BR112014017947B1

BR112014017947B1 - Transformador, método de controlar a ruptura de um transformador durante as condições de excesso de pressão e radiador de um transformador

Info

Publication number: BR112014017947B1
Application number: BR112014017947-6A
Authority: BR
Inventors: Elizabeth D. Sullivan; David B. Elzey; Paul S. Lowry
Original assignee: Abb Schweiz Ag
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2022-03-03
Also published as: CA2862322C; WO2013112339A2; BR112014017947A8; US20130187739A1; US8779880B2; WO2013112339A3; CA2862322A1

Abstract

TRANSFORMADOR, MÉTODO DE CONTROLAR A RUPTURA DE UM TRANSFORMADOR DURANTE AS CONDIÇÕES DE EXCESSO DE PRESSÃO E RADIADOR DE UM TRANSFORMADOR. A presente invenção refere-se a um transformador que inclui um tanque fechado tendo um interior e um radiador encerrado, espaçado do tanque e em comunicação fluida com o interior. O radiador inclui dois painéis unidos para definir um espaço substancialmente fechado. Os painéis têm faces opostas e extremidades de fundo. As extremidades de fundo dos painéis são unidas por uma primeira solda e partes das faces opostas dos painéis são unidas por uma pluralidade das segundas soldas. A primeira solda e a pluralidade das segundas soldas são construídas e dispostas de modo que quando ocorre uma condição de excesso de pressão no tanque e assim no radiador, as segundas soldas se romperão uniformemente permitindo que os painéis se expandam em geral uniformemente, direcionando uma ruptura do radiador para ocorrer na primeira solda, sem que qualquer ruptura do tanque ocorra.

Description

CAMPO

[001] A invenção refere-se a transformadores e, mais particularmente, à falha de tanques de transformador cheios de líquido em situações de sobrecarga de emergência.

ANTECEDENTES

[002] Com referência à FIGURA 1, um transformador de rede convencional, em geral indicado em 10, está localizado sob grades 12 em grandes áreas metropolitanas. Estes transformadores 10 estão sujeitos à sobrecarga elétrica bem como corrosão a partir de água que contata os invólucros de tanque. A FIGURA 2A mostra o transformador convencional sob condições normais de serviço, sem deformação permanente. Como mostrado na FIGURA 2B, durante as condições de serviço de excesso de pressurização ou sobrecarga, o tanque 14 do transformador 10 pode experimentar deformação permanente e pode romper em pontos de ruptura potencial 16 em um radiador 18 ou na cobertura 20. Se a ruptura ocorre na região da cobertura 20, condições inseguras poderiam ocorrer acima do transformador 10 em ruas movi-mentadas da cidade.

[003] Assim, existe uma necessidade em fornecer um transformador que é configurado para romper uniformemente para fora do fundo de um radiador durante uma emergência para aliviar o dano na rua acima.

SUMÁRIO

[004] Um objetivo da invenção é satisfazer a necessidade referida acima. De acordo com os princípios da presente invenção, este objetivo é alcançado fornecendo um transformador que inclua um tanque néis unidos para definir um espaço substancialmente fechado. Os painéis têm faces opostas e extremidades de fundo. As extremidades de fundo dos painéis são unidas por uma primeira solda e partes das faces opostas dos painéis são unidas por várias segundas soldas. A primeira solda e as várias segundas soldas são construídas e dispostas de modo que quando ocorre uma condição de excesso de pressão no tanque e assim no radiador, as segundas soldas se romperão uniformemente permitindo que os painéis se expandam em geral uniformemente, direcionando uma ruptura do radiador para ocorrer na primeira solda, sem qualquer ruptura do tanque ocorra.

[005] De acordo com outro aspecto de uma modalidade, é fornecido um método de controlar a ruptura de um transformador durante condições de excesso de pressão. O transformador tem um tanque incluso tendo um interior e um radiador incluso espaçado do tanque e em comunicação fluida com o interior. O radiador compreende dois painéis unidos para definir um espaço substancialmente fechado. Os painéis têm faces opostas e extremidades de fundo. O método une as extremidades de fundo dos painéis por uma primeira solda. Partes das faces opostas dos painéis são unidas por várias segundas soldas. O método assegura que quando uma condição de excesso de pressão ocorre no tanque e assim no radiador, as segundas soldas se romperão em geral de modo uniforme permitindo que os painéis se expandam de modo em geral uniforme, direcionando uma ruptura do radiador para ocorrer na primeira solda, sem qualquer ruptura do tanque ocorra.

[006] De acordo com ainda outro aspecto de uma modalidade, um radiador de um transformador inclui um par de painéis unidos para definir um espaço substancialmente fechado. Os painéis têm faces opostas e extremidades de fundo. Uma primeira solda une as extremidades de fundo dos painéis. Várias segundas soldas unem partes das faces opostas dos painéis. A primeira solda e as segundas soldas são construídas e dispostas tal que quando ocorre uma condição de excesso de pressão no radiador, as segundas soldas se romperão em geral uniformemente permitindo que os painéis se expandam em geral de modo uniforme, direcionando uma ruptura do radiador para ocorrer na primeira solda.

[007] Outros objetivos, aspectos e características da presente invenção, bem como os métodos de operação e as funções dos elementos relacionados da estrutura, a combinação de partes e economia de fabricação se tornarão mais evidentes em consideração da descrição detalhada seguinte e reivindicações anexas, com referência aos desenhos anexos, todos os quais formam uma parte deste relatório.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] A invenção será melhor compreendida a partir da descrição detalhada seguinte das modalidades preferidas da mesma, tomada em conjunto com os desenhos anexos, em que números iguais indicam partes iguais, em que:

[009] a FIGURA 1 é uma vista de um transformador convencional em serviço em uma grande área metropolitana;

[0010] a FIGURA 2A é uma vista de um transformador convencional mostrado sob condições normais de serviço e sem deformação permanente de tanque;

[0011] a FIGURA 2B é uma vista do transformador convencional da FIGURA 2A mostrado sob condições de serviço de sobrecarga e com deformação permanente de tanque e pontos de ruptura potenciais;

[0012] a FIGURA 3A é uma vista de um transformador, fornecido de acordo com uma modalidade, mostrado sob condições normais de serviço, sem deformação permanente de tanque;

[0013] a FIGURA 3B é uma vista do transformador da FIGURA 3A sob condições de serviço de sobrecarga com deformação permanente de tanque e mostrando um ponto de ruptura potencial;

[0014] a FIGURA 4A é uma vista aumentada de uma solda de base no transformador convencional da FIGURA 2A;

[0015] a FIGURA 4B é uma vista aumentada de uma solda de base no transformador da modalidade da FIGURA 3A;

[0016] a FIGURA 5A é uma vista aumentada do suporte de cobertura para o transformador convencional da FIGURA 2A;

[0017] a FIGURA 5B é uma vista aumentada do suporte de cobertura para o transformador da modalidade da FIGURA 3A;

[0018] a FIGURA 6A é uma vista aumentada do suporte de tanque para o transformador convencional da FIGURA 2A;

[0019] a FIGURA 6B é uma vista aumentada do suporte de tanque para o transformador convencional da FIGURA 2A;

[0020] a FIGURA 7A é uma vista de um furo enchido com solda unindo os painéis de refrigeração do radiador do transformador convencional da FIGURA 2A;

[0021] a FIGURA 7B é uma vista de um pedaço de solda de resistência unindo os painéis de refrigeração do radiador do transformador da FIGURA 3A;

[0022] a FIGURA 8A é uma vista de um padrão de pedaço de solda típico unindo os painéis de refrigeração do radiador do transformador convencional da FIGURA 2A;

[0023] a FIGURA 8B é uma vista de um padrão de pedaço de solda típico unindo os painéis de refrigeração do radiador do transformador da FIGURA 3A;

[0024] a FIGURA 9A e uma vista aumentada de uma solda de painel de fundo no transformador convencional da FIGURA 2A;

[0025] a FIGURA 9B é uma vista aumentada de uma solda de painel de fundo no transformador da modalidade da FIGURA 3A;

[0026] a FIGURA 10 é uma vista do transformador de uma modalidade sob condições de serviço de transformador direcionais em uma grande área metropolitana.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES EXEMPLARES

[0027] Com referência à FIGURA 3A, um transformador cheio de líquido 10’ da modalidade inclui um tanque em geral em formato de caixa, fechado 14’ e um radiador 18’ espaçado do tanque 14’ e em comunicação fluida com um interior 21 do tanque 14’ por meio de condutos 23. O radiador 18’ compreende dois painéis 42, 44 unidos para definir um espaço substancialmente fechado 25 (FIGURA 3B). A FIGURA 3A mostra o transformador 10’ sob condições de serviço normais sem deformações de tanque permanentes. O interior 21 aloja um componente (não mostrado) tal como uma montagem de núcleo e bobina de transformador e contém óleo.

[0028] A FIGURA 3B mostra o tanque 14’ e um radiador 18’ sob condições de serviço de sobrecarga com deformação permanente. A condição de serviço de sobrecarga pode ocorrer quando o componente no tanque 14’ está sob uma condição de falha, que aumenta a pressão no tanque 14’ e no radiador incluso 18’. Os pontos de ruptura potenciais 16’ são mostrados perto de uma parte de fundo 22 do radiador 18’ do transformador 10’. Assim, como mostrado na FIGURA 10, se o radiador 18’ se rompe, ocorre derramamento de óleo quente uniformemente fora da parte de fundo 22 do mesmo durante uma emergência, desse modo mitigando dano na rua acima do transformador 10’.

[0029] A fim de assegurar que o tanque 14’ suporta forças maiores de modo a controlar a ruptura através da parte de fundo 22 do radiador 18’, modificações no tanque convencional 14 foram feitas. A FIGURA 4A mostra uma solda convencional 24 conectando um painel lateral 26 em um painel de fundo 28 do tanque 14. A solda 24 está no exterior do tanque 14. De acordo com a modalidade do tanque 14’ e como mos- trado na FIGURA 4B, a solda 24’ é fornecida entre cada painel lateral 26 e o painel de fundo 28 no interior e exterior do tanque 14’. Assim, a solda dupla 24’ assegurará que o tanque 14’ mantém mais pressão quando comparado com o tanque 14.

[0030] Com referência às FIGURAS 2A e 5A, a cobertura convencional 20 é acoplada nos painéis laterais 26 e 27 por meio de uma solda 30. Com referência à FIGURA 5B, de acordo com a modalidade, para reforçar a cobertura 20’, a cinta 32 é soldada no lado de baixo (parte interna) da cobertura 20’. Em adição, a espessura da cobertura 20’ pode ser aumentada quando comparada com a cobertura 20.

[0031] O reforço de tanque convencional é mostrado na FIGURA 6A que inclui uma cinta 34 disposta em geral centralmente entre os dos painéis laterais 34, 36 do tanque 14. De acordo com a modalidade e com referência à FIGURA 6B, no tanque 14’ uma cinta adicional 38 é acoplada a um painel lateral 37 em geral centralmente entre a cinta 32 e o painel lateral 34 e uma cinta adicional 40 é acoplada ao painel lateral 37 em geral centralmente entre a cinta 32 e o painel lateral 36 de modo a enfurecer os lados do tanque. Reforço similar é fornecido no painel lateral que se opõe ao painel lateral 37.

[0032] A fim de assegurar que o radiador 18’ rompe uniformemente na parte de fundo 22 do radiador 18’, foram feitas modificações no radiador 18 do transformador convencional 10. Com referência à FIGURA 7A, os painéis de refrigeração 42 e 44 que definem o radiador convencional 18 são tipicamente unidos por vários furos cheios d solda 46. Um padrão convencional dos furos cheios de solda 46 é mostrado na FIGURA 8A. De acordo com a modalidade, e com referência à FIGURA 7B, em vez de usar os furos cheios de solda 46, várias soldas de resistência 47 unem as partes das faces planares opostas 39 e 41 dos painéis de refrigeração 42 e 44, respectivamente. A FIGURA 8B mostra o padrão de soldas 47 nas faces 39 e 41 da modalidade, que inclui menos soldas que no padrão convencional da FIGURA 8A. Na modalidade, existem menos soldas 47 na parte de fundo 22 que na parte de topo 23 do radiador 18’.

[0033] Finalmente, como mostrado na FIGURA 9B, uma solda mais fraca 48’, como comparado com a solda convencional 48 da FIGURA 9A, e a solda 51 das extremidades de topo 53, 55 dos painéis de refrigeração 42 e 44 (como visto na FIGURA 3B), une as extremidades de fundo 50, 52 dos painéis de refrigeração 42 e 44. Na modalidade, a solda 48’ é um friso contínuo de cerca de 0,31 cm de espessura ao longo das extremidades de findo dos painéis 42, 44. Assim, as soldas 47, 48’ e o padrão de solda são construídos e dispostos para assegurar que as soldas 47 se romperão uniformemente devido a uma emergência de excesso de pressão no tanque 14 e radiador 18’ sem romper os painéis de refrigeração 42 e 44. O aumento de pressão no radiador 18’ faz os painéis de refrigeração 42, 44 para expandir ou deformar uniformemente (ver FIGURA 3B) aumentando o espaço 25, direcionando qualquer ruptura para ocorrer somente na solda 48’ na parte de fundo 22 do radiador 18’, sem ruptura que ocorre no tanque reforçado 14’. Assim, como mostrado na FIGURA 10, na ruptura, o óleo quente 54 é direcionado para fora da parte de fundo 22 do radiador 18’.

[0034] Anodos sacrificiais podem ser adicionados ao tanque de aço 14’ e radiador 18’ para diminuir a corrosão. Em adição, o tanque 14’ e o radiador 18’ podem ser construídos de aço inoxidável de 304L ou 316L.

[0035] Assim, aumentando a resistência do tanque 14’ e configurando o radiador 18’ para romper somente na parte de fundo 22 do mesmo, o transformador rompido 10’ não causará dano de propriedade significante na rua acima em uma área metropolitana ou dano a habitantes da cidade.

[0036] As modalidades preferidas precedentes foram mostradas e descritas para os propósitos de ilustrar princípios estruturais e funcionais da presente invenção, bem como ilustrando os métodos de empregar as modalidades preferidas e estão sujeitas a mudança sem se afastar de tais princípios. Portanto, esta invenção inclui todas as modificações abrangidas dentro do espírito das reivindicações seguintes.

Claims

1. Transformador (10’), caracterizado pelo fato de que com-preende: um tanque fechado (14’) tendo um interior (21); e um radiador (18’) espaçado do tanque (14’) e em comunicação fluida com o interior (21), o radiador (18’) compreendendo dois painéis (42,44) unidos para definir um espaço substancialmente fechado (25), os painéis (42,44) tendo faces opostas (39,41) e extremidades de fundo (50,52), as extremidades de fundo (50,52) dos painéis sendo unidas por uma primeira solda (48’) e partes das faces opostas (39,41) dos painéis (42,44) sendo unidas por uma pluralidade de segundas soldas (47), em que a primeira solda (48’) e a pluralidade de segundas soldas (47) são construídas e dispostas de modo que quando ocorre uma condição de excesso de pressão no tanque (14’) e assim no radiador (18’), as segundas soldas (47) se romperão uniformemente permitindo que os painéis (42,44) se expandam em geral uniformemente, direcionando uma ruptura do radiador (18’) para ocorrer na primeira solda (48’), sem que qualquer ruptura do tanque (14’) ocorra.

2. Transformador (10’), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma das segundas soldas (47) é uma solda de resistência.

3. Transformador (10’), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a quantidade das segundas soldas (47) perto das extremidades de fundo (50,52) dos painéis (42,44) é menor que uma quantidade das segundas soldas (47) perto das extremidades de topo (53,55) dos painéis (42,44).

4. Transformador (10’), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira solda (48’) é um friso contínuo de cerca de 0,31 cm (1/8") de espessura ao longo das extremida- des de fundo (50,52) dos painéis (42,44).

5. Transformador (10’), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tanque (14’) inclui painéis laterais (26,27), uma cobertura (20’) e um painel de fundo (28).

6. Transformador (10’), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que os painéis laterais (26,27) são acoplados no painel de fundo (28) por uma solda (24’) em ambos um interior (21) do tanque (14’) e em um exterior do tanque (14’).

7. Transformador (10’), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma cinta (32) acoplada na cobertura (20’) e disposta no interior (21) do tanque (14’).

8. Transformador (10’), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma pluralidade de cintas (32,38,40) acopladas aos painéis laterais opostos (37).

9. Método de controlar a ruptura de um transformador (10’) durante as condições de excesso de pressão, o transformador (10’) tendo um tanque (14’) incluso tendo um interior (21) e um radiador (18’) incluso espaçado do tanque (14’) e em comunicação fluida com o interior, o radiador (18’) compreendendo dois painéis (42,44) unidos para definir um espaço substancialmente fechado (25), os painéis (42,44) tendo faces opostas (39,41) e extremidades de topo (53,55) e de fundo (50,52), o método, caracterizado pelo fato de que compreende: unir as extremidades de fundo (50,52) dos painéis por uma primeira solda (48’); unir as partes das faces opostas (39,41) dos painéis (42,44) através de uma pluralidade de segundas soldas (47); e assegurar que quando uma condição de excesso de pressão ocorre no tanque (14’) e assim no radiador (18’), as segundas soldas (47) se romperão em geral de modo uniforme permitindo que os painéis (42,44) se expandam de modo em geral uniforme, direcionando uma ruptura do radiador (18’) para ocorrer na primeira solda (48’), sem que qualquer ruptura do tanque (14’) ocorra.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de unir as faces opostas (39,41) inclui usar soldas de resistência como as segundas soldas (47).

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que uma quantidade das segundas (47) soldas perto das extremidades de fundo (50,52) dos painéis é menor que uma quantidade das segundas soldas (47) perto das extremidades de topo (53,55) dos painéis (42,44).

12. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de unir as extremidades de fundo (50,52) inclui fornecer a primeira solda (48’) como um friso contínuo de cerca de 0,31 cm (1/8") de espessura ao longo das extremidades de fundo (50,52) dos painéis.

13. Método, de acordo com a reivindicação 9, em que o tanque (14’) inclui painéis laterais (26,27), uma cobertura (20’) e um painel de fundo (28), e o método é caracterizado pelo fato de que ainda compreende acoplar os painéis laterais (26,27) no painel de fundo (28) por uma solda (24’) em um interior (21) do tanque (14’) e em um exterior do tanque.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que ainda compreende acoplar uma cinta (32) na cobertura (20’) de modo a ser disposta no interior (21) do tanque (14’).

15. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que ainda compreende acoplar uma pluralidade de cintas (32,38,40) nos painéis laterais opostos (37).

16. Radiador (18’) de um transformador (10’), o radiador (18’) caracterizado pelo fato de que compreende: um par de painéis (42,44) unidos para definir um espaço substancialmente fechado (25), os painéis tendo faces opostas (39,41) e extremidades de fundo (50,52), uma primeira solda (48’) unindo as extremidades de fundo (50,52) dos painéis (42,44), e uma pluralidade de segundas soldas (47) unindo as partes das faces opostas (39,41) dos painéis, em que a primeira solda (48’) e uma pluralidade das segundas soldas (47) são construídas e dispostas tal que quando ocorre uma condição de excesso de pressão no radiador (18’), as segundas soldas (47) se romperão em geral uniformemente permitindo que os painéis (42,44) se expandam em geral de modo uniforme, direcionando uma ruptura do radiador (18’) para ocorrer na primeira solda (48’).

17. Radiador (18’), de acordo com a reivindicação 16, ca-racterizado pelo fato de que cada uma das segundas soldas (47) é uma solda de resistência.

18. Radiador (18’), de acordo com a reivindicação 17, ca-racterizado pelo fato de que uma quantidade das segundas soldas (47) perto das extremidades de fundo (50,52) dos painéis (42,44) é menor que uma quantidade das segundas soldas (47) perto das extremidades de topo (53,55) dos painéis (42,44).

19. Radiador (18’), de acordo com a reivindicação 16, ca-racterizado pelo fato de que a primeira solda (48’) é um friso contínuo de cerca de 0,31 cm (1/8") de espessura ao longo das extremidades de fundo (50,52) dos painéis (42,44).

20. Radiador (18’), de acordo com a reivindicação 16, ca-racterizado pelo fato de que, em combinação com um tanque (14’) de transformador tendo um interior (21), o radiador (18’) está em comunicação fluida com o interior (21).