Siemens Transformadores

Transcripción

1 Siemens Transformadores Prevención de Ruptura de Tanques Elaborado por Juan M. Olmedo Reyes Confidencial / Uso Interno Energy Sector

2 Prevención de Ruptura de Tanques Indice Objetivo Origen de las fallas Magnitud de la presión generada durante un arco eléctrico Diseño de tanques Instrumentos de prevención Conclusión Page 2

3 Objetivo - Presentar los análisis estadístico de las diferentes compañías involucradas en el evento. - Presentar los dispositivos y métodos de prevención Page 3

4 Origen de las fallas Principales fallas en subestaciones reportada por una de las principales compañías eléctricas de USA de Tipo y origen de fuegos % Interruptores en aceite aislante 14.0 Transformadores de corriente 14.0 Transformadores de potencia 9.3 Trabajos con procesos de calor (soldadura, corte) 9.3 Transformadores de potencial 7.8 Incendio provocado 6.3 Fumar 6.0 Relampagos 4.7 Almacenaje o manejo de líquido inflamable 3.1 Terrorismo 1.6 Fuegos varios 15.8 Page 4

5 Origen de las fallas Principales fallas en transformadores de acuerdo a HQ-735 kv, que resultaron en ruptura de tanques (Ref. HQ) (Muestra total 175 unidades) Page 5 Componente Falla Ruptura de Tanque Boquillas AT Bobinas y guías Núcleo Cambiador bajo carga Varios TOTAL Incendio Arcos dentro de la bobina tienen menor voltaje y producen menos energía, los arcos de mayor energía se producen en el exterior de la bobina.

6 Magnitud de la presión generada durante un arco eléctrico Durante un arco eléctrico la energía producida propicia la vaporización del aceite gran velocidad. Relación de sobrepresiones locales desarrolladas: 2.5 MPa/s a 500 MPa/s El incremento de presión depende de: -Magnitud la energía generada durante el arco: E α VIt (kj) V: voltaje del arco (V) I: corriente del arco (A) T: duración del arco (s) Page 6

7 Magnitud de la presión generada durante un arco eléctrico Presión generada: P α CE/A C: relación de generación de gases (m³/ kj) 50 10e-6 a e-6 A: coeficiente de expansión del tanque (m³/kpa) 3 10e-3 a 7 10e-3 Relación de generación de gases: 500 ml/kj (en guías de AT de 275 kv) Ejemplo: Falla a tierra de una línea de AT de 230kV, 4000 A, 20 cm, 0.1 s. Produce 3.6 m³ (3600 lts.) de gas combustible y una presión 524 kpa en el tanque. Page 7

8 Magnitud de la presión generada durante un arco eléctrico Relacion entre la energía del arco y la ruptura de tanques e incendios (ref. HQ) Energía del arco (MJ) Ruptura del tanque Incendio 1 No No 2.5 No No Si No Si Si 20 Si No Si Si 94 Si Si 147 Si No Page 8

9 Diseño de Tanques NOM-J284-ANCE Tanque sellado entre: -55 kpa y 69 kpa. Gas inerte entre: 7 kpa y 56 kpa. Tanque de expansión: Presión de diseño: 25% mayor que presión de operación:. Deben de resistir vacío a nivel de mar: 102 kpa. K0006 Tanque conservador: presión de vacío absoluto a nivel de mar 102 kpa. Presión interna de 103 kpa. K00013 Vacío absoluto a nivel de mar 102 kpa. La mayoría de los tanques rectangulares soportan una presión de entre 140 y 210 kpa (4-6 kj) antes de que se fracture. Page 9

10 Diseño de Tanques En un tanque rectangular para transformador, los puntos con mayor probabilidad de falla durante un arco eléctrico son: 1.-La unión soldada entre las paredes del tanque y la cubierta. 2.-La unión soldada entre las paredes del tanque. 3.- La unión soldada entre las paredes del tanque y la base. 4.-Puntos de gran esfuerzo en gargantas o torretas. Page 10

11 Instrumentos de Prevención Relevador de presión. Actuan mecánicamente por medio de un resorte. Actua entre 34,5 kpa a 69 kpa Page 11

12 Instrumentos de Prevensión Relevador de presión súbita. 300 a 400 psi/s en 0.01 s. Relevador detector de gas. 200 cm³ en indicador de acumulación de gas cm³ gas y 1-2 m/s flujo en buchholz. Page 12

13 Instrumentos de Prevención Monitores analizadores de gas. Page 13

14 Instrumentos de Prevención Discos de ruptura. Estos sistemas actuan antes de que la sobrepresión generada sea mayor que las resistencia del tanque. Otras opciones: Transformadores con gas aislante. Protecciones adecuadas en los sistemas de las subestaciones: Fusibles limitadores de corriente Interruptores de AT Reactores limitadores de corriente Cables de alta impedancia Page 14

15 Conclusión La prevención de la ruptura de tanques es una coordinación de todas las áreas involucradas, desde la normalización, diseño, protección, mantenimiento y mejora de los instrumentos de protección. Page 15

16 Referencias -Electrical Engineering Portal, Dic Bettina Culvert, Klaus Frohlich, Leonhard Widenhorn, ETEP Vol 6 No.1, January/February Hydro Quebec Page 16

17 Gracias! Page 17 Mes Año E T TR AM STM XXX