Protection des transformateurs de puissance

Systèmes de mousse à air
comprimé intégrés pour
réseau de canalisation fixe
Série d'études de cas ICAF:
Protection des transformateurs
de puissance
Doc. FM-072M-1-184 A
Mai 2006
Série d'études de cas – Transformateurs de puissance
Systèmes de mousse à air comprimé ICAF ®
Vue d'ensemble
Dans notre société moderne nous utilisons de plus en
plus de technologie dans notre vie de tous les jours, au
point où nous sommes devenus complètement
dépendant de l'énergie électrique, autant dans notre
vie privée que pour nos activités commerciales et
industrielles.
Les compagnies d'électricité ont installé de
nombreuses sous-stations et postes d'énergie avec
leurs rangées de transformateurs à haute tension dans
leur réseau de distribution afin de satisfaire à la
demande constamment grandissante. De nombreuses
précautions sont prises afin des les protéger contre les
pannes car lorsque l'alimentation électrique est
coupée, les clients se plaignent, des pertes de revenus
surviennent et des urgences médicales peuvent même
survenir.
Un des risques auxquels ces gros transformateurs sont
sujets est le feu.
Malgré que le fait que les
manufacturiers de ces transformateurs remplis d'huile
les construisent munis de nombreux dispositifs de
sûreté, lorsqu'ils tombent en panne il provoquent
souvent de gros incendies qui sont très dur à éteindre
et qui provoquent des dommages environnementaux
de par l'épaisse fumée noire toxique qu'ils émettent et
les fuites d'huile.
Voilà pourquoi de plus en plus de compagnie
d'électricité installent des systèmes de protection
incendie afin de protéger leur investissement et de
prévenir de tels incendies. Des digues de rétention
ainsi que des bassins de captage d'eau sont construits
autour des transformateurs afin de prévenir les
déversements en cas de problème.
Problèmes lies à l'utilisation
des technologies d'extinction
traditionnelles
Lorsqu'ils sont protégés, la plupart des transformateurs
à haute tension le sont à l'aide d'un système de
gicleurs de type déluge et les concepteurs de servent
su standard NFPA-15 pour concevoir un système qui
refroidira le transformateur et éventuellement éteindra
l'incendie.
Le concept typique fait appel à un réseau de buses
ouvertes installées tout autour du transformateur. Un
système typique sera conçu avec environ 44 de ces
buses et projettera jusqu'à 500 gallons d'eau par
minute durant plus d'une heure. Ceci représente
beaucoup d'eau !
FM-072M-1-184 A
Le standard NFPA-850 pour la conception des
centrales électriques va encore plus loin, demandant
que la durée de pulvérisation de l'eau dure jusqu'à 2
heures ! Par contre, ses exigences minimales en
matière de drainage ne spécifient seulement qu'elles
soient assez grandes pour contenir l'écoulement
provenant du plus gros contenant de liquide
inflammable ou combustible dans l'aire protégée, pour
les systèmes d'extinction fixes opérant pour un
minimum de 10 minutes !
Beaucoup de sous-stations sont situées sur le pourtour
des villes, là où l'alimentation en eau n'est pas souvent
disponible en grande quantité. Des réservoirs d'eau
doivent alors être construits (souvent sous-terrains)
afin de fournir la demande élevée. Ils requièrent pour
la compagnie d'électricité un investissement initial
élevé et nécessitent également un programme
d'entretien régulier, des facteurs qui sont souvent
négligés et rarement inclus dans la soumission de
l'entrepreneur en protection-incendie.
Même lorsque l'eau est disponible en quantité, de
puissantes pompes d'incendie seront souvent
nécessaires afin de fournir une pression suffisante
pour satisfaire les objectifs du système d'extinction.
Les coûts d'infrastructure s'élèvent rapidement, au
point où plusieurs compagnies décident de ne pas
protéger les transformateurs du tout, préférant installer
simplement des mesures de protection passive tels
des murs coupe-feu entre les transformateurs.
Puis, lorsqu'un incendie survient, tellement d'eau est
déversé sur le transformateur par le département des
incendies afin de refroidir le transformateur que
bientôt, les digues de rétention sont dépassées et
l'huile de transformateur chaude se déverse tout
autour, compliquant le problème avec la possibilité de
ré allumage et ajoutant maintenant un problème
environnemental qui devra également être résolu.
Conception avec l'ICAF
Il existe maintenant une solution à ces problèmes en
utilisant le système d'extinction de mousse à air
comprimé ICAF pour réseau de canalisation fixe de
Systèmes FireFlex.
Ce nouveau système de mousse AFFF approuvé FM
permet au concepteur de minimiser plusieurs de ces
problèmes potentiels tout en fournissant une meilleure
protection contre les incendies (AFFF signifie Aqueous
Film Forming Foam et est un type de mousse
couramment utilisé dans l'industrie pour l'extinction des
feux de liquides hydrocarbonés tels que l'huile pour
transformateurs).
Séries d'études de cas
®
Systèmes de mousse à air comprimé ICAF
L'article 7.15.1 du TIA #05-1 du standard NFPA-11
requiert que là où des systèmes fixes de type à
pulvérisation sont utilisés pur protéger des risques
tridimensionnels tels que des transformateurs, la
densité minimale doit être appliquée sur la surface
protégée d'un enveloppe rectangulaire tout autour de
l'équipement et de ses accessoires. De plus, la
décharge du système doit être conçue pour une durée
minimale de 5 minutes seulement (art. 7.16).
En utilisant un système ICAF approuvé FM de
Systèmes FireFlex, le concepteur localisera un réseau
de buses à application locale afin de couvrir toutes les
surfaces du transformateur, basé sur la couverture
publiée des buses d'application locale TAR-225L
versus leur hauteur de montage. Par contre, grâce à
la couverture de chaque buse et à la propriété du CAF
de coller aux surfaces verticales, une grille de buses
entourant complètement le transformateur ne sera pas
nécessaire.
La quantité de concentré de mousse est également
réduite puisque sa grande efficacité est obtenue en
n'utilisant que 2% de concentration au lieu du 3%
habituellement utilisé !
Pour un transformateur haute tension typique tel
qu'illustré aux Figures 1 et 2 ci-dessous, les systèmes
ICAF sont conçus au taux d'écoulement beaucoup plus
bas de 95 gallons d'eau par minute et ne nécessiteront
qu'un réseau de 16 buses de décharge. Grâce au
temps de décharge beaucoup plus court de 5 minutes,
seulement environ 475 gallons d'eau sera maintenant
nécessaire pour complètement éteindre l'incendie tout
en fournissant une protection accrue contre le ré
allumage, ce que les systèmes déluge ne peuvent pas
faire.
Tableau de comparaison des besoins en eau:
Système Déluge
Nombre de buses
Système ICAF
44
16
500 gpm
95 gpm
Drainage Requis
5,000 gals (10 min.)
475 gals (5 min.)
Alimentation d'eau
30,000 gals (60 min.)
475 gals (5 min.)
Débit d'eau
Portée des travaux
Typiquement, un feu de transformateur impliquera un
feu en cascade provoqué par l'écoulement de l'huile
provenant du réservoir d'expansion sur le dessus du
transformateur ainsi qu'un feu d'accumulation à la base
du transformateur, contenu par la digue de rétention,
ce qui rend ces feux très difficiles à éteindre.
La Figure 1 ci-dessous montre une installation ICAF
typique avec ses buses de décharge installées tout
autour du transformateur. Une première rangée de
buses sera alignée au haut du transformateur afin
d'éteindre les flammes de l'huile s'accumulant sur le
dessus. Une deuxième rangée de buse sera ensuite
installée pour protéger les côtés du feu en cascade.
L'accumulation de mousse dans la digue de rétention
favorisera l'extinction de l'huile accumulée en couvrant
sa surface et en demeurant sur le dessus de l'huile.
D'autres buses seront localisées tel que montré afin de
bien couvrir la forme du réservoir d'expansion.
Figure 1 – Détail des buses sur un transformateur typique:
On peut voir tout de suite que le besoin de gros
réservoirs, pompes et digues de rétention n'est plus
nécessaire et que la compagnie d'électricité fait
maintenant de grandes économies, tout en obtenant
un système de protection incendie beaucoup plus
efficace pour protéger ses investissements.
Cette petite quantité d'eau, de mousse et d'huile de
transformateur peut désormais être facilement pompée
et traitée une fois l'incendie éteint. Les possibilités de
dommages environnementaux sont grandement
réduits parce que le risque de débordement des digues
de rétention est éliminé.
VUE DE CÔTÉ
FM-072M-1-184 A
Série d'études de cas – Transformateurs de puissance
Systèmes de mousse à air comprimé ICAF ®
La garniture entière du système ICAF est en fait préfabriquée en usine dans un cabinet facile d'utilisation.
Une banque de trois (3) cylindres d'air comprimé est
incluse afin de fournir la pression d'air du système afin
que l'alimentation d'eau existante puisse être utilisée
sans problème.
Figure 3 – Empreinte d'un système ICAF typique pour
transformateurs:
VUE AVANT
Conclusions
VUE EN PLAN
Figure 2 – Vue 3D typique d'un réseau de buses balancé:
Les concepteurs en protection incendie ont désormais
une arme additionalle dans leur arsenal de moyens de
combat des incendies. La technologie ICAF émerge
comme étant une solution bonne pour l'environnement
pour la protection des transformateurs et autres
risques similaires.
Un attention particulière doit être accordée à la
distribution des buses pour ce genre de risque car les
conditions varient d'une application à l'autre. Les
systèmes ICAF sont tellement efficaces à éteindre ce
genre d'incendie que les essais en pleine grandeur ont
démontré une extinction complète trois fois plus rapide
qu'un système déluge typique !
Avec un système ICAF installé dans leurs centrales,
les compagnies d'électricité peuvent désormais mieux
protéger leur investissement tout en ayant une
protection plus rapide et plus efficace en cas
d'incendie.
Tel que montré ci-dessus, la tuyauterie balancée ainsi
obtenue est beaucoup plus facile à installer que la
tuyauterie équivalente d'un système déluge, réduisant
ainsi les coûts d'installation pour l'entrepreneur.
Le système ICAF lui-même possède également une
empreinte réduite (voir Figure 3 ci-dessous) et peut
même être monté sur une base pour plus de flexibilité.
Le concentré de mousse est entreposé dans un
réservoir non-pressurisé de seulement 10 gallons de
capacité et n'utilise ni vessie, ni inducteurs ou
garnitures complexes.
FM-072M-1-184 A
Si vous aviez beson d'information supplémentaire sur
cette application ou tout risque de liquides
inflammables, n'hésitez pas à contacter nos
ingénieurs.
Ils travailleront avec vous afin de
déterminer la meilleure solution à vos problèmes de
protection incendie.
Systèmes FireFlex Inc.
1935 boul. Lionel-Bertrand
Boisbriand, QC, Canada J7H 1N8
T: 450-437-3473 Sans-frais: (866) 347-3353
Fax: (450) 437-1930
Pour plus d'information sur les systèmes ICAF, visitez notre site
internet au: http://www.fireflex.com