Wszystkie transformatory o mocy powyżej 1 MVA zgodnie z obowiązującymi przepisami powinny być wyposażone m.in. w przekaźnik Buchholza – dwustopniowe zabezpieczenie chroniące transformator przez zniszczeniem spowodowanym zmianami parametrów oleju transformatorowego. Rozwiązanie to nie zapewnia jednak pełnej ochrony przeciwpożarowej transformatora. Do tego celu stosuje się systemy gaśnicze, najczęściej instalacje zraszaczowe, których rolą jest zarówno schładzanie urządzeń, jak i szybkie ugaszenie ewentualnego pożaru.
Najczęstsze przyczyny pożarów transformatorów
Na powstanie pożaru transformatora może mieć wpływ wiele czynników, m.in.: wady konstrukcyjne, zły stan izolacji, skoki napięcia, przepięcia, błędy konserwacji i inne. Czynniki te powodują, że olej, stosowany w transformatorach jako izolator oraz pełniący funkcje chłodzące, który w standardowych warunkach eksploatacji transformatora jest niepalny, staje się paliwem dla pożaru. W momencie awarii krytycznej, takiej jak uszkodzenie przepustu izolatorowego, może dojść do silnego wyładowania łukowego, które spowoduje szybki rozkład oleju i gwałtowny wzrost ciśnienia gazów jako produktów jego rozkładu, tworząc atmosferę wybuchową. W wyniku eksplozji następuje przekroczenie temperatury zapłonu oleju, który staje się paliwem i zasila pożar, powodując jego szybkie rozprzestrzenianie się.
Z uwagi na powyższe głównym celem urządzeń gaśniczych stosowanych jako zabezpieczenie przeciwpożarowe transformatorów powinno być odebranie jak największej ilości ciepła, tj. schłodzenie źródła pożaru, którym najczęściej jest olej transformatorowy. Pozwoli to skutecznie ugasić pożar bez ryzyka jego nawrotu.
Instalacja zraszaczowa – ekonomiczne i skuteczne urządzenie gaśnicze do transformatorów
Instalacje zraszaczowe od lat stosowane są jako zabezpieczenie przeciwpożarowe transformatorów. Ich podstawową zaletą jest prostota konstrukcji opartej najczęściej w całości o elementy hydrauliczne, a tym samym pozbawionej komponentów elektronicznych. Dzięki temu instalacja jest nie tylko tania w zakresie montażu i późniejszej eksploatacji, ale również trwała i bezawaryjna.
Instalacje zraszaczowe przeznaczone są głównie do ochrony przeciwpożarowej transformatorów o mocy przekraczającej 200 MVA – służą nie tyle do całkowitego ugaszenia pożaru, co do powstrzymania jego rozwoju i obniżenia temperatury urządzenia. Ich działanie polega na uwalnianiu wody pod wysokim ciśnieniem przez minimum 5 minut, tj. długość trwania jednego cyklu gaśniczego. Wyrzut wody następuje jednocześnie przez wszystkie dysze zraszaczowe otaczające transformator.
Instalacje zraszaczowe to standardowe zabezpieczenie transformatorów przesyłowych Polskich Sieci Energetycznych. Zazwyczaj projektowane są zgodnie z wytycznymi norm NFPA 850 lub VdS 2109.
Budowa instalacji zraszaczowej do gaszenia transformatorów
Podstawowym elementem instalacji zraszaczowej do gaszenia transformatorów jest tzw. klatka zraszaczowa. Jest to samonośna konstrukcja przewodów rurowych z zainstalowanymi na nich zraszaczami drobnokroplistymi, tworzących najczęściej dwa do trzech pierścieni, tzw. ringów (górnego, dolnego i środkowego), zamontowanych wokół transformatora i połączonych ze sobą przewodami rurowymi pionowymi. Układ ten musi zapewnić zraszanie wodą z wymaganą intensywnością całej powierzchni transformatora, a także powierzchni pod i wokół niego. W instalacjach zraszaczowych rurociąg dystrybucyjny w trybie czuwania wypełniony jest powietrzem, dlatego instalacja jest odporna na działanie niskich temperatur.
Pozostałe elementy budowy instalacji zraszaczowej są analogiczne jak w przypadku standardowych zastosowań i obejmują pompownię ze zbiornikiem zapasu wody, rurociągi tłoczne rozprowadzające oraz podstację zaworów zalewowych.
Instalacje zraszaczowe wymagają do swojej aktywacji niezależnego systemu detekcji. W przypadku transformatorów najczęściej stosowana jest detekcja pneumatyczna oparta o tryskacze ampułkowe. W górnej części transformatora tworzy się dodatkowy pierścień rur ocynkowanych o niewielkiej średnicy, wypełnionych sprężonym powietrzem. W pierścieniu tym, w odpowiednich odległościach, zainstalowane są tryskacze z ampułkami z cieczą termicznie rozszerzalną. Pod wpływem wysokiej temperatury ampułki pękają, wywołując gwałtowny spadek ciśnienia w rurociągu odpowiedzialnym za detekcję. Pod wpływem spadku ciśnienia następuje zwolnienie zaworu zalewowego i z rurociągu tłocznego do klatki zraszaczowej wpompowywana jest woda pod ciśnieniem, która następnie przez siatkę zraszaczy uwalniana jest na transformator.
Do instalacji zraszaczowych można zaprojektować również systemy wykrywania pożaru działające w oparciu o detektory temperatury lub płomienia, jednak oba rodzaje detekcji są bardziej narażone na występowanie fałszywych alarmów oraz generują wyższe koszty montażu i eksploatacji.
Korzyścią z dobrze dobranych systemów detekcji pożaru jest szybki czas reakcji na pożar oraz możliwość dwustopniowego powiadamiania o zagrożeniu.
Alternatywne systemy gaśnicze do transformatorów
Najwyższą zdolność odbierania energii cieplnej z pożaru ma woda rozdrobniona przez dysze pod ciśnieniem, mgła wodna lub dwutlenek węgla, dlatego systemy wykorzystujące te środki gaśnicze mogą być stosowane do gaszenia transformatorów. Większość z nich ma jednak pewne ograniczenia. Systemy gaszenia mgłą wodną wymagają specjalnych filtrów oraz rurociągów dystrybucyjnych ze stali nierdzewnej, co znacznie podnosi koszty inwestycji. Z kolei dla zapewnienia skuteczności stałego urządzenia gaśniczego na CO2 niezbędne jest, aby transformator przynajmniej z trzech stron był osłonięty – dwutlenek węgla jako gaz może bowiem szybko ulotnić się z miejsca pożaru, co ogranicza efektywność gaszenia. Do gaszenia transformatorów nie stosuje się na pewno instalacji tryskaczowych. Ich cechą charakterystyczną jest to, że woda uwalniana jest tylko przez te tryskacze, w które zostały otwarte przez element termoczuły, co uniemożliwia równomierne schłodzenie całego transformatora.
Z uwagi na to, że głównym paliwem w pożarach transformatorów jest stosowany w nich olej, zrozumiałym jest rozważanie gaszenia tych pożarów pianą tworzącą film wodny (AFFF), dedykowaną do gaszenia pożarów grupy B, tj. cieczy palnych. Zastosowanie takiego rozwiązania nie spowoduje jednak wzrostu efektywności akcji gaśniczej w porównaniu z instalacjami gaszącymi samą wodą lub dwutlenkiem węgla, a na pewno wpłynie na znaczący wzrost kosztów instalacji gaśniczej i zapotrzebowania na miejsce dla poszczególnych elementów instalacji.
Właśnie z uwagi na przytoczone powyżej ograniczenia poszczególnych systemów gaśniczych, optymalnym i najczęściej stosowanym rozwiązaniem dla skutecznej ochrony transformatorów zewnętrznych są instalacje zraszaczowe.
Jesteś zainteresowany? Chciałbyś się dowidzieć więcej? Skontaktuj się z naszymi inżynierami! Zadzwoń: 602 608 058 lub napisz: oferty@pliszka.pl.
