1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
V CITTES - Congreso Internacional: Trabajos
con Tensión y Seguridad, en Transmisión y
Distribución de Energía Eléctrica y
Mantenimiento con Tensión
30th Aug - 2nd Sep, 2011
Argentina
Francisco Dutra(Speaker)
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
1/ Explosiones del Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
Vista General de la Presentación
1. Los Transformadores son muy peligrosos
• Ejemplos de explosiones
• Protecciones convencionales • La solución
2. El principio del TP para evitar la explosión del transformador
• ¿Por qué los transformadores explotan? • Estrategia del TP • Operación detallada del TP
3. Explicaciones Físicas
• Simulación (aplicación en un modelo de 200 MVA)
• Caso real de estudio
• Pruebas experimentales
• Fenómenos físicos
4. Descripción Técnica del TP
• Configuración estándar
• Los componentes del TP
• Otras configuraciones
• Opciones del TP
• Adaptación
• Proceso de pedido del TP
5. Referencias
• NFPA, FM Global, IEEE…
• Referencias mundiales
• Activaciones exitosas
• Ejemplos de instalaciones
Conclusión
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
2
1. Los Transformadores son muy Peligrosos
1/ Explosiones del Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
1. Los transformadores son muy peligrosos
• Ejemplos de explosiones
• Protecciones convencionales
• La solución
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
3
1. Los Transformadores son muy Peligrosos
Ejemplos de Explosiones
1/ Explosiones del Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
Los Transformadores de Potencia son muy Peligrosos
Peligro :• Gran cantidad de aceite en contacto con elementos de alta tensión
• No hay ninguna norma internacional de seguridad para los transformadores
Explosión de un Transformador
en una Subestación
• Toda la planta de energía (1,350MW)
estuvo fuera de servicio durante 4 meses.
• La sección dañada (450 MW) estuvo fuera
de servicio durante 13 meses.
• 2 personas resultaron con quemaduras
graves.
• Los sistemas de extinción de incendios no
funcionaron.
Haga clic en la foto para mirar el vídeo
• Puertas de seguridad contra incendios
demasiada lentas.
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
4
1. Los Transformadores son muy Peligrosos
Ejemplos de Explosiones
La Explosión de Transformadores
Ocasionan
1/ Explosiones del Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
Ejemplos de otras Explosiones
2
• Fuegos inmensos
• Corte de la planta de energía
• Perdidas económicas elevadas:
cientos de millones de USD
• Arruinan la reputación de la
empresa
• Contaminación del medio ambiente
• Riesgos de la vida humana
Ottawa Hydro, Canada, Marzo 2009,
transformador se quemó
por horas.
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
5
1. Los Transformadores son muy Peligrosos
Ejemplos de Explosiones
La Explosión de Transformadores
Ocasionan:
1/ Explosiones del Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
Ejemplos de otras Explosiones
3
• Fuegos inmensos
• Corte de la planta de energía
• Pérdidas económicas elevadas:
cientos de millones de USD
• Arruinan la reputación de la
empresa
• Contaminación del medio ambiente
• Riesgos de la vida humana
Planta de Energía Nuclear de Krümmel, Alemania
Junio 2007, todavía no ha reiniciado!
Costo: 1 Millon USD / día !
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
6
1. Los Transformadores son muy Peligrosos
Ejemplos de Explosiones
La Explosión de Transformadores
Ocasionan:
1/ Explosiones del Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
Ejemplos de otras Explosiones
4
• Fuegos inmensos
• Corte de la planta de energía
• Perdidas económicas elevadas:
cientos de millones de USD
• Arruinan la reputación de la
empresa
• Contaminación del medio ambiente
• Riesgos de la vida humana
Central de Carbón de Blénod , EDF, Francia
Mayo 2009
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
7
1/ Explosiones del Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
1. Los Transformadores son muy Peligrosos
Protecciones Convencionales
1
Medios Correctivos
• Muro corta fuegos • Sistema de extinción
de incendios
Limita la propagación del fuego
inducida por la explosión.
Eficiencia ?
a) South Band, Illinois , USA, 1999
Fuego propagado de un transformador
a otro.
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
8
1/ Explosiones del Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
1. Los Transformadores son muy Peligrosos
Protecciones Convencionales
1
Medios Correctivos
• Muro corta fuegos • Sistema de extinción
de incendios
Limita la propagación del fuego
inducida por la explosión.
Eficiencia ?
b) Venice Plant, Illinois , USA, 2000
El Fuego propago a toda la planta:
9 transformadores incendiados, a pesar de
los muros corta fuegos y sistemas de
extinción. (costo: 230 millones de USD)
Solución: Prevenir la explosión del transformador para evitar incendios.
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
9
1/ Explosiones del Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
1. Los Transformadores son muy Peligrosos
Protecciones Convencionales
2
Medios de Prevención
Eficiencia ?
• Interruptor de Circuito
• Relé Buchholz
• Relé de Presión Brusca
Todos los
transformadores
que explotaron
estaban equipados
con estos medios
de prevención.
• Monitoreo de Gases
• Válvula de Sobrepresión
Solución : La protección debe actuar más rápido !
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
10
1. Los Transformadores son muy Peligrosos
La solución:
1/ Explosiones del Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
TRANSFORMER PROTECTOR (TP)
El TP despresuriza el transformador en milisegundos
evitando la explosión y el fuego subsiguiente.
TP - La Clave del Éxito
Durante un cortocircuito en el
transformador, el TP es activado en
milisegundos por el primer pico de
onda de choque de la presión dinámica,
evitando
la
explosión
del
transformador antes de que aumente la
presión estática.
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
11
2. Evitando la Explosión del Transformador: El Principio del TP
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
2. Evitando la Explosión del Transformador:
El Principio del TP
• Proceso de explosión del transformador
• Estrategia de prevención de explosión del TP
• Operación del TP
• Configuración estándar del TP
• Película de operación del TP
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
12
2. Evitando la Explosión del Transformador: El Principio del TP
Proceso de Explosión del Transformador
Ruptura de aislamiento de aceite dieléctrico
Arco eléctrico
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
¿Por qué explotan los
transformadores?
Vaporización de aceite
Aumenta la presión local dinámica
Primer pico de presión dinámica se propaga
Pico de presión dinámica se refleja en las paredes
Aumenta la presión estática
Ruptura del Tanque y Fuego
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
13
2. Evitando la Explosión del Transformador: El Principio del TP
Estrategia de Prevención de Explosión del TP
Ruptura de aislamiento de aceite dieléctrico
Arco eléctrico
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
¿Dónde romper está
secuencia?
Vaporización de aceite
Aumenta la presión local dinámica
Primer pico de presión dinámica se propaga
Pico de presión dinámica se refleja en las paredes
Aumenta la presión estática
Ruptura del Tanque y Fuego
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
14
2. Evitando la Explosión del Transformador: El Principio del TP
Estrategia de Prevención de Explosión del TP
Ruptura de aislamiento de aceite dieléctrico
Arco eléctrico
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
¿Dónde romper está
secuencia?
Vaporización de aceite
Aumenta la presión local dinámica
Primer pico de presión dinámica se propaga
Pico de presión dinámica se refleja en las paredes
Activación en cuestión de
milisegundos por el primer
pico de presión dinámica
Despresurización del tanque
Impide la explosión
Evacuación
rápida de aceite
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
15
2. Evitando la Explosión del Transformador: El Principio del TP
Operación del TP
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
16
2. Evitando la Explosión del Transformador: El Principio del TP
Operación del TP
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
• Arco Eléctrico
• Burbujas de gas a presión
• Pico de presión dinámica se propaga
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
17
2. Evitando la Explosión del Transformador: El Principio del TP
Operación del TP
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
• Arco Eléctrico
• Burbujas de gas a presión
• Pico de presión dinámica se propaga
1
Activación del TP
Rápida evacuación de aceite
genera rápida despresurización del
tanque (en cuestión de
milisegundos)
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
18
2. Evitando la Explosión del Transformador: El Principio del TP
Operación del TP
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
• Arco Eléctrico
• Burbujas de gas a presión
• Pico de presión dinámica se propaga
1
Activación del TP
Rápida evacuación de aceite
genera rápida despresurización del
tanque (en cuestión de
milisegundos)
• Gases explosivos permanecen
• Fusión de partes de las bobinas
continúan emitiendo gases
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
19
2. Evitando la Explosión del Transformador: El Principio del TP
Operación del TP
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
• Arco Eléctrico
• Burbujas de gas a presión
• Pico de presión dinámica se propaga
1
Activación del TP
Rápida evacuación de aceite
genera rápida despresurización del
tanque (en cuestión de
milisegundos)
• Gases explosivos permanecen
• Fusión de partes de las bobinas
continúan emitiendo gases
2
Inyección de Gas Inerte
Evacuación de los gases explosivos
hasta que las piezas fundidas se
enfríen (~ 45 min)
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
20
2. Evitando la Explosión del Transformador: El Principio del TP
Operación del TP
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
• Arco Eléctrico
• Burbujas de gas a presión
• Pico de presión dinámica se propaga
1
Activación del TP
Rápida evacuación de aceite
genera rápida despresurización del
tanque (en cuestión de
milisegundos)
• Gases explosivos permanecen
• Fusión de partes de las bobinas
continúan emitiendo gases
2
Inyección de Gas Inerte
Evacuación de los gases explosivos
hasta que las piezas fundidas se
enfríen (~ 45 min)
El transformador está seguro y listo para la reparación
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
21
2. Evitando la Explosión del Transformador: El Principio del TP
Configuración Estándar del TP
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
Configuración Estándar del TRANSFORMER PROTECTOR (TP)
The Components
Componentes
del TP
3
1
2
4
5
1. Conjunto de Despresurización Vertical (CDV)
2. Conjunto de Despresurización Cambiador de
Derivación Bajo Carga (CD CDBC)
3. Tanque de Separación Aceite Gas
Compartimiento en el Conservador (TSAGC)
6
4. Tubería de Evacuación de Gases Explosivos
(TEGE)
5. Válvula de Aislamiento de Aire
7
6. Gabinete del TP
7. Tubería para la Inyección de Gas Inerte (TIGI)
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
22
2. Evitando la Explosión del Transformador: El Principio del TP
Película de Operación del TP
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
Película de Operación del TP
Haga clic en la foto para mirar el vídeo
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
23
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
3. Explicaciones Físicas
• Visión general de las pruebas experimentales
• Fenómenos físicos exhibidos:

Vaporización de aceite

Pico de presión dinámica se propaga

El tanque puede soportar altos picos de presión dinámica

Ruptura del tanque a causa de aumento de la presión estática

Reacción del TP a los fenómenos
• Simulaciones:



Presentación rápida de herramienta de simulación
Comparación con / sin el TP
Estudio de caso real - prevención de Explosión en transformador
de 400 MVA
• Diseño del tanque, utilizando las normas ASME
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
24
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Pruebas Experimentales: Visión General
Pruebas Principales realizadas
en Dos Laboratorios
•
2002: 28 pruebas por EDF (Electricité de
France)
sobre
transformadores
pequeños
Haga clic en la foto para mirar el vídeo
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
25
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Pruebas Experimentales: Visión General
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
Pruebas Principales realizadas en
Dos Laboratorios
•
•
2002: 28 pruebas por EDF (Electricité de
France)
sobre
transformadores
pequeños.
2004: 34 pruebas por CEPEL (HV
laboratorio
independiente)
sobre
transformadores grandes (8.4m – 26ft
de largo).
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
26
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Pruebas Experimentales: Visión General
Pruebas Principales realizadas en
Dos Laboratorios
•
•
•
2002: 28 pruebas por EDF (Electricité de
France)
sobre
transformadores
pequeños.
2004: 34 pruebas por CEPEL (HV
laboratorio
independiente)
sobre
transformadores grandes (8.4m – 26ft
largo).
Principio: Se generaron arcos eléctricos
dentro de los tanques del transformador
equipados con el TP
Haga clic en foto para mira el vídeo
Conclusión
Durante las 62 pruebas, el TP siempre salvó los transformadores de la
explosión del tanque sin deformación permanente.
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
27
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
3. •Explicaciones
Visión general deFísicas
las pruebas experimentales
• Fenómenos físicos exhibidos:

Vaporización de aceite

Pico de presión dinámica se propaga

El tanque puede soportar altos picos de presión dinámica


Ruptura del tanque a causa del aumento de la presión
estática
Reacción del TP a los fenómenos
• Simulaciones:



Presentación rápida de herramienta de simulación
Comparación con / sin el TP
Estudio de caso real – prevención de explosión en
transformador de 400 MVA
• Diseño del tanque, utilizando las normas ASME
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
28
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Proceso de Saturación de Vaporización
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP SALTAR
1 1º fenómeno clave: vaporización del aceite y creación de arco - vídeo
Haga clic en la foto para mirar el vídeo
Arco Eléctrico
Gas Producido
Plasma
Aceite Mineral
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
29
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Proceso de Saturación de Vaporización
1 1º fenómeno clave: vaporización del aceite y creación de arco - descripción
Cortocircuito
Aceite del Transformador
Corriente eléctrica entre 2 puntos
del transformador
Transferencia de calor al aceite
(Efecto Joule)
Vaporización
Burbuja de gas – vapor del
aceite
Desintegración de las moléculas mas pequeñas de vapor
del aceite
Burbuja de gas
Gases con baja resistividad
Menos resistencia
= más corriente
Arco eléctrico completamente
desarrollado – Plasma
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
30
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP SALTAR
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Proceso de Saturación de Vaporización
1 1º fenómeno clave: vaporización del aceite y creación de arco - análisis
a) Se crean gases inflamables y explosivos:
•
Acetileno (C2H2), Etileno (C2H4), Metano (CH4), Hidrógeno….
•
Estos gases encienden cuando se exponen al oxígeno
•
Ejemplo:
Haga clic en la foto para mirar el vídeo
• Un arco eléctrico de 0.8 Mega Joule
ocurrió en un transformador.
• 1.8 m3 (62.4ft 3) de gas fue creado, se
escapó el gas, estalló el tanque, y se
incendió
• La bola de fuego se propagó en toda
la sección en busca de oxígeno y
destruyó todo en su camino.
• La sección (450 MVA) estuvo fuera de
servicio por 13 meses
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
31
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Proceso de Saturación de Vaporización
1 1º fenómeno clave: vaporización del aceite y creación de arco - análisis
c) Explicación Física: 1º paso
b) Mediciones
Volumen de Gas Generado(m3)
1º paso:
Gas
1º paso:
INTERCAMBIO DE CALOR
ARCO HACIA EL ACEITE
Arco en contacto con el
aceite
INTERCAMBIO DE CALOR
ARCO HACIA EL ACEITE
INTERCAMBIO DE CALOR
ARCO HACIA EL ACEITE
Vaporización Enorme
Energía del Arco(MJ)
1º
Aceite del Transformador
Mega Joule produce
2.3 m3 – 81 ft3 de gas explosivo
• Cuándo el arco ocurre, hay contacto
directo entre el arco y el aceite liquido
• Intercambio de alta energía al aceite
liquido
Vaporización rápida y enorme
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
32
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Proceso de Saturación de Vaporización
1 1º fenómeno clave: vaporización del aceite y creación de arco - análisis
c) Explicación Física: 2º paso
Volumen de Gas Generado(m3)
b) Mediciones
2º paso:
1) CALEFACCIÓN
DE GAS
Gas
El arco no está en contacto
con el2)aceite
IONIZACIÓN
3) CREACIÓN
DE PLASMA
Vaporización mucho más lenta
Energía del Arco(MJ)
• Arco rodeado por gas
1º paso: 1º Mega Joule produce
2.3 m3 – 81 ft3 de gas explosivo
2º paso: el siguiente 19 MJ produce
solo 1.2 m3 – 42 ft3 de gas
Aceite del
Transformador
• Gas calentado por el arco(~2000°C) y
luego ionizado, en la creación de plasma
• Transferencia de menos energía al
aceite líquido
La vaporización es mucha más lenta
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
33
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Proceso de Saturación de Vaporización
1 1º fenómeno clave: vaporización del aceite y creación de arco - análisis
c) Explicación Física: 2º paso
Volumen de Gas Generado(m3)
b) Mediciones
1) CALEFACCIÓN
DE GAS
Gas
2) IONIZACIÓN
3) CREACIÓN
DE PLASMA
Aceite del
Transformador
Energía del Arco(MJ)
Saturación de Vaporización
Vaporización del aceite se produce en los primeros milisegundos y se
estabiliza cuando el arco eléctrico está rodeado de gas.
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
34
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
La Presión aumenta en la burbuja de gas
1
1º fenómeno clave: vaporización del aceite & creación de arco
2
2º fenómeno clave: rápido aumento de la presión en la burbuja de gas
Densidad del gas es ~1000 veces
menor que la densidad del líquido
La burbuja de gas busca expandirse
Pero la inercia del aceite liquido
evita la expansión de la burbuja
Aceite del Transformador
Rápidamente aumenta la presión
en la burbuja de gas
(hasta 5000 bar/s – 75000 psi/s)
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
35
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
La Presión aumenta en la burbuja de gas
1
1º fenómeno clave: vaporización del aceite & creación de arco
2
2º fenómeno clave: rápido aumento de la presión en la burbuja de gas
Máxima amplitud de los picos de presión registrado en cada prueba(presión manométrica):
+10.5 bar (150 psi)
125 kJ
+9 bar (130 psi)
1 MJ
+13 bar (190 psi)
2.5 MJ
+3 bar (40 psi)
1 MJ
Sólo una influencia moderada de la energía del arco a la presión de burbuja
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
36
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
La Presión aumenta en la burbuja de gas
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
1
1º fenómeno clave: vaporización del aceite y creación de arco
2
2º fenómeno clave: rápido aumento de la presión en la burbuja de gas
• Proceso de saturación de vaporización
• Sólo una influencia moderada de la energía del arco a la amplitud
del pico de presión
La energía del arco y potencia del transformador no son los
factores críticos para la explosión del transformador!
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
37
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Propagación de la Presión Dinámica
1
1º fenómeno clave: vaporización del aceite y creación del arco
2
2º fenómeno clave: rápido aumento de la presión en la burbuja de gas
3
3º fenómeno clave: se propaga el pico de presión dinámica
Aceite del
Transformador
Analogía de
Presión Dinámica
haga clic aquí
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
38
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Propagación de la Presión Dinámica
3
3º fenómeno clave: se propaga el pico de presión dinámica
Cerca del arco(C)
En la tapa del tanque(B)
Cerca del TP(A)
TP
A
B
C
arco
Evolución de la presión manométrica medida en diferentes lugares
• Sobrepresión generada por el arco no es constante en el tanque
• El pico de presión se propaga a la velocidad del sonido en el aceite
•
Presión
1200 m/s (4000 ft/s)
Picos secundarios se deben a las reflexiones del primer pico sobre las paredes
Dinámica
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
39
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
El Tanque resiste la presión dinámica
1
1º fenómeno clave: vaporización del aceite & creación del arco
2
2º fenómeno clave: rápido aumento de la presión en la burbuja de gas
3
3º fenómeno clave: se propaga el pico de presión dinámica
4
4º fenómeno clave: El tanque puede soportar altos picos de presión dinámica
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
40
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
El Tanque resiste la presión dinámica
4 4º fenómeno clave: El tanque puede soportar altos picos de presión dinámica
Máxima amplitud de los picos de presión registrados en cada prueba (presión manométrica):
+11 bar (160 psi)
+13 bar (190 psi)
+10.5 bar (150 psi)
No hay Ruptura!
El tanque puede soportar los picos de presión dinámica hasta +13 bar – 190 psi (manométrica)
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
41
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
El Tanque resiste la presión dinámica
4
4º fenómeno clave: El tanque puede soportar altos picos de presión dinámica
Explicación Física:
Presión Dinámica
• localizada y en movimiento
en el tanque
• se propaga muy rápidamente en
el tanque (1200 m/s – 4000 ft/s)
Capacidad de Resistencia del
tanque
• la soldadura del tanque y tornillos
tienen una
romperse.
inercia
larga
para
• pico de presión dinámica viaja muy
rápido: la soldadura y los tornillos
no tienen tiempo para integrar la
presión.
No hay ruptura inducida
por la presión dinámica!
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
42
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Ruptura del Tanque Debido a la Presión Estática
1
1º fenómeno clave: vaporización del aceite & creación del arco
2
2º fenómeno clave: rápido aumento de la presión en la burbuja de gas
3
3º fenómeno clave: se propaga el pico de presión dinámica
4
4º fenómeno clave: tanque puede soportar altos picos de presión dinámica
5
5º fenómeno clave: ruptura del tanque por la presión estática
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
43
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Ruptura del Tanque Debido a la Presión Estática
5
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
5º fenómeno clave: ruptura del tanque por la presión estática
Gradientes de presión inferior a 25 bar/s – 350 psi/s
• Presión Estática: presión constante y progresiva aumenta en todo el tanque
• Fenómenos lentos por lo cual el aceite reacciona como en los medios
incompresibles
• Máximo soporte estático del tanque: entre 0.7 y 1.2 bar (manométrica).
Ruptura del tanque por la presión estática
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
44
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Presión Dinámica / Estática
Presión Dinámica
Presión Estática
Gradientes de presión sobre de 25 bar/s – 360 psi/s
Gradientes de presión abajo de 25 bar/s – 360 psi/s
• se propaga muy rápidamente en el tanque
• el aceite se comporta como un medio
• espacialmente constante en todo el tanque
• progresivo, aumento lento
• aceite se comporta como un medio
• el tanque puede resistir 13 bar – 190 psi
• soporta máximo ~1 bar – 15 psi
• localizada y en movimiento en el tanque
compresible
incompresible
(manométrica)
(manométrica)
Velocidad de propagación: 1200 m/s – 4000 ft/s
¿Cómo
reacciona la
Válvula de
Sobrepresión
a la presión
dinámica?
haga clic aquí
Gradientes de presión de hasta 5000 bar/s – 72000 psi/s
El tanque no explota
El tanque explota
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
45
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Presión Dinámica / Estática
¿Cómo la presión dinámica se convierte en presión estática?
El pico de presión dinámica viaja y se refleja en las
paredes, creando los picos secundarios que
construyen lentamente la presión estática.
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
46
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Presión Dinámica / Estática
¿Cómo la presión dinámica se convierte en presión estática?
Evolución de presión de los diferentes sensores en el tanque:
Parámetros de Simulación
•
•
•
•
Ningún TP instalado en el
transformador
Suponiendo que el tanque no
explota
Transformador 5.6 m – 19 ft de largo
Una falla de 0.5 MJ generando 1.5
m3 – 50 ft 3 de gas.
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
47
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Presión Dinámica / Estática
¿Cómo la presión dinámica se convierte en presión estática?
Evolución de presión de los diferentes sensores en el tanque:
1. El arco genera un pico de alta
presión.
2. El pico de presión dinámica se
propaga en el tanque
3. Se refleja en la pared y crea
los picos secundarios
4. Presión estática se construye
después de sólo 100 ms
Estrategia del TP
Prevenir que la presión dinámica se convierta en presión estática
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
48
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
La Influencia del TP
1
1º fenómeno clave: vaporización del aceite & creación del arco
2
2º fenómeno clave: rápido aumento de la presión en la burbuja de gas
3
3º fenómeno clave: se propaga el pico de presión dinámica
4
4º fenómeno clave: tanque puede soportar altos picos de presión dinámica
5
5º fenómeno clave: ruptura del tanque por la presión estática
6
6º fenómeno clave: el TP despresuriza el tanque previniendo la explosión
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
49
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
La Influencia del TP
6
6º fenómeno clave: el TP despresuriza el tanque previniendo la explosión
Haga
clic aquí
para
mirar el
vídeo
Sensor de presión dinámica
situado cerca del TP
Distancia : 8,5 m – 26 ft
Conjunto de Despresurización
Arco eléctrico en
el lado opuesto
del TP
Bobinado
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
50
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
La Influencia del TP
6º fenómeno clave: el TP despresuriza el tanque previniendo la explosión
6
Presión dinámica registrada cerca del conjunto de despresurización
El TP es activado en 8 ms,
Inyección de
Energía
Operación del TP
Gradiente de Presión
3900 bar/s
58000
Psi / s
Duración del pico : 3 ms
Presión (PSI)
Presión (bar)
Onda de choque
tiempo que el pico de
presión dinámica
generada por el arco
Evacuación de
Energía
Incremento
de Presión
Despresurización
Tiempo (Segundo)
alcanza el sensor:
8.5 m at 1200 m/s
(26 ft at 4000 ft/s)
El TP despresuriza el tanque en milisegundos, incluso si el arco
es alimentado por un período más largo.
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
51
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
La Influencia del TP
6º fenómeno clave: el TP despresuriza el tanque previniendo la explosión
6
Presión dinámica registrada cerca del conjunto de despresurización
No hay
Inyección de
Energía
Operación del TP
Gradiente de Presión
3900 bar/s
58000
Psi / s
Duración del pico : 3 ms
Presión (PSI)
Presión (bar)
Onda de choque
Presión Estática
Evacuación de
Energía
Incremento
de Presión
Despresurización
No hay Ruptura
Tiempo (Segundo)
del Tanque
El TP despresuriza el tanque en milisegundos, incluso si el arco
es alimentado por un período más largo.
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
52
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
La Influencia del TP
6
6º fenómeno clave: el TP despresuriza el tanque previniendo la explosión
a) Ningún tipo de presión estática
Ocurrencia del
La evacuación rápida de aceite
arco
genera ondas de rarefacción que
0
despresuriza el tanque antes de
que aumente la presión estática.
Presión
Dinámica
de viaje
El TP está
activado
Evacuación
de aceite
~10 ms
El tanque está
despresurizado
~80 ms
La sección de inercia para abrir el disco
de ruptura precortada en la cúpula es
más de 50 veces menor que la sección de
los tornillos del tanque.
El CD se activa en cuestión de
milisegundos por el primer pico de
presión dinámica y evacua la presión
mientras la inercia estructural del
tanque a la ruptura es mucho mayor.
Haga clic en foto para mira el vídeo
La sección de romper para activar el TP
es muy pequeña
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
53
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
La Influencia del TP
6
6º fenómeno clave: el TP despresuriza el tanque previniendo la explosión
a) Ningún tipo de presión estática
Ocurrencia de
La evacuación rápida de aceite
arco
genera ondas de rarefacción que
0
despresuriza el tanque antes de
que aumente la presión estática.
Presión
Dinámica
de viaje
El TP esta
activado
Evacuación
de aceite
Tanque esta
despresurizada
~10 ms
~80 ms
Haga clic en la foto para mirar el vídeo
b) No ignición de gases explosivos
Los gases creados por el arco son:
•
enfriados
•
diluido con gases inertes
•
evacuados a una zona remota
El TP impide la explosión y los incendios de los transformadores.
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
54
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
TP – La Clave del Éxito
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
Recapitulación
deoflos
fenómenos
físicos
Recapitulation
theprincipales
main physical
phenomena
1. Saturación de vaporización
2. Se propaga la presión dinámica
3. El tanque puede soportar altos picos de presión dinámica
4. Ruptura del tanque por presión estática
5. El TP induce una rápida despresurización en prevención de la explosión del tanque
Propagación del pico
de presión dinámica
(hasta 13 bar – 190 psi)
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
55
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
TP – La Clave del Éxito
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
Recapitulación de los principales fenómenos físicos
1. Saturación de vaporización
2. Se propaga la presión dinámica
3. El tanque puede soportar altos picos de presión dinámica
4. Ruptura del tanque por presión estática
5. El TP induce una rápida despresurización en prevención de la explosión del tanque
TRANSFORMER PROTECTOR – La Clave del Éxito
Durante un cortocircuito en el transformador, el
TP se activa en cuestión de milisegundos por el
primer pico de onda de choque de la presión
dinámica,
evitando
la
explosión
del
transformador y previniendo que aumente la
presión estática.
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
56
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
3. Explicaciones Físicas
• Visión general de las pruebas experimentales
• Fenómenos físicos exhibidos:

Vaporización de aceite

Pico de presión dinámica se propaga

Tanque puede soportar altos picos de presión dinámica

Rotura del tanque a causa de aumento de la presión estática

Reacción del TP a los fenómenos
• Simulaciones:



Presentación rápida de herramienta de simulación
Comparación con / sin el TP
Estudio de caso real – en prevención de explosión en
transformador de 400 MVA
• Diseño del tanque, utilizando las normas ASME
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
57
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Herramienta de Simulación - Presentación
 Durante 62 pruebas, arcos eléctricos siempre fueron encendidos dentro de
tanques cerrados de transformadores equipados con el TP.
El TP siempre salvó los transformadores sin deformación permanente del tanque.
 ¿Qué pasaría sin el TP?
Explosión: demasiado peligroso para la prueba
 ¿Qué sucedería en otras configuraciones?
Demasiado costoso para poner a prueba
Alternativas: Simular en computadora
 TPC ha desarrollado su propia herramienta de simulación:
 Simular gas y líquido
 Propagación de la presión
 Geometrías 3D complejas
 Dió a lugar a diversas publicaciones científicas (2008 Conferencia de
Más detalles
PowerGen - Premio al Mejor documento, IEEE, Cigre y ASME Conferencias sobre el
modelo?
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
58
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Herramienta de Simulación – Transformador de 200 MVA – sin protección
Aplicación 1: Transformador de 200 MVA
(5.75m x 3.25m x 2.5m) – (19ft x 11ft x 8ft)
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP SALTAR
11 MJ arco eléctrico
t = 0 ms
Sin el TP
Presión (manométrica)
(psi)
(bar)
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
59
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Herramienta de Simulación – Transformador de 200 MVA – sin protección
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
11 MJ arco eléctrico
t = 1 ms
1 ms
Burbuja de gas a presión
Sin el TP
Presión (manométrica)
(psi)
(bar)
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
60
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Herramienta de Simulación – Transformador de 200 MVA – sin protección
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
11 MJ arco eléctrico
t= 4
3 ms
2
1 ms
Burbuja de gas a presión
4 ms
Se propaga el primer pico de
presión dinámica
Sin el TP
Presión (manométrica)
(psi)
(bar)
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
61
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Herramienta de Simulación – Transformador de 200 MVA – sin protección
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
11 MJ arco eléctrico
t = 10
5 ms
6
7
8
9
ms
1 ms
Burbuja de gas a presión
4 ms
Se propaga el primer pico de
presión dinámica
10 ms
Se refleja en las paredes y crea complejas
ondas de presión
Sin el TP
Presión (manométrica)
(psi)
(bar)
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
62
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Herramienta de Simulación – Transformador de 200 MVA – sin protección
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
11 MJ arco eléctrico
t = 30
11 ms
12
13
15
14
16
17
19
18
22
24
20
25
1 ms
Burbuja de gas a presión
4 ms
Se propaga el primer pico de
presión dinámica
10 ms
Se refleja en las paredes y crea complejas
ondas de presión
30 ms
La presión dinámica llega a más de 9 bar
– 130 psi (manométrica) en la boquilla
Sin el TP
Presión (manométrica)
(psi)
(bar)
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
63
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Herramienta de Simulación – Transformador de 200 MVA – sin protección
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
11 MJ arco eléctrico
t = 50
38 ms
35
40
45
1 ms
Burbuja de gas a presión
4 ms
Se propaga el primer pico de
presión dinámica
10 ms
Se refleja en las paredes y crea complejas
ondas de presión
30 ms
La presión dinámica llega a más de 9 bar
– 130 psi (manométrica) en la boquilla
50 ms
Se acumula la presión estática
Sin el TP
Presión (manométrica)
(psi)
(bar)
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
64
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Herramienta de Simulación – Transformador de 200 MVA – sin protección
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
11 MJ arco eléctrico
t = 100
50 ms
60
70
80
ms
1 ms
Burbuja de gas a presión
4 ms
Se propaga el primer pico de
presión dinámica
10 ms
Se refleja en las paredes y crea complejas
ondas de presión
30 ms
La presión dinámica llega a más de 9 bar
– 130 psi (manométrica) en la boquilla
50 ms
Se acumula la presión estática
100 ms
La presión estática se estabiliza a
5.5 bar – 80 psi (manométrica)
Sin el TP
Presión (manométrica)
(psi)
La máxima presión estática que el
tanque del transformador puede
soportar es de :
1.2 bar – 17 psi (manométrica)
(bar)
El Transformador Explota
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
65
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Herramienta de Simulación – Transformador de 200 MVA – con el TP
t = 0 ms
Sin el TP
TP
without
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP SALTAR
11 MJ arco eléctrico
Presión (manométrica)
(psi)
(bar)
with Con
TP el TP
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
66
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Herramienta de Simulación – Transformador de 200 MVA – con el TP
t = 1 ms
Sin el TP
TP
without
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
11 MJ arco eléctrico
Presión (manométrica)
(psi)
(bar)
1 ms
Burbuja de gas a presión
with Con
TP el TP
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
67
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Herramienta de Simulación – Transformador de 200 MVA – con el TP
t= 4
3 ms
2
Sin el TP
TP
without
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
11 MJ arco eléctrico
Presión (manométrica)
(psi)
(bar)
1 ms
Burbuja de gas a presión
4 ms Se propaga el primer pico de presión dinámica
with Con
TP el TP
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
68
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Herramienta de Simulación – Transformador de 200 MVA – con el TP
t =10
5 ms
6
7
8
9
ms
Sin el TP
TP
without
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
11 MJ arco eléctrico
Presión (manométrica)
(psi)
(bar)
1 ms
Burbuja de gas a presión
4 ms Se propaga el primer pico de presión dinámica
with Con
TP el TP
10 ms
El pico de presión dinámica activa el TP
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
69
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Herramienta de Simulación – Transformador de 200 MVA – con el TP
t =15
14 ms
11
12
13
Sin el TP
TP
without
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
11 MJ arco eléctrico
Presión (manométrica)
(psi)
(bar)
1 ms
Burbuja de gas a presión
4 ms Se propaga el primer pico de presión dinámica
withCon
TP el
TP
10 ms
El pico de presión dinámica activa el TP
15 ms Ondas de rarefacción se propagan en el tanque
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
70
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Herramienta de Simulación – Transformador de 200 MVA – con el TP
t =20
16 ms
17
19
18
22
24
25
30
Sin el TP
TP
without
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
11 MJ arco eléctrico
Presión (manométrica)
(psi)
(bar)
1 ms
Burbuja de gas a presión
4 ms Se propaga el primer pico de presión dinámica
with Con
TP el TP
10 ms
El pico de presión dinámica activa el TP
15 ms Ondas de rarefacción se propagan en el tanque
30 ms
Se despresuriza el tanque
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
71
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Herramienta de Simulación – Transformador de 200 MVA – con el TP
t =60
35 ms
40
45
50
Sin el TP
TP
without
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
11 MJ arco eléctrico
Presión (manométrica)
(psi)
(bar)
1 ms
Burbuja de gas a presión
4 ms Se propaga el primer pico de presión dinámica
with Con
TP el TP
10 ms
El pico de presión dinámica activa el TP
15 ms Ondas de rarefacción se propagan en el tanque
30 ms
Se despresuriza el tanque
60 ms El tanque está completamente despresurizado
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
72
3. Explicaciones Físicas y Pruebas del TP
Herramienta de Simulación – Transformador de 200 MVA – con el TP
t = 150
70 ms
80
100
ms
Sin el TP
TP
without
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
11 MJ arco eléctrico
Presión (manométrica)
(psi)
(bar)
1 ms
Burbuja de gas a presión
4 ms Se propaga el primer pico de presión dinámica
with Con
TP el TP
10 ms
El pico de presión dinámica activa el TP
15 ms Ondas de rarefacción se propagan en el tanque
30 ms
Se despresuriza el tanque
60 ms El tanque está completamente despresurizado
• sin el TP, presión estática = 5.5 bar – 80 psi
• con el TP, presión estática = presión atm.
Después de 60 ms:
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
73
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
5. Referencias
Los Usuarios Finales
Más de 106 empresas en 53 países:
• Australia: Delta Electricity
• Brasil: Abengoa, Tractabel,
• Francia: EDF
• Alemania: Vattenfall
• Jordania: JEPCO, NEPCO
• México: CFE
• Namibia: NamPower
• Rusia: Rusgidro, FNK
• Qatar: Kahramaa, Qatar Petroleum
• África del Sur: Eskom, City Power
• España: Metro de Madrid
• EE.UU.: PG&E, Kansas City…
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
74
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
5. Referencias
NFPA
NFPA recomienda el TP
•
•
Estándar NFPA 850 (Práctica Recomendada para Protección Contra Incendios en
Plantas de Generación Eléctrica y Estaciones de Conversión de Corriente Directa de
Alto Voltaje)
Estándar NFPA 851 (Práctica Recomendada para Protección Contra Incendios en
Plantas de Generación Hidroeléctrica)
La introducción de NFPA 850 & NFPA 851:
Sistemas para despresurización rápida han sido reconocidos,
y recomendaciones para el uso de estos sistemas están ahora incluidas
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
75
1/ Explosiones de Transformadores
2/ Principio del TP
3/ Explicaciones Físicas
4/ Descripción Técnica
5/ Referencias del TP
Conclusión
1. Los transformadores de potencia son muy peligrosos.
• Las explosiones son cada vez más frecuentes.
• Peligrosos, caros, contaminantes, daño a la reputación…
• Medios convencionales de corrección no impiden la explosión (Sistemas de extinción de
incendios, Muro corta fuegos)
• Medios convencionales de prevención no son eficientes (Disyuntor, Buchholz, Válvula de
Sobrepresión...)
2. El TRANSFORMER PROTECTOR impide la explosión
• Principio: No Actuador!
El TP es activado por el primer pico de onda de choque de la presión dinámica generada por el
arco, evitando explosiones y previniendo el aumento de presión estática.
• La eficiencia demostrada por las pruebas experimentales y simulaciones numéricas.
Brazil
Germany
3. El TP es una solución recomendada
with TP
France
without TP
(bar)
Pressure (gauge)
(psi)
• La NFPA Fire Handbook enfatiza en la tecnología del TP
• Varias activaciones exitosas
• Más de mil TP’s vendidos por todo el mundo (EE.UU., Europa, Medio
afterOriente…)
100 ms
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Ref: AgmARGtb11fp01 01.00
76
TRANSFORMER PROTECTOR
La Única Solución Contra Explosiones de Transformadores
Transformer Protector Corp. (TPC)
1880 Treble Drive
Humble, Texas 77338 – USA
 : (1) 281 358 9900
 : (1) 281 358 1911
@ : [email protected]
web site : www.transproco.com
www.transproco.com
Durante un corto circuito en el transformador, el TRANSFOMER PROTECTOR es activado en milisegundos por el primer pico de
onda de choque de la presión dinámica , evitando la explosión del transformador antes de que aumente la presión estática.
Descargar

Presentación del TRANSFORMER PROTECTOR