WO2004012312A1 - Centro de transformación modular de reducidas dimensiones - Google Patents

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WO2004012312A1
WO2004012312A1 PCT/ES2002/000375 ES0200375W WO2004012312A1 WO 2004012312 A1 WO2004012312 A1 WO 2004012312A1 ES 0200375 W ES0200375 W ES 0200375W WO 2004012312 A1 WO2004012312 A1 WO 2004012312A1
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transformer
voltage
low voltage
cell
protection
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PCT/ES2002/000375
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Inventor
Javier Ormazabal Ocerin
Original Assignee
Grupo Ormazabal, S.A.
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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

Definitions

  • the present invention relates to a small and modular transformer center whose obvious purpose is to transform high or medium 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 monobloc, or integrated transformation center, specifically designed, but is composed of the same individual components used in any transformation center, that is the transformer, high cell or medium and low voltage switchgear, keeping each of these components with its own identity and separated, 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 medium voltage cell to constitute a protection cell are also object of the invention.
  • 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 or medium voltage cells, while a second part is a transformer, the third part being formed by a low voltage panel, so that these parts are independent and electrically connected.
  • the high or medium voltage cell comprises a voltage input, where appropriate, the output is made by a rigid loop.
  • the same input cell constitutes the medium voltage position that feeds the transformer, which in turn low voltage electricity, connecting this output of the transformer to the low voltage box to which the output cables are screwed, for distribution and corresponding power supply of the installation or building in question.
  • the medium voltage cell incorporates the protection of the transformer, usually by means of fuses or even by means of an automatic switch.
  • the function of the fuses is to prevent electrical failures that may occur downstream, that is, in the medium voltage bridge, the transformer, or the low voltage bridge, before the fuses located in the low voltage panel, in such a way that they do not affect the rest of the medium voltage network, thus limiting the scope of the incident.
  • the transformer and the low-voltage switchgear are usually arranged, although not exclusively, under an enclosure that must offer sufficient conditions of safety and ergonomics for the operators that materialize in adequate accesses or working spaces for the maneuvering and installation of the equipment.
  • the electrical connections between the high cells and the transformer and between the low panel and the transformer are made by external wiring that is very exposed and can lead to accidents and unwanted breakdowns.
  • this wiring can be carried out “in situ", which requires 0 specialized operators to correctly make the different connections, the environmental and local conditions not always being optimal for performing said operations.
  • 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 verify the union quality.
  • connection between the transformer and the low voltage distribution board is made by means of cables with terminals at their ends, these connections reaching high temperatures in normal operating conditions.
  • a bad preparation of the terminals or A bad tightening of these terminals in the low voltage panel can cause fires in the installation, this being one of the possible causes of failure of an electrical transformation center.
  • the wiring between the aforementioned protection cell, the transformer and the low voltage switchboard can be carried out "in situ", which requires specialized operators to correctly make the different connections.
  • the protection function it is usually performed by 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. This measure implies a series of potential risks for people and equipment for the following reasons:
  • An electric arc between the inlet and the connection of the fuses, upstream, can cause an amount of energy that degenerates into an explosion of the tank and fire of the dielectric contained in the tank of the transformer.
  • a bad melting of the fuse causes excessive heating and the temperatures reached can cause the gasification of the dielectric liquid 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 oil.
  • the breakage of 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 makes it difficult to repair the equipment due to contamination.
  • the applicant himself is also the holder of the PCT application ES01 / 00370, concerning a compact modular transformation center, in which both the high voltage equipment and the low voltage switchgear are mounted on the transformer itself, counting for the transformer with a horizontal extension, as an elevated plateau, on which the high-voltage equipment is mounted, disposing on the front side of the elevated plateau pluggable terminals for the connection, by means of joint assemblies, of the protection module of high voltage equipment.
  • the joint assemblies may be, for example, of the type described in European Patent No. 520 933, thereof headline.
  • this modular center refers to the fact that it unifies in a single set the three basic components of a transformation center but, with the particularity that the low-voltage switchgear and the high-voltage equipment are conventional and maintain each of its usual functionality, thus allowing a reduction in costs and greater modularity and interchangeability in case of breakdowns or changes in the electrical scheme of the center.
  • the transformer presents a series of modifications in its cover that consist of a horizontal extension or elevated plateau for the connection of the high equipment and a vertical turret, as an extension of the cover and that is also filled with the dielectric fluid, for the Low voltage panel connection.
  • the transformation center that is recommended has been conceived to solve the problem described above, on the basis of a simple solution but no less effective, based on combining in a single compact set of small dimensions, the transformer, the cell of high or medium voltage and the low voltage panel but, with the particularity that this compaction is totally modular because, not only the high equipment and the low panel are independent, but the transformer is also independent, connecting the others two teams directly on the same standard cover.
  • the electrical connection between the medium voltage cell and the transformer is carried out directly on the cover of the latter, through female-type connection bushings arranged in the transformer's standard cover itself, establishing the electrical connection through plug-in terminals or assemblies. of Union.
  • the medium voltage cell also incorporates female type terminals in which the aforementioned quick plug terminals or junction assemblies are connected. In this way the high or medium voltage cell is supported, by its base, directly on the transformer cover and the control elements of the cell are arranged frontally to facilitate access to the operators.
  • the electrical connection is direct, that is, without external cable bridges with terminals, nor a busbar, this connection being made at the factory, so that they are not exposed to the outside, solving the problems due to the existence of the wiring.
  • this connection is not fixed but of the plug-in type, which allows the connection and disconnection of the cell when necessary, keeping each unit independent of its functional capacity, with the special feature that both the high and medium cells and the transformer They are conventional, without requiring the use of special units. This allows the use of standard warehouse equipment for the assembly or replacement of any of the units in case of repair or replacement of the electrical scheme used.
  • connections between the transformer and the low-voltage switchboard can be made through the traditional solution through the use of low-voltage cables or rods, so that the three units that constitute the center are completely conventional with the advantages already mentioned.
  • connection between the transformer and the low-voltage switchboard is made through a kind of vertical turret filled with oil that is 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 compact transformation center achieved according to this last possibility will occupy a minimum space, thus reducing the space requirements for the installation, leaving only the input and output wiring of the high or medium voltage loop, the low voltage output and optionally the low voltage bridge, using a medium voltage cell and a conventional low panel and a transformer, also conventional, with a slight modification in its upper cover.
  • the medium voltage cell can incorporate in its interior the fuses of the three phases, thus also acting as a protection cell, and since the fusion of These should be exclusively due to a transformer failure, the cell would be changed and the fuses changed at the factory, thus preventing assembly errors during maintenance operations.
  • the protection cell can optionally incorporate current transformers associated with a relay that complements the protection by fuses of the system, providing three-phase opening functions of the circuit, and protection such as earth faults, overloads, short-circuits in low voltage, operation at one or two phases by melting a fuse, intensity measurement, voltage and power measurement and even temperature.
  • This relay can optionally be combined 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.
  • a medium voltage switchgear a conventional low voltage switchboard in terms of its structure and functionality, being able to use a conventional or slightly modified transformer, this modification being the incorporation or extension of the transformer cover, vertical in the form of a turret, for the support and connection of the low voltage panel and the inclusion of female connectors for coupling with the medium voltage switchgear.
  • 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 made 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.
  • Figure 1. Shows a front view of a conventional electrical transformation center.
  • Figure 2 shows a representation according to a general perspective of the center of transformation of small dimensions made in accordance with the object of the present invention.
  • Figure 3. Shows a representation according to a general perspective of the medium voltage cell and the transformer, together with the coupling system between transformer and medium voltage cell and a coupling of the low panel by means of a turret.
  • Figure 4. Shows a representation according to a general perspective of the medium voltage cell and the transformer, with conventional low voltage output, together with the coupling system between transformer and medium voltage cell.
  • Figure 5. Shows, in perspective, a general view of the medium voltage cell in which the transformer protection fuses are incorporated, according to the object of the invention.
  • Figure 1 shows a typical configuration of a transformation center, consisting of a set of medium voltage cells (1), a transformer (2) and a low voltage panel (3), the cells (1) being connected to the transformer through the corresponding wiring (17) and terminals (18), while the low voltage panel (3) is connected, also to the transformer through the wiring (16) and the connection terminals (19). 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 (10) that leave the panel (3) for the power supply of the corresponding installation.
  • the center of electrical transformation and small dimensions that is recommended includes, as is conventional, one or several medium voltage cells (1), a transformer (2) and a low voltage panel (3), based on the novelty of the invention in which said three components are assembled together forming a compact module, wherein the medium voltage cell (1) and the low voltage panel (3) are mounted directly on the transformer (2), specifically on the own transformer cover (5)
  • the medium voltage cell (1) is directly supported, by its lower base, on the transformer cover (2), making the electrical connection between both elements by terminals plug-ins or joint assemblies (15), such as those described in European patent 0 520 933 of the same applicant, counting the transformer with female connection terminals (14) arranged in the transformer's own cover (5) (2) and the average cells (1) with similar terminals
  • the cover (5) of the transformer (2) incorporates a turret (6) constituted with a vertical extension of the transformer cover (2), and therefore is also full of oil, placing the connections to the transformer inside, connections that access the outside, through the corresponding terminals (12), through the front of the turret (6), screwing the busbars of the module directly into said connections (12) low voltage (3).
  • These busbars are arranged at the rear of the low voltage panel (3), so that the latter is literally hung from the turret (6), leaving all its control elements in the frontal position, thus allowing easy and convenient access for the operators.
  • the turret (6) also allows, when not completely filled with oil, to serve as an expansion tank, thus allowing the expansion of the dielectric liquid as a result of the expansion, mainly of the transformer elements (2), due to the elevation of temperature Said turret (6) thus acts as an added security element for the transformation center.
  • connection between the low voltage panel (3) and the transformer (2) can be made by a traditional solution based on cables or tension bars, solution is in which the cover of the transformer does not undergo any modification other than the incorporation of the connecting bolts (14).
  • a high or medium voltage protection cell (1) has been shown, however, other cells can be added thereto in order to configure the desired electrical scheme.
  • the protection function is carried out by means of fuses, but the transformation center of the invention would be equally valid if an automatic switch were used to perform the protection functions.
  • the same medium voltage cell (1) incorporates, optionally, as shown in figure (5), the fuses (4) for the protection of the transformer inside.
  • a relay can be optionally incorporated, which, associated with some current transformers or sensors, complement 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 fuse fusion, intensity measurement, voltage measurement and power and even temperature, data transmission, etc.
  • the current transformers or sensors are constituted by toroidal coils that are arranged by wrapping the connection terminals (15) between the transformer (2) and the protection cell (1), for which space is used of separation between both medium voltage equipment.
  • 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 activate or deactivate the desired protection functions or perform maneuvers in the transformation center by means of a remote signal.
  • the low voltage panel (3) has the corresponding outputs (10) for low voltage distribution and corresponding power to the buildings or facilities in question.
  • the compact modular assembly forms a unit that can easily move inside the transformation center, since the transformer can incorporate wheels (11), and therefore, the assembly moves easily, as opposed to the centers customary in which the high or medium modules and the low panel are not movable and the transformer, although it incorporates wheels, has the limitation of the wiring bridges that impede its movement.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

El centro de transformación incluye una celda de protección (1), un transformador (2) y un cuadro de baja tensión (3), conectados entre sí, de manera que dichos tres componentes forman un conjunto o unidad de reducidas dimensiones al estar las celdas de media tensión (1) y cuadro de baja tensión (3) montados directamente sobre la tapa (5) de dicho transformador (2). El conexionado entre la celda de protección (1) y el transformador (2) se realiza directamente a través de conectores tipo hembra y sus correspondientes conjuntos de unión, 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 DE REDUCIDAS
DIMENSIONES
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 de reducidas dimensiones y modular, cuya evidente finalidad es la de transformar la energía eléctrica de alta o media 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 la aparamenta de media tensión, el transformador y el cuadro de baja tensión, está constituido como un conjunto modular y de reducidas dimensiones (compacto) que simplifica considerablemente las operaciones de instalación y conexionado del centro de transformación, minimiza los fallos eléctricos durante la instalación, funcionamiento y operaciones de mantenimiento del centro de transformación, todo ello en un módulo 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 está constituido como un monobloque, o centro de transformación integrado, diseñado específicamente, sino que está compuesto por los mismos componentes individuales utilizados en cualquier centro de transformación, esto es el transformador, celda de alta o media 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 la celda de media tensión para constituir una celda de protección.
ANTECEDENTES DELAINVENCIÓN
Los centros de transformación eléctrica están básicamente constituidos por tres elementos o partes fundamentales, aunque independientes entre sí, una de cuyas partes la determinan las celdas de alta o media 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 para zonas de escasa densidad de carga, la celda de alta o media tensión comprende una entrada de tensión realizándose, si procede, la salida mediante un bucle rígido. La misma celda de entrada constituye la posición de media tensión que alimenta al transformador, del cual a su vez sale la electricidad en baja tensión, conectándose esta salida del transformador al cuadro de baja tensión al que se le atornillan los cables de salida, para distribución y correspondiente alimentación eléctrica de la instalación o edificio de que se trate.
En el caso mencionado, la celda de media tensión 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 el puente de media tensión, el transformador, o el puente de baja tensión, antes de los fusibles situados en el cuadro de baja tensión, de tal manera que no repercutan en el resto de la red de media tensión, limitando así el alcance del incidente.
Pues bien, el conjunto determinado por la celda de alta o media tensión, el transformador y el cuadro de baja tensión, suelen disponerse, aunque no exclusivamente, bajo una envolvente que debe 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. '5
El principal requisito, en cuanto al espacio es la necesidad de disponer de un frente libre de 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 0 personas. Esto hace que en la practica se requiera una gran cantidad de espacio
(aproximadamente 8 -r- 10 metros cuadrados) para la ubicación de todos los componentes del centro, lo que supone un gran coste para la empresa de suministro eléctrico. Es por ello que, en la actualidad, hay un gran interés en que los equipos ocupen cada vez espacios más reducidos. 5
Por otro lado, las conexiones eléctricas entre las celdas de alta y el transformador y entre el cuadro de baja y el transformador se realizan mediante cableado externo que queda muy expuesto pudiendo dar lugar a accidentes y averías no deseadas. Además, este cableado puede realizarse "in situ", lo que requiere de 0 operarios especializados para realizar correctamente las distintas conexiones, no siendo siempre las condiciones ambientales y locales óptimas para la realización de dichas operaciones.
En concreto, las conexiones entre la aparamenta de maniobra de alta 5 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 0 distribución de baja tensión se realiza mediante cables con terminales en sus extremos, alcanzando estas conexiones temperaturas elevadas en condiciones normales de funcionamiento. En ocasiones una mala confección de los terminales o un mal apriete de estos terminales en el cuadro de baja tensión puede provocar incendios en la instalación, siendo ésta una de las posibles causas de fallo de un centro de transformación eléctrica.
Por otro lado, nos encontramos con la problemática de la reposición o cambio de los fusibles de media tensión. El problema se produce cuando en esas operaciones se toman decisiones precipitadas o no se realizan adecuadamente y así por ejemplo:
> Mala colocación del fusible, provocando mal contacto y un calentamiento excesivo que finalmente acaba provocando el fallo de la instalación. Esta incidencia puede llegar a provocar un disparo de la protección de la subestación o cabecera y la pérdida de la aparamenta de alta tensión
^ No disponibilidad del calibre adecuado (según la potencia del transformador) y se utiliza otro calibre con consecuencias negativas para la celda de media tensión o para la protección del transformador.
^ Cuando un fusible funde, se recomienda cambiar las tres fases (los tres fusibles) por si alguno de ellos ha quedado dañado pero, esta tarea no siempre se realiza, 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 potenciales 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 terreno. - 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 muy expuesto pudiendo provocar accidentes y averías no deseadas.
- El cableado entre la comentada celda de protección, el transformador y el cuadro de baja tensión, puede 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 tendencia a 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 que están compuestas por centros de transformación monobloque, es decir, en los cuales externamente se aprecia una única unidad que integra las funciones de alta tensión, transformación y baja tensión, alojándose las funciones de alta tensión y los fusibles dentro de la propia cuba del transformador y por tanto sumergidas en el mismo líquido dieléctrico.
Estas soluciones resuelven los problemas citados anteriormente pero, al estar constituidas como una unidad monobloque en caso de avería deben retirarse y sustituirse completas, lo que requiere contar con unidades de reserva completas, 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. Esta medida lleva implícita una serie de riesgos potenciales para las personas y los equipos por los siguientes motivos:
- Un arco eléctrico entre la entrada y la conexión de los fusibles, aguas arriba, puede provocar una cantidad de energía que degenere en una explosión de la cuba e incendio del 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 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 aceite.
- 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 dificulta la reparación del equipo debido a la contaminación.
El propio solicitante es titular también de la solicitud PCT ES01/00370, relativa a un centro de transformación modular compacto, en el cual, tanto el equipo de alta tensión, como el cuadro de baja tensión, están montados sobre el propio transformador, contando para ello el transformador con una prolongación horizontal, a modo de meseta elevada, sobre la cual se monta el equipo de alta tensión, disponiéndose en la cara frontal de la meseta elevada unos terminales enchufábles para la conexión, mediante conjuntos de unión, del módulo de protección del equipo de alta tensión. Los conjuntos de unión pueden ser, por ejemplo, del tipo de los descritos en la patente europea n 0 520 933, del mismo titular.
Una de las principales ventajas de este centro modular se refiere al hecho de que unifica en un solo conjunto los tres componentes básicos de un centro de transformación pero, con la particularidad de que el cuadro de baja tensión y el equipo de alta son convencionales y mantienen cada uno su funcionalidad habitual, permitiendo así una reducción en los costes y una mayor modularidad e intercambiabilidad en caso de averías o de cambios en el esquema eléctrico del centro. Para ello, el transformador presenta una serie de modificaciones en su tapa que consisten en una prolongación horizontal o meseta elevada para la conexión del equipo de alta y una torreta vertical, como prolongación de la tapa y que también está llena del fluido dieléctrico, para la conexión del cuadro de baja tensión.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El centro de transformación que se preconiza, ha sido concebido para resolver la problemática anteriormente expuesta, sobre la base de una solución sencilla pero no por ello menos eficaz, basándose en aunar en un solo conjunto compacto de reducidas dimensiones, el transformador, la celda de alta o media tensión y el cuadro de baja tensión pero, con la particularidad de que esa compactación es totalmente modular por cuanto, no solo el equipo de alta y el cuadro de baja son independientes, sino que el transformador es también independiente, conectándose los otros dos equipos directamente sobre la tapa standard misma.
En concreto, la conexión eléctrica entre la celda de media tensión y el transformador se realiza directamente sobre la tapa de este, a través de pasatapas de conexión tipo hembra dispuestos en la propia tapa standard del transformador, estableciéndose la conexión eléctrica mediante terminales enchufables o conjuntos de unión. Para ello, la celda de media tensión incorpora también unos terminales tipo hembra en los que se conectan los mencionados terminales de enchufe rápido o conjuntos de unión. De esta manera la celda de alta o media tensión queda apoyada, por su base, directamente sobre la tapa del transformador y los elementos de mando de la celda quedan dispuestos frontalmente para facilitar el acceso a los operarios.
La conexión eléctrica es directa, es decir, sin puentes de cables exteriores con terminales, ni un embarrado, realizándose esta conexión en fábrica, por lo que se evita que queden expuestas al exterior, solucionándose los problemas debidos a la existencia del cableado. Además, esta conexión no es fija sino de tipo enchufable, lo que permite la conexión y desconexión de la celda cuando sea necesario, manteniendo cada unidad independiente su capacidad funcional, con la especial particularidad de que tanto las celdas de alta y media como el transformador son convencionales, sin requerir la utilización de unidades especiales. Esto permite utilizar equipos estándar de almacén para el montaje o sustitución de alguna de las unidades en caso de reparación o cambio del esquema eléctrico utilizado.
Las conexiones entre el transformador y el cuadro de baja tensión se pueden realizar a través de la solución tradicional mediante el empleo de cables o barras de baja tensión, de manera que las tres unidades que constituyen el centro son completamente convencionales con las ventajas ya mencionadas.
No obstante, para conseguir un conjunto más compacto, se ha previsto que la conexión entre el transformador y el cuadro de baja tensión se realice a través de una especie de torreta vertical llena aceite que se construye 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. El centro de transformación compacto conseguido según esta ultima posibilidad, 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 o media tensión, la salida en baja tensión y opcionalmente el puente de baja tensión, utilizando para ello una celda de media tensión y un cuadro de baja convencionales y un transformador, también convencional, con un ligera modificación en su tapa superior.
Por otro lado, y con objeto de solucionar los problemas mencionados durante la sustitución de los fusibles, la celda de media tensión puede incorporar en su interior los fusibles de las tres fases, actuando así también como celda de protección, y dado que la fusión de los mismos se debería exclusivamente a un fallo del transformador, la celda sería cambiada y los fusibles cambiados en fábrica, impidiendo así que se produzcan errores de montaje durante las operaciones de mantenimiento.
La celda de protección puede incorporar opcionalmente transformadores de intensidad asociados a un relé que complementa la protección por fusibles del sistema, proporcionando funciones de apertura trifásica del circuito, y 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. Este relé puede comumcarse 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.
Asimismo, con objeto de facilitar un acceso fácil y cómodo a los operarios, el acceso al regulador de tomas de tensión del transformador también es frontal.
Por lo tanto, en el centro modular y compacto que se propone participa una aparamenta de media tensión, un cuadro de baja tensión convencional en cuanto a su estructura y funcionalidad, pudiendo utilizarse un transformador convencional o ligeramente modificado, siendo esta modificación la incorporación o prolongación de la tapa del transformador, vertical en forma de torreta, para el soporte y conexión del cuadro de baja tensión y la inclusión de unos conectores hembra para su acople con la aparamenta de media 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, probadas, 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.
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 ilustra- tivo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista frontal de un centro de transformación eléctrico convencional.
La figura 2.- Muestra una representación según una perspectiva general del centro de transformación de reducidas dimensiones realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención.
La figura 3.- Muestra una representación según una perspectiva general de la celda de media tensión y del transformador, junto con el sistema de acoplamiento entre transformador y celda de media tensión y un acoplamiento del cuadro de baja mediante torreta.
La figura 4.- Muestra una representación según una perspectiva general de la celda de inedia tensión y del transformador, con salida en baja tensión convencional, junto con el sistema de acoplamiento entre transformador y celda de media tensión.
La figura 5.- Muestra, en perspectiva, una vista general de la celda de media tensión en la que se incorporan los fusibles de protección del transformador, según el objeto de la invención.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
En la figura 1 se ha representado una configuración típica de un centro de transformación, constituido por un conjunto de celdas de media tensión (1), un transformador (2) y un cuadro de baja tensión (3), estando las celdas (1) conectadas al transformador a través del correspondiente cableado (17) y terminales (18), mientras que el cuadro de baja tensión (3) se conecta, también al transformador a través del cableado (16) y los terminales de conexión (19). 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 (10) que salen del cuadro (3) para la alimentación eléctrica de la instalación correspondiente.
Pues bien, el centro de transformación eléctrica y de reducidas dimensiones que se preconiza, incluye, como es convencional, una o varias celdas de media 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 la celda de media 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 funcionalidades.
En concreto, tal y como se observa en las figuras 2 y 3, la celda de media tensión (1) queda directamente apoyada, por su base inferior, sobre la tapa del transformador (2), realizándose la conexión eléctrica entre ambos elementos mediante terminales enchufables o conjuntos de unión (15), como por ejemplo los descritos en la patente europea 0 520 933 del mismo solicitante, contando para ello el transformador con unas bornas de conexión tipo hembra (14) dispuestas en la propia tapa (5) del transformador (2) y la celdas de media (1) con similares bornas
(13).
Según la realización preferente, representada en las figuras 2 y 3, la tapa (5) del transformador (2) incorpora una torreta (6) constituida con una prolongación vertical de la tapa del transformador (2), y por tanto se encuentra también llena de aceite, 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 módulo de baja tensión (3). Estos embarrados están dispuestos en la parte trasera del cuadro de baja tensión (3), de forma que este 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.
La torreta (6) permite además, cuando no se llena completamente de aceite, servir como deposito de expansión, permitiendo así la expansión del líquido dieléctrico como consecuencia de la dilatación, fundamentalmente de los elementos del transformador (2), a causa de la elevación de la temperatura. La citada torreta (6) actúa así como un elemento de seguridad añadido para el centro de transformación.
En otra variante de realización, mostrada en la figura 4, la conexión entre el cuadro de baja tensión (3) y el transformador (2) puede realizarse mediante una solución tradicional basada en cables o barras de tensión, solución esta en la cual la tapa del transformador no sufre más modificación que la incorporación de las bomas de conexión (14).
En las figuras de esta invención, se ha representado una celda de alta o media tensión (1) de protección, no obstante, se pueden añadir a ésta otras celdas con objeto de configurar el esquema eléctrico deseado. Asimismo, nos estamos refiriendo a que la función de protección se realiza mediante fusibles pero, el centro de transformación de la invención sería igualmente válido si se utilizara un interruptor automático para realizar las funciones de protección.
La misma celda de media tensión (1) incorpora, opcionalmente, según se observa en la figura (5), los fusibles (4) para la protección del transformador en su interior.
De esta forma cuando se funde uno de los fusibles (4), debido a un fallo en el transformador, junto con el transformador (2) se retira la celda de protección (1) y se coloca una nueva, con lo que se efectúa la sustitución de los tres fusibles simultáneamente, evitándose así posibles errores en la operación.
Con objeto de incrementar las capacidades de protección de la celda de protección (1), se puede incorporar opcionalmente un relé, el cuál, asociado a unos transformadores o sensores de intensidad, complementan 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, transmisión de datos, etc.
En una realización preferente, los transformadores o sensores de intensidad están constituidos mediante unas bobinas toroidales que se disponen envolviendo los terminales de conexión (15) entre el transformador (2) y la celda de protección (1), para lo cual se aprovecha el espacio de separación entre ambos equipos de media tensión.
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 o realizar maniobras en el centro de transformación mediante señal remota.
El cuadro de baja tensión (3) cuenta con las correspondientes salidas (10) para distribución de baja tensión y correspondiente alimentación a los edificios o instalaciones de que se trate.
Finalmente, decir que el conjunto modular compacto forma una unidad que puede desplazarse fácilmente en el interior del centro de transformación, dado que el transformador puede incorporar unas ruedas (11), y por tanto, el conjunto se mueve fácilmente, como contraposición a los centros habitúales en los cuales los módulos de alta o media y el cuadro de baja no son desplazables y el transformador, aunque incorpore ruedas, presenta la limitación de los puentes de cableado que impiden su movimiento.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
Ia.- Centro de transformación modular de reducidas dimensiones, que incluyendo una o varias celdas de media tensión, un transformador y un cuadro de baja tensión, estando la función de protección de media tensión (1) conectada al transformador (2) y éste al cuadro de baja tensión (3), del que se proyectan los correspondientes cables para distribución y alimentación de instalaciones o edificios a baja tensión, y estando las celdas de media tensión (1) y cuadro de baja tensión (3) montados sobre el propio transformador (2), que actúa como elemento portante y soporte para los otros dos elementos (1) (3) se caracteriza porque el conexionado entre el transformador (2) y la celda de media tensión (1) se realiza a través de bornas de conexión tipo hembra (14) (13) situadas respectivamente, en la tapa convencional del transformador y en la celda de baja tensión (1), estableciéndose la conexión eléctrica entre ambos mediante terminales enchufables o conjuntos de unión (15), de tal forma que la celda de media tensión (1) queda apoyada directamente sobre la tapa del transformador y todos los elementos de mando de las celdas (1) quedan dispuestos frontalmente para facilitar el acceso a los operarios.
2a.- Centro de transformación modular de reducidas dimensiones, según reivindicación Ia, caracterizado porque la función de protección de alta o media tensión se realiza a través de la propia celda de media tensión (1) que incorpora en su interior los fusibles de protección (4), constituyendo así una celda de protección, de forma que la sustitución de uno o varios fusibles se efectúa mediante el cambio de la celda de protección (1) completa.
3a.- Centro de transformación modular de reducidas dimensiones, según reivindicaciones 4a, caracterizado porque la celda de protección de media tensión (1) incorpora tres terminales enchufables (15) para su conexión con el transformador (2).
4a.- Centro de transformación modular de reducidas dimensiones según reivindicaciones Ia, 2a y 3a, caracterizado porque entre la celda de protección de media tensión (1) y el transformador (2) se disponen, opcionalmente, transformadores o sensores de intensidad asociados a un relé que complementa la protección por fusibles del sistema, proporcionando funciones-de^rρtección 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.
5a.- Centro de transformación modular de reducidas dimensiones, según reivindicaciones Ia, 3a y 4a, caracterizado porque las conexiones enchufables son del tipo de las que se realizan mediante bornas tipo hembra o tulipas y conjuntos de unión.
6a.- Centro de transformación modular de reducidas dimensiones, 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 aceite, 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.
7a.- Centro de transformación modular de reducidas dimensiones, según reivindicación Ia y 6a caracterizado la torreta de baja tensión no se llena completamente, actuando así como depósito de expansión, permitiendo la expansión del líquido dieléctrico como consecuencia de la dilatación, fundamentalmente de los elementos del transformador, a causa de la elevación de temperatura.
8a.- Centro de transformación modular de reducidas dimensiones, 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 forma la celda de protección de alta o media tensión (1), el transformador (2) y el cuadro de baja tensión (3).
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