Sistema contra incendio de transformadores: muros, foso y agua

Qué es y dónde está

El sistema contra incendio de transformadores reúne las medidas pasivas y activas que evitan que el fuego de un transformador en aceite se extienda. Un arco interno descompone el aceite, sube la presión del tanque y puede romperlo; el aceite derramado arde y puede alcanzar los transformadores vecinos, la casa de control o los edificios de una planta. El sistema está en el patio, alrededor de cada transformador de potencia, y su control en la casa de control o en un tablero propio. Junto con el apantallamiento contra descargas atmosféricas, forma la protección física del sitio.

Las partes y cómo trabaja cada una

• Separación o muros cortafuego. La distancia es la primera barrera. Cuando no cabe, un muro resistente al fuego entre transformadores, o entre un transformador y un edificio, hace el mismo trabajo. IEC 61936-1 da como ejemplo muros con clasificación EI 60, con altura hasta la parte superior del tanque de expansión y largo igual al del foso.
• Contención del aceite. Un foso o cubeta bajo el transformador recoge el aceite. Con piedra triturada, la llama se apaga cuando el aceite queda unos centímetros por debajo de la superficie de la piedra. Si varios transformadores comparten un tanque colector, el diseño debe impedir que el fuego de uno pase al otro. IEEE 980 es la guía para la contención y el control de derrames de aceite en subestaciones.
• Aspersión de agua (diluvio). Boquillas alrededor del transformador, alimentadas por una válvula de diluvio que abre con la señal de detección. El agua enfría el tanque y las superficies vecinas.
• Inyección de nitrógeno. Drena parte del aceite para bajar la presión y quitar combustible, y luego inyecta nitrógeno por el fondo del tanque para agitar el aceite y bajar su temperatura por debajo del punto de inflamación; el nitrógeno que queda arriba aísla el aceite del oxígeno. Otra tecnología actúa sobre la presión: despresuriza el tanque en milisegundos ante la onda de presión de un arco y luego inyecta nitrógeno.
• Detección: detectores de calor alrededor del transformador y, como señales de confirmación, las protecciones propias del transformador.
• Tablero de control del sistema, con su lógica, sus alarmas y su alimentación desde el tablero de servicios auxiliares y la corriente continua.

Distancias según IEC 61936-1 y NFPA 850

IEC 61936-1 pide que, en instalaciones al exterior, un transformador con más de 1000 litros de líquido no cree riesgo de incendio para otros transformadores u objetos, y da una tabla de valores guía de distancia que crece con el volumen de líquido y que es mayor hacia superficies de edificios combustibles. Esas distancias pueden reducirse si hay extinción automática; si no se pueden cumplir, se exigen muros cortafuego.

NFPA 850, práctica recomendada de protección contra incendio para plantas de generación y estaciones convertidoras de corriente continua de alta tensión, tiene una tabla equivalente para transformadores en aceite mineral al exterior, que coincide en lo esencial con la de IEEE 979, guía de protección contra incendio de subestaciones. Para transformadores de menos de 500 galones (unos 1900 litros), NFPA 850 recomienda al menos 5 pies (1,5 m) hasta la estructura expuesta. Ambos documentos permiten reemplazar las tablas por un análisis de riesgo del sitio.

Cómo cambia por nivel de tensión

Como el resto de los sistemas del sitio, crece con el nivel de tensión; vea servicios auxiliares por nivel de tensión.

• Media tensión e industria: transformadores de distribución en aceite con su cubeta, o transformadores secos dentro de edificios. Los de líquido menos inflamable (ésteres) permiten distancias menores según las normas y las aseguradoras.
• Alta tensión: muros cortafuego entre transformadores vecinos, fosos con piedra y, según el valor del equipo y su ubicación, aspersión de agua.
• Extra alta tensión: autotransformadores y reactores con grandes volúmenes de aceite, donde se combinan muros, fosos con tanque colector y sistemas activos, a menudo inyección de nitrógeno o diluvio.
• Plantas solares: transformadores de la subestación con los mismos criterios y transformadores de los centros de transformación con su cubeta.

Criterios de diseño

• Volumen y tipo de líquido del transformador.
• Distancias disponibles a otros transformadores y edificios, y clasificación de resistencia al fuego de los muros.
• Volumen del foso, incluida el agua de lluvia y la del sistema de extinción.
• Agua disponible y su reserva, en sistemas de diluvio.
• Lógica de activación, para no actuar en falso ni dejar de actuar.
• Requisitos de la aseguradora y de la autoridad local.

Conexión con protección, control y alarmas

El sistema de inyección de nitrógeno no debe actuar con el transformador energizado: su lógica recibe la posición de los interruptores del transformador y las señales de las protecciones mecánicas 63 y 26 (Buchholz, presión súbita, temperatura) además de los detectores de incendio. Las protecciones eléctricas, como la diferencial 87T, disparan los interruptores mediante el relé de bloqueo 86, que impide volver a cerrar sobre el transformador fallado hasta que se reponga. Al SCADA llegan la operación del sistema, sus fallas, la presión del cilindro de nitrógeno o de la red de agua, y la falta de alimentación.

Fallas comunes y qué revisar primero

• Piedra del foso colmatada con tierra y vegetación: deja de apagar la llama.
• Drenaje del foso tapado o válvula del separador cerrada.
• Válvula de diluvio sin prueba o boquillas obstruidas.
• Cilindro de nitrógeno con presión baja.
• Lógica sin la condición de transformador desenergizado o con detectores sin redundancia.
• Disparo en falso: revise qué señales coincidieron y si un detector o un contacto quedó en falla.

Pruebas y mantenimiento

En puesta en servicio: pruebas funcionales de la lógica con cada combinación de señales, sin descargar el agente, verificación del cableado con las protecciones del transformador y del 86, pruebas de la válvula de diluvio y del caudal según el fabricante, y prueba de señales al SCADA. En mantenimiento: limpieza de la piedra, inspección de fosos y drenajes, presión de cilindros, prueba de detectores y simulacros periódicos de la lógica.

Le acompañamos con su sistema

En Tiza Group probamos la lógica de los sistemas contra incendio junto con las protecciones del transformador en subestaciones de media, alta y extra alta tensión, plantas solares e industria. Conozca nuestra puesta en servicio o escríbanos. Si la lógica vive en un relé o en un PLC, revisamos sus ajustes con configuración remota.

Referencias

• IEC 61936-1: instalaciones de potencia de más de 1 kV en corriente alterna.
• NFPA 850: práctica recomendada para la protección contra incendio de plantas de generación y estaciones convertidoras de corriente continua de alta tensión.
• IEEE 979: guía para la protección contra incendio de subestaciones.
• IEEE 980: guía para la contención y el control de derrames de aceite en subestaciones.
• IEEE C37.91: guía de protección de transformadores de potencia.

Preguntas frecuentes