ES2626259T3

ES2626259T3 - Tanque de expansión para un conmutador de tomas

Info

Publication number: ES2626259T3
Application number: ES06777798.7T
Authority: ES
Inventors: Jörg FINDEISEN
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2006-07-14
Publication date: 2017-07-24
Anticipated expiration: 2026-07-14
Also published as: EP1905052B1; EP1905052A1; US20080196920A1; PL1905052T3; WO2007009960A1; PT1905052T

Abstract

Conmutador de tomas (S) llenado con un líquido aislante y provisto de una carcasa firmemente cerrada, con un tanque de expansión para la admisión de alteraciones de volumen del líquido aislante de causa térmica, en donde para la admisión de las fluctuaciones de volumen del líquido aislante se utiliza la movilidad de un fuelle (K) y el tanque de expansión se encuentra montado directamente en la cabeza del conmutador de tomas, caracterizado porque el fuelle (K) encierra una válvula de alivio de presión (D1).

Description

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DESCRIPCION

Tanque de expansion para un conmutador de tomas

La presente invencion hace referencia a un conmutador de tomas relleno de un llquido aislante y a instalaciones para la admision de las fluctuaciones de volumen de causas termicas de tal llquido aislante.

La presente invencion permite un cerramiento hermetico de la cuba del conmutador y con esto una importante reduccion del envejecimiento del aceite del conmutador. La utilizacion de la disposition objeto de la invencion permite ademas la elimination de deshumidificadores, del tanque externo de expansion y de las tuberlas correspondientes. Ademas la invencion resuelve la problematica de la acumulacion de gases en la tuberla hacia el tanque de expansion de los conmutadores cerrados hermeticamente.

Los conmutadores de tomas de la clase mencionada anteriormente encuentran su utilizacion primordialmente en transformadores de potencia para la regulation de la tension bajo carga. Durante el funcionamiento se presentan importantes fluctuaciones de temperatura debido al calentamiento de las resistencias de sobrecarga, la liberation de calor debido al medio aislante y de refrigeration que rodea el conmutador del transformador y su recipiente, y otras influencias. Estos causan importantes cambios del volumen del llquido aislante del conmutador de tomas. Ademas debido al arco voltaico y/o al calentamiento de las resistencias de sobrecarga, se llega a una degradation termica del llquido aislante y consecuentemente a una production de gases. Estos gases se elevan debido a su baja densidad y deben ser eliminados mediante medidas apropiadas.

Corresponde al estado de la tecnica la utilizacion de tanques de expansion colocados sobre el transformador, que son conectados con el conmutador mediante una tuberla inclinada. A traves de esta tuberla se realiza tanto el flujo del llquido aislante en caso de fluctuaciones de volumen de causas termicas as! como tambien la evacuation de los gases.

Es conocida la utilizacion de un tanque de expansion comun para el transformador y para el conmutador, sin embargo aqul se puede producir la mezcla de los llquidos aislantes. Debido a lo mencionado en la actualidad generalmente se utiliza un tanque de expansion de dos camaras. Esta clase de tanques de expansion se describen por ejemplo en la patente DE19527763C2. La desventaja de los tanques de expansion de esta clase es el contacto de la superficie del aceite con el aire externo, lo que requiere la utilizacion de los llamados deshumidificadores. En estos deshumidificadores el aire es llevado a traves de un agente secante y con esto deshumidificado. La capacidad de absorcion del agente secante (higroscopicidad) con ello es agotada y el agente secante debe ser renovado periodicamente. La examination visual periodica requerida as! como la renovation rutinaria del agente secante, especialmente en zonas de humedad atmosferica alta, representa un factor de costos elevados (intervalo de chequeo recomendado: 3 meses). Estos deshumidificadores ademas no ofrecen un cerramiento seguro contra la incorporation de humedad y oxlgeno por parte del llquido aislante, especialmente en el enfriamiento rapido del transformador.

En la patente DE10010737A1 se describe un transformador cerrado hermeticamente, que preve un radiador dilatable para la compensation del volumen. La utilizacion de tal radiador para la compensation de la expansion del volumen del llquido aislante del conmutador requiere de un importante costo y aparea problemas con la evacuacion de gases de la cuba del conmutador. Para la expansion del llquido aislante de los transformadores son conocidos tanques de expansion, que utilizan una membrana en la camara principal para la separation del llquido aislante del aire circundante. Un tanque de este tipo es descrito en la patente DE3206368. Estos tanques de expansion ofrecen un aislamiento seguro del llquido aislante del aire circundante, pero no obstante requieren un deshumidificador, lo que trae aparejadas las desventajas arriba mencionadas. Ademas el contacto con el aire circundante conlleva al envejecimiento de la membrana y debido a ello a inestabilidad tecnica.

En la patente DE10224074A1 se describe una disposicion para la tuberla de conduction a un conmutador de tomas, que utiliza un sistema de laberintos para el impedimento del flujo de gases hacia el tanque de expansion. Pero este sistema no permite ni el cerramiento hermetico del conmutador ni el impedimento total del ingreso de gases a la tuberla. Tambien se mantiene la necesidad de la disposicion de tuberlas costosa hacia el tanque de expansion de aceite

Ademas es conocido de la patente DE3504916C2 un tanque de expansion, que se monta directamente en la cabeza del conmutador de tomas. Esta solution tambien requiere un deshumidificador, que conlleva a las ya conocidas desventajas arriba mencionadas. Con esto tampoco se logra un cerramiento hermetico.

Es conocido de la patente WO98/54498 una tapa para las valvulas de alivio de presion y de la patente DE 10312177 la integration de una tapa en una valvula de alivio de presion. Ambas soluciones presentan importantes problemas de manipulacion y requieren mucho espacio.

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La presente invencion descrita a continuation permite una compensation de los cambios de volumen del llquido aislante durante el funcionamiento del conmutador, con la evitacion de las desventajas arriba mencionadas.

La presente invencion utiliza un fuelle/compensador para la admision de las fluctuaciones del volumen de causa termica del llquido aislante del conmutador. Una disposition de esta clase ya es conocida de las patentes GB425169 y JP03192707. Este dispositivo de compensacion forma un modulo compacto sin tuberlas adicionales y es montado directamente sobre el conmutador. La forma del tanque de expansion se adapta en gran medida al contorno de la cabeza del conmutador de tomas, de manera que el requerimiento de espacio se minimiza. El tanque de expansion forma una unidad con el conmutador y permanece armado incluso durante el transporte. En la instalacion del transformador se suprime el engorroso montaje del tanque de expansion y de las tuberlas.

Para los procesos de compensacion del volumen se puede utilizar en los fuelles y/o compensadores unicamente la diferencia de volumen entre el estado estirado y el estado plegado. El volumen basico en el estado plegado no es utilizable. El volumen no utilizado se minimiza mediante la introduction de un inserto en forma de cuenco u olla. En una forma de realization especial de la presente invencion este cuenco se disena de tal manera que se produce un espacio hueco, que puede ser utilizado para la admision o el alojamiento de la tecnica de protection y monitorizacion necesarias. En otra forma de realizacion especial de la presente invencion, este cuenco se disena de tal manera que sirve como cubierta o tapa protectora para los aparatos de proteccion, monitorizacion y regulation. En otra forma de realizacion de la presente invencion el cuenco es disenado como cubierta y proteccion a las salpicaduras para una valvula de alivio de presion. El cuenco asume la funcion de absorcion y derivation del torrente de aceite caliente en caso de fallo.

Mediante esta disposicion el compensador pasa a formar parte del conmutador. Modulos externos adicionales se suprimen y conllevan a una simplification del transformador en su totalidad. Los problemas con la acumulacion de gases en las tuberlas y un entorpecimiento del flujo de aceite con cambios de temperatura del llquido aislante son descartados por la supresion del modulo afectado con estos problemas. Mediante la configuration segun el objeto de la invencion del dispositivo compensador de volumen se obtiene un aislamiento completo del llquido aislante del conmutador de la atmosfera/del aire circundante. Se evita la incorporation de humedad y oxlgeno a traves del llquido aislante. Se evita una influencia de la rigidez dielectrica del llquido aislante por la humedad, as! como el envejecimiento del llquido aislante se disminuye notablemente. El tanque de expansion externo, el humidificador as! como las tuberlas correspondientes pueden eliminarse. Se puede evitar la examination periodica del estado del agente secante y se obtiene una disminucion de costes por la elimination del costoso cambio periodico del agente secante. Se evitan problemas de contamination ambiental y de eliminacion de los desechos de los agentes secantes agotados.

En una configuracion ventajosa de la invencion el conmutador es provisto de una valvula de escape de gas (V3). Esta valvula puede ser realizada o monitorizada de tal manera que reaccione ante una pequena presion de gas, pero no con el contacto del llquido aislante. Esto se realiza preferentemente con el mando de la valvula de escape de gas mediante un flotador (SW). Debido a lo mencionado es posible un constante bombeo de los gases. Para la proteccion de ondas de presion que puedan aparecer en caso de fallo, se preve una valvula de alivio de presion (D1) de gran magnitud objeto de la invencion, en donde el fuelle encierra la valvula de alivio de presion.

Debido a la combination de un dispositivo de alivio de presion independiente del nivel de llenado y de un dispositivo de alivio de presion que ya responde a un mlnimo exceso de presion, se posibilita una proteccion segura contra estallido para la cuba del conmutador con eliminacion continua de gases que puedan formarse.

Ademas debido a la utilization de un fuelle multicapa se puede lograr un total aseguramiento contra el estallido, y ademas esta realizacion permite una monitorizacion de fugas. Mediante la utilizacion de un tubo gula se protege al fuelle del compensador de desviaciones laterales (doblez). Este tubo gula tambien puede utilizarse para la admision de fuerzas de aceleracion transversales que pudieran aparecer durante el transporte del transformador. El dispositivo gula de las ondas de presion para la valvula de alivio de presion se utiliza como tubo gula para el fuelle. El dispositivo gula de las ondas de presion se disena de tal manera, que tanto con el compensador estirado as! como con el compensador comprimido, se asegura una transmision segura de las ondas de presion. El fuelle metalico es el elemento base movible del compensador, que presenta una movilidad axial debido a sus ondas que circulan en forma anular, utilizado en la aplicacion del tanque de expansion objeto de la invencion para la nivelacion de los cambios de volumen de causa termica del llquido aislante del conmutador de tomas. Este fuelle recibe su movilidad a traves de la flexibilidad de los flancos de las ondas radiales. En el ejemplo de realizacion descrito se prefiere la onda en forma de lira debido a la gran movilidad con suficiente rigidez dielectrica.

En un ejemplo de realizacion especial adicional, el compensador es provisto de un elemento elastico, para obtener una holgura de presion predeterminada. Estos elementos elasticos tambien pueden estar formados por el propio compensador.

En un ejemplo de realizacion especial el dispositivo de compensacion se encuentra disenado con una limitation de volumen en una o tambien en ambas direcciones. Debido a lo mencionado, por ejemplo se puede realizar en el

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conmutador una holgura de presion de acuerdo a los requerimientos especiales. Esta limitacion tambien es posible mediante una limitacion de elevacion de los elementos de compensacion asi como un dispositivo de compensacion de varias partes con camaras de distintas constantes de resorte.

En lo sucesivo la presente invencion se describira en detalle mediante los ejemplos de realizacion.

La figura 1 muestra un conmutador (S) con una cabeza de conmutador (SK), dispuesto en la tapa de un transformador. El espacio dentro del conmutador (S) se encuentra lleno de liquido aislante. Dado que la carcasa del conmutador (S) lo encierra hermeticamente, en caso de calentamiento del liquido aislante del conmutador se produce un aumento de la presion interna en el conmutador. Este aumento de presion provoca un estiramiento del compensador (K). Los gases producidos por la degradacion termica del aceite ascienden y son llevados a traves de segmentos cilindricos de tuberias (R1) hacia un dispositivo de monitorizacion (D1). Uno de los dos segmentos de tuberia (R1) se encuentra dispuesto en la placa terminal movil del compensador. Estos segmentos de tuberias se encuentran disenados de tal manera que aseguran en cada posicion del compensador una derivacion segura de las ondas de presion hacia la valvula de alivio de presion (D1). La altura esta calculada de tal manera que el compensador pueda aprovechar su movilidad total y que se asegure un flujo de aceite asegurado entre el conmutador y el tanque de expansion. El diametro del canal de ondas de presion del segmento de tuberia (R1) hacia la valvula de alivio de presion (D1) en esto es tan grande que las ondas de presion son dirigidas sin impedimentos hacia la valvula de alivio de presion. El canal de aceite hacia el tanque de expansion, formado en el ejemplo de realizacion por el espacio intermedio entre los dos segmentos de tuberia o de guia (R1), se encuentra disenado de tal manera que permite un flujo de aceite suficiente para las variaciones de volumen de causa termica de transcurso lento, pero para los aumentos de volumen explosivos en caso de fallo presenta tal reduction que la onda de presion no se transmite al fuelle sino que es conducida dentro del segmento de tuberia (R1) a la valvula de alivio de presion (D1).

La figura 2 muestra un conmutador de tomas (S) con un tanque de expansion, en donde un rele de protection convencional (D2) para un conmutador de tomas se encuentra conectado a traves de la tuberia (R2) con el espacio interior del conmutador (S).

La figura 3 muestra un ejemplo de realizacion objeto de la invencion de un tanque de expansion del conmutador en donde un fuelle (K) se encuentra montado como compensador negativo en el tanque de expansion cilindrico. El movimiento axial del fuelle conlleva a la adaptation del volumen. En ello la tapa interior movible del tanque de expansion y el fuelle (K) forman un espacio hueco que sirve para el alojamiento de los aparatos de monitorizacion del conmutador. Los movimientos de la tapa (P2) se utilizan en un dispositivo indicador (AV) para la visualization del volumen de aceite o de la temperatura correspondiente del Kquido aislante del conmutador de tomas.

La figura 4 muestra un ejemplo de realizacion de un tanque de expansion objeto de la invencion en el que el fuelle (K) compensa como compensador positivo las variaciones del volumen del liquido aislante del conmutador de tomas. Dentro del tanque de expansion formado por el fuelle se encuentra un cilindro interior fijo en forma de cuenco, que encierra los aparatos de monitorizacion del conmutador de tomas. Este cilindro interno en forma de cuenco se adapta preferentemente a la forma del fuelle (K) en estado comprimido. En el ejemplo de realizacion, este cilindro interior sirve a la vez de capota para la acumulacion de aceite y como proteccion contra salpicaduras para una valvula de alivio de presion (D1) rodeada por el cilindro mencionado.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Conmutador de tomas (S) llenado con un llquido aislante y provisto de una carcasa firmemente cerrada, con un tanque de expansion para la admision de alteraciones de volumen del llquido aislante de causa termica, en donde para la admision de las fluctuaciones de volumen del llquido aislante se utiliza la movilidad de un fuelle (K) y el tanque de expansion se encuentra montado directamente en la cabeza del conmutador de tomas, caracterizado porque el fuelle (K) encierra una valvula de alivio de presion (D1).
2. Conmutador de tomas segun la reivindicacion 1, caracterizado porque mediante un cilindro interior en forma de cuenco en el fuelle que forma la pared externa o por disposicion de un fuelle interno negativo en un cilindro externo en forma de cuenco, el volumen de aceite del tanque de expansion se nivela con la diferencia de volumen util del fuelle.
3. Conmutador de tomas segun la reivindicacion 2, caracterizado porque el cilindro interno o el fuelle interno del tanque de expansion forman un espacio hueco, en el que son alojados los aparatos de monitorizacion y las valvulas requeridas por el conmutador de tomas.
4. Conmutador de tomas segun reivindicacion 2 o 3, caracterizado porque el cilindro interno encierra la valvula de alivio de presion.
5. Conmutador de tomas segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el fuelle se encuentra provisto de un elemento elastico, para obtener una holgura de presion predeterminada.
6. Conmutador de tomas segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la parte fija y la parte movil del tanque de expansion se encuentran provistas respectivamente de tubos gula y que estos tubos gula se superponen.
7. Conmutador de tomas segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque es utilizado un fuelle multicapa.
8. Conmutador de tomas segun la reivindicacion 7, caracterizado porque para al menos un fuelle de dos capas se conecta en el espacio hueco entre las capas un monitorizado de fuga.
9. Conmutador de tomas segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el conmutador de tomas se encuentra configurado con un dispositivo para el registro del nivel de llenado del llquido aislante y/o para el registro de la presion.
10. Conmutador de tomas segun la reivindicacion 9, caracterizado porque la deformacion provocada por la fluctuacion de volumen del fuelle es utilizado para la valoracion y/o visualizacion del volumen de aceite del conmutador.
11. Conmutador de tomas segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el conmutador de tomas (S) se encuentra disenado con dispositivos (V3) para la acumulacion y para la eliminacion de los gases formados.
12. Conmutador de tomas segun la reivindicacion 11, caracterizado porque este dispositivo puede ser controlado en funcion del nivel de aceite en el tanque de expansion.
13. Conmutador de tomas segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la expansion maxima del fuelle es limitada mediante bloqueos apropiados.
14. Conmutador de tomas segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fuerza de recuperacion para el fuelle es producido por el peso de un cuerpo de lastre.
15. Conmutador de tomas segun la reivindicacion 12, caracterizado porque los aparatos de monitorizacion requeridos y las valvulas para el conmutador de tomas forman el cuerpo de lastre para la fuerza de recuperacion del fuelle.
16. Conmutador de tomas segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el fuelle se encuentra cubierto por una tapa de proteccion.