PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA LA PREVENCIÓN Y PROTECCIÓN DE UN TRANSFORMADOR ELÉCTRICO FRENTE A UNA EXPLOSIÓN E INCENDIO.

Procedimiento y dispositivo para la prevención y protección de un transformador eléctrico frente a una explosión e incendio Campo de la invención La presente invención se refiere al campo de la prevención, protección y detección de una explosión y el incendio resultante en un transformador eléctrico. Más particularmente, la presente invención se refiere a un sistema, que previene y detecta la posibilidad de una explosión y un incendio resultante con antelación, concretamente antes de la descomposición del fluido refrigerante inflamable o aceite dieléctrico. Antecedentes y descripción de la técnica anterior Los transformadores eléctricos muestran pérdidas tanto en las bobinas como en el núcleo, razón por la cual el calor producido necesita disiparse. Por lo tanto, los transformadores de alta potencia generalmente se enfrían usando un fluido tal como aceite. Los aceites usados son dieléctricos y pueden prender fuego por encima de una temperatura del orden de 140 ºC. Debido a que los transformadores son muy caros, debe prestarse especial atención en protegerlos. Un fallo en el aislamiento genera en primer lugar un fuerte arco eléctrico, lo que provoca la acción del sistema eléctrico de protección, que activa el relé de suministro del transformador (cortacircuitos). El arco eléctrico también causa la consecuente disipación de energía, lo que genera un escape de gas de la descomposición del aceite dieléctrico, en particular hidrógeno y acetileno. Después de que el gas se haya escapado, la presión dentro de la caja del transformador aumenta muy rápidamente, de ahí una frecuente deflagración muy violenta. La deflagración da como resultado un amplio desgarre de las conexiones mecánicas en la caja (tornillos, soldaduras) del transformador, lo que pone a dichos gases en contacto con el oxígeno en el aire circundante. Debido a que el etileno puede prender fuego espontáneamente en presencia de oxígeno, la combustión se inicia inmediatamente y causa que un fuego se propague a otro equipo en el mismo sitio, que también puede contener grandes cantidades de productos inflamables. Las explosiones ocurren a causa de cortocircuitos causados por sobrecargas, subidas repentinas de voltaje, el deterioro progresivo del aislamiento, y el nivel insuficiente de aceite, la aparición de agua o humedad o el fallo de un componente aislante. Los sistemas de protección de incendios para transformadores eléctricos son conocidos en la técnica anterior, y se accionan por la combustión de detectores de incendios. Sin embargo, estos sistemas están implementados con un significativo retraso de tiempo, cuando el aceite del transformador ya está quemándose. Es entonces necesario limitar la combustión al equipo en cuestión, y prevenir que el fuego se propague a la planta vecina. Con el fin de desacelerar la descomposición del fluido dieléctrico debido a un arco eléctrico, pueden usarse aceites de silicona en lugar de aceites minerales convencionales. Sin embargo, la explosión de la caja del transformador debido al incremento en la presión interna se retrasa solamente un tiempo extremadamente corto, del orden de unos pocos milisegundos. Esta duración de tiempo hace posible captar medios, que pueden prevenir la explosión. El documento WO-A-97/12379 desvela un procedimiento para la prevención, protección y detección frente a una explosión y el incendio resultante en un transformador eléctrico provisto de una caja llena de un fluido refrigerante inflamable, detectando una interrupción en el aislamiento eléctrico del transformador usando un sensor de presión, despresurizando el refrigerante contenido en la caja, usando una válvula, y enfriando las partes calientes del refrigerante inyectando un gas inerte presurizado en el fondo de la caja con el fin de remover dicho refrigerante y prevenir que el oxígeno entre en la caja del transformador. Este procedimiento es satisfactorio y hace posible prevenir que la caja del transformador explote hasta cierto punto. Sin embargo, dicho procedimiento no proporciona una indicación con antelación para tomar medidas correctivas. También, para cuando tiene lugar la acción correctiva habrá habido una cantidad significativa de averías en el aislamiento eléctrico. Un transformador eléctrico muestra pérdidas inherentes en la bobina y el núcleo, lo que genera calor que necesita disiparse mediante enfriamiento natural de aire, enfriamiento natural de aceite, enfriamiento forzado de aire o enfriamiento forzado de aceite. Los transformadores eléctricos más grandes generalmente se enfrían usando aceite, que es un fluido refrigerante inflamable. Los transformadores eléctricos más grandes tienen un dispositivo para detectar y liberar la presión desarrollada debido a la expansión del fluido refrigerante inflamable dentro del tanque transformador y de este modo prevenir la explosión. La Solicitud de Patente India IN189089 enseña un procedimiento y un dispositivo para la prevención, protección y detección de un transformador frente a una explosión y el incendio resultante. La patente proporciona un procedimiento de prevención, protección y detección de un transformador eléctrico del deterioro mediante la protección, prevención y detección de dicho transformador eléctrico frente a la explosión y el incendio resultante, teniendo dicho transformador eléctrico un caja llena de un fluido refrigerante inflamable y comprendiendo dicho procedimiento las etapas de detectar una interrupción en el aislamiento eléctrico del transformador, usando medios de sensor de presión; extraer parcialmente el refrigerante contenido en la caja usando una válvula y; enfriar las partes calientes del refrigerante inyectando un gas inerte presurizado en el fondo de la caja con el fin de remover el refrigerante y hacer salir el oxígeno localizado cerca. Dicha patente se refiere particularmente a unos medios de presión para la prevención, protección y detección del transformador frente a la explosión y el incendio resultante, que es diferente de la presente invención. La patente falla al mencionar claramente la naturaleza de los medios de 2   presión. El documento de Patente de Estados Unidos 6.804.092 desvela un dispositivo para la prevención, protección y detección frente a una explosión y el incendio resultante de un transformador eléctrico que comprende una caja llena de un fluido refrigerante inflamable, y unos medios para descomprimir la caja del transformador. Los medios de descompresión comprenden un elemento de ruptura con un detector de explosión integrado provisto de una parte de retención que incluye primeras zonas que tienen un grosor reducido en comparación con el resto de la parte de retención y que son capaces de desgarrarse sin fragmentarse cuando dicho elemento se rompe, y segundas zonas que tienen un grosor reducido en comparación con el resto de la parte de retención y que son capaces de doblarse sin rasgarse cuando dicho elemento se rompe. Dicho elemento de ruptura es capaz de romperse cuando la presión dentro de la caja excede un límite predeterminado. La señal de un detector de explosión integrado en el disco de ruptura activa un sistema de refrigeración y previene que el oxígeno entre en contacto con los gases explosivos generados por el arco eléctrico en contacto con el aceite. El documento de Patente de Estados Unidos 6804092 se refiere brevemente a Descompresión/Medios en los que un elemento de ruptura se rasga con un incremento en la presión en el tanque transformador por encima de un límite predeterminado, lo que no es un sistema infalible para detectar y prevenir una explosión en un transformador eléctrico. Ambos sistemas de la técnica anterior analizan la presión desarrollada y las posteriores medidas de prevención a través de un disco de ruptura o Medios de Presión. En ambos sistemas de la técnica anterior, concretamente en los documentos IN189089 y US6804092 hay desventajas inherentes tales como el desgarre que ocurre después de un significativo retraso de la incidencia del arco eléctrico interno. Por lo tanto, es posible que tengan lugar el retraso en la detección de la presión desarrollada, la explosión y/o el incendio resultante en un transformador eléctrico. Ninguna de las técnicas anteriores enseña el sistema o el procedimiento que detectará o prevendrá que ocurra el desgarre sin retraso. Por lo tanto, es necesario superar los inconvenientes anteriores de ambas técnicas anteriores e inventar un dispositivo y un procedimiento para la prevención, protección y/o detección de un transformador eléctrico de la explosión y el incendio resultante que tome medidas preventivas y protectoras con el mínimo retraso. Objetivo de la invención El objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema que elimine los inconvenientes anteriormente mencionados asociados con el sistema anterior.... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para prevenir, proteger y detectar una explosión y/o el incendio resultante de un transformador eléctrico (30) con antelación antes de la descomposición del fluido refrigerante inflamable (11) o el aceite dieléctrico, comprendiendo dicho sistema: uno o más relés eléctricos que detectan la corriente diferencial (26) para calcular la diferencia de corriente de entrada y corriente de salida con el nivel límite y proporcionar de este modo una primera entrada a la unidad de control (1), si una proporción de corriente de entrada con corriente de salida excede un límite predeterminado; en el que dicha corriente de entrada y corriente de salida son las corrientes de un conductor de alto voltaje (22) y un conductor de bajo voltaje (23) del transformador eléctrico (30) respectivamente; uno o más relés de Buchholz (18) para detectar la subida excesiva de aceite en el transformador (30) y proporcionar de este modo una segunda entrada a la unidad de control (1), uno o más cortacircuitos (24) para obtener señales de entrada desde el relé eléctrico que detecta la corriente (26) y el relé de Buchholz (18) y proporcionar de este modo una tercera señal de entrada a la unidad de control (1), una o más unidades de control (1) para recibir las primeras, segundas y terceras señales de entrada desde dicho relé eléctrico que detecta la corriente diferencial (26), relé de Buchholz (18) y los cortacircuitos (24, 28), respectivamente, y generar de este modo una señal de control para energizar un imán elevador (5) para extraer el fluido refrigerante inflamable (11) a través de una válvula de extracción (4) y posteriormente inyectar gas inerte desde el fondo del tanque del transformador eléctrico (14) a través de una válvula de liberación de nitrógeno (6) para remover el fluido refrigerante inflamable (11) y reducir la temperatura y el contenido de oxígeno para medidas preventivas frente a la explosión y/o el incendio resultante en el transformador eléctrico (30). 2. El sistema como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que dicho transformador eléctrico (30) tiene un tanque de transformador eléctrico (14) lleno de un fluido refrigerante inflamable (11). 3. El sistema como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que la válvula de liberación de nitrógeno (6) inyecta gas de nitrógeno para remover el refrigerante (11) y reducir la temperatura y los contenidos de oxígeno. 4. El sistema como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que el relé eléctrico que detecta la corriente diferencial (26) proporciona una primera señal de entrada a la unidad de control (1), si una proporción de corriente de entrada y corriente de salida excede 1:40. 5. El sistema como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que la generación de la señal de control desde la unidad de control (1) y la extracción del fluido refrigerante inflamable (11) a través de la válvula de extracción (4) y la posterior inyección de gas inerte desde el fondo del tanque del transformador eléctrico (14) se realiza dentro de un periodo de tiempo en el orden de 50 a 700 milisegundos. 6. El sistema como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que el transformador eléctrico (30) está conectado a una válvula de aislamiento del conservador del transformador eléctrico (VACT) (20) y a un conservador del transformador eléctrico (21) a través de un tubo o conducto (19) para realizar el aislamiento del transformador eléctrico (30) cuando se detecta un movimiento rápido de fluido refrigerante inflamable (11) desde el conservador del transformador eléctrico (21) al tanque del transformador eléctrico (14). 7. Un procedimiento para proteger, prevenir y detectar una explosión y/o el incendio resultante del transformador eléctrico (30) con antelación, es decir, antes de la generación de un arco eléctrico, usando el sistema como el reivindicado en la reivindicación 1, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de: a) calcular la diferencia de la corriente de entrada y la corriente de salida a través del transformador eléctrico (30) con el nivel límite usando uno o más relés eléctricos que detectan la corriente diferencial (26) y proporcionar de este modo una primera señal de entrada a la unidad de control (1), si la proporción de corriente de entrada con corriente de salida excede el límite predeterminado; en el que dicha corriente de entrada y corriente de salida son las corrientes del conductor de alto voltaje (22) y conductor de bajo voltaje (23) del transformador eléctrico (30) respectivamente; b) sentir/detectar el excesivo aumento de aceite en dicho transformador (30) usando el relé de Buchholz (18) y proporcionar de esta manera una segunda señal de entrada a la unidad de control (1), c) proporcionar una tercera señal de entrada a la unidad de control (1) a través de cortacircuitos (24, 28) mientras dicho cortacircuitos (24) recibe señales de entrada desde el relé de Buchholz (18) y el relé eléctrico que detecta la corriente (26), d) generar una señal de control en base a las primeras, segundas y terceras señales de entrada de dicho relé eléctrico que detecta la corriente diferencial (26), relé de Buchholz (18) y cortacircuitos (24, 28) que se dan a la unidad de control (1), y energizar de este modo un imán elevador (5) para extraer el fluido refrigerante inflamable (11) a través de la válvula de extracción (4) y posteriormente inyectar gas inerte desde el fondo del tanque del transformador eléctrico (14) a través de una válvula de liberación de nitrógeno (6) para remover el refrigerante (11) y reducir los contenidos de oxígeno para medidas preventivas frente a la explosión y/o el incendio resultante en el transformador eléctrico (30). 8. El procedimiento como el reivindicado en la reivindicación 8, en el que en la etapa (a), el relé eléctrico que 9   detecta la corriente diferencial (26) proporciona una primera señal de entrada a la unidad de control (1), si la proporción de corriente de entrada y corriente de salida excede 1:40. 9. El procedimiento como el reivindicado en la reivindicación 8, en el que en la etapa (d) la generación de la señal de control desde la unidad de control (1) y la extracción del fluido refrigerante inflamable (11) a través de la válvula de extracción (4) y la posterior inyección de gas inerte desde el fondo del tanque del transformador eléctrico (14) se realiza dentro de un periodo de tiempo en el orden de 50 a 700 milisegundos. 10. El procedimiento como el reivindicado en la reivindicación 8, en el que en la etapa (d) la válvula de liberación de nitrógeno (6) inyecta gas de nitrógeno para remover el refrigerante (11) y reducir los contenidos de oxígeno. 11. El procedimiento como el reivindicado en la reivindicación 8, en el que en la etapa (d) el transformador eléctrico (30) está aislado usando una válvula de aislamiento del conservador del transformador eléctrico (VACT) (20), cuando se detecta un movimiento rápido de fluido refrigerante inflamable (11) desde un conservador del transformador eléctrico (21) al tanque del transformador eléctrico (14). 12. Un transformador eléctrico (30) que comprende un sistema como el reivindicado en la reivindicación 1 para prevenir, proteger y detectar una explosión y/o el incendio resultante de un transformador eléctrico (30).   11   12   13