Disposición de bobina y blindaje eléctrico, transformador incluyendo la disposición y un método de fabricar la disposición.

Una disposición de bobina y blindaje eléctrico (200) para un transformador de tipo seco (101),

incluyendo el dispositivo de blindaje eléctrico (200):

un devanado (103, 202) enrollado alrededor de un eje longitudinal (A) del transformador (101) formando la bobina; un dispositivo de blindaje eléctrico (120, 204) colocado a una distancia (D1, D2) al devanado (103, 202) en un extremo axial (116, 118) del devanado (103, 202) perpendicular al eje longitudinal (A) y paralelo a la superficie superior de la bobina de tal manera que el dispositivo de blindaje eléctrico (120, 204) cubra el área en sección transversal del devanado (103, 202) perpendicular al eje longitudinal (A), un material aislante (201) montado en el devanado (103, 202) y al dispositivo de blindaje eléctrico (120, 204) proporcionando la distancia (D1, D2) entre el devanado (103, 202) y el dispositivo de blindaje eléctrico (120, 204) a lo largo del eje longitudinal (A) de tal manera que un entorno del devanado (103, 202) esté blindado contra el campo eléctrico del devanado (103, 202), caracterizado porque el devanado (103, 202) y el dispositivo de blindaje eléctrico (120, 204) están fundidos en un bloque de dicho material aislante (201) que aísla el dispositivo de blindaje eléctrico (120, 204) del campo eléctrico del devanado (103, 202) proporcionando por ello la distancia (D1, D2) entre el devanado (103, 202) y el dispositivo de blindaje eléctrico (120, 204).

Disposición de bobina y blindaje eléctrico, transformador incluyendo la disposición y un método de fabricar la disposición.

Campo de la invención

La invención se refiere al blindaje eléctrico de transformadores. En particular, la invención se refiere a una disposición de bobina y blindaje eléctrico para un transformador, un transformador con la disposición, y el método de fabricar una disposición de bobina y blindaje eléctrico para un transformador.

Antecedentes de la invención

Los transformadores pueden ser usados ampliamente para aplicaciones de voltaje bajo, medio y alto.

Típicamente, en los transformadores de tipo seco, el aislamiento de alto voltaje a bajo voltaje lo efectúa un espacio de aire, siendo unas barreras con o sin sólido el alto voltaje y estando rodeadas las bobinas de bajo voltaje por aislamiento sólido. El campo eléctrico crítico en el aire se encuentra en los bordes superiores e inferiores de los devanados.

US 3 327 268 describe un transformador de alto voltaje lleno de aceite de alto voltaje con aros de blindaje eléctrico. El aro de blindaje eléctrico se coloca encima (debajo) de cada uno de los devanados HV/LV para controlar la distribución de campo y espaciados. El aislamiento con respecto al devanado de HV está constituido por barreras aislantes hecho de papel blando enrollado.

US 5 99 775 describe un transformador con dispositivos de blindaje eléctrico.

Resumen de la invención

Se puede considerar un objeto de la invención aumentar la resistencia dieléctrica de un transformador.

Este objeto se logra con una disposición de bobina y blindaje eléctrico para un transformador, un transformador con la disposición, y un método de fabricar una disposición de bobina y blindaje eléctrico para un transformador según las reivindicaciones independientes. Otras realizaciones son evidentes por las reivindicaciones dependientes.

Según una realización de la invención, una disposición de bobina y blindaje eléctrico para un transformador está provisto de un devanado enrollado alrededor de un eje longitudinal del transformador formando la bobina o la bobina en forma cilindrica, un dispositivo de blindaje eléctrico que está colocado a una distancia al devanado en un extremo axial del devanado perpendicular al eje longitudinal y paralelo a la superficie superior de la bobina que puede ser una bobina de forma cilindrica de tal manera que el dispositivo de blindaje eléctrico cubra el área en sección transversal del devanado perpendicular al eje longitudinal, y un material aislante montado en el devanado y en el dispositivo de blindaje eléctrico proporcionando la distancia entre el devanado y el dispositivo de blindaje eléctrico a lo largo del eje longitudinal de tal manera que un entorno del devanado esté blindado contra el campo eléctrico del devanado, donde el devanado y el dispositivo de blindaje eléctrico están fundidos en un bloque que aísla el dispositivo de blindaje eléctrico del campo eléctrico del devanado proporcionando una distancia entre el devanado y el dispositivo de blindaje eléctrico.

En otros términos, se puede colocar un dispositivo de blindaje eléctrico, por ejemplo en forma de un aro abierto, en un extremo axial del devanado. Tal dispositivo de blindaje eléctrico también se puede disponer en otro extremo axial del devanado. El (los) dispositivo(s) de blindaje eléctrico pueden estar colocados en concreto entre el devanado y los yugos del devanado, y pueden alisar el campo eléctrico generado por el devanado al exterior del devanado. El devanado puede ser una disposición de devanado y puede constar de más de una bobina tal como una bobina de alto voltaje y una bobina de bajo voltaje. El dispositivo de blindaje eléctrico puede blindar así uno de otro los campos eléctricos contra el devanado de alto voltaje o generados por el devanado de alto voltaje y contra el devanado de bajo voltaje o generados por el devanado de bajo voltaje, de tal manera que el campo eléctrico dentro de los devanados esté blindado así como el campo eléctrico generado por los devanados de alto voltaje y de bajo voltaje al entorno de los devanados de alto voltaje y de bajo voltaje. El devanado y el (los) disposlt¡vo(s) de blindaje eléctrico están fundidos o encapsulados en un bloque.

Los dispositivos de blindaje eléctrico pueden estar situados en un primer extremo y en un segundo extremo del devanado solamente en un devanado de alto voltaje o tanto en un devanado de alto voltaje como en un devanado de bajo voltaje de tal manera que el campo eléctrico de los devanados o generado por los devanados se alise. El campo eléctrico dentro del aislamiento sólido cerca del dispositivo de blindaje eléctrico, por ejemplo un aro de blindaje, puede ser alisado. El cambio repentino de permisividad desde el material aislante, que puede ser una resina, al aire que puede dar lugar a una distorsión de campo eléctrico en el aire puede ser alisado evitando bordes afilados en las zonas cerca de los bordes de devanado (cerca de los aros de blindaje) redondeando los bordes del

material aislante, por ejemplo la resina. Así, el campo eléctrico de los devanados o generado por los devanados es alisado por una combinación de aros de blindaje eléctrico más los bordes redondeados en la zona próxima.

Tal disposición con uno o más dispositivos de blindaje eléctrico puede mejorar la distribución de voltaje inicial, cuando el transformador se somete a cualquier sobretensión de alto voltaje tal como un impulso de descarga eléctrica. Con la disposición antes descrita se puede lograr una mejora del voltaje de ruptura de entre 25-3% en comparación con un transformador que no lleve la disposición. El transformador puede ser aplicable a un nivel de 72,5 kV o a un nivel inferior a 72,5 kV o a un nivel superior a 72,5 kV. El transformador puede ser un transformador de tipo seco.

Según otra realización de la invención, el (los) dispositivo(s) de blindaje eléctrico ¡ncluye(n) primeros bordes redondeados que no miran al devanado y segundos bordes redondeados que miran al devanado, donde el radio de los primeros bordes redondeados y el radio de los segundos bordes redondeados están adaptados de tal manera que el dispositivo de blindaje eléctrico proporcione un blindaje eléctrico del entorno del devanado.

El (los) dispositivo(s) de blindaje eléctrico con primeros y/o segundos bordes redondeados puede(n) mejorar la capacidad de blindaje del (de los) dispositivo(s) de blindaje eléctrico de tal manera que el campo eléctrico del devanado o generado por el devanado al exterior del devanado pueda ser alisado incluso mejor que con dispositivo(s) de blindaje eléctrico sin bordes redondeados.

Según otra realización de la invención, los primeros bordes redondeados tienen un radio de 5 a 2 mm, en particular 1 mm, y los segundos bordes redondeados tienen un radio de 2 a 5 mm, en particular 3 mm.

Los radios interiores de los segundos bordes redondeados cerca del conductor o el devanado pueden ser más pequeños que los radios exteriores de los primeros bordes redondeados, por ejemplo 2 o 3 mm para los radios interiores y entre 5-2 mm para los exteriores. Se puede fabricar dispositivos de blindaje eléctrico, por ejemplo con una barra rectangular con bordes redondeados (radios 3-5 mm), o con un alambre redondeado (radios 3-5 mm). Así, un transformador de alto voltaje puede ser blindado efectivamente. El dispositivo de blindaje eléctrico puede estar abierto en algún punto con el fin de evitar un bucle cerrado que posiblemente evoque un corto circuito. El (los) dispositivo(s) de blindaje eléctrico con bordes redondeados con los radios antes mencionados pueden blindar un campo eléctrico del devanado al entorno del devanado más eficientemente en comparación con otros radios antes mencionados o en comparación con dispositivo(s) de blindaje eléctrico con bordes no redondeados.

Según otra realización de la invención, el dispositivo de blindaje eléctrico está conectado eléctricamente al devanado.

El dispositivo de blindaje eléctrico se puede conectar eléctricamente al devanado al inicio, y en cualquier posición intermedia del devanado o el dispositivo de blindaje eléctrico puede estar flotando eléctricamente.

Según otra realización de la invención, la distancia entre el devanado y el dispositivo de blindaje eléctrico es de entre 5 y 4 mm.

Con dicha distancia de entre 5 y 4 mm, el blindaje del campo eléctrico del devanado al entorno del devanado por el (los) d¡spos¡t¡vo(s) de blindaje eléctrico puede ser optimizado en comparación con otras distancias.

Según otra realización de la invención, el dispositivo de blindaje eléctrico tiene una forma de aro abierto o una forma anular.

1. Una disposición de bobina y blindaje eléctrico (2) para un transformador de tipo seco (11), incluyendo el dispositivo de blindaje eléctrico (2):

un devanado (13, 22) enrollado alrededor de un eje longitudinal (A) del transformador (11) formando la bobina;

un dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) colocado a una distancia (D1, D2) al devanado (13, 22) en un extremo axial (116, 118) del devanado (13, 22) perpendicular al eje longitudinal (A) y paralelo a la superficie superior de la bobina de tal manera que el dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) cubra el área en sección transversal del devanado (13, 22) perpendicular al eje longitudinal (A), un material aislante (21) montado en el devanado (13, 22) y al dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) proporcionando la distancia (D1, D2) entre el devanado (13, 22) y el dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) a lo largo del eje longitudinal (A) de tal manera que un entorno del devanado (13, 22) esté blindado contra el campo eléctrico del devanado (13, 22), caracterizado porque el devanado (13, 22) y el dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) están fundidos en un bloque de dicho material aislante (21) que aísla el dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) del campo eléctrico del devanado (13, 22) proporcionando por ello la distancia (D1, D2) entre el devanado (13, 22) y el dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24).

2. La disposición (2) de la reivindicación 1,

donde el dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) incluye:

primeros bordes redondeados (26) que no miran al devanado (13, 24); y

segundos bordes redondeados (28) que miran al devanado (13, 22);

donde el radio de los primeros bordes redondeados (26) y el radio de los segundos bordes redondeados (28) están adaptados de tal manera que el dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) proporcione un blindaje eléctrico del entorno del devanado (13, 22).

3. La disposición (2) de la reivindicación 2,

donde los primeros bordes redondeados (26) tienen un radio de 5 a 2 mm, en particular 1 mm; y donde los segundos bordes redondeados (28) tienen un radio de 2 a 5 mm, en particular 3 mm.

4. La disposición (2) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes,

donde el dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) está conectado eléctricamente al devanado (13, 22).

5. La disposición (2) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes,

donde la distancia (D1, D2) entre el devanado (13, 22) y el dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) es de entre 5 y 4 mm.

6. La disposición (2) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes,

donde el dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) tiene una forma de aro abierto o una forma anular.

7. La disposición (2) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes,

donde el bloque fundido incluye bordes redondeados (41) cerca del dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) con radios correspondientes a los radios de los primeros bordes redondeados (26) del dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24), en particular radios de 5 a 15 mm;

donde el campo eléctrico generado por los devanados es alisado por una combinación del dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) con los primeros bordes redondeados (26) y los bordes redondeados (41) del bloque fundido cerca de los primeros bordes redondeados (26).

8. La disposición (2) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes,

donde la sección transversal del dispositivo de blindaje (12, 24) se selecciona a partir del grupo de secciones transversales poligonales con bordes redondeados (26, 28), de secciones transversales parecidas a semielípticas, o de una sección transversal circular.

9. La disposición (2) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el dispositivo de blindaje (12, 24) incluye un bastidor de material no conductor cubierto por una capa de material conductor.

1. La disposición (2) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes,

donde el devanado (13, 22) es un devanado de alto voltaje (13) y/o un devanado de bajo voltaje (22);

donde el dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) cubre el área en sección transversal del devanado de alto voltaje (13) y/o el devanado de bajo voltaje (22) perpendicular al eje longitudinal (A).

11. La disposición (1) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes,

donde la sección transversal del material de aislamiento montado (21) incluye bordes redondeados (41).

12. La disposición (2) de la reivindicación 9, incluyendo además:

un devanado de bajo voltaje (22) con un segundo dispositivo de blindaje (24); y una barrera aislante (31);

donde la barrera aislante (31) está dispuesta entre el devanado de alto voltaje (13) y el devanado de bajo voltaje (22) y está adaptada para parar la avalancha de carga entre el devanado de alto voltaje (13) y el devanado de bajo voltaje (22).

13. Un transformador de tipo seco (11) incluyendo:

una disposición (2) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12; al menos dos miembros (113);

un yugo (19) conectando los al menos dos miembros (113); y

una abrazadera (12) montada en el yugo (19) y estabilizando el yugo (19);

donde el devanado (13, 22) está colocado alrededor de al menos uno de los al menos dos miembros (113).

14. El transformador (11) de la reivindicación 13, incluyendo además:

un segundo dispositivo de blindaje eléctrico (112) que está colocado en el yugo (19) entre el yugo (19) y un devanado (13) del transformador (11) y está adaptado para blindar el yugo (19) contra un campo eléctrico del devanado (13); y un elemento de blindaje eléctrico (1) que está colocado en la abrazadera (12) entre la abrazadera (12) y el devanado (13) del transformador (11) y que está adaptado para blindar la abrazadera (12) contra un campo eléctrico del devanado (13).

15. El transformador (11) de la reivindicación 14, donde

el yugo (19) es un yugo dividido, incluyendo una primera parte de yugo y una segunda parte de yugo, donde el segundo dispositivo de blindaje eléctrico (112) incluye un primer elemento de blindaje eléctrico (14) colocado en la primera parte de yugo entre la primera parte de yugo y el devanado del transformador y un segundo elemento de blindaje eléctrico (142) colocado en la segunda parte de yugo entre la segunda parte de yugo y el devanado del transformador.

16. Método (7) de fabricar una disposición de bobina y blindaje eléctrico (2) para un transformador de tipo seco (11), incluyendo el método (7) los pasos de:

enrollar un devanado (13, 22) del transformador (11, 71) alrededor de un eje longitudinal (A) del transformador (11) formando la bobina (71);

disponer un dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) a una distancia (D1, D2) al devanado (13, 22) en un extremo axial (116, 118) del devanado (13, 22) perpendicular al eje longitudinal (A) y paralelo a la superficie superior de la bobina de tal manera que el dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) cubra el área en sección transversal del devanado (13, 22) perpendicular al eje longitudinal (A, 72);

montar un material aislante (21) en el devanado (13, 22) y en el dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) proporcionando la distancia (D1, D2) entre el devanado (13, 22) y el dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) a lo largo del eje longitudinal (A, 73);

caracterizado por el paso de:

fundir el devanado (13, 22) y el dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) en un bloque de dicho material aislante 5 (21) que aísla el dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24) del campo eléctrico del devanado (13, 22)

proporcionando por ello dicha distancia (D1, D2) entre el devanado (13, 22) y el dispositivo de blindaje eléctrico (12, 24).