ES2639111T3 - Bobina de transformador seco y transformador seco - Google Patents

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ES2639111T3 ES13005136.0T ES13005136T ES2639111T3 ES 2639111 T3 ES2639111 T3 ES 2639111T3 ES 13005136 T ES13005136 T ES 13005136T ES 2639111 T3 ES2639111 T3 ES 2639111T3
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Abstract

Transformador seco que comprende un núcleo de transformador con al menos dos brazos de núcleo, disponiéndose alrededor de al menos dos brazos de núcleo (26) una respectiva bobina de transformador seco (10, 32, 34, 36, 52, 54, 56) que comprende una bobina cilíndrica hueca con al menos un arrollamiento radialmente interior (12) y un arrollamiento radialmente exterior (14), previéndose en la superficie radialmente exterior de la bobina de transformador seco (10, 32, 34, 36, 52, 54, 56) una estructura de barrera al menos parcialmente perimetral, que se extiende al menos a lo largo de su longitud axial, con al menos una capa de listones (16) de un material aislante y al menos una pared de barrera (18) apoyada radialmente por los mismos, presentando la pared de barrera radialmente exterior (18) una pantalla eléctrica (20, 42, 58, 60, 62) conectada al potencial de tierra (24, 44, 64), caracterizado por que las pantallas eléctricas (20, 42, 58, 60, 62) de al menos dos bobinas de transformador seco contiguas (10, 32, 34, 36, 52, 54, 56) no se realizan en las zonas de las superficies de bobina orientadas unas hacia otras (38, 40) a lo largo de toda la extensión axial por todo el perímetro y por que las pantallas eléctricas (20, 42, 58, 60, 62) se configuran y unen eléctricamente de manera que las al menos dos bobinas de transformador seco contiguas (10, 32, 34, 36, 52, 54, 56) queden rodeadas por la pantalla unida a modo de envoltura (42) de modo que se consiga una protección contra el contacto de las superficies radialmente exterior de las bobinas de transformador seco (10, 32, 24, 26, 52, 54, 56).

Description

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DESCRIPCION
Bobina de transformador seco y transformador seco
La invencion se refiere a una bobina de transformador seco que comprende una bobina cilmdrica hueca con al menos un arrollamiento radialmente interior y un arrollamiento radialmente exterior. La invencion se refiere tambien a un transformador seco que comprende un nucleo de transformador con al menos dos brazos de nucleo.
Se sabe generalmente que los transformadores secos, por ejemplo en el rango de tension nominal de 6 kV, 10 kV, 20 kV, 30 kV, pueden funcionar sin un fluido aislante especial como, por ejemplo, aceite. Como consecuencia, su construccion se puede simplificar, por una parte, de manera ventajosa. Por otra parte, el empleo de aire como fluido aislante exige, debido a su reducida capacidad aislante, mayores distancias de aislamiento respecto a los componentes conectados. Tambien se tienen que prever refrigerantes correspondientes para el transporte del calor que se pierde durante el funcionamiento del transformador seco, por ejemplo canales de refrigeracion de desarrollo axial dispuestos normalmente entre los segmentos de arrollamiento radialmente contiguos.
No existe una proteccion inherente contra el contacto de un transformador seco, por ejemplo en caso de disposicion de un transformador en una caldera llena de aceite. Se considera como inconveniente que esta circunstancia pone en peligro al personal de control y mantenimiento, dado que los componentes bajo tension se podnan tocar de forma no intencionada a causa de una negligencia. Una disposicion conocida del transformador en una caja con puesta a tierra proporciona, por una parte, una proteccion eficaz contra cualquier contacto, pero por otra parte conduce a un tamano mucho mayor del transformador con la carcasa, dado que logicamente tambien hay que mantener todas las distancias dielectricas necesarias entre los componentes conectados del transformador y la carcasa con puesta a tierra, lo que supone un inconveniente.
El documento de patente WO 2009/126977 revela un blindaje electrostatico para una bobina de estrangulacion de aire HVDC, caracterizado por un revestimiento provisto por al menos uno de los extremos de un electrodo colector, que se desarrolla fundamentalmente por todo el penmetro, para la conexion a una de las conexiones de la bobina de estrangulacion de aire HVDC, fabricandose el revestimiento de una lamina de material de disipacion electrostatica.
Partiendo del estado de la tecnica, la invencion tiene por objeto proponer una bobina de transformador seco y un transformador seco con una mejor proteccion contra el contacto.
Esta tarea se resuelve con un transformador seco segun la reivindicacion 1.
La idea basica consiste en lograr la proteccion contra el contacto en una bobina de transformador seco por el hecho de dotar la superficie exterior, al menos en las zonas superficiales alcanzables con la mano, de una estructura de barrera concebida de modo que se controle la carga por tension que se produce durante el funcionamiento. Asf es posible proveer la pared radialmente exterior de la barrera de una pantalla electroconductora puesta a tierra que la persona, situada igualmente en el potencial de tierra, pueda tocar. La creacion de la estructura de barrera de listones aislantes y de una pared de proteccion apoyada en la misma es similar a la estructura de un canal de refrigeracion dispuesto tfpicamente entre los segmentos de arrollamiento radialmente contiguos de una bobina de transformador seco, por lo que se puede integrar de forma especialmente sencilla en la superficie exterior radial de la bobina de transformador seco.
Como material para los listones se emplean, por ejemplo, listones reforzados con fibra de vidrio de un material compuesto que se dispone de manera ideal a lo largo de la extension axial de la bobina en su superficie radialmente exterior. La pared de barrera, apoyada asf radialmente, se puede fabricar, por ejemplo, de segmentos similares a conchas de un cilindro de un material aislante, lo que simplifica la fabricacion de manera especial. Sin embargo, segun la invencion tambien se preve opcionalmente que la pared de barrera radialmente apoyada se fabrique, al menos en parte, de un material en banda arrollado, como un roving de fibras impregnado de resina, o fijar los segmentos en forma de concha eventualmente existentes radialmente por fuera con ayuda del mismo. Estos rovings de fibra impregnados de resina, que en un estado intermedio seco de la resina tambien se conocen por el nombre de “prepreg”, se calientan despues del propio proceso de arrollado a una temperatura de polimerizacion y forman en el proceso de enfriamiento una estructura mecanicamente muy resistente. Por medio de la estructura de barrera se crean normalmente espacios huecos de desarrollo similar al de un canal, que se pueden utilizar ventajosamente tambien como canales de refrigeracion.
Segun otra forma de realizacion de la bobina de transformador seco segun la invencion, la pantalla electrica consiste en una pantalla metalica o en una metalizacion. En el caso de una pantalla electrica, la superficie exterior radial o la superficie interior de la estructura de barrera se dota, por ejemplo, de una chapa conductora o de una lamina conductora, pero en principio tambien es posible enrollar una pantalla metalica como esta directamente en la pared de barrera radialmente apoyada, por ejemplo mediante el empleo de rovings de fibra. De esta forma se incrementa ventajosamente la estabilidad mecanica de la bobina de transformador seco segun la invencion.
En el caso de una metalizacion se aplica sobre la pared de barrera, en realidad electricamente aislante y radialmente apoyada, una capa metalica, por ejemplo por evaporacion o aplicacion de un material de pintura metalizada conductiva.
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Segun otra variante de la bobina de transformador seco segun la invencion, al menos algunas partes de la estructura de barrera sobresalen de los extremos axiales de la bobina cilmdrica hueca. As^ se consigue ventajosamente una proteccion adicional contra el contacto de la bobina de transformador seco por sus zonas frontales.
Segun una variante preferida de la invencion, la estructura de barrera rodea a la bobina por todo el penmetro. De este modo se puede tocar sin riesgo toda la superficie exterior radial de la bobina de transformador seco. Esto supone una ventaja, especialmente si no existe alrededor de la bobina ninguna estructura de un transformador que pueda ofrecer proteccion contra el contacto en una zona parcial de la superficie de la bobina.
De acuerdo con otra variante de la bobina de transformador seco segun la invencion, las conexiones del arrollamiento radialmente exterior se disponen por la cara frontal de la bobina. De esta forma no se pone en peligro la integridad de la pantalla electrica.
Al utilizar una carcasa es posible que, gracias a la estructura de barrera segun la invencion, el transformador seco se realice tambien mas pequeno que sin la estructura de barrera, dado que dentro de la carcasa existen evidentemente menos zonas con diferencias de potencial cnticas. La pared de una carcasa se puede construir, por ejemplo, sin ninguna distancia de aislamiento adicional hasta llegar directamente a la superficie exterior radial de la respectiva bobina de transformador seco.
Para el caso de que el transformador seco presente componentes mecanicos puestos a tierra, que en sf mismo representan una proteccion mecanica contra el contacto para las zonas superficiales de la respectiva bobina de transformador seco, se puede prescindir en principio de la correspondiente estructura de barrera en estas zonas superficiales.
Este es el caso en las zonas parciales de bobinas superficies de bobina orientadas unas hacia otras de las bobinas de transformador seco dispuestas de forma contigua. Aqu se excluye al menos un contacto no intencionado, dado que estas zonas se posponen hacia dentro respecto al contorno envolvente que rodea al transformador seco. Por este motivo se preve que, en las zonas parciales de las superficies de bobina orientadas unas hacia otras, las pantallas electricas de al menos dos bobinas de transformador seco no cubran todo el penmetro.
Segun una forma de realizacion especialmente preferida del transformador seco segun la invencion, las pantallas electricas se configuran y unen electricamente de manera que la pantalla unida rodee las al menos dos bobinas de transformador seco contiguas a modo de envoltura. De esta forma se pueden tocar sin riesgo todas las zonas alcanzables con la mano de las superficies de la bobina.
Otras posibilidades de realizacion ventajosas se pueden deducir de las demas reivindicaciones dependientes.
A la vista de los ejemplos de realizacion representados en los dibujos se describen mas detalladamente la invencion, otras formas de realizacion y otras ventajas. Se muestra en la
Figura 1 una bobina de transformador seco a modo de ejemplo
Figura 2 un primer transformado seco a modo de ejemplo y
Figura 3 un segundo transformador seco a modo de ejemplo.
La figura 1 muestra una bobina de transformador seco 10 segun la invencion a modo de ejemplo en una vista desde arriba. La bobina de transformador seco 10 comprende un arrollamiento radialmente interior cilmdrico hueco 12 y un arrollamiento radialmente exterior 14 entrelazados el uno en el otro. Alrededor de la superficie radialmente exterior de la bobina formada por los arrollamientos 12, 14 se dispone, por todo el penmetro, una estructura de barrera. La estructura de barrera presenta varios listones 16 que se extienden en forma de estrella alrededor del eje central de la bobina y a lo largo de su extension axial, por medio de los cuales se apoya radialmente una pared de barrera 18 dispuesta alrededor de los mismos. La longitud axial de la pared de barrera 18 supera ligeramente la longitud axial de la bobina para aumentar la proteccion contra el contacto tambien por la parte frontal. Directamente en la superficie exterior radial de la pared de barrera 18 se aplica por metalizacion una pantalla electrica 20 conectada al potencial de tierra 24. De este modo es posible tocar la superficie exterior radial de la bobina de transformador seco sin riesgo, incluso durante su funcionamiento. La bobina de transformador seco cilmdrica hueca se dispone alrededor de un brazo de nucleo 26 de un nucleo de transformador.
La figura 2 muestra un primer transformador seco 30 a modo de ejemplo en una vista seccionada. Alrededor de tres brazos de nucleo dispuestos en un plano comun de un nucleo de transformador de tres brazos se dispone respectivamente una bobina de transformador seco segun la invencion 32, 34, 36. Cada bobina de transformador seco 32, 34, 36 presenta una estructura de barrera con una pantalla electrica que no se realiza por todo el penmetro de la respectiva bobina de transformador seco, sino que se interrumpe en zonas parciales de las superficies de bobina orientadas unas hacia otras de las bobinas de transformador seco contiguas. Las pantallas electricas integradas respectivamente en las estructuras de barrera se unen entre sf mecanica y electricamente para formar una pantalla 42 en forma de envoltura puesta a tierra 44 que rodea a modo de cinta las tres bobinas de transformador seco 32, 34, 36 y que garantiza un contacto sin riesgo con las zonas superficiales accesibles de las bobinas de transformador seco 32, 34, 36.
La figura 3 muestra un segundo transformador seco 50 a modo de ejemplo en una vista seccionada. El mismo corresponde fundamentalmente al transformador seco 30 mostrado en la figura 2. Alrededor de tres brazos de
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nucleo dispuestos en un plano comun de un nucleo de transformador de tres brazos se dispone respectivamente una bobina de transformador seco segun la invencion 52, 54, 56. Cada bobina de transformador seco 52, 54, 56 presenta una pantalla electrica 58, 60, 62 con puesta a tierra por separado 64 que no cubre por completo todo el penmetro de la respectiva bobina de transformador seco, sino que se interrumpe parcialmente. Dado que las pantallas electricas no se unen mecanicamente entre sf, cabe en teona la posibilidad de un contacto entre las superficies de bobina orientadas unas hacia otras de las bobinas de transformador seco 52, 54, 56, excluyendose sin embargo un contacto manual involuntario debido al diffcil acceso a las zonas superficiales en cuestion.
Lista de referencias
10 Bobina de transformador seco a modo de ejemplo 12 Arrollamiento radialmente interior
14 Arrollamiento radialmente exterior
16 Listones
18 Pared de barrera radialmente apoyada 20 Espacio hueco en forma de canal 24 Potencial de tierra
26 Brazo de nucleo
30 Primer transformador seco a modo de ejemplo 32 Primera bobina del primer transformador seco 34 Segunda bobina del primer transformador seco 36 Tercera bobina del primer transformador seco
38 Primera zona parcial de superficies de bobina orientadas unas hacia otras 40 Segunda zona parcial de superficies de bobina orientadas unas hacia otras 42 Pantallas unidas a modo de envoltura
44 Potencial de tierra
50 Segundo transformador seco a modo de ejemplo
52 Primera bobina del segundo transformador seco 54 Segunda bobina del segundo transformador seco 56 Tercera bobina del segundo transformador seco 58 Pantalla de la primera bobina
60 Pantalla de la segunda bobina
62 Pantalla de la tercera bobina
64 Potencia de tierra

Claims (5)

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    REIVINDICACIONES
    1. Transformador seco que comprende un nucleo de transformador con al menos dos brazos de nucleo, disponiendose alrededor de al menos dos brazos de nucleo (26) una respectiva bobina de transformador seco (10, 32, 34, 36, 52, 54, 56) que comprende una bobina cilmdrica hueca con al menos un arrollamiento radialmente interior (12) y un arrollamiento radialmente exterior (14), previendose en la superficie radialmente exterior de la bobina de transformador seco (10, 32, 34, 36, 52, 54, 56) una estructura de barrera al menos parcialmente perimetral, que se extiende al menos a lo largo de su longitud axial, con al menos una capa de listones (16) de un material aislante y al menos una pared de barrera (18) apoyada radialmente por los mismos, presentando la pared de barrera radialmente exterior (18) una pantalla electrica (20, 42, 58, 60, 62) conectada al potencial de tierra (24, 44, 64), caracterizado por que las pantallas electricas (20, 42, 58, 60, 62) de al menos dos bobinas de transformador seco contiguas (10, 32, 34, 36, 52, 54, 56) no se realizan en las zonas de las superficies de bobina orientadas unas hacia otras (38, 40) a lo largo de toda la extension axial por todo el penmetro y por que las pantallas electricas (20, 42, 58, 60, 62) se configuran y unen electricamente de manera que las al menos dos bobinas de transformador seco contiguas (10, 32, 34, 36, 52, 54, 56) queden rodeadas por la pantalla unida a modo de envoltura (42) de modo que se consiga una proteccion contra el contacto de las superficies radialmente exterior de las bobinas de transformador seco (10, 32, 24, 26, 52, 54, 56).
  2. 2. Transformador seco segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la pantalla electrica (20, 42, 58, 60, 62) se realiza a modo de pantalla metalica o de metalizacion.
  3. 3. Transformador seco segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que al menos algunas partes de la estructura de barrera sobresalen de los extremos axiales de la bobina cilmdrica hueca.
  4. 4. Transformador seco segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la estructura de barrera rodea a la bobina por completo.
  5. 5. Transformador seco segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las conexiones del arrollamiento radialmente exterior (14) salen de la bobina por la parte frontal.
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