Aislador pasante de transformador de alta corriente.

Aislador pasante de transformador de alta corriente (18) con un medio de sujeción (32) para sujetar en un transformador de una central eléctrica (4) un conductor eléctrico (30,

74, 86) para pasar a través de una carcasa del depósito del transformador (22), y un aislador eléctrico (26) que es guiado alrededor de un conductor (30, 74, 86), donde el conductor eléctrico (30, 74, 86) presenta dos elementos tubulares del conductor (42, 44) guiados uno dentro del otro, caracterizado porque los dos elementos del conductor (42, 44), a lo largo de una vía de circulación de corriente, mediante una interpenetración radial (58, 80, 88), presentan tanto una sección interna (48, 50) dentro del otro elemento del conductor (42, 44), como también una sección externa (46, 52) por fuera del otro elemento del conductor (42, 44), y porque la interpenetración (58, 80, 88) presenta pares de conductores de conexión (90, 92) que se encuentran rotados uno alrededor del otro en dirección axial, entre las secciones internas y externas (46, 48, 50, 52).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E06020049.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2 80333 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: FEUERSTEIN,WINFRIED.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01B17/26 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01B CABLES; CONDUCTORES; AISLADORES; ,o EMPLEO DE MATERIALES ESPECIFICOS POR SUS PROPIEDADES CONDUCTORAS, AISLANTES O DIELECTRICAS (empleo por las propiedades magnéticas H01F 1/00; guías de ondas H01P). › H01B 17/00 Aisladores o cuerpos aislantes caracterizados por su forma. › Aisladores de entrada; Aisladores de paso.
  • H01F27/04 H01 […] › H01F IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE MATERIALES ESPECIFICOS POR SUS PROPIEDADES MAGNETICAS.H01F 27/00 Detalles de transformadores o de inductancias en general. › Pasos de conductores o ejes a través de envolturas, p. ej. para dispositivos de cambio de tomas.
  • H01F27/12 H01F 27/00 […] › Refrigeración por aceite.
  • H01F27/34 H01F 27/00 […] › Medios especiales para evitar o reducir efectos eléctricos o magnéticos indeseables, p. ej. pérdidas en vacío, corrientes reactivas, armónicos, oscilaciones, campos de fuga.

PDF original: ES-2524451_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Aislador pasante de transformador de alta corriente

La presente invención hace referencia a un aislador pasante de transformador de alta corriente con un medio de sujeción para sujetar en un transformador de una central eléctrica un conductor eléctrico para pasar a través de una carcasa del depósito del transformador y un aislador eléctrico que es guiado alrededor del conductor.

Una línea de alimentación eléctrica para un transformador de una central eléctrica consiste en una línea de alimentación de alta corriente que está diseñada para el paso de corrientes muy elevadas en combinación con tensiones elevadas. Por ejemplo, si un generador de una central termoeléctrica suministra una potencia de 600 MW a 900 MW, con una tensión inicial de 21 kV a 27 kV, resulta entonces una intensidad de corriente de 18 kA a 25 kA, para la cual debe estar diseñada la línea de alimentación hacia el transformador.

Se agrega la dificultad de que la corriente, a través de una línea de alimentación de este tipo, ejerce presión en el área externa del conductor debido al efecto pelicular, de manera que se presentan allí corrientes transversales muy elevadas que provocan pérdidas térmicas considerables de la corriente (joule). El efecto pelicular describe el hecho de que una corriente alterna que pasa por un conductor genera en el interior del conductor corrientes de Foucault que se dirigen en dirección opuesta a la corriente del generador. Puesto que el campo magnético inducido por la corriente de Foucault induce en el interior del conductor corrientes de Foucault más intensas que en el borde, la contratensión generada por ello en el interior del conductor es la más elevada y disminuye hacia su borde. A través de la elevada reactancia en el interior del conductor la corriente circula esencialmente en el borde. En el caso de un conductor de cobre, la profundidad pelicular, donde la densidad de corriente ha disminuido por debajo del factor 1/e, es de aproximadamente 9 mm en el caso de 50 Flz. Por lo tanto, las áreas de la línea que se encuentran por debajo de aproximadamente 20 mm, debajo de la superficie radialmente externa de la línea, apenas contribuyen a la conducción de corriente.

Para conducir corrientes más elevadas hacia un transformador de una central eléctrica es conocido el hecho de diseñar la línea de alimentación como un conductor tubular, cuyo grosor de la pared como máximo asciende a 20 mm. Un conductor tubular de este tipo puede presentar un diámetro de hasta 1 m. Sin embargo, la ejecución de tres conductores tubulares de este tipo para las tres fases de una acometida de corriente trifásica a través de la carcasa del transformador de la central eléctrica es costosa en cuanto al aislamiento de la tensión y no es conveniente en cuanto al espacio que se requiere, debido a lo cual el aislador pasante para la carcasa del transformador se diseña con un conductor tubular más delgado. La densidad de corriente más elevada resultante en el conductor, así como el desarrollo de calor más elevado vinculado con esto, son compensados al menos de forma parcial a través de materiales del conductor más costosos y a través de una refrigeración del conductor con aceite para el transformador, para observar la temperatura máxima admisible de 90°C para el conductor, y la temperatura máxima de hasta 115°C en puntos calientes aislados, exigida según las normas IEC y ANSI.

En la solicitud US 4 132 853 A (Wagenaar, Loren B.) se revela un pasante eléctricamente aislado que, para solucionar el problema del calentamiento, presenta un sistema de refrigeración compuesto por una pluralidad de canales. De este modo, se conforma un aislador pasante con un primer canal entre un conductor y una capa aislante que rodea el conductor, y un segundo canal del elemento tubular que se encuentra distanciado del conductor y dispuesto concéntricamente dentro del conductor. Una carcasa aislante se encuentra distanciada de la superficie externa de capa, de manera que se forma un tercer canal que se extiende a lo largo, cuyos extremos se comunican con los extremos del primer canal. Las aberturas que se encuentran dispuestas alrededor, en los dos extremos del conductor eléctrico, comunican el segundo canal con el tercer canal, de manera que el agente refrigerante puede subir en el primer y en el segundo canal hacia la parte superior del aislador pasante y ser nuevamente descargado hacia abajo mediante el tercer canal. En la solicitud US 4 132 853 A se revela el preámbulo de la reivindicación 1.

En la solicitud EP 1 411 619 A (Feuerstein Winfried; Schreiner, Franz) se revela un conducto de descarga aislado del generador que presenta un conductor interno cilindrico y un área de conexión cilindrica de tubo envolvente que se encuentra dispuesta de forma concéntrica con respecto al conductor interno. El conductor interno está estructurado en base a un tubo de guía interno y a un tubo de guía externo, y se encuentra diseñado de manera que las vías de circulación de corriente en la dirección longitudinal del conductor interno alternan al menos una vez entre el tubo de guía externo y el tubo de guía interno. Gracias a la distribución regular del flujo de corriente a través del tubo de guía interno y el tubo de guía externo del conductor interno, las pérdidas de calor de la corriente se reparten de forma regular en ambos tubos de guía.

Es objeto de la presente invención proporcionar un aislador pasante de transformador de alta corriente con estructura compacta que presente las características de la reivindicación 1, con el cual pueda ser mantenido al mínimo un calentamiento del conductor eléctrico que es guiado a través de una carcasa del depósito del transformador.

Este objeto se alcanzará a través de un aislador pasante de transformador de alta corriente de la clase mencionada en la Introducción, donde el conductor eléctrico presenta dos elementos tubulares del conductor que son guiados uno dentro del otro. La corriente hacia el transformador puede ser conducida a través de los dos elementos del conductor y en cada elemento del conductor puede mantenerse una densidad de la corriente, de manera que un calentamiento de los elementos del conductor permanece dentro de un alcance deseado. Gracias a medidas adecuadas, de modo conveniente, las dos resistencias de ambos elementos del conductor son ¡guales, de manera que tiene lugar una distribución regular de la corriente total en los dos elementos del conductor, sin utilizar un controlador correspondiente. De manera conveniente, los dos elementos del conductor se encuentran comunicados en sus extremos, de manera que el flujo total es conducido de forma conjunta a los dos elementos del conductor y puede ser descargado de forma conjunta desde los dos elementos del conductor, donde la Interpenetración en dirección axial presenta pares de conductores de conexión que se encuentran rotados uno alrededor del otro en dirección axial, entre las secciones internas y externas.

La invención se caracteriza en primer lugar porque los dos elementos del conductor, a lo largo de una vía de circulación de corriente, mediante una interpenetración radial, presentan tanto una sección interna dentro del otro elemento del conductor, como también una sección externa por fuera del otro elemento del conductor. Debido a esto, el elemento del conductor dispuesto respectivamente en el interior del otro elemento del conductor posee una resistencia interna más elevada que el elemento del conductor externo. Puesto que los dos elementos del conductor se extienden tanto hacia el interior como también hacia el exterior, esta resistencia interna aumentada se distribuye en los dos elementos del conductor, ya que ambos elementos del conductor están provistos de una extensión interna con resistencia aumentada. De este modo, una distribución uniforme de la corriente en los dos elementos del conductor puede lograrse de forma sencilla. Una vía de circulación de corriente es una vía a lo largo de un gradiente de tensión al aplicar al conductor una tensión acorde a la operación.

La invención se caracteriza además porque la Interpenetración presenta pares de conductores de conexión que se encuentran rotados uno alrededor del otro en dirección axial, entre las secciones internas y externas. De este modo puede prescindirse de secciones que finalizan ocultas - incluso se puede prescindir de distancias de aislamiento reducidas entre los conductores de conexión-, conformando una sección del conducto transversal y continua, de gran tamaño.

Una distribución uniforme de la corriente total que circula a través de los dos elementos del conductor puede lograrse de forma particularmente sencilla cuando los dos elementos del conductor están dispuestos de forma concéntrica. Un desplazamiento... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Aislador pasante de transformador de alta corriente (18) con un medio de sujeción (32) para sujetar en un transformador de una central eléctrica (4) un conductor eléctrico (30, 74, 86) para pasar a través de una carcasa del depósito del transformador (22), y un aislador eléctrico (26) que es guiado alrededor de un conductor (30, 74, 86), donde el conductor eléctrico (30, 74, 86) presenta dos elementos tubulares del conductor (42, 44) guiados uno dentro del otro, caracterizado porque los dos elementos del conductor (42, 44), a lo largo de una vía de circulación de corriente, mediante una interpenetración radial (58, 80, 88), presentan tanto una sección interna (48, 50) dentro del otro elemento del conductor (42, 44), como también una sección externa (46, 52) por fuera del otro elemento del conductor (42, 44), y porque la interpenetración (58, 80, 88) presenta pares de conductores de conexión (90, 92) que se encuentran rotados uno alrededor del otro en dirección axial, entre las secciones internas y externas (46, 48, 50, 52).

2. Aislador pasante de transformador de alta corriente (18) según la reivindicación 1, caracterizado porque ambos elementos del conductor (42, 44) se encuentran dispuestos de forma concéntrica.

3. Aislador pasante de transformador de alta corriente (18) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los dos elementos del conductor (42, 44) son guiados uno dentro del otro sobre una extensión axial (60) y la interpenetración (58, 80, 88) se encuentra dispuesta en el centro de la extensión axial (60).

4. Aislador pasante de transformador de alta corriente (18) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la interpenetración (58, 80, 88) se proporciona para realizar un lavado circulante con aceite refrigerante.

5. Aislador pasante de transformador de alta corriente (18) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una distancia axial (82) entre las secciones internas (48, 50) de los elementos del conductor (42, 44) es más reducida que una distancia axial (84) entre las secciones externas (46, 52) de los elementos del conductor (42, 44).

6. Aislador pasante de transformador de alta corriente (18) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los pares de conductores de conexión (90, 92) son como máximo tres veces tan anchos como un grosor radial de la pared tubular de los elementos del conductor (42, 44).


 

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