ES2302680T3

ES2302680T3 - TRANSFORMER AND PROCEDURE FOR THE REFRIGERATION OF A TRANSFORMER.

Info

Publication number: ES2302680T3
Application number: ES00250096T
Authority: ES
Inventors: Fritz Sorg; Friedrich Alber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2008-08-01
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: PT1037220E; EP1037220B1; EP1037220A3; EP1037220A2; DE19912280C1; BR0001264A; DE50015139D1; ATE394781T1

Abstract

A cast resin transformer (4) includes three sets of windings (1- 3) arranged in series and adjacent to one another. Of the three winding sets only the second winding set (2) has a cooling element (18,34). The second set of windings (2) includes a first winding (13) enclosed by a second winding (10) with provision for an inter- space (16) for accommodating the cooling element (18,34), which is specifically designed as a cooling cylinder (18), which contains a plastics material, or is completely made of plastics material or more specifically contains a metal.

Description

Transformador y procedimiento para la refrigeración de un transformador.Transformer and procedure for cooling of a transformer.

La invención se refiere a un transformador con una primera, una segunda y una tercera combinación de devanado que están dispuestas en cada caso en vertical y con una numeración ascendente una al lado de otra en una fila y que en cada caso presentan un elemento de refrigeración.The invention relates to a transformer with a first, a second and a third winding combination that are arranged in each case vertically and with a numbering ascending side by side in a row and that in each case They have a cooling element.

Por la especificación de producto "GEAFOL-Gießharztransformatoren, 100 bis 2500 kVA" de la Trafo-Union, Nuremberg 1995 se conoce un transformador de este tipo. El transformador está configurado como transformador trifásico de resina colada y presenta tres combinaciones de devanado en vertical dispuestas una al lado de otra en una fila. Cada una de las combinaciones de devanado encierra una de las columnas de un núcleo de transformador de tres columnas y está asociada a una fase de una red trifásica.By product specification "GEAFOL-Gießharztransformatoren, 100 bis 2500 kVA "of the Trafo-Union, Nuremberg 1995 is known Such a transformer. The transformer is configured as a three-phase cast resin transformer and features three vertical winding combinations arranged next to Another in a row. Each of the winding combinations contains one of the columns of a three column transformer core and is associated with a phase of a three phase network.

Las combinaciones de devanado están realizadas todas del mismo modo y presentan en cada caso un devanado de tensión superior moldeado en resina colada que rodea coaxialmente un devanado de tensión inferior moldeado en resina colada dejando un espacio intermedio. Cada uno de los devanados está formado por una pluralidad de espiras de un conductor eléctrico.The winding combinations are made all in the same way and present in each case a winding of upper tension cast in cast resin that coaxially surrounds a lower tension winding molded in cast resin leaving a intermediate space Each of the windings is formed by a plurality of turns of an electric conductor.

En el funcionamiento normal del transformador trifásico conocido, las tres combinaciones de devanado se solicitan en cada caso con una potencia eléctrica normal en su mayor parte idéntica. A este respecto se produce un calentamiento de los devanados de tensión superior y de tensión inferior así como de sus aislamientos. Un parámetro característico a este respecto es la temperatura límite del aislamiento. Un calentamiento inadmisible del aislamiento, es decir superar la temperatura límite, puede llevar a un envejecimiento precoz del aislamiento con una reducción consecuente de su resistencia de aislamiento. Además los devanados presentan una resistencia óhmica elevada a altas temperaturas. Para evitar un calentamiento intenso inadmisible de los aislamientos y para ahorrar material de conductor, las combinaciones de devanado se refrigeran mediante refrigeración por aire. Para conseguir a este respecto una potencia frigorífica lo más elevada posible está dispuesto coaxialmente en el espacio intermedio de la combinación de devanado, y concretamente en cada una de las combinaciones de devanado, un cilindro de refrigeración configurado como tubo cilíndrico. Cada cilindro de refrigeración está dispuesto sin contacto con el devanado de tensión superior y sin contacto con el devanado de tensión inferior. De este modo cada espacio intermedio está dividido por el cilindro de refrigeración dispuesto en el mismo en un canal circular exterior que se encuentra entre el devanado de tensión superior y el cilindro de refrigeración y un canal circular interior que se encuentra entre el cilindro de refrigeración y el devanado de tensión inferior. El calor que se produce en los devanados de cada combinación de devanado se disipa directamente al aire que fluye a través del canal circular interior e exterior y adicionalmente a través de irradiación al cilindro de refrigeración dispuesto en la combinación de devanado. El cilindro de refrigeración disipa el calor absorbido al aire que fluye a lo largo del mismo. El aire forma una corriente de aire vertical desde abajo hacia arriba a través del canal circular exterior e interior. Mediante esta refrigeración por aire se evita un sobrecalentamiento de los aislamientos y la resistencia óhmica de los conductores a partir de los que están formados los devanados es reducida, de modo que estos conductores sólo deben presentar una sección transversal reducida.In the normal operation of the transformer Three-phase known, the three winding combinations are requested in each case with a normal electric power for the most part identical In this regard there is a warming of the windings of upper and lower tension as well as their insulations. A characteristic parameter in this regard is the insulation limit temperature. An unacceptable warming of insulation, ie exceeding the limit temperature, can lead to early aging of the insulation with a reduction consistent with its insulation resistance. In addition to the windings they have high ohmic resistance at high temperatures. For avoid inadmissible intense heating of the insulation and To save conductor material, winding combinations They are cooled by air cooling. To get to in this respect a cooling capacity as high as possible is coaxially arranged in the intermediate space of the combination winding, and specifically in each of the combinations of winding, a cooling cylinder configured as a tube cylindrical. Each cooling cylinder is arranged without contact with the upper voltage winding and without contact with the lower voltage winding. In this way each intermediate space it is divided by the cooling cylinder disposed therein in an outer circular channel that is between the winding of upper tension and the cooling cylinder and a circular channel inside that lies between the cooling cylinder and the lower voltage winding. The heat that is produced in the windings of each winding combination dissipates directly to the air flowing through the inner and outer circular channel and additionally through irradiation to the cooling cylinder arranged in the winding combination. The cylinder of cooling dissipates the heat absorbed into the air flowing to it along it. The air forms a vertical air stream from bottom up through the outer and inner circular channel. Overheating is prevented by this air cooling of insulations and ohmic resistance of conductors to from which the windings are formed is reduced, so that these drivers should only have a cross section reduced

Por el documento DE-GM 1 980 288 se conoce una combinación de devanado con dos devanados situados coaxialmente uno dentro de otro. Los dos devanados están separados radialmente entre sí, de modo que entre ellos está formado un espacio intermedio. En el espacio intermedio están dispuestos tubos de refrigeración cuyos ejes están orientados de manera paralela al eje común de los devanados. Los dos devanados están moldeados conjuntamente con los tubos de refrigeración en un cuerpo de resina colada común. No obstante, a este respeto los propios tubos no están moldeados en su interior y sobresalen en el lado frontal del bloque de resina colada. Por tanto puede fluir aire de refrigeración a través de los mismos para la refrigeración de los devanados.By DE-GM 1 980 288 a combination of winding with two windings located is known coaxially one inside another. The two windings are separated radially with each other, so that between them a formed intermediate space In the intermediate space tubes are arranged of cooling whose axes are oriented parallel to the common axis of the windings. The two windings are molded in conjunction with the cooling tubes in a resin body common laundry However, in this respect the tubes themselves do not they are molded inside and protrude on the front side of the cast resin block. Therefore air can flow from cooling through them for cooling the windings

Por el artículo "Weltweit erster Verteiltransformator mit Feststoff-Isolierung", ABB Technik Nr. 5, 1988, páginas 21 y siguientes se conoce un transformador de distribución con aislamiento sólido en el que devanados están moldeados en resina colada. Adicionalmente están moldeados conjuntamente denominados tubos isotérmicos en resina colada que sirven para la refrigeración del transformador. Los tubos isotérmicos están cerrados en cada caso en sí mismos y presentan una parte de vaporización y una parte de condensación. A este respecto los tubos isotérmicos están dispuestos de tal modo que la parte de vaporización está dispuesta dentro de la zona del cuerpo de resina colada del que debe eliminarse el calor. La parte de condensación de cada tubo isotérmico se encuentra a este respecto en una zona del cuerpo de resina colada en el que puede disiparse calor. Dentro de un tubo isotérmico de este tipo está previsto un líquido. Éste se vaporiza en el funcionamiento a través del calor de los devanados suministrado a la parte de vaporización. Mediante la vaporización se refrigera la zona en la que se encuentra la parte de vaporización. El vapor se deposita en la parte de condensación y se condensa disipando calor a la zona en el cuerpo de resina colada fuera de la pare de condensación.For the article "Weltweit erster Verteiltransformator mit Feststoff-Isolierung ", ABB Technik Nr. 5, 1988, pages 21 and following is known a solid isolation distribution transformer in which Windings are cast in cast resin. Additionally they are jointly molded called resin isothermal tubes laundry used for cooling the transformer. The pipes isothermal are closed in each case in themselves and present a vaporization part and a condensation part. To this with respect to the isothermal tubes are arranged such that the vaporization part is arranged within the body area of cast resin from which heat must be removed. The part of condensation of each isothermal tube is in this respect in an area of the cast resin body where it can dissipate hot. Within an isothermal tube of this type, a liquid. It vaporizes in operation through heat of the windings supplied to the vaporization part. Through the vaporization cools the area in which the vaporization part. The steam is deposited in the part of condensation and condenses by dissipating heat to the area in the body of resin cast out of the condensation wall.

El objetivo de la invención es indicar un transformador del tipo mencionado al inicio en el que puede conseguirse una refrigeración suficiente de todas las combinaciones de devanado con un esfuerzo más reducido en comparación.The object of the invention is to indicate a transformer of the type mentioned at the beginning where you can achieve sufficient cooling of all combinations winding with a smaller effort compared.

El objetivo dirigido al transformador se soluciona según la invención mediante un transformador según el preámbulo de la reivindicación 1 de patente en el que en la primera y/o la tercera combinación de devanado se prescinde en cada caso del elemento de refrigeración.The target for the transformer is solves according to the invention by means of a transformer according to the preamble of patent claim 1 wherein in the first and / or the third winding combination is dispensed with in each case of the cooling element.

La invención se basa en el conocimiento de que, en un transformador individual según el estado de la técnica, las dos combinaciones de devanado exteriores, es decir, la primera y la tercera combinación de devanado, no requieren en el funcionamiento una refrigeración tan intensa como se suponía hasta ahora. Concretamente, pruebas realizadas han dado como resultado que en el funcionamiento normal las dos combinaciones de devanado exteriores se calientan menos que la combinación de devanado central. De manera ventajosa por tanto en las dos combinaciones de devanado exteriores del transformador expuestas a una solicitación térmica menor puede prescindirse en cada caso del elemento de refrigeración previsto de manera estándar en el estado de la técnica y, de este modo, ahorrarse. Se consigue además que la diferencia de temperatura entre las combinaciones de devanado exteriores y la central, es decir, la segunda combinación de devanado sea reducida.The invention is based on the knowledge that, in an individual transformer according to the state of the art, the two exterior winding combinations, that is, the first and the third winding combination, do not require in operation refrigeration as intense as it was supposed until now. Specifically, tests carried out have resulted in the normal operation the two outer winding combinations They heat up less than the central winding combination. By way of advantageous therefore in the two outer winding combinations of the transformer exposed to a lower thermal request may dispense in each case of the planned cooling element of standard way in the state of the art and, thus, save yourself It is also achieved that the temperature difference between the combinations of external and central winding, that is, the Second winding combination is reduced.

En caso de que el transformador según la invención esté previsto para una instalación en la que la eliminación de calor desde una de sus combinaciones de devanado exteriores, por ejemplo la primera combinación de devanado, se ve dificultada (por ejemplo por su disposición en la esquina de un edificio), entonces la primera combinación de devanado puede presentar también un elemento de refrigeración como en el estado de la técnica. En este caso se prescinde por tanto del elemento de refrigeración sólo en una de las combinaciones de devanado, en este caso la tercera combinación de devanado.In case the transformer according to the invention is intended for an installation in which the heat removal from one of its winding combinations exterior, for example the first winding combination, looks hindered (for example by its arrangement in the corner of a building), then the first winding combination can also present a cooling element as in the state of The technique. In this case, therefore, the element of cooling only in one of the winding combinations, in this Case the third winding combination.

Preferiblemente cada combinación de devanado con un elemento de refrigeración presenta un primer devanado que está rodeado por un segundo devanado manteniendo un espacio intermedio, estando dispuesto el elemento de refrigeración en el espacio intermedio. El espacio intermedio puede servir también como canal de aire de refrigeración, en el que fluye aire para la refrigeración de la segunda combinación de devanado. Mediante la disposición del elemento de refrigeración en el espacio intermedio en el funcionamiento se refrigeran conjuntamente ambos devanados de la segunda combinación de devanado.Preferably each winding combination with a cooling element has a first winding that is surrounded by a second winding maintaining an intermediate space, the cooling element being arranged in the space intermediate. The intermediate space can also serve as a channel for cooling air, in which air flows for cooling of the second winding combination. Through the provision of cooling element in the intermediate space in the operation cools both windings of the second winding combination.

El elemento de refrigeración puede estar configurado a este respecto, por ejemplo, de tal modo que existe una superficie de refrigeración especialmente grande. Por superficie de refrigeración se entiende a este respecto la superficie que sirve para la disipación de calor al aire que fluye en el espacio intermedio.The cooling element may be configured in this respect, for example, in such a way that there is an especially large cooling surface. Per surface cooling is understood in this respect the surface that it serves to dissipate heat from the air flowing in space intermediate.

El elemento de refrigeración puede estar realizado también como ventilador mediante el que se impulsa una corriente de masa de aire grande a través del espacio intermedio.The cooling element may be also performed as a fan by means of which a large mass air flow through space intermediate.

En una forma de realización preferida, el elemento de refrigeración está configurado como cilindro de refrigeración. Por cilindro de refrigeración se entiende a este respecto cualquier tipo de tubo. Este tubo puede estar dispuesto en el espacio intermedio sin contacto con el primer devanado y sin contacto con el segundo devanado y rodear coaxialmente el devanado de tensión inferior. De este modo el espacio intermedio está dividido en un canal de refrigeración interior dispuesto entre el cilindro de refrigeración y el primer devanado y un canal de refrigeración exterior dispuesto entre el cilindro de refrigeración y el segundo devanado. En el funcionamiento normal el primer y el segundo devanado disipan calor también en forma de irradiación al cilindro de refrigeración. El aire que fluye en los canales de refrigeración absorbe el calor acumulado temporalmente en el cilindro de refrigeración en sus superficies de envoltura y lo elimina. De este modo la superficie de refrigeración eficaz es mayor en comparación con una combinación de devanado sin cilindro de refrigeración y la potencia frigorífica que puede conseguirse es mayor. El cilindro de refrigeración puede estar configurado a este respecto de tal modo, que se extiende más allá de la expansión axial de la combinación de devanado.In a preferred embodiment, the cooling element is configured as a cylinder of refrigeration. The refrigeration cylinder means this respect any type of tube. This tube can be arranged in the intermediate space without contact with the first winding and without contact with the second winding and coaxially surround the winding of lower tension. In this way the intermediate space is divided into an internal cooling channel arranged between the cooling cylinder and the first winding and a channel of outside cooling arranged between the cooling cylinder and the second winding. In normal operation the first and the second winding dissipates heat also in the form of irradiation at cooling cylinder The air flowing in the channels of cooling absorbs heat temporarily accumulated in the cooling cylinder on its wrap surfaces and what eliminates Thus the effective cooling surface is higher compared to a winding combination without a cylinder cooling and the cooling capacity that can be achieved is higher. The cooling cylinder can be configured to this in such a way, that extends beyond expansion axial of the winding combination.

Según otra forma de realización preferida, el elemento de refrigeración está configurado de tal modo, que está en contacto con su combinación de devanado en cada caso. El elemento de refrigeración puede ser entonces cualquier disposición que estando en contacto con el primer devanado y/o con el segundo devanado absorba calor y lo disipe al aire de refrigeración que fluye a través de la misma. En lugares en los que el elemento de refrigeración está en contacto con el devanado o los devanados se transmite calor con un coeficiente de transmisión térmica elevado al elemento de refrigeración. El elemento de refrigeración puede estar configurado por tanto por ejemplo como un tubo cilíndrico que ocupa completamente el espacio intermedio y a través del que pasa una pluralidad de canales de refrigeración a través de los que puede conducirse aire. El calor absorbido por el cuerpo de refrigeración se disipa al aire que fluye en los canales de refrigeración. El calor que se produce en el o en los devanados puede absorberse con el cuerpo de refrigeración de manera rápida y eliminarse de manera rápida, de modo que el devanado o los devanados se refrigeran con una potencia frigorífica elevada.According to another preferred embodiment, the cooling element is configured in such a way that it is in Contact with your winding combination in each case. The element of cooling can then be any arrangement that being in contact with the first winding and / or with the second winding absorb heat and dissipate it to the cooling air that flows to through it. In places where the element of cooling is in contact with the winding or the windings are transmits heat with a high thermal transmission coefficient to the cooling element. The cooling element can be configured for example as a cylindrical tube that completely occupies the intermediate space and through which it passes a plurality of cooling channels through which you can conduct air The heat absorbed by the cooling body It dissipates to the air flowing in the cooling channels. He heat that is produced in the winding or in the windings can be absorbed with the cooling body quickly and disposed of so fast, so that the winding or windings are cooled with a high cooling capacity.

Preferiblemente, el elemento de refrigeración está compuesto al menos parcialmente por plástico. Los plásticos tienen generalmente una capacidad de aislamiento eléctrico elevada. En la realización del elemento de refrigeración parcial o totalmente a partir de plástico, está garantizado que la resistencia a tensiones eléctricas de los devanados (entre sí y de manera interna en cada caso) de la segunda combinación de devanado está garantizada a pesar de la disposición del elemento de refrigeración.Preferably, the cooling element It is composed at least partially of plastic. Plastics they generally have a high electrical insulation capacity. In the realization of the partial cooling element or entirely from plastic, resistance is guaranteed at electrical voltages of the windings (with each other and in a manner internal in each case) of the second winding combination is guaranteed despite the provision of the element of refrigeration.

Sin embargo, el elemento de refrigeración puede estar compuesto también al menos parcialmente por metal. Los metales presentan una conductibilidad térmica elevada, de modo que el calor puede eliminarse de manera rápida con el elemento de refrigeración formado a partir de metal. Sin embargo, en la realización del elemento de refrigeración a partir de metal debe garantizarse que se mantienen las resistencias a tensiones eléctricas necesarias de los
devanados.However, the cooling element may also be composed at least partially of metal. Metals have a high thermal conductivity, so that heat can be removed quickly with the cooling element formed from metal. However, in the realization of the metal-based cooling element, it must be ensured that the necessary resistance to electrical stresses of the
windings

El elemento de refrigeración está configurado preferiblemente de tal modo, que refrigera la segunda combinación de devanado al menos casi a la temperatura a la que se encuentra la primera combinación de devanado en el funcionamiento. El elemento de refrigeración puede estar realizado por ejemplo también con nervios para formar una superficie de elemento de refrigeración grande.The cooling element is set preferably in such a way that it cools the second combination winding at least almost at the temperature at which the First combination of winding in operation. The element cooling can be performed for example also with nerves to form a cooling element surface big.

Las medidas descritas en el presente documento son especialmente adecuadas para un transformador que está configurado como transformador de resina colada. Por transformador de resina colada se entiende cualquier tipo de transformador en el que al menos un devanado está envuelto por resina colada. El devanado envuelto por resina colada está empaquetado de manera segura y de este modo está protegido frente a depósitos de polvo. Además en gran medida no requiere mantenimiento y es insensible frente a contactos.The measures described in this document they are especially suitable for a transformer that is configured as a cast resin transformer. By transformer cast resin means any type of transformer in the that at least one winding is wrapped by cast resin. He winding wrapped by cast resin is packaged so safe and thus protected against dust deposits. In addition to a large extent it does not require maintenance and is insensitive in front of contacts

La invención se refiere también a un procedimiento para la refrigeración de un transformador en el funcionamiento normal que presenta una primera, una segunda y una tercera combinación de devanado que están dispuestas en cada caso en vertical y con una numeración ascendente una al lado de otra.The invention also relates to a procedure for cooling a transformer in the normal operation that presents a first, a second and a third winding combination that are arranged in each case vertically and with an ascending numbering next to each other.

Un procedimiento de refrigeración de este tipo se conoce también por la especificación de producto ya mencionada anteriormente. Las combinaciones de devanado del transformador descrito en la misma se refrigeran mediante refrigeración por aire. A este respecto se conduce aire de refrigeración a través de los canales circulares de cada combinación de devanado.Such a refrigeration procedure It is also known by the product specification already mentioned previously. The transformer winding combinations described therein are cooled by air cooling. In this respect, cooling air is conducted through the circular channels of each winding combination.

La invención se basa en el objetivo adicional de mejorar el procedimiento indicado anteriormente para la refrigeración de un transformador en el sentido de que sus combinaciones de devanado se refrigeren de manera sencilla, de tal modo que en el funcionamiento normal adoptan en su mayor parte la misma temperatura.The invention is based on the additional objective of improve the procedure indicated above for cooling of a transformer in the sense that its winding combinations are simply cooled, in such a way so that in normal operation they mostly adopt the same temperature

El objetivo dirigido al procedimiento para la refrigeración de un transformador que presenta una primera, una segunda y una tercera combinación de devanado que están dispuestas en cada caso en vertical y con numeración ascendente una al lado de otra en una fila se soluciona según la invención porque la combinación de devanado que está expuesta a la solicitación térmica mayor se refrigera con una potencia frigorífica mayor que una combinación de devanado que está expuesta a una solicitación térmica menor (reivindicación 10).The objective of the procedure for cooling of a transformer that presents a first, a second and a third winding combination that are arranged in each case vertically and with ascending numbering one next to another in a row is solved according to the invention because the winding combination that is exposed to thermal solicitation greater is refrigerated with a cooling capacity greater than a winding combination that is exposed to thermal solicitation minor (claim 10).

Mediante este procedimiento se contrarresta la solicitación térmica mayor por ejemplo de la segunda combinación de devanado mediante una refrigeración con una potencia frigorífica correspondientemente mayor. Para influir en la potencia frigorífica puede ajustarse por ejemplo a través de la disposición de un ventilador en el punto correspondiente la masa del aire que fluye a través del espacio intermedio de la combinación de devanado respectiva o a través de los canales de aire de refrigeración de un cuerpo de refrigeración.This procedure counteracts the greater thermal request for example of the second combination of winding by cooling with a cooling capacity correspondingly greater. To influence the cooling capacity can be adjusted for example through the provision of a fan at the corresponding point the mass of the air flowing to through the intermediate space of the winding combination respective or through the cooling air channels of a cooling body

Preferiblemente las combinaciones de devanado se refrigeran casi a la misma temperatura. De este modo las combinaciones de devanado pueden estar configuradas de manera idéntica con respecto a su resistencia térmica, manteniéndose el esfuerzo para ello dentro de unos límites razonables. Teniendo en cuenta también el esfuerzo para la refrigeración por aire se obtiene una solución económica.Preferably the winding combinations are Refrigerate at almost the same temperature. In this way the winding combinations can be configured so identical with respect to its thermal resistance, maintaining the effort for it within reasonable limits. Having in also the effort for air cooling is Get an economical solution.

Mediante los ejemplos de realización representados en el dibujo se explican más en detalle el transformador según la invención y el procedimiento según la invención. Muestran de manera esquemática y parcialmente no a escala:Through the examples of embodiment represented in the drawing are explained in more detail the transformer according to the invention and the method according to the invention. Show schematically and partially not to scale:

la figura 1, un corte a través de un transformador con tres combinaciones de devanado y un elemento de refrigeración,Figure 1, a section through a transformer with three combinations of winding and an element of refrigeration,

la figura 2, un corte a través de la segunda combinación de devanado con un elemento de refrigeración alternativo,Figure 2, a section through the second combination of winding with a cooling element alternative,

la figura 3, un corte transversal a través de la segunda combinación de devanado según la figura 2 con un elemento de refrigeración alternativo según una primera modificación yFigure 3, a cross section through the second winding combination according to figure 2 with an element of alternative cooling according to a first modification and

la figura 4, un corte transversal a través de la segunda combinación de devanado con una segunda modificación yFigure 4, a cross section through the second combination of winding with a second modification and

la figura 5, una vista desde arriba de un corte transversal a través de un transformador dispuesto en una esquina de una pared de edificio.Figure 5, a top view of a section transverse through a transformer arranged in a corner of a building wall.

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En las figuras las mismas partes tienen los mismos números de referencia.In the figures the same parts have the Same reference numbers.

En la figura 1 se muestra un corte a través de un transformador 4 que, en este caso, es un transformador 4 trifásico. El transformador 4 trifásico comprende una primera combinación 1 de devanado, una segunda combinación 2 de devanado y una tercera combinación 3 de devanado que están dispuestas una al lado de otra y en una fila, que están orientadas en cada caso a lo largo de un eje 31A, 31B o 31C vertical. Cada una de las combinaciones 1, 2 y 3 de devanado rodea una columna 5, 6 o 7 de un núcleo 8 de transformador que está realizado como núcleo EI o como núcleo de 5 columnas. E núcleo 8 de transformador sirve de manera conocida para el guiado de flujos magnéticos generados en el funcionamiento del transformador 4 trifásico.Figure 1 shows a cut through a transformer 4 which, in this case, is a transformer 4 three phase The three-phase transformer 4 comprises a first winding combination 1, a second winding combination 2 and a third winding combination 3 which are arranged one at side by side and in a row, which are oriented in each case to what length of an axis 31A, 31B or 31C vertical. Each of the combinations 1, 2 and 3 of winding surrounds a column 5, 6 or 7 of a transformer core 8 which is made as an EI core or as 5 column core. The transformer core 8 serves so known for guiding magnetic fluxes generated in the 3-phase transformer operation 4.

Cada una de las combinaciones 1, 2 y 3 de devanado presenta un primer devanado 12, 13 o 14 así como un segundo devanado 9, 10 o 11. Los primeros devanados 12, 13 y 14 están realizados en este caso como devanados 12, 13 y 14 de tensión inferior y los segundos devanados 9, 10 y 11 están realizados en este caso como devanados 9, 10 y 11 de tensión superior. Cada devanado 9, 10 y 11 de tensión superior rodea coaxialmente el devanado 12, 13 o 14 de tensión inferior asociado manteniendo un espacio 15, 16 o 17 intermedio. Los devanados 9, 10 y 11 de tensión superior y los devanados 12, 13 y 14 de tensión inferior comprenden en cada caso un aislamiento eléctrico no representado más en detalle. Estos aislamientos tienen una temperatura límite hasta la que pueden calentarse sin que envejezcan de manera inadmisible.Each of the combinations 1, 2 and 3 of winding has a first winding 12, 13 or 14 as well as a second winding 9, 10 or 11. The first windings 12, 13 and 14 are made in this case as windings 12, 13 and 14 of tension lower and the second windings 9, 10 and 11 are made in this case as windings 9, 10 and 11 of higher tension. Every winding 9, 10 and 11 of upper tension coaxially surrounds the winding 12, 13 or 14 of associated lower voltage maintaining a intermediate space 15, 16 or 17. 9, 10 and 11 tension windings upper and lower tension windings 12, 13 and 14 comprise in each case an electrical insulation not represented more in detail. These insulations have a temperature limit up to that can get hot without aging inadmissibly.

Las conexiones eléctricas para la puesta en contacto eléctrica de los devanados 9 a 14 no están representadas por motivos de claridad.Electrical connections for commissioning electrical contact of windings 9 to 14 are not represented for reasons of clarity.

Durante el funcionamiento normal, los devanados 9, 10 y 11 de tensión superior y los devanados 12, 13 y 14 de tensión inferior se solicitan en cada caso por una potencia normal eléctrica en su mayor parte idéntica, por lo que se calientan. Por tanto se refrigeran en primer lugar una vez mediante refrigeración por aire, lo que se comentará con más detalle más adelante. La segunda combinación 2 de devanado se calienta en el funcionamiento más que las dos combinaciones 1 y 3 de devanado exteriores debido a su disposición constructiva entre la primera combinación 1 de devanado y la tercera combinación 3 de devanado. Esta calentamiento mayor se debe principalmente a que la combinación 2 de devanado central se calienta también mediante el calor disipado por las dos combinaciones 1 y 3 de devanado. Por tanto, a diferencia del estado de la técnica, sólo la segunda combinación 2 de devanado comprende un elemento 18 de refrigeración, que está realizado como cilindro de refrigeración. Las combinaciones 1 y 3 de devanado no tienen elementos de refrigeración pasivos incorporados.During normal operation, the windings 9, 10 and 11 of upper tension and windings 12, 13 and 14 of lower voltage are requested in each case by a normal power mostly identical electric, so they get hot. By both are first cooled once by cooling by air, which will be discussed in more detail below. The second winding combination 2 heats up in operation more than the two outer winding combinations 1 and 3 due to its constructive arrangement between the first combination 1 of winding and the third winding combination 3. This warming greater is mainly due to the combination 2 winding central is also heated by the heat dissipated by the two combinations 1 and 3 of winding. Therefore, unlike the state of the technique, only the second winding combination 2 comprises a cooling element 18, which is made as a cylinder of refrigeration. Winding combinations 1 and 3 do not have Built-in passive cooling elements.

El elemento 18 de refrigeración está configurado como tubo y está dispuesto en el espacio 16 intermedio. Rodea el devanado 13 de tensión inferior sin contacto con el mismo y está rodeado por el devanado 10 de tensión superior sin contacto con el mismo. Divide el espacio 16 intermedio en un canal 19 de refrigeración exterior que se encuentra entre el devanado 16 de tensión superior y el elemento 18 de refrigeración y un canal 20 de refrigeración interior que se encuentra entre el elemento 18 de refrigeración y el devanado 13 de tensión inferior. Mediante la disposición del elemento 18 de refrigeración en el espacio 16 intermedio, el devanado 10 de tensión superior y el devanado 13 de tensión inferior se refrigeran conjuntamente en el funcionamiento. Debe resaltarse otra vez que se ahorran y se prescinde de los elementos de refrigeración previstos de manera estándar en el transformador trifásico según el estado de la técnica en la primera y la tercera combinación 1 y 3 de devanado. De este modo se obtiene una reducción del esfuerzo. De este modo las combinaciones 1 y 2 de devanado expuestas a una solicitación térmica menor en comparación con la segunda combinación 2 de devanado se refrigeran en cada caso con una potencia frigorífica inferior a la de la segunda combinación de devanado.The cooling element 18 is configured as a tube and is arranged in the intermediate space 16. Surround the winding 13 of lower voltage without contact with it and is surrounded by the upper tension winding 10 without contact with the same. Divide the intermediate space 16 into a channel 19 of external cooling that is between winding 16 of upper voltage and cooling element 18 and a channel 20 of internal cooling that lies between element 18 of cooling and winding 13 of lower voltage. By means of the arrangement of the cooling element 18 in space 16 intermediate, the upper tension winding 10 and the winding 13 of Lower voltage are cooled together in operation. It should be highlighted again that they save and dispense with the cooling elements provided as standard in the three-phase transformer according to the state of the art in the first and the third combination 1 and 3 winding. This way you get a reduction in effort Thus combinations 1 and 2 of winding exposed to a lower thermal request compared with the second winding combination 2 they are cooled in each case with a cooling capacity lower than that of the second combination winding

El calor que aparece en los devanados 9 y 11 de tensión superior y en los devanados 12 y 14 de tensión inferior en el funcionamiento se disipa al aire 21 o 23 que fluye a través de los espacios 15 o 17 intermedios. Éste fluye en cada caso en dirección vertical desde abajo hacia arriba (refrigeración por convección). Como apoyo puede estar previsto un ventilador (no mostrado). El calor que aparece en el devanado 13 de tensión inferior central y en el devanado 10 de tensión superior central se disipa directamente al aire 22 que fluye a través de los canales 19 y 20 de refrigeración y mediante irradiación al elemento 18 de refrigeración. El elemento 18 de refrigeración a su vez disipa el calor absorbido al aire 22 que fluye en los canales 19 y 20 de refrigeración. El aire 22 calentado fluye desde abajo hacia arriba y elimina el calor absorbido (refrigeración por aire). Los espacios 15 y 17 intermedios y los canales 19, 20 de refrigeración sirven por tanto como canales de aire de refrigeración.The heat that appears on windings 9 and 11 of upper tension and in windings 12 and 14 of lower tension in the operation dissipates to the air 21 or 23 flowing through 15 or 17 intermediate spaces. This flows in each case in vertical direction from bottom to top (cooling by convection). As a support a fan can be provided (no shown). The heat that appears in the tension winding 13 lower center and in the winding 10 of upper central tension is dissipates directly into the air 22 flowing through the channels 19 and 20 of cooling and by irradiation to element 18 of refrigeration. The cooling element 18 in turn dissipates the heat absorbed into the air 22 flowing in channels 19 and 20 of refrigeration. The heated air 22 flows from the bottom up and eliminates the heat absorbed (air cooling). The spaces 15 and 17 intermediate and cooling channels 19, 20 serve by as much as cooling air channels.

Mediante un dimensionamiento controlado del elemento 18 de refrigeración, la combinación 2 de devanado central puede refrigerarse de tal modo que en el funcionamiento con potencia normal absorbe casi la misma temperatura que la primera y la tercera combinación 1 ó 3 de devanado. La potencia normal puede elegirse de modo que la temperatura idéntica mencionada anteriormente corresponda a la temperatura límite. La resistencia térmica de todos los aislamientos de las combinaciones 1 a 3 de devanado puede aprovecharse entonces en el funcionamiento hasta la temperatura límite.Through a controlled sizing of cooling element 18, the central winding combination 2 it can be cooled in such a way that in operation with power normal absorbs almost the same temperature as the first and the third combination 1 or 3 winding. Normal power can be chosen so that the identical temperature mentioned previously corresponds to the limit temperature. The resistance thermal of all insulations of combinations 1 to 3 of winding can then be used in operation until the limit temperature

El elemento 18 de refrigeración cilíndrico puede estar realizado en conjunto a partir de un plástico. Los plásticos presentan en general una resistencia de aislamiento elevada, de modo que en una realización del elemento 18 de refrigeración a partir de plástico está totalmente garantizada la resistencia de aislamiento de la segunda combinación 2 de devanado.The cylindrical cooling element 18 can be made together from a plastic. Plastics they generally have a high insulation resistance, so that in an embodiment of the cooling element 18 from plastic is fully guaranteed insulation resistance of the second winding combination 2.

En el elemento 18 de refrigeración puede estar contenido también un metal. Los metales presentan una conductibilidad térmica elevada, de modo que el calor absorbido por el elemento 18 de refrigeración se conduce y se elimina bien y la combinación 2 de devanado se refrigera bien. En la configuración del elemento 18 de refrigeración con un metal debe garantizarse que las propiedades eléctricas de la segunda combinación 2 de devanado cumplen los requisitos de las especificaciones de ensayo convencionales.In the cooling element 18 may be also contained a metal. The metals present a high thermal conductivity, so that the heat absorbed by the cooling element 18 is conducted and removed well and the Winding combination 2 cools well. In the configuration of the cooling element 18 with a metal must ensure that the electrical properties of the second winding combination 2 meet the requirements of the test specifications conventional.

En la figura 2 está representado un corte a través de la segunda combinación 2 de devanado con un elemento 34 de refrigeración alternativo que está realizado como cuerpo de refrigeración con contacto. El elemento 34 de refrigeración está dispuesto también en este caso en el espacio 16 intermedio; sin embargo lo ocupa todo al estar en contacto por toda su superficie con el devanado 10 de tensión superior y el devanado 13 de tensión inferior. Puede extenderse a este respecto en la dirección del eje 31B más allá de los devanados 10 y 13 o puede ocupar en esta dirección sólo una parte del espacio 16 intermedio. A través del contacto por toda la superficie con los devanados 10 y 13 se transmite calor de los mismos con un coeficiente de transmisión térmica elevado al elemento 34 de refrigeración. A través de los canales de refrigeración explicados más adelante en el elemento 34 de refrigeración puede fluir aire 22 de refrigeración, tal como se indica mediante flechas (véase también la figura 3). El calor absorbido por el elemento 34 de refrigeración de los devanados 10 y 13 se disipa al aire 22 que de este modo sigue fluyendo. Con el aire 22 se elimina el calor de la combinación 2 de devanado. A través del elemento 34 de refrigeración se obtiene una superficie de refrigeración significativa para la combinación 2 de devanado.In figure 2 a section a is shown through the second winding combination 2 with an element 34 of alternative cooling that is performed as a body of Contact cooling The cooling element 34 is also arranged in this case in the intermediate space 16; without However, it occupies everything by being in contact throughout its surface with the top tension winding 10 and the tension winding 13 lower. It can extend in this respect in the direction of the axis 31B beyond windings 10 and 13 or you can occupy in this address only part of the intermediate space 16. Through full surface contact with windings 10 and 13 is transmits heat from them with a transmission coefficient thermal raised to cooling element 34. Through the cooling channels explained later in item 34 cooling air 22 can flow from cooling, as indicated by arrows (see also figure 3). The heat absorbed by the cooling element 34 of the windings 10 and 13 dissipates into the air 22 which thus continues to flow. With the air 22 the heat of the winding combination 2 is eliminated. Through of the cooling element 34 a surface of significant cooling for winding combination 2.

En la figura 3 está representado un corte transversal a través de la segunda combinación 2 de devanado según la figura 2 con un elemento 34 de refrigeración alternativo según una primera modificación. El elemento 34 de refrigeración está realizado como un tubo dirigido a lo largo del eje 31B cuya envoltura presenta una pluralidad de canales 35 de refrigeración dirigidos en la dirección axial para el flujo de aire 22 a través de los mismos.A cut is shown in figure 3 transverse through the second winding combination 2 according to Figure 2 with an alternative cooling element 34 according to A first modification. The cooling element 34 is made as a tube directed along axis 31B whose wrap has a plurality of cooling channels 35 directed in the axial direction for the air flow 22 through the same.

En la figura 4 está mostrado un corte transversal a través de la segunda combinación 2 de devanado con una segunda modificación del elemento 34 de refrigeración alternativo. A diferencia de la figura 3, el elemento 34 de refrigeración está formado a partir de varios segmentos 36 de envoltura de tubo circular orientados axialmente. Los segmentos 36 de envoltura de tubo circular están dispuestos en el espacio 16 intermedio en la dirección 38 perimetral separados unos de otros, por lo que entre dos segmentos 36 de envoltura de tubo circular adyacentes en cada caso está formado un canal 39 de aire de refrigeración adicional para el flujo de aire 22 de refrigeración a través del mismo. Los segmentos 36 de envoltura de tubo circular presentan canales 37 de aire de refrigeración dirigidos en la dirección del eje 31B para el flujo de aire 22 de refrigeración a través de los mismos.A cut is shown in figure 4 transverse through the second winding combination 2 with a second modification of the alternative cooling element 34. Unlike Figure 3, the cooling element 34 is formed from several segments 36 of tube wrap axially oriented circular. The envelope segments 36 of circular tube are arranged in the intermediate space 16 in the address 38 perimeter separated from each other, so between two adjacent circular tube wrap segments 36 in each case is formed a channel 39 of additional cooling air for the flow of cooling air 22 therethrough. The segments 36 of circular tube wrap have channels 37 of cooling air directed in the direction of axis 31B for the cooling air flow 22 therethrough.

En la figura 5 se muestra una vista desde arriba de un corte transversal a través de un transformador 4A dispuesto en la esquina 40 de una pared 41 de edificio. Debido a esta disposición del transformador 4A en la esquina 40, la eliminación de calor de la primera combinación 1 de devanado está dificultada en comparación con la eliminación de calor de la tercera combinación 3 de calor, ya que la combinación 1 de devanado está rodeada por la pared 41 de edificio y por la segunda combinación 2 de devanado y sólo puede accederse de manera libre a la misma a través de un lado 42. De este modo, en el funcionamiento, también la primera combinación 1 de devanado está expuesta a una solicitación térmica mayor que la tercera combinación 3 de devanado. Por tanto en la primera combinación 1 de devanado también está dispuesto un elemento 43 de refrigeración en su espacio 15 intermedio. El elemento 43 de refrigeración puede estar configurado de manera acorde a la solicitación térmica de la combinación 1 de devanado, de modo que la combinación 1 de devanado en el funcionamiento se refrigera a una temperatura casi idéntica a la de la combinación 3 de devanado. Sin embargo, por motivos de sencillez el elemento 43 de refrigeración puede estar configurado también de manera idéntica al elemento 18 de refrigeración desde el punto de vista constructivo. En el presente caso el elemento 43 de refrigeración está configurado como cilindro de refrigeración y divide el espacio 15 intermedio en un canal 44 anular exterior y un canal 45 anular interior. El elemento 1 de refrigeración se refrigera por tanto igual que la combinación 2 de devanado mediante refrigeración por aire. En el transformador 4A por tanto sólo está previsto en la combinación 3 de devanado que está expuesta a la solicitación térmica menor que no haya ningún elemento de refrigeración, de modo que esta combinación 3 de devanado se refrigera con una potencia frigorífica más reducida que por ejemplo la segunda combinación 2 de devanado.A view from above is shown in figure 5 of a cross section through a transformer 4A arranged at corner 40 of a building wall 41. Because of this arrangement of transformer 4A in corner 40, elimination of heat of the first winding combination 1 is hindered in comparison with the heat removal of the third combination 3 of heat, since the winding combination 1 is surrounded by the building wall 41 and by the second winding combination 2 and it can only be freely accessed through one side 42. Thus, in operation, also the first winding combination 1 is exposed to a thermal request greater than the third winding combination 3. Therefore in the first winding combination 1 is also arranged an element 43 cooling in its intermediate space 15. Element 43 of cooling can be set according to the thermal request of the winding combination 1, so that the winding combination 1 in operation is cooled to a temperature almost identical to that of the winding combination 3. However, for reasons of simplicity element 43 of cooling can also be set identically to cooling element 18 from the construction point of view. In the present case the cooling element 43 is configured as a cooling cylinder and divides the space 15 intermediate in an outer annular channel 44 and an annular channel 45 inside. The cooling element 1 is therefore cooled same as winding combination 2 by cooling air. In the 4A transformer it is therefore only provided in the winding combination 3 that is exposed to the solicitation less thermal that there is no cooling element, so that this winding combination 3 is cooled with a power refrigerator smaller than for example the second combination 2 of winding.

Claims

1. Transformer (4) with a first (1), a second (2) and a third combination (3) of winding that are arranged in each case vertically and with an ascending numbering next to each other in a row and that in each case they have a cooling element (18, 34), each winding combination (1, 2, 3) enclosing in each case a column (5, 6, 7) of a core (8) of the transformer (4), characterized in that in the first (1) and / or in the third winding combination (3) in each case the cooling element is dispensed with.

2. Transformer (4) according to claim 1, characterized in that each winding combination (1, 2, 3) has a first winding (13) with a cooling element that is surrounded by a second winding (10) maintaining a space ( 16) intermediate and because the cooling element (18, 34) is arranged in the intermediate space (16).

3. Transformer (4) according to claim 2, characterized in that the cooling element (18, 34) is configured as a cooling cylinder (18).

4. Transformer (4) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the combination (1, 2, 3) of winding with a cooling element is in contact with the corresponding cooling element (18, 34).

5. Transformer (4) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling element (18, 34) is composed at least partially of plastic.

6. Transformer (4) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling element (18, 34) is at least partially composed of metal.

7. Transformer (4) according to one of the preceding claims, characterized in that it is configured as a cast resin transformer.

8. Transformer (4) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling element (18, 34) is designed in such a way that it cools the winding combination (1, 2, 3) with at least one cooling element almost at the temperature of the winding combination (1, 3) without a cooling element in operation.

9. Transformer (4) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling element (18, 34) has cooling channels (35).

10. Procedure for cooling a transformer (4) in normal operation that has a first (1), a second (2) and a third winding combination (3) that are arranged in each case vertically and with an ascending numbering side by side in a row, enclosing each winding combination (1, 2, 3) in each case a column (5, 6, 7) of a core (8) of the transformer (4), characterized in that the combination ( 2) winding that is exposed to the greater thermal solicitation is cooled by the arrangement of a cooling element (18) in an intermediate space (16) between a winding (10) of higher voltage and a winding (13) of lower voltage of the winding combination (2) that is exposed to the higher thermal solicitation with a cooling capacity greater than a winding combination (1, 3) without cooling element that is exposed to a smaller thermal solicitation.

Method according to claim 10, characterized in that the winding combination (2) can be cooled to almost the same temperature as the first and the third winding combination (3).