Noves cubes per transformadors de potencia.

En general, el transformadros de distribució i de potència instal·lats als centres de transfomració i subestacions, són actius que permeten als DSO al trasnport i distribució d'electricitat de manera eficient mitjançant la modificació dels nivells de  tensió segons les relacions de transfomració. 

Aquest actius, en general són molt segurs, però hi ha un percentatge molt petit que poden patir sobrepresions internes provocant explosions per l'acumulació de gasos que augmenten la seva presió com a conseqüència d'una falla interna i que poden produir  projectils voladors, incendis tòxics o vessaments del dielèctric interior (oli mineral).

Font: ABB

Com s'ha exposant anteriorment, el transformadors poden danyar-se a causa d’un excés de pressió al dipòsit o cuba en el qual s’engloben els reguladors o els enrotllaments, que normalment s’omple amb oli mineral que actua com a refrigerant i dielèctric. Els contaminants dins de l'oli, la degradació de les parts dels transformadors i les tempestes elèctriques poden causar una falla, que genera un arc intern, que es tradueix en una ràpida alliberació d’energia. 

Quan surgeix un arc dins del transformador, aquest escalfa l'oli de manera que quan assoleix la seva temperatura de combusitó conjutmament amb l'oxigen, crema i acaba creant un gas, el qual  provoca una alta pressió interna. Els dissenys convencionals de les cubes són limitades en la seva capacitat de suportar aquestes energies provocades per les falles, que en casos greus poden arribar fins a 150 megajoules (MJ), l'equivalent a 150 barres de dinamita,  per això, s'ha realitzat un nou disseny per aconseguir nuna cuba més forta i més resistent.

Font: SanerGrid

Aquesta solució, ha estat anomendada TXpand. La idea és sorprenentment senzilla: s'ha basat en dissenyar un dipòsit prou flexible com per deformar-se per absorbir tota la pressió addicional sense que aquest, es trenqui.

ABB, explica que han aconseguit alterar la flexibilitat del dipòsit mitjançant diferents tipus d'acer, variants en el gruix de la paret i la coberta i reforçar punts febles com són les cantonades, entre d'altres.

Per dissenyar el que ABB anomena tanc “resistent a l’arc intern”, primer va haver de crear un model mecànic que pogués predir la pressió en què un dipòsit determinat es deformaria i posteriorment esclataria, en funció de la seva mida i propietats del material. Un dels seus clients, va demanar a ABB que construís una cuba que pogués suportar 20 MJ d’energia sense esclatar -un nivell de pressió que seria catastròfic en la majoria de transformadors i que cobriria el 95 per cent de les falles produïdes en la xarxa.

Font: ABB Group.

Així ABB va incorporar equacions al seu model numèric i va passar mesos construint una cuba a mida completa (aproximadament 5 metres de llarg, 2,5 metres d'ample i 4 metres d'altura). Per motius de seguretat, el dipòsit es va omplir d’aigua en lloc d’oli i contenia una rèplica de la part activa d’un transformador. La primera prova , que es va dur a terme un fred dia d’hivern el novembre de 2017 en un camp obert a les instal·lacions d’investigació d’Hidro-Québec a prop de Mont-real, tenia com a objectiu demostrar que el tanc podria suportar els 20 MJ especificats. Fins aleshores, els nivells d’energia més alts provats, eren valors  propers a la meitat dels 20 MJ.

L’equip va injectar aire a pressió a 200 atmosferes, la qual cosa equival a la pressió que hi ha a dos quilòmetresa una profunditat del nivell del mar. La cuba, va comçar a mostrar debilitats pels seus costats, però no va explotar.

Vídeo

La segona prova, s'esperava que demostraria que a una pressió determinada, una cuba es trenca en un punt escollit. Es volia assegurar que la falla pasi a la part superior del transformador, ja que quan passi allà, hi haurà menys oli a abocar.

Després d’aplicar una energia de 30 MJ, la cuba que s'estava asajant va demostra que les previsions i metodologies d'ABB es complient. Aquest nous resultats han permés pdoer realitzar noves especificacions millorades a la resistència provocada per un arc intern. 

Font: IEEE spectrum