Arrollamiento de transformador.

Arrollamiento de transformador (10, 40, 60, 80), con al menos dos módulos de arrollamiento de varias capas (12,

14, 42, 44, 46, 48, 64, 66) anidados uno en otro de manera hueca-cilíndrica, conectados eléctricamente en serie(24), que se extienden alrededor de un eje de arrollamiento común (18, 50, 62, 82), con al menos un canal derefrigeración (16, 52, 68, 90), que está dispuesto a lo largo del mismo eje de arrollamiento (18, 50, 62, 82) demanera hueca-cilíndrica entre los módulos de arrollamiento (12, 14, 42, 44, 46, 48, 64, 66), caracterizado por quedentro del al menos un canal de refrigeración (16, 52, 68, 90) al menos por secciones a lo largo de su perímetroradial está prevista una pantalla eléctrica plana (20, 22, 54, 56, 58, 72, 74, 92, 94) que se extiende a lo largo deaproximadamente toda la longitud axial, a través de la que la capacidad eléctrica en el arrollamiento detransformador conectado eléctricamente en serie está distribuida de manera uniforme.

Arrollamiento de transformador

La invención se refiere a un arrollamiento de transformador, con al menos dos módulos de arrollamiento de varias capas, anidados uno en otro de manera hueca-cilíndrica, que se extienden alrededor de un eje de arrollamiento común conectados eléctricamente en serie y con al menos un canal de refrigeración, que está dispuesto a lo largo del mismo eje de arrollamiento de manera hueca-cilíndrica entre los módulos de arrollamiento.

Un arrollamiento de este tipo se conoce por ejemplo a partir del documento WO 2006/103193.

En general se conoce que los transformadores de potencia, transformadores de potencia que, por ejemplo, se realizan con una potencia nominal de algunos MVA y en un intervalo de tensión de por ejemplo 5 kV a 30 kV o 110 kV, en parte incluso hasta 170 kV, también como transformadores en seco, siendo posibles en el intervalo de tensión mencionado por último por completo también potencias nominales de 50 MVA y superiores. Durante el funcionamiento de un transformador se genera en sus arrollamientos eléctricos un calor perdido, que ha de evacuarse al entorno. Por lo tanto, para fines de refrigeración de un transformador en seco de este tipo está formado en la mayoría de los casos al menos un canal de refrigeración guiado a lo largo de la extensión axial del arrollamiento, para expulsar el calor perdido preferiblemente por medio de refrigeración por aire natural a partir del interior del arrollamiento. Para aumentar el efecto de refrigeración, en particular el arrollamiento de subtensión que habitualmente se encuentra radialmente hacia dentro está dividido en varios segmentos de arrollamiento huecocilíndricos radialmente separados y conectados eléctricamente en serie, entre los que está dispuesto así mismo un canal de refrigeración hueco-cilíndrico.

Sin embargo, en esto es desventajoso que la capacidad (parásita) del arrollamiento conectado conjuntamente ya no esté distribuida de forma aproximadamente homogénea sobre las vueltas de arrollamiento individuales, sino que más bien se forme una zona con baja capacidad en la zona del canal de refrigeración. Éste es el caso en particular de los transformadores en seco, porque en ellos son habituales canales de refrigeración con un grosor de algunos centímetros, mientras que en el caso de transformadores llenos de aceite el grosor de los canales de refrigeración se encuentra en el intervalo milimétrico, de modo que la variación capacitiva del arrollamiento cae mínimamente de manera correspondiente.

Este efecto es significativo en particular en el caso de una carga de tensión transitoria del arrollamiento, es decir en el caso de un impulso de tensión que llega desde el exterior a las conexiones del arrollamiento, por ejemplo con un tiempo de subida en el intervalo de !s. Debido a la parte fundamental altamente frecuente de un impulso de tensión de este tipo, la tensión se distribuye a lo largo de las vueltas individuales del arrollamiento de manera correspondiente a su capacidad respectiva. Dado que la capacidad, debido a la implantación del canal de refrigeración está distribuida ahora de manera no uniforme, resulta también una solicitación de tensión no uniforme desventajosa del conductor, que habitualmente está diseñado a lo largo de toda su longitud para la misma solicitación de tensión.

Partiendo de este estado de la técnica, es objetivo de la invención indicar un arrollamiento de transformador con distribución de tensión homogeneizada con carga de tensión transitoria.

Este objetivo se soluciona mediante un arrollamiento de transformador del tipo mencionado al principio. Éste se caracteriza por que dentro del al menos un canal de refrigeración al menos por secciones a lo largo de su perímetro radial está prevista una pantalla eléctrica plana que se extiende a lo largo de aproximadamente toda la longitud axial, a través de la que la distribución de capacidad eléctrica en el arrollamiento de transformador conectado eléctricamente es uniforme.

La idea fundamental de la invención consiste en dotar el espacio interior hueco-cilíndrico del al menos un canal de refrigeración, que se extiende en la mayoría de los casos a lo largo de toda la longitud axial del arrollamiento de transformador, de una pantalla eléctricamente conductora, interior respectiva, de modo que por un lado se reproduzcan las propiedades capacitivas de vueltas adicionales, que habría que prever sin la presencia de un canal

de refrigeración en la misma, por ejemplo al menos en parte.

Por otro lado, la pantalla respectiva ha de diseñarse de tal manera que la función de refrigeración del canal de refrigeración no se vea influida negativamente, o en el caso ideal incluso se mejore. Esto se consigue mediante una configuración preferiblemente plana, de tipo chapa, de la pantalla respectiva, que está dispuesta a lo largo de la extensión axial del canal de refrigeración. Preferiblemente ha de evitarse una orientación de la pantalla, también en zonas parciales, en transversal a una dirección de flujo a través del canal de refrigeración respectivo, para no influir negativamente en el efecto de refrigeración. Un ejemplo de ello es una chapa que está prevista, por ejemplo enrollada en forma cilíndrica, en el canal de refrigeración. No obstante, será necesaria en ciertas zonas de la pantalla una ruptura respectiva, para permitir en la misma la separación necesaria de los dos módulos de 65 arrollamiento radialmente contiguos, por ejemplo mediante nervios o cepos. También puede concebirse una segmentación de tipo cáscara cilíndrica de una pantalla.

En una configuración preferida del arrollamiento de transformador de acuerdo con la invención, el al menos un canal de refrigeración presenta una pare radialmente interior y una pared radialmente exterior, por la que está rodeada una cavidad de canal, estando dispuesta en al menos uno de los dos lados de pared dirigidos a la cavidad una pantalla eléctrica. Las paredes de este tipo que rodean la cavidad de canal, por un lado no son poco habituales en la configuración de un canal de refrigeración, incluso cuando no están previstas pantallas eléctricas adicionales en el mismo. De este modo, un canal de refrigeración de este tipo puede fabricarse mediante anidado uno en otro de dos piezas en bruto de un material de aislamiento con separación radial adicional de manera ventajosa. Por otro lado, durante la fabricación está prevista una pantalla eléctrica respectiva de manera correspondiente sin problemas en al menos uno de los dos lados dirigidos al canal de refrigeración interior. En este caso, además de la colocación de una pantalla de tipo chapa puede concebirse también cubrir el lado de pared en cuestión con un material de laca conductor.

Ha de indicarse que una disposición adicional de una pantalla, por ejemplo en el centro radial del canal de refrigeración, repercute de manera ventajosa para conseguir una distribución de capacidad lo más homogénea posible. Una pantalla instalada en el centro de esta manera aumenta además de manera ventajosa la superficie de interacción con el medio de refrigeración, aire, que fluye a través del canal de refrigeración, y mejora de este modo el efecto de refrigeración.

En una variantes de la invención adicional, la al menos una pantalla eléctrica está conectada de manera galvánica con una capa de arrollamiento radialmente adyacente. Esto repercute, según la configuración adicional del arrollamiento, positivamente en la distribución de potencial en el caso de una carga de tensión transitoria, pero también en la solicitación de tensión de los conductores en el caso de funcionamiento estacionario con frecuencia de red.

De acuerdo con la invención, en el caso de arrollamientos de conductor en banda con una vuelta por capa de arrollamiento se ha demostrado que es ventajoso si la al menos una pantalla eléctrica está dispuesta en paralelo al eje de arrollamiento. En este caso, la distribución de potencial es constante a lo largo de la longitud axial del arrollamiento en cada capa de arrollamiento, por lo tanto la ha de seleccionarse también la alineación de la pantalla eléctrica, que se orienta en una distribución de potencial a esperar en el caso de solicitación de tensión transitoria, en paralelo al eje de arrollamiento. Esto ha resultado ser la variante de disposición que menos influye en el flujo de medio de refrigeración a través del canal de refrigeración.

De manera correspondiente a una forma de configuración adicional de la invención, que está prevista para arrollamientos de transformador con varias vueltas realizadas axialmente adyacentes por capa de arrollamiento, la al

menos una pantalla eléctrica está dispuesta... [Seguir leyendo]

1. Arrollamiento de transformador (10, 40, 60, 80) , con al menos dos módulos de arrollamiento de varias capas (12, 14, 42, 44, 46, 48, 64, 66) anidados uno en otro de manera hueca-cilíndrica, conectados eléctricamente en serie 5 (24) , que se extienden alrededor de un eje de arrollamiento común (18, 50, 62, 82) , con al menos un canal de refrigeración (16, 52, 68, 90) , que está dispuesto a lo largo del mismo eje de arrollamiento (18, 50, 62, 82) de manera hueca-cilíndrica entre los módulos de arrollamiento (12, 14, 42, 44, 46, 48, 64, 66) , caracterizado por que dentro del al menos un canal de refrigeración (16, 52, 68, 90) al menos por secciones a lo largo de su perímetro radial está prevista una pantalla eléctrica plana (20, 22, 54, 56, 58, 72, 74, 92, 94) que se extiende a lo largo de aproximadamente toda la longitud axial, a través de la que la capacidad eléctrica en el arrollamiento de transformador conectado eléctricamente en serie está distribuida de manera uniforme.

2. Arrollamiento de transformador de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el canal de refrigeración (16, 52, 68, 90) presenta una pared radialmente interior (26) y una pared radialmente exterior (28) , por

la que está rodeada una cavidad de canal y por que en al menos uno de los dos lados de pared dirigidos a la cavidad está dispuesta una pantalla eléctrica (20, 22, 54, 56, 58, 72, 74, 92, 94) .

3. Arrollamiento de transformador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que al

menos una pantalla eléctrica (20, 22, 54, 56, 58, 72, 74, 92, 94) está conectada (76) de manera galvánica con una 20 capa de arrollamiento radialmente adyacente.

4. Arrollamiento de transformador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el arrollamiento de transformador está realizado como arrollamiento de conductor en banda (70) con una vuelta por capa de arrollamiento y la al menos una pantalla eléctrica (20, 22, 54, 56, 58, 72, 74, 92, 94) está dispuesta en paralelo al eje de arrollamiento (18, 50, 62, 82) .

5. Arrollamiento de transformador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que los módulos de arrollamiento (12, 14, 42, 44, 46, 48, 64, 66) están realizados con varias vueltas axialmente adyacentes (84, 88) por capa de arrollamiento y la al menos una pantalla eléctrica (92, 94) está dispuesta en diagonal con respecto al eje de arrollamiento (18, 50, 62, 82) de manera correspondiente a una distribución de potencial eléctrico que cabe esperar.

6. Arrollamiento de transformador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que varios módulos de arrollamiento axialmente contiguos (12, 14, 42, 44, 46, 48, 64, 66) están dotados de canal de 35 refrigeración (16, 52, 68, 90) y pantalla eléctrica plana (20, 22, 54, 56, 58, 72, 74, 92, 94) .

7. Arrollamiento de transformador de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que al menos un canal de refrigeración común (52) se extiende a lo largo de toda la longitud axial de los módulos de arrollamiento axialmente contiguos y la al menos una pantalla eléctrica plana (54) está prevista a lo largo de toda la longitud axial del canal de refrigeración (52) .

8. Arrollamiento de transformador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que están previstos dos arrollamientos separados de manera galvánica para tensiones nominales diferentes en cada caso.

9. Transformador que comprende un núcleo de transformador y al menos un arrollamiento de transformador de acuerdo con la reivindicación 8.