Transformerschutzsystem – Ursachen, Arten und Anforderungen

Ursachen von Transformatorbränden

Transformatorbrände können durch mehrere kritische Probleme verursacht werden, einschließlich übermäßiger Überhitzung, schwerer Kurzschlüsse, Fehlfunktionen im Isolieröl und Blitzschläge. Obwohl Transformatorbrände relativ selten sind, können ihre Folgen verheerend sein. Wie in der unten dargestellten Abbildung zu sehen, ist ein brennender Transformator oft innerhalb weniger Minuten irreparabel beschädigt. Es ist jedoch entscheidend, die potenzielle Auswirkung solcher Brände auf benachbarte Geräte und Strukturen zu berücksichtigen, da geeignete Minderungsmaßnahmen Schäden begrenzen können.

Brandrisiken und Schutz für Transformator

Ein unkontrollierter Transformatorbrand kann erhebliche Schäden verursachen und zu lang andauernden, unplanmäßigen Stromausfällen führen. Für Hochleistungstransformatoren mit Spannungen über 123 kV ist es üblich, dedizierte Brandschutzsysteme zu installieren. Eine häufige Lösung sind feste Wassersprüh-systeme, die oft als Transformator-„Überschwemmungs“- oder „Feuerwasser“-Systeme bezeichnet werden, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Diese Systeme sind darauf ausgelegt, Brände schnell durch eine kontrollierte, hohe Wassermenge zu löschen, um das Risiko des Feuers auf benachbarte Geräte oder Strukturen auszuweiten und Störzeiten zu minimieren.

Transformator-Brandschutzsysteme

Dieses System wird durch Flammendetektoren aktiviert, wenn der Transformator im Freien installiert ist, oder durch Rauchmelder, wenn er im Innenbereich steht.

Arten von Transformator-Brandschutzsystemen

Transformator-Brandschutzsysteme können in folgende Kategorien unterteilt werden:

Wasserbasierte und Nebelsysteme

• Komponenten: Feuerlöschpumpen, feste Wassersprüh-systeme/Düsen, Ventile, Ventilkomponenten und Rohrleitungen.

• Funktion: Schnelle Brandbekämpfung durch Befeuchten des Transformators mit Wasser, wobei Hochdrucksprühsysteme oder feine Nebel verwendet werden, um Oberflächen abzukühlen und Flammen zu ersticken.

Branddetektionssysteme

• Komponenten: Brandmelder (thermische, Rauch- oder Flammensensoren), Steuerpaneele und Verkabelung.

• Funktion: Früherkennung von Brandgefahren und Auslösung von Löschsystemen oder Alarmsignalen, um die Reaktionszeit zu minimieren.
  

Milderungsüberlegungen

Die Brandbekämpfung kann weniger kritisch sein, wenn:

• Der Transformator weit entfernt von Strukturen und anderen Geräten steht.

• Brennendes Öl effektiv eingeschlossen werden kann (z.B. durch brandfeste Barrieren oder Entwässerungssysteme).

In den meisten Fällen erfordert der Schutz von Anlagenstrukturen, benachbarten Geräten und Personal jedoch Maßnahmen zur Brandbekämpfung.

Alternative Lösungen

Die Verwendung weniger entflammbarer Isolierflüssigkeiten (z.B. Öle mit hohem Flammpunkt oder synthetische Ester) kann das Brandrisiko reduzieren und möglicherweise die Notwendigkeit aktiver Löschsysteme beseitigen, was sie in manchen Installationen als alternative Lösung geeignet macht.

Anforderungen an den Transformator-Brandschutz

Die folgenden Grundsätze gelten für den Transformator-Brandschutz:

Neue Anlagen mit Mineralölgefüllten Transformatoren

• Neue Installationen mit großen mineralölgefüllten Transformatoren in der Nähe von Anlagenstrukturen oder anderen Geräten müssen aktive Feuerlöschsysteme integrieren, um die Struktur, benachbarte Geräte und die Umwelt zu schützen.

• Zusätzlich erfordern sie ordnungsgemäß konzipierte Einrichtungen zur Absicherung (z.B. Ölsperre) zur Verhinderung von Umweltverschmutzung durch auslaufendes Öl.

• Für neue Anlagen – und soweit praktikabel in bestehenden Anlagen – sollten mineralölgefüllte Transformatoren von Gebäuden, anderen Geräten und Gewässern entfernt positioniert werden, um Feuer- und Umweltgefahren zu minimieren. In solchen Fällen kann eine aktive Feuerbekämpfung unnötig sein, wenn Trennabstände und andere Risikominderungsmaßnahmen ausreichend sind.
  

Bestehende Anlagen

• Funktionierende Feuerlöschsysteme, die in Betrieb sind, sollten weiterhin Anlagenstrukturen und -geräte schützen, müssen aber regelmäßig auf ihre Angemessenheit und Übereinstimmung mit aktuellen Vorschriften und Standards überprüft werden.

• Inaktive oder nicht funktionierende Feuerlöschsysteme müssen auf ihre Übereinstimmung mit modernen Standards überprüft und bei Bedarf wieder in Betrieb genommen werden.

• Bestehende Anlagen ohne Feuerlöschsysteme müssen diese dort installieren, wo notwendig, um kritische Strukturen oder Geräte zu schützen, wie durch Risikoanalysen bestimmt.

Transformator-Wartung und -Beurteilung

• Transformatoren erfordern regelmäßige Zustandsbewertungen zusätzlich zu Routineinspektionen, Tests und Wartung. Einheiten mit niedrigen Zustandsindizes sollten prioritär für Sanierung oder Austausch vorgesehen werden, um das Ausfallrisiko zu reduzieren.

Feuerabschlussbauwerke

• Feuerwände oder Barrieren sollten zwischen benachbarten Transformatoren, zwischen Transformatoren und Anlagenstrukturen, zwischen Einphaseneinheiten oder zwischen Transformatoren und anderen Geräten, soweit möglich, installiert werden. Diese Barrieren begrenzen die Ausbreitung von Feuer und Explosionen und minimieren sekundäre Schäden.

Systembetrieb und Konformität

• Feuerlöschsysteme müssen regelmäßig betrieben, gewartet und getestet werden, um ihre Zuverlässigkeit während Notfallsituationen sicherzustellen.

• Ölenthaltungs- und Öl-Wasser-Trennstrukturen (z.B. Spillberme, Abfangbehälter) müssen allen relevanten Umweltgesetzen, Vorschriften und Industriestandards entsprechen, um Verschmutzung zu verhindern.

Zugang und öffentliche Sicherheit

• Der Zugang zu Transformatorbereichen muss auf autorisiertes Personal beschränkt werden. Maßnahmen sollten ergriffen werden, um die physische Nähe der Öffentlichkeit zu Transformatoren zu begrenzen und das Risiko von Verletzungen oder unbefugtem Eingriff zu reduzieren.

• Alle Feuerprotektions- und Abschlussmaßnahmen müssen den geltenden Umweltgesetzen entsprechen, um regulatorische Nichteinhaltung und ökologischen Schaden zu vermeiden.

Durch die Einhaltung dieser Prinzipien können Anlagen effektiv Brandrisiken mindern, Infrastrukturen schützen, Personal sichern und den Umweltimpact von Transformatorvorfällen minimieren.