ES2221113T3 - Transformador aislado por gas. - Google Patents

Abstract

TRANSFORMADOR (15) AISLADO POR GAS QUE COMPRENDE UN NUCLEO MAGNETICO ASOCIADO CON DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDARIO CONTENIDOS EN UNA CARCASA (11) DONDE SE ACOPLAN CON EL, ESTANDO AJUSTADA LA CARCASA ALREDEDOR DE UNA PARTE O DE LA TOTALIDAD DEL NUCLEO O DE LOS DEVANADOS Y MOLDEADA EN EL INTERIOR DE UNA CAJA (14) DE RESINA, Y CARACTERIZADO PORQUE COMPRENDE UN DISCO DE RUPTURA (10) MANTENIDO EN SU POSICION ENTRE LA CARCASA (11) Y UN ELEMENTO QUE CONSTITUYE UNA CUBIERTA (12); EL ELEMENTO QUE CONSTITUYE UNA CUBIERTA (12) ESTA FIJADO A LA CARCASA (11) Y FORMA UN CANAL ENTRE EL DISCO DE RUPTURA (10) Y EL EXTERIOR DE LA CARCASA.

Description

Transformador aislado por gas.

La presente invención se refiere a un transformador aislado por gas que comprende un núcleo magnético junto con devanados primario y secundario, estando contenidos el núcleo magnético y los devanados primario y secundario dentro de una carcasa ajustada alrededor de la totalidad o de parte del núcleo del transformador y moldeada dentro de un alojamiento de resina.

Tales transformadores son elementos convencionales en las líneas de alta o media tensión de una red de distribución eléctrica y utilizan un gas inerte, tal como hexafluoruro de azufre (SF_{6}), para proporcionar aislamiento térmico y eléctrico. Durante la fabricación del transformador, el gas es bombeado hacia dentro de la envuelta interna del alojamiento de resina, directamente en los espacios entre las capas del devanado del transformador o bien, cuando se ajusta una carcasa de plástico alrededor del núcleo y los devanados antes de su inmersión en la resina, en la carcasa de plástico.

A pesar de la presencia aislante del gas inerte, los fallos producidos en el circuito eléctrico del transformador, pueden hacer que se quemen los devanados, en particular las hojas eléctricamente aislantes que están situadas entre los devanados, de tal modo que se produzcan cantidades de gas en la envuelta interna del alojamiento. Sin ninguna protección contra tales aumentos de presión, el alojamiento puede romperse o explotar.

En un intento por minimizar los peligros de tal evento, los diseños más recientes de transformadores aislados por gas han sido equipados con un disco de ruptura, típicamente hecho de carbono, dispuesto entre la envuelta interna y la atmósfera y diseñado para reventar en caso de que la presión dentro del transformador suba por encima de cierto nivel.

En los diseños de transformador más sencillos se forma un rebajo en el molde con el fin de proporcionar un canal que conduzca a la envuelta interna del transformador que contiene el núcleo y los devanados o, si está presente, a la carcasa de plástico. Se encaja después un sencillo disco de carbono en este rebajo y se le mantiene en posición mediante una admisión de resina proporcionada durante una segunda fase de moldeo. Aunque tales diseños son relativamente baratos con relación a los costes de los materiales, la necesidad de proporcionar una segunda fase de moldeo aumenta el coste de producción de tales transformadores.

En diseños alternativos más complicados se hace uso de un tapón de seguridad, guardado en almacén, de la clase producida por Elfab-Hughes o Carbon Lorraine. Tales tapones de seguridad incluyen típicamente un disco de carbono mantenido en posición entre dos partes de un cuerpo de tapón de acero, acoplándose las partes del cuerpo de tapón mediante una junta roscada. El cuerpo externo del tapón está a su vez roscado con la finalidad de permitir que sea atornillado en posición durante su uso.

Tales dispositivos adolecen de la desventaja de que son componentes relativamente complejos y caros en comparación con, por ejemplo, un sencillo disco de carbono de la clase descrita anteriormente. En particular, el uso de dos partes roscadas de acoplamiento mutuo del cuerpo del tapón para mantener el disco en posición aumenta el coste. Igualmente, la construcción de tal tapón requiere a menudo una pluralidad de otras partes, tales como una junta tórica entre el disco de carbono y el cuerpo del tapón, así como entre el tapón y el transformador una vez que se halla en posición. Estas consideraciones significan que tales dispositivos proporcionan una solución relativamente compleja al problema del diseño de transformadores esbozado anteriormente.

Es, por tanto, un objeto de la presente invención superar las desventajas asociadas a la técnica anterior y proporcionar un diseño de transformador que incluya un elemento de seguridad que permita la descarga de gas en caso de alta presión dentro del transformador, pero que evita la necesidad de una segunda fase de moldeo para mantener el elemento en posición y que sea menos costoso que los tapones de seguridad convencionales comercialmente disponibles descritos más arriba.

El transformador de la presente invención se caracteriza porque comprende un disco de ruptura mantenido en posición directamente entre la carcasa y un elemento de cubierta, estando fijado el elemento de cubierta a la carcasa y proporcionando un canal entre el disco de ruptura y el exterior del alojamiento.

El uso de un elemento de cubierta que se acopla directamente a la carcasa del transformador para mantener el disco de ruptura en posición significa que toda la disposición de transformador, carcasa, elemento de cubierta y disco se puede ensamblar antes del moldeo, y después sólo se requiere una única etapa del moldeo para mantener todos los elementos en posición.

Igualmente, la disposición de un único elemento de cubierta específicamente diseñado que se acopla directamente a la carcasa que rodea el núcleo del transformador evita los problemas de duplicación de elementos y alto precio asociados al uso de tapones de seguridad comerciales estándar. Además de la sustitución de un tapón que comprende dos o más elementos mecanizados por una única parte de cubierta, la invención también permite la reducción del número de otros elementos en el diseño, según se expondrá más adelante.

En una realización de la presente invención, el elemento de cubierta y la carcasa está unidos entre sí por medio de una junta roscada. Son igualmente posibles otras realizaciones, por ejemplo cuando el elemento de cubierta está unido a la carcasa por medio de un adhesivo, pero el uso de una junta roscada proporciona la ventaja de una junta segura, al tiempo que se evita la necesidad de usar materiales adicionales en la construcción.

En una realización se dispone un único anillo de sellado entre el disco de ruptura y la pieza de cubierta. Como se mencionó en la introducción, los tapones de seguridad comerciales, guardados en almacén, van equipados normalmente con un par de anillos de sellado; un primer anillo interno al tapón en el lugar de emplazamiento del disco dentro del tapón y un segundo anillo externo al tapón en el punto de contacto entre el tapón y el transformador. En la construcción de la presente invención, sólo se requiere un único anillo de sellado para asegurar un sellado hermético al gas de la junta, al tiempo que se protege el disco contra fractura por compresión de la cubierta contra la carcasa.

Preferiblemente, la parte de cubierta tiene sustancialmente la forma de un casquete provisto de una o más aberturas para permitir el escape de gas en caso de ruptura del disco. De este modo, el disco está protegido contra rotura accidental por intrusión de elementos externos al transformador, sin impedir que el elemento externos al transformador, sin impedir que el elemento realice su función esencial de válvula de seguridad.

En una realización, la carcasa dispuesta alrededor del transformador cubre sustancialmente todo el núcleo y los devanados del transformador. En otras realizaciones, la carcasa puede comprender un único elemento que cubra sólo la parte del transformador necesaria para proporcionar un canal desde el núcleo y devanados del transformador hasta el disco de ruptura.

Preferiblemente, el disco de ruptura está formado por carbono, mientras que la carcasa y la parte de cubierta están formadas de plástico y metal, respectivamente.

Ahora se describirá, sólo a modo de ilustración, un ejemplo de un diseño de transformador de la técnica anterior junto con una o más realizaciones de la presente invención con referencia a los dibujos siguientes en los que:

La figura 1 muestra una vista en sección transversal de una válvula de seguridad utilizada en la técnica anterior;

La figura 2 muestra una vista en sección transversal de una válvula de seguridad en un transformador según la presente invención;

La figura 3 muestra una vista en sección transversal de la válvula de seguridad de la figura 2 situada dentro del cuerpo del transformador; y

La figura 4 muestra una variación alternativa de la figura 3, en la que la carcasa comprende un único elemento que cubre sólo una parte del transformador.

Haciendo referencia a la figura 1, se muestra una construcción de válvula de seguridad de la técnica anterior para un transformador que comprende un rebajo cónico (1) formado en el molde de resina (2) que proporciona un canal entre los devanados del transformador (3) y la atmósfera. Un disco de carbono (4) está sellado dentro del rebajo contra los devanados (3) del transformador. Se ha realizado una segunda etapa de moldeo para dejar una segunda capa de resina (5) con la finalidad de fijar el disco en posición. En uso, en caso de una presión anormalmente alta dentro del transformador debida, por ejemplo, a un cortocircuito, el disco de carbono estallará, permitiendo que escape el gas.

Según se expuso en la introducción, esta forma de dispositivo adolece de la desventaja de que es necesario un proceso de moldeo de dos etapas para fijar el disco en posición. Además, según se verá en la figura 1, esta construcción particular adolece de la desventaja de que el disco está expuesto al exterior y puede ser perforado, por ejemplo, por la intrusión de objetos externos.

Volviendo ahora a la figura 2, se muestra una disposición de válvula de seguridad en un transformador según una realización de la invención, que comprende un disco de ruptura (10) de carbono que se acopla a una carcasa de plástico (11) que rodea el núcleo y devanados del transformador (no mostrados) y que se mantiene en posición mediante una pieza de cubierta (12) de acero que actúa contra el disco de ruptura por intermedio de una junta tórica (13) hecha de un material de caucho o de plástico. Todo el conjunto se sujeta dentro del alojamiento de resina (14) del transformador (15).

Se conoce en transformadores existentes el uso de una carcasa de plástico para rodear la totalidad o parte del núcleo y los devanados del transformador con el fin de proporcionar un espacio interior dentro del alojamiento de resina hacia el cual se puede bombear un gas aislante (tal como SE6). En el presente caso, la carcasa (11) incluye una abertura (16) sobre la cual se sella el disco de ruptura (10) en posición, junto con una parte cilíndrica (17) que sobresale de la superficie de la carcasa. La superficie interior de la parte cilíndrica (17) está roscada para acoplarse a una superficie externa análogamente roscada de la pieza de cubierta 812) a fin de formar una junta roscada (18).

El uso de una junta roscada es preferible por una serie de razones que incluyen la facilidad de montaje y la seguridad mecánica. Sin embargo, en realizaciones alternativas, las superficies de acoplamiento del alojamiento y la pieza de cubierta pueden ser lisas y la unión entre ellas puede asegurarse mediante un adhesivo.

La pieza de cubierta (12) tiene la forma de un casquete provisto de una pluralidad de aberturas (19) alrededor de sus lados. La cara más exterior (20) de la cubierta presenta una superficie protectora intacta hacia el usuario. Según quedará claro, se reducen las posibilidades de rotura accidental del disco por objetos que penetren dentro de la pieza de cubierta, dado que las aberturas que llevan al interior de la pieza no están orientadas directamente hacia el disco.

Durante la fabricación del transformador, la carcasa (11) se fija alrededor del núcleo y de los devanados del transformador, colocándose después el disco (10) y el anillo de sellado (13) dentro de la parte cilíndrica (17) de la carcasa y manteniéndose en su sitio por roscado de la pieza de cubierta (12) hasta su posición en la carcasa. Se coloca después el conjunto completo en el molde y se vierte resina alrededor del mismo. Una vez producido el fraguado, se bombea gas aislante hacia dentro del transformador por medio de una tubería de plástico (no mostrada) que conecta la envuelta interior del molde con el exterior.

En el caso de un aumento de presión en el transformador, el disco de carbono (11) se romperá permitiendo que escape el gas hacia la atmósfera a través del canal formado por la carcasa (11) y la cubierta (12) y a través de las aberturas (19).

En la figura 3 se muestra una vista en sección transversal de un transformador (15) según una realización, en la que la carcasa (11) rodea completamente el núcleo y los devanados (22) del transformador en forma de anillo. En este ejemplo, la carcasa está formada por dos mitades que se sujetan alrededor del anillo del transformador y se sellan en posición. El conjunto sellado completo es colocado después en el molde de resina.

En la práctica, la carcasa puede fijarse sólo alrededor de una parte de la circunferencia del anillo del transformador o, como se muestra en la figura (4), sólo contra la superficie de los devanados cerca de la válvula de seguridad. En esta realización, el núcleo y los devanados (24) del transformador son moldeados directamente dentro de la resina, estando contenido el gas aislante dentro de los espacios intersticiales entre los devanados, y se posiciona la carcasa (23) de manera que proporcione un canal hasta el disco de carbono (10) y la pieza de cubierta (12).

Claims (7)

1. Un transformador (15) aislado por gas que comprende un núcleo magnético junto con devanados primario y secundario contenidos dentro de una carcasa (11) o aplicados a ella, la cual está ajustada alrededor de la totalidad o de parte del núcleo y los devanados y moldeada dentro de un alojamiento de resina (14), y caracterizado porque comprende un disco de ruptura (10) mantenido en posición directamente entre la carcasa (11) y un elemento de cubierta (12) a la carcasa (11) y proporcionando un canal entre el disco de ruptura (10) y el exterior del alojamiento.

2. Un transformador aislado por gas según la reivindicación 1, en el que el elemento de cubierta (12) y la carcasa (11) están unidos entre sí por medio de una junta roscada.

3. Un transformador aislado por gas según la reivindicación 1 ó 2, en el que un anillo sellado (13) está dispuesto entre el disco de ruptura y la pieza de cubierta.

4. Un transformador aislado por gas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la parte de cubierta (12) tiene sustancialmente la forma de un casquete provisto de una o más aberturas (19) para permitir el escape de gas en caso de ruptura del disco.

5. Un transformador aislado por gas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la carcasa (11) cubre sustancialmente todo el núcleo y los devanados del transformador.

6. Un transformador aislado por gas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la carcasa comprende un único elemento que cubre sólo la parte del transformador necesaria para proporcionar un canal desde el núcleo y los devanados del transformador hasta el disco de ruptura.

7. Un transformador aislado por gas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el disco de ruptura está formado por carbono.