detecci6n de rotura puede comprender un hilo o conductor electrico apto para romperse al mismo tiempo que el elemento de relajaci6n de presi6n. El hilo electrico puede estar pegado sobre el elemento de relajaci6n de presi6n, preferentemente, por el lado opuesto al fluido. El hilo electrico puede estar recubierto por una pelfcula de protecci6n.
El dispositivo puede comprender una pluralidad de elementos de relajaci6n de presi6n previstos para estar unidos a una pluralidad de capacidades de aceite de, al menos, un transformador.
El procedimiento de prevenci6n contra la explosi6n de un transformador electrico provisto de una cuba llena de fluido de refrigeraci6n combustible comprende una descompresi6n de la cuba realizada por un elemento de relajaci6n de presi6n, un colector de fluido que pasa por el elemento de relajaci6n de presi6n y un conducto realizado por un dep6sito hermetico, y una retirada de los gases efectuada por, al menos, una valvula de disparo manual.
El dispositivo de prevenci6n contra la explosi6n esta adaptado para la cuba principal de un transformador, para la cuba del o de los conmutadores bajo carga y para la cuba de los aisladores electricos, esta ultima cuba tambien se llama "caja de aceite". Los aisladores electricos tienen como misi6n aislar la cuba principal de un transformador de las lfneas de alta y baja tensi6n a las cuales estan unidos los devanados del transformador, por medio de conductores de salida. Cada conductor de salida esta rodeado por una caja de aceite que contiene una cierta cantidad de fluido de aislamiento. El fluido de aislamiento de los aisladores y/o cajas de aceite es un aceite diferente del aceite del transformador. Se puede prever un medio de inyecci6n de nitr6geno unido a la cuba del transformador y apto para dispararse despues de la detecci6n de un fallo, de forma manual o automatica. La inyecci6n de nitr6geno puede favorecer la evacuaci6n de los gases combustibles de la cuba del transformador hacia el dep6sito y, eventualmente, hacia el dep6sito auxiliar.
El dispositivo de prevenci6n contra la explosi6n puede estar provisto de un medio de detecci6n del disparo de la celda de alimentaci6n del transformador y de una caja de mando que recibe las senales emitidas por los medios captadores del transformador y, que es capaz de emitir las senales de comando.
Gracias a la invenci6n, se reduce muy fuertemente la probabilidad de escape de fluido combustible y/o t6xico fuera del dispositivo, lo que permite reducir los riesgos de inflamaci6n de dichos gases o tambien de intoxicaci6n de un operario que se encuentre en las cercanfas.
El dispositivo de prevenci6n contra la explosi6n se adapta particularmente bien a los transformadores electricos que se encuentran en lugares confinados, por ejemplo, tuneles, minas o tambien en el subsuelo de una zona urbanizada.
La presente invenci6n se comprendera mejor con el estudio de la descripci6n detallada de algunos modos de realizaci6n tomados a tftulo de ejemplo, que no son en lo mas mfnimo limitativos, y que se ilustran por medio de los dibujos que se adjuntan, en los cuales:
La figura 1 es una vista esquematica de un dispositivo de prevenci6n contra incendio;
La figura 2 es una vista en detalle de la figura 1;
La figura 3 es una vista esquematica de un dispositivo de prevenci6n contra incendio asociado a varios transformadores;
La figura 4 muestra una variante de la figura 1;
La figura 5 muestra una variante de la figura 1;
La figura 6 es una vista en corte transversal de un elemento de rotura;
La figura 7 es una vista parcial agrandada de la figura 6;
La figura 8 es una vista desde arriba correspondiente a la figura 6;
La figura 9 es una vista desde abajo correspondiente a la figura 6;
La figura 10 es una vista esquematica de un dispositivo de prevenci6n contra incendio con camara de despresurizaci6n vertical;
La figura 11 es una vista general correspondiente a la figura 10;
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Las figuras 12 y 13 muestran variantes de la figura 1.
Tal como se ha ilustrado en las figuras, el transformador 1 comprende una cuba 2 que se apoya sobre el suelo 3 por medio de patas 4 y esta alimentado por energfa electrica por medio de lfneas electricas 5 rodeadas por aisladores 6. La cuba 2 comprende un cuerpo 2a y una tapa 2b.
La cuba 2 esta llena de fluido de refrigeraci6n 7, por ejemplo, de aceite dielectrico. Con el objeto de garantizar un nivel constante de fluido de refrigeraci6n 7 en la cuba 2, el transformador 1 esta provisto de un dep6sito de reserva 8 en comunicaci6n con la cuba 2 por un conducto 9.
El conducto 9 esta provisto de una valvula automatica 10 que obtura el conducto 9 desde que detecta un movimiento rapido del fluido 7. De esta forma, durante una despresurizaci6n de la cuba 2, la presi6n en el conducto 9 cae bruscamente lo que provoca un inicio de flujo de fluido 7 que es rapidamente detenido por la obturaci6n de la valvula automatica 10. Se evita de esa forma que el fluido 7 contenido en el dep6sito de reserva 8 se vacfe.
La cuba 2 tambien esta provista de uno o varios cables 11 de detecci6n de incendio. En el modo de realizaci6n representado, un cable 11 de detecci6n de incendio esta montado por encima de la cuba 2 y esta soportado por contactos 12 que apoyan sobre la tapa 2b. Una distancia de algunos centfmetros separa al cable 11 de la tapa 2b. El cable 11 puede comprender dos hilos o conductores separados por una membrana sintetica de bajo punto de fusi6n, y los dos hilos entran en contacto despues de la fusi6n de la membrana. El cable 11 puede estar dispuesto conforme a un recorrido en forma de rectangulo cerca de los bordes de la cuba 2.
La cuba 2 puede comprender un captador de presencia de vapor del fluido de refrigeraci6n tambien llamado "buchholz" montado en un punto alto de la cuba 2, en general, sobre el conducto 9. Una rotura de aislamiento electrico provoca el desprendimiento de vapor del fluido 7 en la cuba 2. Un captador de vapor puede servir para detectar una rotura de la aislamiento electrico con un cierto retardo.
El transformador 1 es alimentado por intermedio de una celda de alimentaci6n, no representada, que comprende medios de corte de alimentaci6n tales como disyuntores y que esta provista de captadores de disparo.
El dispositivo de prevenci6n comprende una valvula 13 montada sobre una salida de la cuba 2 dispuesta en un punto alto del cuerpo 2a, un elemento de rotura 15 cuyo estallido permite detectar sin retraso la variaci6n de presi6n debida a la rotura del aislamiento electrico del transformador, y dos manguitos elasticos 14 que absorben vibraciones, uno de ellos, dispuesto entre la valvula 13 y el elemento de rotura 15. El dispositivo de prevenci6n comprende tambien una camara de despresurizaci6n 16 de diametro superior al del elemento de rotura 15, montada aguas abajo del elemento de rotura 15, y un conducto 17 de vaciado soportado por un dep6sito 18 destinado a recoger los fluidos que provienen de la cuba 2, despues del estallido del elemento de rotura 15 y a separar la fracci6n lfquida de la fracci6n gaseosa. El conducto 17 esta montado entre la camara de despresurizaci6n 16 y el dep6sito 18. El otro manguito elastico 14 esta montado entre la camara de despresurizaci6n 16 y el conducto 17.
El dep6sito 18 puede estar equipado con aletas de refrigeraci6n 18a. El dep6sito 18 esta equipado por una tuberfa 19 de evacuaci6n de los gases provenientes del aceite. La tuberfa 19 puede estar unida de forma temporal con una cisterna m6vil para vaciar el dep6sito 18. De esta forma, se despresuriza la cuba 2 inmediatamente y luego, se la vacfa parcialmente en el dep6sito 18. Podra preverse el elemento de rotura 15 para que se abra a una determinada presi6n inferior a 1 bar, por ejemplo, comprendida entre 0,6 y 1,6 bar, preferentemente, entre 0,8 y 1,4 bar.
Una valvula 20 esta dispuesta en la tuberfa 19 para impedir la entrada del oxfgeno del aire que podrfa alimentar la combusti6n de los gases y la del aceite en el dep6sito 18 y en la cuba 2, y para impedir la salida incontrolada de gas o de lfquido. La valvula 20 puede ser manual o motorizada con mando manual. La valvula 20 esta constantemente cerrada para mantener el dep6sito hermetico, salvo cuando se vacfa el dep6sito 18 de los gases que allf se encuentran, o cuando se efectua una purga de los gases.
La cuba 2 comprende un medio de refrigeraci6n del fluido 7 por inyecci6n de un gas inerte, tal como nitr6geno, en la parte inferior de la cuba 2. El gas inerte esta almacenado en un dep6sito bajo presi6n provisto de una valvula, de un dispositivo de expansi6n o de un reductor de presi6n y de un tubo 21 que lleva el gas hasta la cuba 2. El dep6sito bajo presi6n esta alojado en un recinto 22.
El cable 11, el elemento de rotura 15, el captador de vapor, los captadores de disparo, la valvula 13 y el obturador 20 estan unidos a una caja de comando 23 destinada a controlar el funcionamiento del dispositivo. La caja de comando 23 esta provista de medios de tratamiento de informaci6n que reciben las senales de los diferentes captadores y que son capaces de emitir senales de mando, en especial, de la valvula 20.
En funcionamiento normal, la valvula 13 esta abierta, y el elemento de rotura 15 esta intacto, es decir, cerrado. La valvula
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20 tambien esta cerrada. La valvula 13 puede estar cerrada para operaciones de mantenimiento, estando el transformador 1 inactivo. El manguito elastico 14 es capaz de absorber las vibraciones del transformador 1 que se producen durante su funcionamiento y durante un cortocircuito, para evitar transmitir las vibraciones a otros elementos, en especial, al elemento de rotura 15. La camara de despresurizaci6n 16 permite una fuerte cafda de presi6n durante el estallido del elemento de rotura 15, gracias a perdidas de carga extremadamente reducidas.
Durante el estallido del elemento de rotura 15 como consecuencia de un fallo electrico en el transformador 1, la presi6n en la cuba 2 disminuye. Un chorro de gas y/o de lfquido atraviesa el elemento de rotura 15 y se expande en la camara de despresurizaci6n 16, luego, fluye en el conducto 17 hacia el dep6sito 18. La misi6n de la camara de despresurizaci6n 16 puede revelarse particularmente importante en los primeros milisegundos posteriores al estallido del elemento de rotura
15.
Posteriormente, puede efectuarse una inyecci6n de gas inerte, por ejemplo, nitr6geno en la parte inferior de la cuba 2 para evacuar los gases combustibles susceptibles de permanecer en la cuba 2 y enfriar las partes calientes del transformador para detener la producci6n de gas. La inyecci6n de gas inerte puede ser disparada de algunos minutos a algunas horas despues del estallido del elemento de rotura 15, preferentemente, se preve una duraci6n de decantaci6n suficiente para que los gases y los lfquidos se separen convenientemente. Por otra parte, es posible esperar el enfriamiento del dep6sito 18 y de su contenido. Dichos gases combustibles se evacuan hacia el dep6sito 18. Puede disponerse una cisterna m6vil en conexi6n con la tuberfa 19 para recibir los fluidos presentes en el dep6sito 18 despues de la apertura de la valvula 20. El dep6sito 18 puede ser purgado con un gas inerte. Entones, puede reemplazarse el elemento de rotura 15. Por razones de seguridad, el dep6sito del gas inerte esta previsto para poder inyectar gas inerte durante un perfodo del orden de 45 minutos, lo que puede revelarse util para enfriar el aceite y las partes calientes por remoci6n del aceite, y por lo tanto, detener la producci6n de gases por descomposici6n del aceite.
El transformador 1 puede estar equipado con uno o varios conmutadores bajo carga 25 que sirven de enlaces entre dicho transformador 1 y la red electrica a la cual esta unido, para asegurar una tensi6n constante a pesar de las variaciones de la corriente proporcionada a la red. El conmutador bajo carga 25 esta unido por un conducto de vaciado 26 al conducto 17 destinado al vaciado. En efecto, el conmutador bajo carga 25 tambien es enfriado por un fluido de refrigeraci6n inflamable. Debido a su fuerte resistencia mecanica, la explosi6n de un conmutador bajo carga es extremadamente violenta y puede estar acompanada por la proyecci6n de chorros de fluido de refrigeraci6n inflamado. El conducto 26 esta provisto de un elemento de relajaci6n de presi6n 27 capaz de desgarrarse en caso de cortocircuito y, por lo tanto, de sobrepresi6n en el interior del conmutador bajo carga 25. De esta forma, se evita la explosi6n de la cuba de dicho conmutador bajo carga 25.
Gracias a la invenci6n, se dispone de esta forma de un dispositivo de prevenci6n contra la explosi6n del transformador que detecta las roturas de aislamiento de forma extremadamente rapida y actua simultaneamente de forma que limite las consecuencias que resultan de ello. Esto permite proteger el transformador, asf como tambien el conmutador bajo carga y los aisladores, y minimizar los danos relacionados con el fallo de aislamiento.
Tal como puede verse en la figura 2, la camara de despresurizaci6n 16 se apoya sobre cuatro amortiguadores 28 soportados por una consola 29 fijada al cuerpo 2a de la cuba 2. De esta forma, se crea un aislamiento mecanico entre las vibraciones resultantes del transformador 1 durante el funcionamiento normal y la camara de despresurizaci6n 16, por una parte, y entre la deformaci6n del transformador 1 durante una rotura del aislamiento, por otra parte.
En el modo de realizaci6n ilustrado en la figura 2, varios transformadores 1 cercanos estan unidos a un dep6sito 18. En otros terminos, varios dispositivos de prevenci6n de varios transformadores diferentes pueden comprender un dep6sito 18 comun. Esto demuestra ser particularmente ventajoso en los lugares confinados, donde el espacio disponible esta restringido.
En el modo de realizaci6n ilustrado en la figura 4, el dispositivo de prevenci6n comprende, ademas, una bomba de vacfo 30 unida al dep6sito 18 por un conducto. El dep6sito 18 puede estar provisto de un sistema de refrigeraci6n 18b, por ejemplo, por expansi6n de nitr6geno. Durante la puesta en funcionamiento del dispositivo de prevenci6n, la bomba de vacfo 30 es accionada y realiza un vacfo parcial del dep6sito 18, luego, es detenida. La masa de gas saliente de la cuba 2 despues del estallido del elemento de rotura 15, que es susceptible de ser almacenado en el dep6sito 18, aumenta a igual presi6n maxima. Asf, puede facilitarse la despresurizaci6n. El dep6sito puede ser de un volumen reducido, de donde resulta una ganancia de espacio.
En el modo de realizaci6n ilustrado en la figura 5, el dispositivo de prevenci6n comprende, ademas, una bomba de gas 31 unida al conducto 17 o al dep6sito 18 y desemboca en una botella 32 resistente a la presi6n. Despues del estallido del elemento de rotura 15, y el flujo de una duraci6n suficiente para el enfriamiento de los gases, la bomba de gas 31 es puesta en funcionamiento y realiza un bombeo de los gases presentes en el dep6sito 18. El dep6sito 18 puede, de esa forma, ser vaciado del gas que contiene, pudiendo dicho gas ser una mezcla de gas inerte y de gas combustible. Despues
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de la parada de la bomba de gas 31, la botella 32 puede facilmente ser retirada y transportada a distancia. Ese modo de realizaci6n es particularmente conveniente para los transformadores instalados en minas o tuneles.
Tal como puede verse en las figuras 6 a 9, el elemento de rotura 15 es de forma circular abombada convexa y esta previsto para ser montado sobre un orificio de salida, no representado, de una cuba 2 mantenida ajustada entre dos bridas 33, 34 en forma de discos. El elemento de relajaci6n 15 comprende una parte de retenci6n 35 en forma de un velo metalico de leve espesor, por ejemplo de acero inoxidable, de aluminio o de aleaci6n de aluminio. El espesor de la parte de retenci6n 35 puede estar comprendido entre 0,05 y 0,25 mm.
La parte de retenci6n 35 esta provista de estrfas radiales 36 que la dividen en varias partes. Las estrfas radiales 36 estan formadas en hueco en el espesor de la parte de retenci6n 35 de forma que se produzca una rotura por desgarro de la parte de retenci6n 35 en su centro y esto, sin fragmentaci6n, para evitar que los fragmentos del elemento de relajaci6n 15 sean arrancados y desplazados por el fluido que atraviesael elemento de relajaci6n 15 y que corran el riesgo de deteriorar un conducto situado aguas abajo.
La parte de retenci6n 35 esta provista de agujeros pasantes 37 de muy pequeno diametro repartidos uno por estrfa 36 cerca del centro. Dicho de otra forma, varios agujeros 37 estan dispuestos en hexagono. Los agujeros 37 forman inicios de desgarro de baja resistencia y que garantizan que el desgarro comience en el centro de la parte de retenci6n 35. La formaci6n de al menos un agujero 37 por estrfa 36 asegura que las estrfas 36 se separaran simultaneamente, y ofrecen la mayor secci6n de paso que sea posible. Como variante, se podrfa prever un numero de estrfas 36 diferente de seis, y/o varios agujeros 37 por estrfa 36. El revestimiento de estanquidad 50 es capaz de obturar los agujeros 37.
La presi6n de estallido del elemento de relajaci6n 15 esta determinada, principalmente, por el diametro y la posici6n de los agujeros 37, la profundidad de las estrfas 36, el espesor y la composici6n del material que forma la parte de retenci6n 35. Preferentemente, las estrfas 36 estan formadas sobre todo el espesor de la parte de retenci6n 35. El resto de la parte de retenci6n 35 puede presentar un espesor constante.
Dos estrfas 36 adyacentes forman un triangulo 39 que durante la rotura va a separarse de los triangulos lindantes por desgarro del material entre los agujeros 37 y se deformara hacia aguas abajo por plegado. Los triangulos 39 se pliegan sin desgarro para evitar el arranque de dichos triangulos 39 susceptibles de deteriorar un conducto aguas abajo o que genere el flujo en el conducto aguas abajo y que aumente asf la perdida de carga y que ralentice la despresurizaci6n del lado de aguas arriba. El numero de estrfas 36 depende tambien del diametro del elemento de retenci6n 15.
La brida 34 dispuesta aguas abajo de la brida 33 esta perforada por un agujero radial en el cual esta dispuesto un tubo de protecci6n 41. El detector de rotura incluye un hilo electrico 42 fijo sobre la parte de retenci6n 35 del lado aguas abajo y dispuesto en forma de bucle. El hilo electrico 42 se prolonga en el tubo de protecci6n 41 hasta una caja de conexi6n 43. El hilo electrico 42 se extiende sobre la casi totalidad del diametro del elemento de retenci6n 15, con una parte de hilo 42a dispuesta por un lado de una estrfa 36 paralelamente a dicha estrfa 36, y la otra parte de hilo 42b dispuesta radialmente por el otro lado de la misma estrfa 36 paralelamente a dicha estrfa 36. La distancia entre las dos partes de hilo 42a, 42b es pequena. Esta distancia puede ser inferior a la distancia maxima que separa dos agujeros 37, de forma tal que el hilo 42 pase entre los agujeros 37.
El hilo electrico 42 esta recubierto por una pelfcula de protecci6n que sirve a la vez para evitar su corrosi6n y para pegarlo sobre la cara de aguas abajo de la parte de retenci6n 35. La composici6n de esa pelfcula tambien se elegira para evitar modificar la presi6n de rotura del elemento de rotura 15. La pelfcula podra estar realizada de poliamida fragilizada. El estallido del elemento de rotura arrastra necesariamente el corte del hilo electrico 42. Este corte puede ser detectado de forma extremadamente simple y fiable por interrupci6n de la circulaci6n de una corriente que pasa por el hilo 42 o tambien por diferencia de tensi6n entre los dos extremos del hilo 42.
El elemento de rotura 15 comprende tambien una parte de refuerzo 44 dispuesta entre las bridas 33 y 34 en forma de un velo metalico, por ejemplo, de acero inoxidable, de aluminio o de aleaci6n de aluminio. El espesor de la parte de refuerzo 44 puede estar comprendido entre 0,2 y 1 mm.
La parte de refuerzo 44 comprende una pluralidad de petalos, por ejemplo, cinco, separados por estrfas radiales 45 formadas sobre todo su espesor. Los petalos se unen a un borde exterior anular, y se forma una estrfa 46 en forma de arco de cfrculo sobre todo el espesor de cada petalo salvo cerca de los petalos vecinos, confiriendo asf a los petalos una capacidad para deformarse axialmente. Uno de los petalos esta unido a un polfgono central 47, por ejemplo, por soldadura. El polfgono 47 cierra el centro de los petalos y apoya sobre ganchos 48 fijados sobre los otros petalos y desplazados axialmente, con respecto a los petalos de forma que el polfgono 47 este dispuesto axialmente entre los petalos y los ganchos 48 correspondientes. El polfgono 47 puede estar en contacto con el fondo de los ganchos 48 para apoyarse en ellos axialmente. La parte de refuerzo 44 ofrece una buena resistencia axial en un sentido y una muy pequena resistencia axial en el otro sentido, el sentido del estallido del elemento de rotura 15. La parte de refuerzo 44 es particularmente util cuando la presi6n en la cuba 2 del transformador 1 es inferior a la de la camara de despresurizaci6n
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16, lo que puede suceder si se produce un vacfo parcial en la cuba 2 para el llenado del transformador 1.
Entre la parte de retenci6n 35 y la parte de refuerzo 44, puede disponerse una parte de estanquidad 49 que comprende una pelfcula delgada 50 de material sintetico estanco, por ejemplo, a base de politetrafluoroetileno rodeada sobre cada cara, por una pelfcula gruesa 51 de material sintetico precortado para evitar asf una perforaci6n de la pelfcula delgada 50 por medio de la parte de retenci6n 35 y de la parte de refuerzo 44. Cada pelfcula gruesa 51 puede comprender un material sintetico, por ejemplo, a base de politetrafluoroetileno de espesor del orden de 0,1 a 0,3 mm. El precorte de las pelfculas gruesas 51 puede efectuarse de acuerdo con un arco de cfrculo de aproximadamente 3300. Lapelfcula delgada 50 puede presentar un espesor del orden de 0,005 a 0,1 mm.
El elemento de rotura 15 ofrece una buena resistencia a la presi6n en un sentido, una resistencia calibrada a la presi6n en el otro sentido, una excelente estanquidad y una pequena inercia al estallido.
Para mejorar la estanquidad, el elemento de rotura 15 puede comprender una arandela 52 dispuesta entre la brida 33 y la parte de retenci6n 35 y una arandela 53 dispuesta entre la brida 34 y la parte de refuerzo 44. Las arandelas 52 y 53 pueden estar realizadas a base de politetrafluoroetileno.
Ademas, puede preverse un medio de refrigeraci6n de los fluidos en el dispositivo de prevenci6n. El medio de refrigeraci6n puede comprender aletas sobre el conducto 17 y/o el dep6sito 18, un grupo de climatizaci6n del dep6sito 18, y/o una reserva de gas licuado, por ejemplo, nitr6geno, cuya expansi6n es susceptible de enfriar el dep6sito 18.
En el modo de realizaci6n de las figuras 10 y 11, el dispositivo de prevenci6n esta dispuesto en forma sensiblemente vertical, por ejemplo, sobre la tapa 2b de la cuba 2. La camara de despresurizaci6n 16 comprende un cilindro de eje vertical cerrado en sus extremos que esta, al mismo tiempo, unido al elemento de rotura 15, de diametro superior al del elemento de rotura 15, montado aguas abajo del elemento de rotura 15. La camara de despresurizaci6n 16 forma tambien el dep6sito colector. El conducto 19 se conecta con una zona superior del cilindro de la camara de despresurizaci6n 16. Un conducto 54 se conecta con una zona inferior del cilindro de la camara de despresurizaci6n 16 para la extracci6n de lfquido. Ese modo de realizaci6n es particularmente compacto, el dispositivo de prevenci6n esta situado en gran parte por encima de la cuba 2.
En una variante ventajosa, el conducto 54 esta unido al dep6sito de reserva 8, vease la lfnea de puntos en la figura 10. El volumen disponible del dep6sito de reserva 8, es decir, la parte no ocupada por un lfquido, esta disponible para recibir lfquido proveniente de la camara de despresurizaci6n 16. Se puede disponer un elemento de rotura suplementario 61 sobre el conducto 54 entre la camara de despresurizaci6n 16 y el dep6sito de reserva 8. El elemento de rotura suplementario 61 puede ser tarado a una presi6n de rotura mas elevada que el elemento de rotura 15 aguas arriba de la camara de despresurizaci6n 16.
En funcionamiento, la perdida de carga en el conducto 54 deja tiempo a la valvula automatica 10 para cerrarse durante una rotura del elemento de rotura 15. El dep6sito de reserva 8 recoge lfquido proveniente de la camara de despresurizaci6n 16, estando cerrada la valvula automatica 10.
Tal como se ha ilustrado en la figura 11, la camara de despresurizaci6n 16 desemboca en el conducto 17 situado en la prolongaci6n del conducto 26. El conducto 17 desemboca en el dep6sito de reserva 8.
En el modo de realizaci6n de la figura 12, el dispositivo de prevenci6n comprende una valvula 13 montada sobre una salida de la cuba 2 dispuesta en un punto del cuerpo 2a situado sensiblemente entre la mitad y dos tercios de la altura del cuerpo 2a. El conducto 17 esta acodado hacia arriba despues de la camara de despresurizaci6n 16 y comprende una parte alta 17a dispuesta a un nivel superior al de los devanados del transformador 1. A tftulo de ejemplo, la parte inferior de la parte alta 17a puede estar situada aproximadamente a 20 mm por encima del extremo superior de los devanados. De esta forma, la descompresi6n y el vaciado parcial permite conservar la inmersi6n de los devanados y el aislamiento que resulta de ello.
El conducto 9 esta provisto de un detector de gas 55 dispuesto entre la valvula automatica 10 y la tapa 2b de la cuba 2. Un conducto 56 une el conducto 9 y la parte alta 17a del conducto 17. El conducto 56 se une al conducto 9 entre el detector de gas 55 y la valvula automatica 10. Sobre el conducto 56 estan dispuestos una valvula manual 57 mantenida en posici6n abierta, salvo para las operaciones de mantenimiento y una electrovalvula 58 comandada por la caja de mando 23, en posici6n cerrada en servicio normal y en posici6n abierta despues de una relajaci6n de presi6n por parte del elemento 15, para recuperar gases inflamables presentes en el conducto 9.
Por otra parte, los aisladores 6 de aislamiento de aceite tambien estan provistos de un elemento de relajaci6n de presi6n 59 que desemboca en un conducto 60 unido al conducto 17. El elemento de relajaci6n de presi6n 59 puede tener una estructura semejante al elemento de relajaci6n de presi6n 15 y de calibre adaptado. De esta forma, la cuba, los aisladores y el conmutador bajo carga pueden estar provistos de elementos de relajaci6n de presi6n que permitan aumentar la probabilidad de salvaguardia de su integridad.
En el modo de realizaci6n de la figura 13, el dispositivo de prevenci6n comprende una valvula 13 montada sobre una salida de la cuba 2 dispuesta en un punto bajo del cuerpo 2a. E conducto 17 esta acodado hacia lo alto, despues de la camara de despresurizaci6n 16, y comprende una parte alta 17a como en el modo de realizaci6n precedente.
5 Dicho sistema de protecci6n es econ6mico, aut6nomo con respecto a las instalaciones vecinas, de poco volumen y sin mantenimiento.
La unidad de mando tambien puede estar unida a los captadores accesorios tales como detector de incendio, captador de vapor (buchholz) y al captador de disparo de la celda de alimentaci6n para disparar una extinci6n del incendio en caso de fallo de la prevenci6n de explosi6n.
10 Gracias a la invenci6n, se dispone de esta forma de un dispositivo de prevenci6n contra la explosi6n en un transformador que requiere pocas modificaciones de los elementos del transformador, que detecta las roturas de aislamiento de forma extremadamente rapida y que actuan simultaneamente de forma que limite las consecuencias resultantes de ellas, incluso en lugares confinados. Esto permite evitar las explosiones de las capacidades de aceite y los incendios resultantes, reduciendo asf los danos relacionados con los cortocircuitos en el transformador asf como los conmutadores bajo carga y
15 los aisladores.
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Claims (12)
- REIVINDICACIONES1.-Dispositivo de prevenci6n contra la explosi6n de un transformador electrico (1) provisto de una cuba (2) llena de fluido de refrigeraci6n combustible, que comprende un elemento de relajaci6n de presi6n (15) dispuesto sobre una salida de la cuba para realizar una descompresi6n de la cuba, un dep6sito (18) dispuesto aguas abajo del elemento de relajaci6n de presi6n, y al menos, una valvula (20) de disparo manual montada a la salida del dep6sito, de forma tal que el dep6sito sea hermetico para recoger un fluido que ha pasado por el elemento de relajaci6n de presi6n, caracterizado por el hecho de que comprende un conducto (17) montado entre el elemento de relajaci6n de presi6n (15) y el dep6sito (18).
- 2.-Dispositivo de acuerdo con la reivindicaci6n 1, en el que un elemento de relajaci6n de presi6n automatico esta montado a la salida del dep6sito.
- 3.-Dispositivo de acuerdo con la reivindicaci6n 2, que comprende un conducto suplementario dispuesto aguas abajo del elemento de relajaci6n de presi6n.
- 4.-Dispositivo de acuerdo con la reivindicaci6n 3, en el que un elemento de detenci6n de llama esta montado sobre el conducto suplementario.
- 5.-Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el dep6sito esta equipado con un medio de refrigeraci6n.
- 6.-Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende una bomba de vacfo unida al dep6sito.
- 7.-Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende una bomba de gas unida al dep6sito y un dep6sito auxiliar unido a la bomba de gas.
- 8.-Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende una camara de despresurizaci6n (16) dispuesta entreel elemento de relajaci6n de presi6n (15) y el dep6sito.
- 9.-Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el elemento de relajaci6n de presi6n (15) comprende un disco rfgido perforado (35), una membrana de estanquidad (50) y un disco ranurado (44).
- 10.-Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el dispositivo comprende una pluralidad de elementos de relajaci6n de presi6n (15) previstos para estar unidos a una pluralidad de transformadores (1), y un dep6sito (18).
- 11.-Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado en el que el dispositivo comprende una pluralidad de elementos de relajaci6n de presi6n (15) previstos para estar unidos a una pluralidad de capacidades de aceite de al menos un transformador (1), y un dep6sito (18).
- 12.-Procedimiento de prevenci6n contra la explosi6n de un transformador electrico (1) provisto de una cuba (2) llena de fluido de refrigeraci6n combustible, en el que una descompresi6n de la cuba (2) es realizada por un elemento de relajaci6n de presi6n (15), un colector de fluido que ha pasado por el elemento de relajaci6n de presi6n y un conducto (17) es realizado por un dep6sito (18) hermetico, y una retirada de los gases es efectuada por al menos una valvula (20) de disparo manual.
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