ES2281085T3 - Bobinaje de alta tension de tipo seco. - Google Patents
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN BOBINADO DE ALTA TENSION QUE COMPRENDE UN BOBINADO DE HILO CONDUCTOR REVESTIDO POR UNA VAINA AISLANTE, CARACTERIZADO PORQUE DICHO ENROLLAMIENTO (1) ESTA REVESTIDO EN UNA RESINA TERMOPLASTICA (2) DE ALTA TENSION, Y PORQUE INCLUYE ADEMAS UNA CAPA SUPERFICIAL (3) ELECTROCONDUCTORA DE FIJACION DEL POTENCIAL, DE RESINA TERMOPLASTICA COMPATIBLE CON LA RESINA TERMOPLASTICA DEL REVESTIMIENTO AISLANTE (2), DEPOSITADA EN ESTE REVESTIMIENTO.
Description
Bobinaje de alta tensión de tipo seco.
La presente invención se refiere a los bobinajes
de alta tensión y se refiere, de una manera más particular, a los
bobinajes de este tipo que pueden ser utilizados como bobinaje de
alta tensión de transformador seco.
Los bobinajes de alta tensión, destinados a
tales aplicaciones, deben poder soportar niveles de tensión
comprendidos entre 5 y 36 kV.
Se conocen, principalmente, transformadores con
aislamiento sólido o transformadores secos, cuyos bobinajes están
revestidos con materias aislantes termoendurecibles y que comprenden
importantes láminas de aire que aseguran una función de aislamiento
entre los enrollamientos y entre los enrollamientos y la masa
eléctrica, lo que acrecenta su tamaño, su masa y, como
consecuencia, su coste.
Tales bobinajes y tales transformadores han sido
descritos en los documentos del arte anterior. En particular, el
documento PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Vol. 18, nº 527 (E1613), de 5
de octubre de 1994 y la publicación JP 06 188130 A, de 8 de julio
de 1994, describen, principalmente, un tipo de bobinaje en el que el
conductor que constituye el enrollamiento no comprende elemento o
vaina aislante.
Sin embargo, un bobinaje comparable, dotado con
una vaina aislante ha sido descrito en el documento
US-A-3 045 290.
Para paliar este problema, algunos constructores
utilizan una metalización superficial de los bobinajes que permite
reducir el tamaño de los aparatos.
Sin embargo, esta técnica presenta el
inconveniente de ser cara y de ser delicada en cuanto a su
realización.
Finalmente, un bobinaje de este tipo y un
transformador correspondiente han sido descritos, por ejemplo, en
el documento PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Vol. 006, nº 025
(E-094) del 13 de febrero de 1982 y en la
publicación JP 56 146211 A del 13 de noviembre de 1981. En este
documento se ha aplicado una capa externa conductora con el fin de
poder conectar a masa la carcasa.
Actualmente, existen dos grandes familias de
transformadores secos. Los transformadores revestidos y los
transformadores impregnados. Los modos de fabricación de estos
aparatos son ciertamente diferentes, pero los materiales para el
aislamiento utilizados tienen en común el hecho de ser
termoendurecibles y la necesidad de una polimerización en caliente
que entraña un coste de fabricación
elevado.
elevado.
La invención trata de remediar los
inconvenientes anteriormente citados de los aparatos con aislamiento
seco, creando un bobinaje de alta tensión que, al mismo tiempo que
presente prestaciones al menos tan buenas como las de las
disposiciones con aislantes secos conocidos, sea de un coste de
fabricación reducido y que presente una seguridad de funcionamiento
mejorada.
Así pues, la invención tiene por objeto un
bobinaje de alta tensión que comprende un enrollamiento de hilo
conductor, revestido con una vaina aislante, caracterizado porque
dicho enrollamiento está revestido con una resina termoplástica
aislante a alta tensión, y porque comprende, además, una capa
superficial electroconductora de fijación del potencial, de resina
termoplástica compatible con la resina termoplástica del
revestimiento aislante, depositada sobre este revestimiento.
Según otras características de la invención:
- -
- el bobinaje comprende una banda lateral de resina termoplástica aislante compatible con el material aislante de revestimiento del enrollamiento, en sobreespesor con relación a este y que recubre los conductores de conexión del bobinaje y se han practicado orificios en el revestimiento aislante y la banda de recubrimiento para dejar pasar las extremidades de los conductores de conexión con vistas a su conexión con otros componentes;
- -
- la resina de revestimiento aislante se selecciona del grupo que comprende las 6-6 poliamidas, las 6-poliamidas, las 4,6-poliamidas, las 12,12-poliamidas, las 6-12 poliamidas, las poliamidas que contienen monómeros aromáticos, el tereftalato de polibutileno, el tereftalato de polipropileno, el naftenato de polietileno, los polímeros líquidos cristalinos, el tereftalato de policiclohexano dimetilol, los copolieterésteres, el sulfuro de polifenileno, los poliacílicos, el polipropileno, el polietileno, los poliacetales, el polimetilpenteno, las poliéterimidas, los policarbonatos, las polisulfonas, las poliétersulfonas, los óxidos de polifenileno, el poliestireno, los copolímeros de estireno, mezclas y copolímeros injertados de estireno y de caucho y mezclas de estos cuerpos;
- -
- la resina termoplástica del revestimiento aislante es el tereftalato de polietileno;
- -
- el tereftalato de polietileno está cargado con fibras de vidrio;
- -
- el espesor de la resina termoplástica del revestimiento aislante está comprendido entre 3 y 50 mm;
- -
- la resina termoplástica, electroconductora, de la capa de fijación del potencial contiene una carga de carbono;
- -
- el bobinaje constituye el bobinaje de alta tensión de un transformador seco.
La invención tiene igualmente por objeto un
procedimiento para la realización de un bobinaje de alta tensión,
caracterizado porque consiste en:
- -
- bobinar un hilo conductor revestido con una vaina electroaislante para formar un bobinaje cilíndrico hueco;
- -
- proceder por moldeo, en un primer molde, a un primer revestimiento del bobinaje con una resina termoplástica aislante de la electricidad, para obtener una capa de resina termoplástica aislante de la electricidad con espesor suficiente para que la bobina sea aislante frente al exterior y,
- -
- proceder por moldeo, en un segundo molde, a un segundo revestimiento del bobinaje dotado con su capa de resina termoplástica aislante de la electricidad, con una capa de resina termoplástica electroconductora de fijación del potencial.
Según otras características de la invención, la
fase de revestimiento en el primer molde consiste en:
- -
- colocar el bobinaje en la cavidad de un molde dotado con una entrada, con un orificio de ventilación y con vástagos de soporte de un objeto en el molde;
- -
- desplazar los vástagos en contacto con el bobinaje para soportarlo en la cavidad;
- -
- inyectar la resina termoplástica aislante de la electricidad en el molde a través de su entrada;
- -
- retraer los vástagos fuera de la cavidad, cuando la resina termoplástica sea inyectada en la cavidad, antes que se sitúe alrededor de los vástagos, para impedir la formación de huecos en la resina termoplástica aislante de la electricidad;
- -
- permitir que el aire salga de la cavidad a través del orificio de ventilación cuando la resina sea desplazada a través del molde y;
- -
- continuar la inyección de la resina termoplástica, aislante de la electricidad, hasta que el molde esté lleno, para formar una capa de resina termoplástica aislante de la electricidad prácticamente exenta de huecos, y con un espesor suficiente para que la bobina quede aislada frente al exterior;
- -
- se prosigue la inyección de la resina termoplástica, aislante de la electricidad, hasta que se obtenga un espesor uniforme de al menos 3 mm sobre los diámetros interior y exterior del bobinaje y cuando se obtenga un espesor uniforme de al menos 2,5 mm en las extremidades axiales del bobinaje;
- -
- el segundo revestimiento con la capa de resina termoplástica, electroconductora, se realiza por moldeo por compresión en caliente.
La invención se comprenderá mejor por medio de
la lectura de la descripción que sigue, dada únicamente a título de
ejemplo y hecha con referencia a los dibujos adjuntos, en los
que:
la figura 1 es una vista en perspectiva con
arranque parcial de un bobinaje de alta tensión según la invención;
y
la figura 2 es una sección transversal de un
transformador seco, cuyo bobinaje de alta tensión está formado por
el bobinaje de alta tensión de la figura 1.
El bobinaje, representado en los dibujos, es un
bobinaje de alta tensión que puede ser utilizado, principalmente,
como el bobinaje de alta tensión de un transformador seco.
Éste comprende, principalmente, un enrollamiento
1 de hilo conductor, revestido con una vaina aislante. El
enrollamiento 1 está revestido con una resina termoplástica aislante
a alta tensión 2.
La resina termoplástica, utilizada para realizar
este revestimiento es, ventajosamente, el tereftalato de
polietileno eventualmente cargado con fibras de vidrio de
refuerzo.
Esta resina puede seleccionarse, igualmente,
entre el grupo que comprende las 6-6 poliamidas, las
6-poliamidas, las 4,6-poliamidas,
las 12,12 poliamidas, las 6-12 poliamidas, las
poliamidas que contengan monómeros aromáticos, el tereftalato de
polibutileno, el tereftalato de polipropileno, el naftenato de
polietileno, los polímeros líquidos cristalinos, el tereftalato de
policiclohexano dimetilol, los copolieterésteres, el sulfuro de
polifenileno, los poliacílicos, el polipropileno, el polietileno,
los poliacetales, el polimetilpenteno, las poliéterimidas, los
policarbonatos, las polisulfonas, las poliétersulfonas, los óxidos
de polifenileno, el poliestireno, los copolímeros de estireno,
mezclas y copolímeros injertados de estireno y de caucho y mezclas
de estos cuerpos.
El espesor de la resina termoplástica de
revestimiento aislante 2 puede estar comprendido entre 3 y 50
mm.
Además, se ha depositado, sobre el revestimiento
2 de la resina aislante, una capa superficial electroconductora 3
de fijación del potencial, realizada con una resina termoplástica
compatible con la resina termoplástica del revestimiento aislante
2.
La resina termoplástica 3 para la fijación del
potencial contiene, ventajosamente, una carga de carbono.
El recinto aislante 2 comprende una banda
lateral 4 de resina termoplástica aislante, compatible con el
material aislante del revestimiento y que puede estar realizada con
un material idéntico al de este revestimiento.
Esta banda lateral está dispuesta axialmente, en
sobreespesor, con relación al revestimiento 2. Ésta recubre los
conductores 5, 6 de conexión del bobinaje así como las conexiones
internas del bobinaje. Alrededor de los conductores 5 y 6 se han
practicado orificios respectivos 7,8 realizados en el revestimiento
aislante 2 y la banda de recubrimiento 4, para dejar pasar las
extremidades de conductores de conexión 5, 6 con vistas a su
conexión con otros componentes, no representados.
Entre los dos orificios 7, 8 de paso para los
conductores de conexión 5, 6, se ha practicado, además, orificio
suplementario 10, del que sobresalen conductores 11 que constituyen
bornas intermedias del enrollamiento 1 y que pueden reunirse por
medio de jinetillos no representados para adaptar un valor del
bobinaje a las necesidades de su utilización.
La banda lateral 4 de resina termoplástica
aislante está revestida, también, con la capa superficial
electroconductora 3 de fijación del potencial excepto en los
orificios 7, 8, 10.
Los orificios 7 y 8, para el paso de los
conductores de conexión del bobinaje, están destinados a cooperar
con elementos aislantes, no representados, que rodean, por ejemplo,
las extremidades de barras de conexión y para asegurar la
continuidad tanto del revestimiento como de la capa
electroconductora de fijación del potencial.
El orificio intermedio 10 de acceso a los
conductores 11 de reglaje del valor del bobinaje está obturado,
ventajosamente, por medio de un tapón de materia aislante (no
representado) revestido con una capa electroconductora destinada a
asegurar la continuidad con la capa electroconductora 3, que recubre
el conjunto del bobinaje.
En la figura 2 se ve que el revestimiento de
resina termoplástica aislante 2 rodea al bobinaje cilíndrico hueco
1 tanto según el contorno exterior como según el contorno interior
de este bobinaje.
Del mismo modo, se aprecia claramente en esta
figura que la banda 4 de recubrimiento de los conductores de
conexión del bobinaje está revestida, igualmente, con la capa
superficial electroconductora 3 de fijación del potencial.
El bobinaje de alta tensión anular, realizado de
este modo, se presta de una manera particularmente buena para una
utilización como bobinaje de alta tensión de un transformador
seco.
Su espacio interior 12 puede recibir un
enrollamiento de baja tensión, montado sobre una columna de circuito
magnético y no representada.
Tal como se ve claramente en la figura 2, el
bobinaje de alta tensión, según la invención, constituye el bobinaje
de alta tensión de un transformador seco.
Este bobinaje de alta tensión 1 está asociado
con un bobinaje de alta tensión 15, igualmente con aislamiento
seco, montado sobre una columna 16 de circuito magnético laminado
con interposición de un manguito 17. El bobinaje de baja tensión 15
está revestido con un material 18, por ejemplo con un resina
termoplástica y que comprende, en su periferia, nervaduras axiales
19 procedentes del moldeo, que definen, cuando entran en contacto
con la superficie interior del revestimiento 3 de resina
electroconductora del bobinaje de alta tensión 1, un canal 20 para
la circulación de un fluido de refrigeración, tal como el aire.
Para realizar el bobinaje de alta tensión según
la invención, descrito con referencia a las figuras 1 y 2, se
comienza por el bobinaje de un hilo conductor, revestido con una
vaina electroaislante, para formar el bobinaje cilíndrico hueco
1.
A continuación se procede por moldeo, en un
primer molde, no representado, a un primer revestimiento del
bobinaje 1 con una resina termoplástica aislante de la electricidad
con un espesor suficiente para que el bobinaje quede aislado de la
electricidad frente al exterior.
A continuación se procede, por moldeo, en un
segundo molde, no representado, a un segundo revestimiento del
bobinaje, dotado con su capa de resina termoplástica aislante de la
electricidad 2, con una capa 3 de resina termoplástica
electroconductora de fijación del potencial.
Para proceder al revestimiento por el primer
molde, se coloca el bobinaje 1 en la cavidad del molde precitado,
dotado con una entrada, con un orificio de ventilación y con
vástagos de soporte de un objeto en el molde.
Se desplazan los vástagos del soporte para que
entren en contacto con el bobinaje 1 con el fin de soportarlo en la
cavidad del molde.
La resina se precalienta en una cámara dotada
con un tornillo de inyección, hasta una temperatura a la cual se
vuelva líquida la resina.
Se inyecta la resina termoplástica aislante de
la electricidad bajo alta presión en el molde relativamente frío, a
través de su entrada. La alta presión puede aplicarse por medios
hidráulicos o neumáticos. La presión de inyección de la resina
puede estar comprendida entre 35 y 138 MPa y la temperatura puede
estar comprendida aproximadamente entre 200 y aproximadamente
400ºC. Entonces se retraen los vástagos de soporte fuera de la
cavidad del molde cuando la resina termoplástica sea inyectada en la
cavidad y antes que pueda situarse alrededor de los vástagos con el
fin de impedir la formación de huecos en la resina termoplástica
aislante de la electricidad.
En el transcurso de esta operación se permite
que el aire salga de la cavidad del molde a través del orificio de
ventilación cuando la resina se desplace a través del molde para
llenarlo. El orificio de ventilación puede estar formado por varios
orificios practicados en la región de la unión de la superficie
radial y de las superficies axiales del molde.
El primer molde está realizado de tal manera que
la resina fundida penetre a través del molde por una entrada
circunferencial practicada en la superficie interna del moldeo.
Se continúa la inyección de la resina
termoplástica aislante de la electricidad hasta que se llene el
molde con el fin de formar una capa de resina termoplástica
aislante de electricidad 2 prácticamente exenta de huecos y con un
espesor suficiente para que la bobina quede aislada frente al
exterior.
De forma ventajosa, la inyección de la resina
termoplástica aislante de la electricidad se prosigue hasta que se
obtenga un espesor uniforme del revestimiento aislante de al menos 3
mm sobre los diámetros interior y exterior del bobinaje 1 y hasta
que se obtenga un espesor uniforme de revestimiento aislante de al
menos 2,5 mm en las extremidades axiales del bobinaje.
A continuación se retira la bobina, dotada con
su revestimiento aislante 2, del primer molde y se ensaya con el
fin de asegurar que el revestimiento 2 está desprovisto de
huecos.
Este ensayo puede realizarse mediante cualquier
procedimiento clásico tal como mediante rayos X o por medida de las
descargas parciales que son provocadas por huecos, cuando el
bobinaje sea puesto bajo tensión.
La expresión "prácticamente desprovisto de
huecos", utilizada en este caso, significa que los huecos son
invisibles cuando se utilice un microscopio electrónico regulado a
un aumento de 1.000.
Una vez que se ha terminado la operación de
revestimiento con la materia termoplástica aislante de la
electricidad, en el transcurso del cual es posible, igualmente,
realizar por moldeo, en el primer molde, la banda lateral 4 de
recubrimiento de los conductores 5, 6 de conexión del enrollamiento
así como los orificios 7 y 8 que rodean las extremidades de estos
conductores así como el orificio intermedio 10 para los conductores
11 de reglaje del valor del bobinaje, se coloca el producto
obtenido en un segundo molde, no representado, en el que se
procede, por moldeo por compresión en caliente, a la aplicación
sobre el revestimiento de materia termoplástica aislante, de un
segundo revestimiento con una capa de resina termoplástica
electroconductora para obtener la capa superficial 3 de fijación
del potencial del bobinaje de alta tensión.
Del mismo modo, es posible añadir la banda
lateral 4 de materia termoplástica aislante por compresión en
caliente antes de la aplicación de la resina termoplástica
electroconductora.
Claims (12)
1. Bobinaje de alta tensión, que comprende un
enrollamiento de hilo conductor revestido con una vaina aislante,
caracterizado porque dicho enrollamiento (1) está revestido
con una resina termoplástica aislante (2) a alta tensión, y porque
comprende,
además:
además:
- -
- una capa superficial (3) electroconductora de fijación del potencial, de resina termoplástica compatible con la resina termoplástica del revestimiento aislante (2), depositada sobre este revestimiento;
- -
- una banda lateral (4) de resina termoplástica aislante, recubierta con la capa superficial electroconductora (3) y compatible con el material aislante del revestimiento (2) del enrollamiento (1), en sobreespesor con relación a éste y que recubre los conductores de conexión del bobinaje y porque se han practicado orificios (7, 8) en la capa superficial (3), el revestimiento aislante (2) y la banda de recubrimiento (4) para dejar pasar las extremidades (5, 6) de los conductores de conexión.
2. Bobinaje de alta tensión, según la
reivindicación 1, caracterizado porque la resina de
revestimiento aislante (2) se selecciona del grupo que comprende
las 6-6 poliamidas, las
6-poliamidas, las 4,6-poliamidas,
las 12,12 poliamidas, las 6-12 poliamidas, las
poliamidas que contienen monómeros aromáticos, el tereftalato de
polibutileno, el tereftalato de polipropileno, el naftenato de
polietileno, los polímeros líquidos cristalinos, el tereftalato de
policiclohexano dimetilol, los copolieterésteres, el sulfuro de
polifenileno, los poliacílicos, el polipropileno, el polietileno,
los poliacetales, el polimetilpenteno, las poliéterimidas, los
policarbonatos, las polisulfonas, las poliétersulfonas, los óxidos
de polifenileno, el poliestireno, los copolímeros de estireno,
mezclas y copolímeros injertados de estireno y de caucho y mezclas
de estos cuerpos.
3. Bobinaje según la reivindicación 2,
caracterizado porque la resina termoplástica del
revestimiento aislante (2) es el tereftalato de polietileno.
4. Bobinaje según la reivindicación 3,
caracterizado porque el tereftalato de polietileno está
cargado con fibras de vidrio.
5. Bobinaje según una de las reivindicaciones 1
a 4, caracterizado porque el espesor de la resina
termoplástica de revestimiento aislante (2) está comprendido entre
3 y 50 mm.
6. Bobinaje de alta tensión según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la resina
termoplástica electroconductora de la capa (3) de fijación del
potencial contiene una carga de carbono.
7. Bobinaje según una de las reivindicaciones 1
a 5, caracterizado porque la resina electroconductora se
selecciona entre las mismas materias que la resina de revestimiento
aislante, y porque contiene, además, desde un 20 hasta un 70% de
partículas de
carbono.
carbono.
8. Procedimiento para la realización de un
bobinaje de alta tensión, según una de las reivindicaciones 1 a 7,
caracterizado porque consiste en:
- -
- bobinar un hilo conductor revestido con una vaina electroaislante para formar un bobinaje (1), cilíndrico hueco;
- -
- proceder, por moldeo, en un primer molde, a un primer revestimiento del bobinaje con una resina termoplástica aislante de la electricidad, para obtener una capa (2) de resina termoplástica aislante de la electricidad con un espesor suficiente para que la bobina quede aislada frente al exterior; y
- -
- realizar, por compresión en caliente, sobre el revestimiento aislante constituido por la capa (2) de resina termoplástica, una banda (4) de resina termoplástica aislante; y
- -
- proceder, por moldeo, en un segundo molde, a un segundo revestimiento del bobinaje dotado con su capa (2) de resina termoplástica aislante de la electricidad y con su banda (4) de resina termoplástica aislante, con una capa (3) de resina termoplástica electroconductora de fijación del potencial.
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque la fase de revestimiento en el primer
molde consiste en:
- -
- colocar el bobinaje (1) en la cavidad de un molde dotado con una entrada, con un orificio de ventilación y con vástagos para el soporte de un objeto en el molde;
- -
- desplazar los vástagos en contacto con el bobinaje para soportarlo en la cavidad;
- -
- inyectar la resina termoplástica aislante de la electricidad en el molde a través de su entrada;
- -
- retraer los vástagos fuera de la cavidad, cuando la resina termoplástica sea inyectada en la cavidad, antes que se sitúe alrededor de los vástagos, para impedir la formación de huecos en la resina termoplástica aislante de la electricidad;
- -
- permitir que el aire salga de la cavidad por el orificio de ventilación cuando la resina se desplace a través del molde y;
- -
- continuar la inyección de la resina termoplástica aislante de la electricidad hasta que el molde esté lleno, para formar una capa (2) de resina termoplástica aislante de la electricidad prácticamente exenta de huecos, y con un espesor suficiente para que la bobina quede aislada frente al exterior.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque la inyección de la resina termoplástica
aislante de la electricidad se prosigue hasta que se obtenga un
espesor uniforme de, al menos, 3 mm sobre los diámetros interior y
exterior del bobinaje y se obtenga un espesor uniforme de, al menos,
2,5 mm en las extremidades axiales del
bobinaje.
bobinaje.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el segundo
revestimiento con la capa (3) de resina termoplástica
electroconductora se realiza por moldeo por compresión en
caliente.
12. Utilización de una bobinaje de alta tensión
según una de las reivindicaciones 1 a 7, para constituir el
bobinaje de alta tensión de un transformador seco.
Applications Claiming Priority (1)
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| PCT/FR1996/001356 WO1998010446A1 (fr) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | Bobinage haute tension de type sec |
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| ES2281085T3 true ES2281085T3 (es) | 2007-09-16 |
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