WO2003032458A1 - Centro de transformación modular compacto - Google Patents

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WO2003032458A1
WO2003032458A1 PCT/ES2001/000370 ES0100370W WO03032458A1 WO 2003032458 A1 WO2003032458 A1 WO 2003032458A1 ES 0100370 W ES0100370 W ES 0100370W WO 03032458 A1 WO03032458 A1 WO 03032458A1
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transformer
voltage
high voltage
center
equipment
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Application number
PCT/ES2001/000370
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English (en)
French (fr)
Inventor
Javier Ormazabal Ocerin
Original Assignee
Grupo Ormazabal, S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to EP01972114A priority patent/EP1439622A1/en
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B7/00—Enclosed substations, e.g. compact substations
    • H02B7/06—Distribution substations, e.g. for urban network
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H5/00—Buildings or groups of buildings for industrial or agricultural purposes
    • E04H5/02—Buildings or groups of buildings for industrial purposes, e.g. for power-plants or factories
    • E04H5/04—Transformer houses; Substations or switchgear houses

Definitions

  • the present invention relates to a compact and modular transformation center, whose obvious purpose is to transform high voltage electrical energy into low voltage electrical energy for distribution and consumption.
  • the modular and compact center object of the invention is not constituted as a specifically designed monoblock but is composed of the same individual components used in any transformation center, that is the transformer, high voltage equipment and low voltage switchgear, maintaining with own identity and separate each of these components, in such a way that it is possible to disassemble the high voltage or low voltage switchgear, keeping each element in perfect conditions of use.
  • This feature considerably increases the flexibility of the transformation center compared to monobloc or integrated design solutions.
  • the modifications introduced in the transformer are also object of the invention, so that it can serve as support for the high voltage equipment and the low panel, as well as to allow direct connections with them.
  • the electrical transformation centers are basically constituted by three fundamental elements or parts, although independent of each other, one of whose parts is determined by high-voltage equipment, while a second part is a transformer, the third part being formed by a panel low voltage, so those parts are independent and electrically connected.
  • the high voltage equipment comprises a voltage input and an output, forming a loop, as well as a third position that feeds the transformer, whose low voltage output is connected to the low voltage distribution equipment from which they start the corresponding output cables for distribution and corresponding power supply of the installation or building in question.
  • the first two positions of the high voltage equipment receive the loop wires. The maneuver of the devices of these positions allows to vary the configuration of the high voltage circuit and in particular isolate missing areas to restore / maintain the service in the healthy rest of the circuit.
  • the third position of the equipment incorporates the protection of the transformer, usually by means of fuses or even by means of automatic switch.
  • the function of the fuses is to prevent electrical failures that may occur downstream, that is, in the low voltage distribution network, in the low voltage panel or in the transformer, impacting the high voltage network or causing damage to people or property, thus limiting the scope of the incident.
  • the set determined by the high-voltage equipment, the transformer and the low-voltage switchboard is usually arranged in a closed room that in most cases corresponds to a basement or fish market of the building that is to be supplied, or in an external transformation center and close to the building, and must offer sufficient safety and ergonomic conditions for the operators that materialize in adequate accesses or working spaces for the maneuver and installation of the equipment.
  • the electrical connections between the high voltage protection position and the transformer and between it and the low panel are made by external wiring that is exposed and can lead to accidents and breakdowns.
  • this wiring must be done “in situ”, which requires specialized operators to correctly make the different connections.
  • connections between the high-voltage switchgear and the transformer are made by means of cables with terminals at their ends, the terminals are usually made on site, so they are not subjected to the relevant tests to check the quality of the Union.
  • connection between the transformer and the low voltage distribution board is made using cables with terminals at their ends.
  • the protection function it is usually carried out by means of fuses that, as mentioned, are placed in the transformer tank itself, so that it can react quickly to the fault.
  • the fuse is surrounded by dielectric liquid (oil) and for this purpose its manufacture requires that it guarantees its tightness.
  • dielectric liquid oil
  • the inclusion of fuses inside the transformer tank implies a series of potential risks for people and equipment for the following reasons:
  • An electric arc between the fuse connections, upstream, can cause an amount of energy to degenerate into an explosion of the tank and fire of the dielectric fluid contained in the transformer tank.
  • a bad fuse melt causes excessive heating and temperatures reached can cause the gasification of the dielectric liquid (oil) causing an increase in the internal pressure that can cause permanent deformations in the transformer's metal tank which in turn can degenerate into leakage points of dielectric fluid.
  • Breaking the fuse housing causes the material inside it to detach.
  • This material is usually sand that contaminates the dielectric liquid, as well as the active parts of the transformer. This implies the impossibility of repairing the transformer taking advantage of the core and the windings.
  • the operation of the switches of maneuver of the positions of the loop of high tension also included inside the tank, originates products of decomposition of the dielectric fluid, that in the medium / long term can end up deteriorating the insulations, especially of the transformer.
  • the transformation center that is recommended, has been designed to solve the problem described above, based on a simple solution but no less effective, based on combining in a single compact set of small dimensions, the transformer, the high equipment voltage and the low voltage panel, but with the particularity that this compaction is of a modular nature, and is based on the fact that the high voltage equipment and the low voltage panel are mounted on the transformer itself, which acts as a support element and support for the other two units, each maintaining its own independence and functionality.
  • the electrical connections between the three components are direct, that is to say without external cable bridges or terminals, making these connections at the factory, so that they are not exposed to the outside, solving the problems due to the existence of the wiring.
  • these connections are plug-in type, which allows the assembly and / or disassembly of the different units when necessary, keeping each unit independent of its functional capacity.
  • the compact transformation center achieved based on the combination of the three components will occupy a minimum space, thus reducing the space requirements for the installation, leaving only seen the input and output wiring of the high voltage loop and the output of the Low voltage panel to the supply network.
  • the assembly of the high voltage equipment and the low voltage panel on the transformer itself will be carried out directly on the top of the transformer, with the particularity that all the elements necessary for the operation of the transformation center are located in a vertical plane in the front of maneuver, which facilitates the work of operation and maintenance.
  • the fixing of the cells on the transformer cover can also be done through a support structure of suitable dimensions and configuration to incorporate the corresponding mooring means.
  • the high voltage equipment is literally mounted on the transformer cover they are literally mounted on the transformer cover, making the connection directly between the third position of the equipment, a position that incorporates the protection function (usually by means of fuses), and the transformer, leaving the cells arranged vertically, with the control devices in the front to allow easy access to the operators.
  • the high-voltage equipment incorporates a removable protection module, which contains the fuses of the three phases, and which is intended to make the change, quickly and easily, all three fuses simultaneously, thus preventing assembly errors during maintenance operations.
  • This protection module also serves as a connection between the high voltage equipment and the transformer.
  • the transformer cover incorporates a stepped elevation, as a plateau, on which the high-voltage equipment is mounted and that incorporates terminals in its front part for connection, by plug of the module protection.
  • a three-phase connection via quick-plug terminals is also provided.
  • the protection module therefore incorporates the connection terminals to the high-voltage equipment and the transformer, connecting the terminals of each phase internally through the corresponding fuse.
  • This protection module therefore incorporates the three fuses of protection and is configured in such a way that when the fusion of one of the fuses occurs, the three phases are replaced simultaneously in accordance with the manufacturer's instructions, making it impossible to make any type of error.
  • the electrical connections between the protection module with the high voltage equipment and with the transformer are preferably made by cups or tulips and joint assemblies, such as those described in European patent 0 520 933 of the same applicant.
  • the protection module can optionally incorporate current transformers associated with a relay that complements the protection by fuses of the system, providing protection functions such as earth faults, overloads, short-circuits in low voltage, operation to one or two phases by fusing of a fuse , intensity measurement, voltage and power measurement and even temperature and oil level in the transformer.
  • This relay can optionally communicate with an integrated remote control system that will allow you to check the status of the transformation center, as well as independently activate or deactivate the desired protection functions.
  • the high voltage regulator and the high voltage voltage switch are located, these elements being located in a vertical plane in the front of the maneuver, providing a frontal access and therefore more comfortable for the operator
  • the connections between the Transformer and the low voltage switchgear are made through a kind of vertical turret filled with dielectric fluid that is also built as an extension of the transformer, forming part of it, and whose connections access the outside through the front of the turret, screwing directly on it the busbars of the low voltage module, busbars that are usually arranged at the rear of the panel, so that the low voltage panel is arranged vertically, hung from the turret, with all its control elements in front position , thus allowing easy and convenient access for operators.
  • the connection is made directly, without any wiring, but also through a quick connection system that allows to quickly and conveniently assemble and disassemble the low voltage panel.
  • a high-voltage equipment which can present any type of electrical scheme, and a conventional low-voltage panel in terms of its structure and functionality, with the transformer being the one that presents modifications to incorporate the functions of support element and direct connection, these modifications being the incorporation of both extensions or extensions of the transformer cover, a vertical in the form of a turret, for the support and connection of the low voltage panel, and a second Staggered extension, as a plateau, for the connection and support of high voltage equipment.
  • the transformation center is constituted in a modular way, that is, by several independent units interconnected with each other, when a fault occurs, it is possible to quickly replace the damaged unit, and this replacement can be carried out at the transformation center itself or, preferably, at the factory.
  • the transformation center should be replaced by a replacement one but, the system's own modularity means that it is not necessary to have a different center for each need but only it is necessary to have several individual units that combine, in each case, to constitute the required compact transformation center.
  • the damaged transformation center is easily reusable, replacing not the whole but simply the damaged unit.
  • the configuration of the system may vary over time depending on new needs, for example adding new positions to the high-voltage equipment, without implying the complete replacement of the transformation center, which would be necessary in the case of integrated centers. This entails a very significant reduction in the time required for disconnection and subsequent connection of all external cables, both low voltage and high voltage.
  • Figure 1. It shows a conventional electrical transformation center, composed of the high voltage equipment, the transformer, the low voltage panel and the connections, by means of the corresponding wiring and terminals between the transformer and the high voltage equipment and the Low voltage box
  • Figure 2. Shows a representation according to a general perspective of the compact transformation center made in accordance with the object of the present invention.
  • Figure 3. Shows a plan view of the same transformation center represented in the previous figure.
  • Figure 4.- Shows, a side elevation view of the transformation center represented in the two previous figures.
  • Figure 5. Shows a detail, in perspective, of the enlargement of the transformer cover, according to the object of the invention.
  • Figure 6. Shows a perspective of the components that constitute the removable protection module.
  • Figure 7.- Shows a rear view of the removable protection module.
  • Figure 8. Shows a representation of the transformation center, according to the object of the invention, incorporating a removable protection module.
  • Figure 9. Shows a detail of a transformer center, modular and compact, with the protection module removed, clearly observing the connection terminals of the transformer and medium voltage cells.
  • Figure 10. Shows a detailed view of the protection module, duly coupled to the transformation center.
  • Figure 1 shows a typical configuration of a transformation center, consisting of a high voltage switchgear (1), a transformer (2) and a low voltage switchgear (3), the high voltage equipment (1) being ) connected to the transformer through the corresponding wiring (21) and terminals (22), while the low voltage panel (20) is connected, also to the transformer through the wiring (20) and connection terminal (23). Also shown in this figure are the input (8) and output (9) of the high voltage loop, as well as the low voltage distribution cables that leave the frame (20) for the Power supply of the corresponding installation.
  • the center of electrical and compact transformation that is recommended includes, as is conventional, a high-voltage equipment (1), a transformer (2) and a low-voltage switchboard (3), based on the novelty of the invention wherein said three components are assembled together forming a compact module, wherein the high voltage equipment (1) and the low voltage panel (3) are mounted directly on the transformer (2), specifically on the lid itself (5 ) of the transformer (2) but, this assembly is modular, that is, each of its components retains its own characteristics and functionality.
  • the center includes a kind of turret (6) constituted with an extension of the transformer, through which the connections between said transformer (2) and the low-voltage switchboard (3) are made, while the connection between the equipment of high voltage (1) and the transformer (2) is carried out in the configuration represented directly through its third position (1 '' ') that incorporates the protection function.
  • a high-voltage equipment consisting of three high-voltage cells or positions (l 1 ), (l 1 1 ) and (1 ''') has been represented but, logically, they can be used more or less number of cells or positions according to the required electrical configuration.
  • the protection function is carried out by means of fuses, connected to the third position (l ' 1 ) but, the transformation center of the invention would be equally valid if automatic switches are used to perform the protection functions
  • the turret (6) is constituted as a vertical extension of the transformer cover (2), and therefore it is also filled with dielectric fluid, the connections to the transformer being located inside, connections that they access the outside, through the corresponding terminals (12), through the front of the turret (6), the busbars of the high voltage panel (3) being screwed directly to said connections (12). These busbars are arranged at the rear of the low voltage panel
  • the high voltage equipment (1) As for the high voltage equipment (1), it is mounted directly on the cover (5) of the transformer, making the electrical connection directly and internally between the transformer and the cell or position that incorporates the protection function.
  • connection between the high voltage equipment (1) and the transformer (2) is made, through a protection module (7 ) which incorporates the fuses of the three phases and interconnects the high-voltage equipment directly the cells (1) with the transformer (2).
  • This protection module (7) is constituted preferably by a metal housing that incorporates cups (13) for connection with the high voltage equipment and cups (14) for connection with the transformer, the corresponding fuse being arranged between each pair of cups, corresponding to the same phase, (18).
  • both the transformer (2) and the high-voltage equipment (1) will also have electrical terminals, in the form of cups, which, by means of the corresponding joint assemblies establish the electrical continuity with the cups of the protection module (7) .
  • the protection module (7) is removed and a new module is placed, replacing the three fuses simultaneously, thus avoiding possible errors in the operation .
  • the protection module (7) is constituted by a single indivisible housing that carries the fuses (18) of the three phases and their corresponding connection terminals (13) and (14) although, obviously, each fuse with its corresponding plug terminals could be constituted as an independent unit, using in this case means that allowed the three units to be fixed so that the operator should always perform the simultaneous replacement of the three phases .
  • the transformer (2) will have a stepped elevation (17) of its cover (5), as a plateau, in which said cups are arranged or connection terminals (15), while the cups (16) of the medium voltage module (1) are arranged on the front of the cell or position (l ' 1 '), remaining in the same vertical plane of the cups (15), in such a way that the protection module (7) is connected and disconnected quickly, by simple plug and is also in a very accessible front position, as seen in figures 8 and 9.
  • the protection module (7) incorporates handles (17) to facilitate its handling and transverse pins (18) that prevent the installation of a wrong module.
  • the protection module (7) can optionally incorporate current transformers associated with a relay that complements the protection by fuses of the system, providing protection functions such as earth faults, overloads, short-circuit in low voltage, operation to one or two phases by fusion of a fuse, current measurement, voltage and power measurement and even transformer temperature.
  • the current transformers are constituted by means of toroidal coils that are arranged around the connection terminals between the transformer (2) and the protection module (7), for which said module presents, in correspondence with the cups (14) rings or housings (19) inside which the said toroidal coils will be housed.
  • the relay can optionally communicate with an integrated remote control system that will allow you to check the status of the transformation center, as well as independently enable or disable the desired protection functions.
  • the high voltage regulator (24) and the high voltage voltage switch (25) are located in a vertical plane in the front of maneuver, providing a frontal access and therefore more comfortable for the operator.
  • thermometer (26) of the transformer is arranged at the front of the transformation center.
  • the compact modular assembly forms a unit that can easily move inside the transformation center, based on whether the transformer is mounted on wheels (11).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)
  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)

Abstract

El centro de transformación incluye un equipo de alta tensión (1), un transformador (2) y un cuadro de baja tensión (3), conectados consecutivamente entre sí en el orden referido, de manera que dichos tres componentes forman un conjunto o unidad compacta al estar el equipo de alta tensión (1) y cuadro de baja tensión (3) montados directamente sobre la tapa de dicho transformador. El conexionado entre el equipo de alta tensión (1) y el transformador (2) se realiza directamente a través del módulo de protección (7) con que van equipados los centros de transformación eléctrica, mientras que el conexionado entre el transformador (2) y el cuadro de baja tensión (3) se realiza también directamente a través de una prolongación vertical de la tapa del transformador, a modo de torreta (6), de la que acceden al exterior las conexiones (12) al transformador y a las que se conectan directamente los embarrados del cuadro de baja tensión (3).

Description

CENTRO DE TRANSFORMACIÓN MODULAR COMPACTO
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un centro de transformación compacto y modular, cuya evidente finalidad es la de transformar la energía eléctrica de alta tensión, en energía eléctrica de baja tensión para su distribución y consumo.
Es objeto de la invención proporcionar un centro de transformación eléctrica que comprendiendo el equipo de maniobra y protección de alta tensión, el transformador y el cuadro de baja tensión, está constituido como un conjunto modular y compacto que elimina las conexiones externas entre estos tres elementos, de tal manera que se simplifican considerablemente las operaciones de instalación y conexionado del centro, minimizándose así los fallos eléctricos durante la instalación, funcionamiento y operaciones de mantenimiento del centro de transformación, todo ello en modulo de reducidas dimensiones por lo que el coste del centro de transformación se ve reducido también de forma considerable .
El centro modular y compacto objeto de la invención no esta constituido como un monobloque diseñado específicamente sino que esta compuesto por los mismos componentes individuales utilizados en cualquier centro de transformación, esto es el transformador, equipo de alta tensión y cuadro de baja tensión, manteniendo con identidad propia y separada cada uno de estos componentes, de tal manera que es posible desmontar la aparamenta de alta tensión o la de baja, manteniéndose cada elemento en perfectas condiciones de uso. Esta característica aumenta considerablemente la flexibilidad del centro de transformación frente a soluciones de diseño monobloque o integradas .
Son objeto de la invención también las modificaciones introducidas en el transformador, con el fin de que pueda servir de soporte para el equipo de alta tensión y el cuadro de baja, así como para permitir las conexiones directas con ellos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los centros de transformación eléctrica están básicamente constituidos por tres elementos o partes fundamentales, aunque independientes entre sí, una de cuyas partes la determinan el equipo de alta tensión, mientras que una segunda parte la constituye un transformador, estando la tercera parte formada por un cuadro de baja tensión, de manera que esas partes son independientes y se encuentran conexionadas eléctricamente.
Según una configuración habitual, el equipo de alta tensión comprende una entrada de tensión y una salida, formando un bucle, así como una tercera posición que alimenta al transformador, cuya salida en baja tensión se conecta al equipo de distribución de baja tensión del que parten los correspondientes cables de salida para distribución y correspondiente alimentación eléctrica de la instalación o edificio de que se trate. Las dos primeras posiciones del equipo de alta tensión reciben los cables del bucle. La maniobra de los aparatos de estas posiciones permite variar la configuración del circuito de alta tensión y en concreto aislar zonas en falta para restaura/mantener el servicio en el resto sano del circuito. La tercera posición del equipo incorpora la protección del transformador, habitualmente mediante fusibles o incluso mediante interruptor automático.
La función de los fusibles es la de evitar que fallos eléctricos que puedan producirse aguas abajo, es decir en la red de distribución de baja tensión, en el cuadro de baja tensión o en el transformador repercutan en la red de alta tensión ni provoquen daños a personas ni bienes, limitando así el alcance del incidente.
Pues bien, el conjunto determinado por el equipo de alta tensión, el transformador y el cuadro de baja tensión, suele disponerse en una habitación cerrada que en la mayor parte de los casos corresponde a un sótano o lonja del edificio que se quiere dar suministro, o bien en un centro de transformación exterior y próximo al edificio, debiendo ofrecer unas condiciones suficientes de seguridad y ergonomía para los operarios que se materializan en accesos adecuados o espacios hábiles para la maniobra e instalación de los equipos.
El principal requisito, en cuanto al espacio es la necesidad de disponer de un frente libre de aproximadamente un metro de ancho tanto en la aparamenta de alta tensión, como en la de baja, así como un pasillo de acceso y distancias de seguridad a elementos que están en tensión y pueden ser accesibles por operarios o terceras personas. Esto hace que en la practica se requiere un espacio relativamente importante (aproximadamente 12 metros cuadrados) para la ubicación de todos los componentes del centro, lo que puede suponer un coste elevado para la empresa de distribución de energía eléctrica. Es por ello que, en la actualidad, hay un gran interés en que los equipos ocupen cada vez espacios más reducidos .
Por otro lado, las conexiones eléctricas entre la posición de protección de alta tensión y el transformador y entre éste y el cuadro de baja se realizan mediante cableado externo que queda expuesto pudiendo dar lugar a accidentes y averías. Además, este cableado debe realizarse "in situ", lo que requiere de operarios especializados para realizar correctamente las distintas conexiones .
En concreto, las conexiones entre la aparamenta de maniobra de alta tensión y el transformador se realizan mediante cables con terminales en sus extremos, confeccionándose los terminales normalmente a pie de obra, por lo que no se les somete a los ensayos pertinentes para comprobar la calidad de la unión.
Igualmente, la conexión entre el transformador y el cuadro de distribución de baja tensión se realiza mediante cables con terminales en sus extremos. En ocasiones una mala confección de los terminales o un mal apriete de estos terminales en el cuadro de baja puede hacer que se alcancen en estas conexiones temperaturas elevadas en condiciones normales de funcionamiento. El resultado final de esta situación suele ser un incendio, siendo éste uno de los más peligrosos incidentes que se puede dar en un centro de transformación, que puede afectar incluso a las viviendas o edificios próximos. Por otro lado, nos encontramos con la problemática de la reposición o cambio de los fusibles de alta tensión. El problema se produce cuando en esas operaciones de mantenimiento se toman decisiones precipitadas o no se realizan adecuadamente y así por ejemplo:
* Mala colocación del fusible, provocando mal contacto, y como consecuencia un calentamiento excesivo que finalmente acaba provocando el fallo de la instalación. Esta incidencia puede llegar a provocar la destrucción total de la aparamenta de alta tensión.
* No disponibilidad del calibre de fusible adecuado (según la potencia del transformador) . Al utilizar otro calibre, la protección del transformador es inadecuada, con el consiguiente riesgo de avería y funcionamiento intempestivo .
^ Cuando un fusible funde, los fabricantes de estos elementos recomiendan cambiar las tres fases (los tres fusibles) por si alguno de ellos ha quedado dañado. Sin embargo, esta tarea no se suele realizar, por lo que a la larga se pueden producir disparos intempestivos, sin causa aparente.
En resumen, podemos decir que los centros de transformación eléctrica del tipo referido presentan una serie de problemas importantes, entre los que pueden citarse los siguientes: Se requiere un amplio espacio para la ubicación de todos los componentes del centro, con el consiguiente costo económico en la adquisición o arrendamiento del sótano o lonja.
El cableado entre las distintas partes o componentes del centro de transformación, es decir, entre las celdas, el transformador y el cuadro de baja tensión, se encuentra expuesto pudiendo provocar accidentes y averías .
El cableado entre las comentadas celdas de transformación, el transformador y el cuadro de baja tensión, debe realizarse "in situ", lo que requiere unos operarios especializados que realicen correctamente las distintas conexiones .
La sustitución de los fusibles no siempre se realiza de forma adecuada, con el consiguiente riesgo para la instalación.
Esta problemática lleva a una necesidad o tendencia en eliminar las conexiones externas entre los distintos componentes, así como a una reducción del tamaño de los mismos, conociéndose en la actualidad, por ejemplo, soluciones integradas monobloque, es decir, en los cuales externamente se aprecia una única unidad que integra las funciones de alta tensión y transformación, alojándose las funciones de alta tensión y los fusibles dentro de la propia cuba del transformador y por tanto sumergidas en fluido dieléctrico. Estas soluciones resuelven algunos de los problemas citados anteriormente pero, tienen el inconveniente de que deben diseñarse y fabricarse específicamente para cada necesidad, lo que encarece el precio final de las mismas. Además, al estar constituidos el equipo de alta tensión y el transformador como una unidad monobloque en caso de avería deben retirarse y sustituirse completos, lo que requiere contar con equipos de reserva completos, en lugar de poder sustituir únicamente la función averiada. Hay que tener en cuenta además que los centros de transformación tienen potencias y tensiones de uso distintas según las necesidades por lo que se deberá tener una gama completa de centros de transformación de reserva.
En cuanto a la función de protección, se realiza habitualmente mediante fusibles que, como se ha dicho, se sitúan en la propia cuba del transformador, de forma que pueda reaccionar rápidamente ante el fallo. El fusible se encuentra rodeado de líquido dieléctrico (aceite) y para ello su fabricación requiere que garantice su estanqueidad. La inclusión de los fusibles en el interior de la cuba del transformador, lleva implícita una serie de riesgos potenciales para las personas y los equipos por los siguientes motivos:
Un arco eléctrico entre las conexiones de los fusibles, aguas arriba, puede provocar una cantidad de energía que degenere en una explosión de la cuba e incendio del fluido dieléctrico contenido en la cuba del transformador .
Una mala fusión del fusible provoca un calentamiento excesivo y las temperaturas alcanzadas pueden provocar la gasificación del líquido dieléctrico (aceite) originando un aumento de la presión interna que puede provocar deformaciones permanentes en la cuba metálica del transformador que a su vez pueden degenerar en puntos de fuga de fluido dieléctrico .
La rotura de la carcasa del fusible origina que se desprenda el material que lleva en su interior. Este material suele ser arena que contamina el líquido dieléctrico, así como las partes activas del transformador. Esto conlleva la imposibilidad de reparar el transformador aprovechando el núcleo y los bobinados.
Por otra parte la actuación de los interruptores de maniobra de las posiciones del bucle de alta tensión, también incluidos dentro de la cuba, origina productos de descomposición del fluido dieléctrico, que a medio/largo plazo puede acabar deteriorando los aislamientos, especialmente del transformador.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El centro de transformación que se preconiza, ha sido concebido para resolver la problemática anteriormente expuesta, en base a una solución sencilla pero no por ello menos eficaz, basándose en aunar en un solo conjunto compacto de reducidas dimensiones, el transformador, el equipo de alta tensión y el cuadro de baja tensión, pero con la particularidad de que esa compactación es de carácter modular, y se basa en que el equipo de alta tensión y el cuadro de baja tensión se montan sobre el propio transformador, que actúa como elemento soporte y portante para las otras dos unidades, manteniendo cada una de ellas su propia independencia y funcionalidad.
Las conexiones eléctricas entre los tres componentes son directas, es decir sin puentes de cables exteriores ni terminales, realizándose estas conexiones en fábrica, por lo que se evita que queden expuestas al exterior, solucionándose los problemas debidos a la existencia del cableado. Además, estas conexiones son de tipo enchufable, lo que permite el montaje y/o desmontaje de las distintas unidades cuando sea necesario, manteniendo cada unidad independiente su capacidad funcional .
El centro de transformación compacto conseguido en base a la conjunción de los tres componentes, ocupará un mínimo espacio, reduciéndose así las necesidades de espacio para la instalación, quedando únicamente visto el cableado de entrada y salida del bucle de alta tensión y el de salida del cuadro de baja tensión hacia la red de suministro.
El montaje del equipo de alta tensión y el cuadro de baja tensión sobre el propio transformador, se realizará directamente sobre la tapa de éste, con la particularidad de que todos los elementos necesarios para la explotación del centro de transformación queden situados en un plano vertical en el frente de maniobra, lo que facilita las labores de operación y mantenimiento. La fijación de las celdas sobre la tapa del transformador puede realizarse también a través de una estructura soporte de dimensiones y configuración adecuadas para incorporar los correspondientes medios de amarre .
El equipo de alta tensión se monta literalmente sobre la tapa del transformador se montan literalmente sobre la tapa del transformador, realizándose la conexión de forma directa entre la tercera posición del equipo, posición que incorpora la función de protección (generalmente mediante fusibles) , y el transformador, quedando las celdas dispuestas verticalmente, con los dispositivos de mando en el frente para permitir un fácil acceso a los operarios.
Otra posibilidad de conexión, destinada a solucionar los problemas mencionados durante la sustitución de los fusibles, es que el equipo de alta tensión incorpore un módulo de protección extraíble, que contiene los fusibles de las tres fases, y que está previsto para realizar el cambio, de forma rápida y fácil, de los tres fusibles simultáneamente, impidiendo así que se produzcan errores de montaje durante las operaciones de mantenimiento. Este módulo de protección sirve además de conexión entre el equipo de alta tensión y el transformador.
En este caso, se ha previsto que la tapa del transformador incorpore una elevación escalonada, a modo de meseta, sobre la que se monta el equipo de alta tensión y que incorpora unos terminales en su parte frontal para la conexión, por enchufe del módulo de protección. En cuanto a la conexión entre el módulo de protección y el equipo de alta tensión, se ha previsto igualmente una conexión trifásica mediante terminales de enchufe rápido.
El módulo de protección incorpora por tanto los terminales de conexión al equipo de alta tensión y al transformador, conectándose internamente los terminales de cada fase a través del correspondiente fusible. Este módulo de protección incorpora por tanto los tres fusibles de protección y esta configurado de tal manera que cuando se produce la fusión de uno de los fusibles se procede a la sustitución de las tres fases simultáneamente de acuerdo con las instrucciones del fabricante, por lo que resulta imposible cometer ningún tipo de error.
Las conexiones eléctricas entre el módulo de protección con el equipo de alta tensión y con el transformador se realizan preferentemente mediante cazoletas o tulipas y conjuntos de unión, como los descritos en la patente europea 0 520 933 del mismo solicitante.
El módulo de protección puede incorporar opcionalmente transformadores de intensidad asociados a un relé que complementa la protección por fusibles del sistema, proporcionando funciones de protección como faltas a tierra, sobrecargas, cortocircuitos en baja tensión, funcionamiento a una o dos fases por fusión de un fusible, medida de intensidad, medida de tensión y potencia e incluso temperatura y nivel de aceite en el transformador. Este relé puede comunicarse opcionalmente con un sistema integrado de telemando que permitirá consultar el estado del centro de transformación, así como activar o desactivar independientemente las funciones de protección deseadas.
Igualmente, sobre la elevación escalonada de la tapa del transformador se sitúan el regulador de alta tensión y el conmutador de tensión de alta tensión, quedando estos elementos situados en un plano vertical en el frente de maniobra, propiciando un acceso frontal y por tanto más cómodo para el operario.
Por otro lado, las conexiones entre el transformador y el cuadro de baja tensión se realizan a través de una especie de torreta vertical llena de fluido dieléctrico que se construye también como prolongación del transformador, formando parte de éste, y cuyas conexiones acceden al exterior a través del frontal de la torreta, atornillándose sobre ella directamente los embarrados del módulo de baja tensión, embarrados que habitualmente están dispuestos en la parte trasera del cuadro, de forma que el cuadro de baja tensión queda dispuesto en vertical, colgado de la torreta, con todos sus elementos de mando en posición frontal, permitiendo así un fácil y cómodo acceso para los operarios. Como se ha indicado, la conexión se realiza directamente, sin ningún tipo de cableado, pero además mediante un sistema de conexión rápida que permite realizar de forma rápida y cómoda el montaje y desmontaje del cuadro de baja tensión.
Por lo tanto, en el centro modular y compacto que se propone participan un equipo de alta tensión, que puede presentar cualquier tipo de esquema eléctrico, y un cuadro de baja tensión convencionales en cuanto a su estructura y funcionalidad, siendo el transformador el que presenta modificaciones para incorporar las funciones de elemento soporte y de conexionado directo, siendo estas modificaciones la incorporación de sendas ampliaciones o prolongaciones de la tapa del transformador, una vertical en forma de torreta, para el soporte y conexión del cuadro de baja tensión, y una segunda prolongación escalonada, a modo de meseta, para la conexión y soporte del equipo de alta tensión.
Como es evidente, esta unificación en un solo conjunto de los tres componentes básicos que intervienen en un centro de transformación, permite conseguir una reducción de espacio, además de verse aumentada la seguridad, reduciéndose el tiempo de puesta en servicio ya que las conexiones vienen de fábrica, y basta con emplazar el conjunto en el lugar previsto para ello, evitando en definitiva los problemas e inconvenientes referidos en el apartado anterior.
Asimismo, al estar constituido el centro de transformación de forma modular, es decir, por varias unidades independientes interconectadas entre sí, cuando se produce un fallo, es posible sustituir de forma rápida la unidad dañada, pudiendo realizarse esta sustitución en el propio centro de transformación o, de forma preferente, en fábrica. En este caso, durante el tiempo de reparación o sustitución de la unidad dañada, se debería sustituir el centro de transformación por uno de repuesto pero, la propia modularidad del sistema permite que no sea necesario contar con un centro distinto para cada necesidad sino que únicamente es preciso tener varias unidades individuales que se combinan, en cada caso, para constituir el centro de transformación compacto requerido. Igualmente, el centro de transformación estropeado es fácilmente reutilizable, sustituyendo no la totalidad sino simplemente la unidad dañada.
Adicionalmente, como consecuencia de la modularidad del sistema, la configuración del sistema puede variar en el tiempo en función de nuevas necesidades, por ejemplo adicionando nuevas posiciones al equipo de alta tensión, sin que ello implique la sustitución completa del centro de transformación, que sería necesaria en el caso de los centros integrados. Ello comporta una muy notable reducción de los tiempos necesarios para la desconexión y posterior conexión de todos los cables externos, tanto en baja tensión como en alta tensión. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1. - Muestra un centro de transformación eléctrica convencional, compuesto por el equipo de alta tensión, el transformador, el cuadro de baja tensión y las conexiones, mediante el correspondiente cableado y terminales entre el transformador y el equipo de alta tensión y el cuadro de baja tensión.
La figura 2. - Muestra una representación según una perspectiva general del centro de transformación compacto realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención.
La figura 3. - Muestra una vista en planta del mismo centro de transformación representado en la figura anterior.
La figura 4.- Muestra, una vista en alzado lateral del centro de transformación representado en las dos figuras anteriores.
La figura 5.- Muestra un detalle, en perspectiva, de la ampliación de la tapa del transformador, según el objeto de la invención.
La figura 6.- Muestra una perspectiva de los componentes que constituyen el módulo de protección extraíble.
La figura 7.- Muestra una vista trasera del módulo de protección extraíble.
La figura 8. - Muestra una representación del centro de transformación, según el objeto de la invención, incorporando un módulo de protección extraible.
La figura 9.- Muestra un detalle de un centro de transformación, modular y compacto, con el módulo de protección retirado, observándose claramente los terminales de conexión del transformador y de las celdas de media tensión.
La figura 10.- Muestra una vista en detalle del módulo de protección, debidamente acoplado al centro de transformación .
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
En la figura 1 se ha representado una configuración típica de un centro de transformación, constituido por una aparamenta de alta tensión (1) , un transformador (2) y un cuadro de baja tensión (3) , estando el equipo de alta tensión (1) conectado al transformador a través del correspondiente cableado (21) y terminales (22) , mientras que el cuadro de baja tensión (20) se conecta, también al transformador a través del cableado (20) y terminal de conexión (23) . Se ha representado también en esta figura la entrada (8) y salida (9) del bucle de alta tensión, así como los cables de distribución de baja tensión que salen del cuadro (20) para la alimentación eléctrica de la instalación correspondiente.
Pues bien, el centro de transformación eléctrica y compacto que se preconiza, incluye, como es convencional, un equipo de alta tensión (1) , un transformador (2) y un cuadro de baja tensión (3) , basándose la novedad de la invención en que dichos tres componentes están montados conjuntamente formando un módulo compacto, en donde el equipo de alta tensión (1) y el propio cuadro de baja tensión (3) se montan directamente sobre el transformador (2) , concretamente sobre la propia tapa (5) del transformador (2) pero, este montaje es modular, es decir, que cada uno de sus componentes conserva sus propias características y funcionalidad.
El centro incluye una especie de torreta (6) constituida con una prolongación del transformador, a través de la cual se realizan las conexiones entre dicho transformador (2) y el cuadro de baja tensión (3) , mientras que el conexionado entre el equipo de alta tensión (1) y el transformador (2) se realiza en la configuración representada directamente a través de su tercera posición (1' ' ') que incorpora la función de protección.
En las figuras de esta invención, se ha representado un equipo de alta tensión constituido por tres celdas o posiciones de alta tensión (l1), (l1 1) y (1' ' ') pero, lógicamente, pueden utilizarse mayor o menor número de celdas o posiciones según la configuración eléctrica requerida. Asimismo, nos estamos refiriendo a que la función de protección se realiza mediante fusibles, conectados a la tercera posición (l'1) pero, el centro de transformación de la invención sería igualmente válido si se utilizan interruptores automáticos para realizar las funciones de protección.
Como se observa en la figura 5, la torreta (6) está constituida como una prolongación vertical de la tapa del transformador (2) , y por tanto se encuentra también llena de fluido dieléctrico, situándose en su interior las conexiones al transformador, conexiones que acceden al exterior, mediante los correspondientes terminales (12), a través del frontal de la torreta (6) , atornillándose directamente a dichas conexiones (12) los embarrados del cuadro de alta tensión (3) . Estos embarrados están dispuestos en la parte trasera del cuadro de baja tensión
(3), de forma que éste último queda literalmente colgado de la torreta (6) , quedando todos sus elementos de mando en posición frontal, permitiendo así un fácil y cómodo acceso para los operarios.
En cuanto al equipo de alta tensión (1) , se encuentra montado directamente sobre la tapa (5) del transformador, realizándose la conexión eléctrica directa e internamente entre el transformador y la celda o posición que incorpora la función de protección.
No obstante, en una realización preferente mostrada en las figuras 6, 7, 8, 9 y 10, la conexión entre el equipo de alta tensión (1) y el transformador (2) se realiza, a través de un módulo de protección (7) que incorpora los fusibles de las tres fases y que interconecta a su vez el equipo de alta tensión directamente las celdas (1) con el transformador (2) .
Obviamente, en el caso de que la protección se realice mediante interruptor automático, no sería necesaria la utilización del módulo de protección extraible (7) .
Este módulo de protección (7) está constituido preferentemente por una carcasa metálica que incorpora unas cazoletas (13) para la conexión con el equipo de alta tensión y unas cazoletas (14) para la conexión con el transformador, disponiéndose entre cada pareja de cazoletas, correspondientes a la misma fase, el correspondiente fusible (18) . Lógicamente, tanto el transformador (2) como el equipo de alta tensión (1) presentarán también unos terminales eléctricos, en forma de cazoletas, que, mediante los correspondientes conjuntos de unión establecen la continuidad eléctrica con las cazoletas del módulo de protección (7) .
De esta forma cuando se produce la fusión de uno de los fusibles, se retira el módulo de protección (7) y se coloca un nuevo módulo, con lo que se efectúa la sustitución de los tres fusibles simultáneamente, evitándose así posibles errores en la operación. En las figuras 6 y 7, se ha representado una solución en la cual el módulo de protección (7) se constituye mediante una única carcasa indivisible que porta los fusibles (18) de las tres fases y sus correspondientes terminales de conexión (13) y (14) aunque, obviamente, cada fusible con sus correspondientes terminales de enchufe podrían constituirse como una unidad independiente, utilizándose en este caso medios que permitieran fijar entre sí las tres unidades de forma que el operario deba realizar siempre la sustitución simultánea de las tres fases.
En concreto y volviendo a la figura 5, para la incorporación del módulo (7) el transformador (2) presentará una elevación escalonada (17) de su tapa (5) , a modo de meseta, en la cual se disponen las citadas cazoletas o terminales de conexión (15) , mientras que las cazoletas (16) del módulo de media tensión (1) se disponen en el frontal de la celda o posición (l'1'), quedando en un mismo plano vertical de las cazoletas (15) , de tal forma que el módulo de protección (7) se conecta y desconecta de forma rápida, por simple enchufe y queda además en una posición frontal muy accesible, según se observa en las figuras 8 y 9.
Como se observa en la figura 10, el módulo de protección (7) incorpora unas asas (17) para facilitar su manipulación y unos pasadores transversales (18) que impiden la colocación de un módulo equivocado.
El módulo de protección (7) puede incorporar opcionalmente transformadores de intensidad asociados a un relé que complementa la protección por fusibles del sistema, proporcionando funciones de protección como faltas a tierra, sobrecargas, cortocircuitos en baja tensión, funcionamiento a una o dos fases por fusión de un fusible, medida de intensidad, medida de tensión y potencia e incluso temperatura del transformador.
En una realización preferente, los transformadores de intensidad están constituidos mediante unas bobinas toroidales que se disponen alrededor de los terminales de conexión entre el transformador (2) y el módulo de protección (7) , para lo cual el citado módulo presenta, en correspondencia con las cazoletas (14) unos anillos o carcasas (19) en cuyo interior se alojarán las citadas bobinas toroidales .
Además, el relé puede comunicarse opcionalmente con un sistema integrado de telemando que permitirá consultar el estado del centro de transformación, así como activar o desactivar independientemente las funciones de protección deseadas. Igualmente, sobre la elevación escalonada (17) de la tapa (5) del transformador se sitúa el regulador de alta tensión (24) y el conmutador de tensión de alta tensión (25) , quedando estos elementos situados en un plano vertical en el frente de maniobra, propiciando un acceso frontal y por tanto más cómodo para el operario .
Asimismo, y con el fin de que todos los dispositivos de accionamiento y control queden perfectamente accesibles para el operario, se ha previsto que el termómetro (26) del transformador se disponga en la parte frontal del centro de transformación.
Finalmente, decir que el conjunto modular compacto forma una unidad que puede desplazarse fácilmente en el interior del centro de transformación, en base a que si el transformador se monta sobre unas ruedas (11) .

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
Ia.- Centro de transformación modular compacto, que incluyendo un equipo de alta tensión, con función de protección, un transformador y un cuadro de baja tensión, estando el equipo de alta tensión (1) conectado al transformador (2) y éste al cuadro de baja tensión, del que se proyectan los correspondientes cables para distribución y alimentación en baja tensión de instalaciones o edificios, se caracteriza porque los tres elementos correspondientes al equipo de alta tensión (1) , el transformador (2) y cuadro de baja tensión (3), están montados conjuntamente determinando una unidad compacta y modular, en base a que el equipo de alta tensión (1) y cuadro de baja tensión (3) van montados sobre el propio transformador (2), que actúa como elemento portante y soporte para los otros dos elementos (1) y (3) , realizándose las conexiones eléctricas entre dichos tres componentes de forma directa, es decir sin necesidad de utilizar puentes de cables externos.
2a.- Centro de transformación modular compacto, según reivindicación Ia, caracterizado porque el equipo de alta tensión (1) y el cuadro de baja tensión (3) van montados directamente sobre la tapa del transformador
(2), quedando tanto las celdas (1) como el cuadro (3) en un mismo frente vertical, de tal forma que todos los elementos necesarios para la operación y mantenimiento del centro se disponen aproximadamente en un mismo plano vertical y frontal que facilita el acceso y operación de los mismos, incluyéndose en este plano frontal el regulador de alta tensión (24) , el conmutador de tensión de alta tensión (25) , la lectura y regulación del termómetro (26) del transformador y la lectura y regulación del relé electrónico de control. 3a.- Centro de transformación modular compacto, según reivindicación Ia, caracterizado porque el conexionado entre el transformador (2) y el equipo de alta tensión (1) se realiza a través de una elevación escalonada (17) de la tapa del transformador, constituyendo una especie de meseta elevada, sobre la que se monta el equipo de alta tensión (1) , estableciéndose la conexión eléctrica a través de unos terminales enchufables (15), de tal forma que todos los elementos de mando de las celdas (1) quedan dispuestos frontalmente para facilitar el acceso a los operarios.
4a.- Centro de transformación modular compacto, según reivindicación Ia, caracterizado porque el conexionado entre el transformador (2) y el cuadro de baja tensión (3) se realiza a través de una torreta (6), constituida como prolongación vertical de la tapa del transformador y llena de fluido dieléctrico, en cuyo interior se encuentran las conexiones al transformador (2), conexiones que acceden al exterior de la torreta
(6) , través de unos terminales (12) que quedan dispuestos en la parte frontal de la torreta (6) y sobre las que se atornillan directamente los contactos eléctricos del propio cuadro de baja tensión (3) , quedando el cuadro colgado en vertical de la torreta, de tal manera que los elementos de mando quedan dispuestos frontalmente para facilitar el acceso a los operarios.
5a.- Centro de transformación modular compacto, según reivindicación Ia, caracterizado porque la función de protección en alta tensión se realiza a través de un módulo de protección (7) extraíble, estableciéndose una conexión interna entre el transformador (2) y el equipo de alta tensión (1) a través de dicho módulo de protección (7) . 6a.- Centro de transformación modular compacto, según reivindicaciones Ia y 5a, caracterizado porque el modulo de protección extraible (7) incorpora tres terminales enchufables (13) para su conexión con el equipo de alta tensión (1) y otros tantos terminales enchufables (14) para la conexión al transformador (2), disponiéndose entre ellos, de forma fija, los correspondientes fusibles (18) , de forma que la sustitución de uno o varios fusibles se efectúa mediante el cambio del módulo de protección completo, contando para ello el transformador con unos terminales enchufables (15) y la celda de media tensión (1' ' ') con los correspondientes terminales (16) .
7a.- Centro de transformación modular compacto según reivindicaciones Ia, 5a y 6a, caracterizado porque el módulo de protección extraible (7) incorpora transformadores de intensidad asociados a un relé que complementa la protección por fusibles del sistema, proporcionando funciones de protección como faltas a tierra, sobrecargas, cortocircuitos en baja tensión, funcionamiento a una o dos fases por fusión de un fusible, medida de intensidad, medida de tensión y potencia e incluso temperatura, habiéndose previsto que este relé pueda comunicarse con un sistema integrado de telemando que permitirá consultar el estado del centro de transformación, así como activar o desactivar independientemente las funciones de protección deseadas.
8a.- Centro de transformación modular compacto, según reivindicaciones Ia, 5a y 6a, caracterizado porque las conexiones enchufables son del tipo de las que se realizan mediante cazoletas o tulipas y conjuntos de unión. 9a.- Centro de transformación modular compacto, según reivindicaciones Ia, 5a y 6a, caracterizado porque sobre la elevación escalonada (17) de la tapa (5) del transformador (2) se sitúan el regulador de alta tensión (24) y el conmutador de tensión de alta tensión (25) , quedando estos elementos situados en un plano vertical en el frente de maniobra, propiciando un acceso frontal y por tanto más cómodo para el operario.
10a.- Centro de transformación modular compacto, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el transformador (2) esta montado sobre ruedas (11) que posibilitan la movilidad del conjunto o unidad única y compacta que forman el equipo de alta tensión (1) , el transformador (2) y el cuadro de baja tensión (3) .
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