Transformador de aceite.

Transformador de aceite (10), que comprende

• un recipiente del transformador (12),

• un núcleo del transformador montado (14) en el mismo,

• al menos un serpentín cilíndrico hueco vertical del transformador (16, 18) con al menos un canal de enfriamiento axial (34, 36) dispuesto en torno a un miembro (28) del núcleo del transformador (14),

• una cámara de aceite (20, 22, 60, 80, 90) dispuesta dentro del recipiente del transformador en el lado superior del serpentín vertical del transformador (16, 18) y que forma una fijación del serpentín para el serpentín del transformador aplicando presión al serpentín del transformador, donde elementos separadores en forma de nervadura (72, 74, 76) se proporcionan dentro de la cámara de aceite y son adecuados para soportar una fuerza de presión (124) en el serpentín del transformador (16, 18), donde se proporciona al menos una primera abertura (86, 87, 88) que conduce de la cámara interna (100) de la cámara de aceite al lado superior de serpentín del transformador (16, 18) dentro de la cámara de aceite y donde se proporciona al menos una segunda abertura (70) dentro de los límites alrededor (64, 66, 94, 96) de la cámara de aceite (20, 22, 60, 80, 90), donde la cámara de aceite es una cámara a presión y donde al menos una primera abertura (86, 87, 88) es un puerto de entrada para el flujo de aceite a la cámara de aceite y la al menos una segunda abertura (70) es un puerto de salida (78) del flujo de aceite al exterior de la cámara de aceite.

Transformador de aceite La invención se refiere a un transformador de aceite, que comprende un recipiente del transformador, un núcleo del transformador montado en el mismo, al menos un serpentín del transformador cilíndrico hueco vertical con al menos un canal de enfriamiento axial dispuesto alrededor de un miembro del núcleo del transformador, una cámara de aceite dispuesta en un lado frontal axial del serpentín del transformador, donde está prevista al menos una primera abertura que conduce de la cámara interna a la correspondiente parte frontal del serpentín del transformador y donde está prevista al menos una segunda abertura dentro de los límites alrededor de la cámara de aceite.

Se conoce que los transformadores en las redes de distribución de energía con un índice de voltaje de por ejemplo 110 kV o 380 kV suelen diseñarse como transformadores de aceite. El núcleo del transformador con sus serpentines está dispuesto en un recipiente lleno de aceite, donde el aceite es en un lado el medio de aislamiento y en el otro lado el medio de enfriamiento. Generalmente el aceite circula entre los canales de enfriamiento a través de los enrollamientos del serpentín, donde se generan pérdidas de calor durante el funcionamiento del transformador y de un dispositivo de enfriamiento que transfiere el calor del aceite al ambiente del exterior. La circulación del aceite puede generarse por medio de una bomba por ejemplo aunque también es posible la convección natural.

El serpentín del transformador tiene que reforzarse mecánicamente para poder soportar las fuerzas mecánicas que tienen lugar entre los enrollamientos vecinos del conductor durante el cortocircuito, lo que puede provocar una corriente temporal de por ejemplo 100 kA o mayor. Especialmente dicho refuerzo mecánico es necesario en la dirección axial del enrollamiento del transformador, donde en la dirección radial la disposición del enrollamiento en forma de anillo alrededor del eje de enrollamiento es lo suficientemente fuerte como para soportar las correspondientes fuerzas del cortocircuito. Comparado con las fuerzas provocadas por el peso del propio serpentín del transformador, las fuerzas axiales durante el cortocircuito pueden, por ejemplo, ser cinco veces mayores.

Así una estructura de sujeción axial es necesaria en ambos extremos axiales del serpentín del transformador, la cual aplica una presión de sujeción axial en los extremos axiales del serpentín y evita la deformación mecánica del serpentín en dirección axial durante el cortocircuito. Esta estructura de sujeción deberá diseñarse de manera que se permita el flujo de aceite a través de esta estructura hacia los canales de enfriamiento internos del serpentín del transformador sujetos al mismo, respectivamente desde los canales de enfriamiento internos a través de la estructura de sujeción en el lado opuesto del enrollamiento del transformador.

Generalmente se prevé una cámara de aceite para un flujo de aceite mejorado a través de los canales de enfriamiento de los correspondientes serpentines del transformador. Dicha cámara de aceite tiene normalmente forma de disco y está colocada debajo de un serpentín vertical correspondiente y está conectada de forma fluida con sus canales de enfriamiento axiales. El aceite enfriado se presuriza dentro de esta cámara de aceite, para que el aceite fluya hacia arriba a través de los canales de enfriamiento hasta el extremo axial superior del serpentín. Normalmente la sujeción inferior del serpentín está integrada como parte de una cámara de aceite. Así una cámara de aceite comprende un anillo de presión que configura la placa base de la cámara de aceite, así como un anillo separador, donde están previstas paredes bajas contiguas adicionales en los extremos radiales del anillo separador para permitir que la cámara interna aguante la presión del aceite. Además se prevén paneles planos perforados encima del anillo separador, los cuales configuran la cubierta superior de la cámara de aceite. El propósito de la 45 perforación es el paso del aceite de la cámara de aceite interior al enrollamiento del transformador.

Un ejemplo de una cámara de aceite se divulga por ejemplo en el documento presentado US 4424502. El documento de patente US 4145679 A1 presentado divulga un aparato transformador enfriado y aislado eléctricamente por medio de un dieléctrico líquido vaporizable que tiene un punto de ebullición dentro del intervalo normal de temperatura operativa del transformador. Un espacio superior que contiene aceite (44) se prevé en el lado superior del serpentín del transformador que comprende canales de enfriamiento axiales. Otro ejemplo de un transformador con un circuito de enfriamiento interno de un líquido tal como el aceite se divulga en el documento WO 2010/102669 A1, donde barras de sujeción superiores e inferiores se prevén en la parte superior e inferior del serpentín del transformador que comprende canales de enfriamiento axiales. Las barras inferiores forman cuerpos 55 en forma de canales para guiar el aceite a través de los mismos.

Otros transformadores de aceite con canales de enfriamiento axiales que se extienden a través del serpentín del transformador se divulgan en los documentos EP-2 04 02 73 A1, EP-0 61 63 41 A1, JP-59 15 95 12 y JP-58 15 42

13.

Desgraciadamente en el estado de la técnica un dispositivo semejante es por un lado difícil de fabricar ya que el enrollamiento del transformador, que puede pesar varias toneladas, está generalmente montado directamente encima de la cámara de aceite. Por otro lado la efectividad del sistema de enfriamiento no es tan elevada, ya que el aceite es succionado por la parte superior del recipiente, donde el aceite calentado del serpentín del transformador

ya se ha mezclado con el resto de aceite.

En base a este estado de la técnica es objeto de la invención proporcionar un transformador de aceite que tenga un sistema de enfriamiento mejorado y que sea más fácil de montar.

Un transformador de aceite de acuerdo con la presente invención se define en la reivindicación 1.

Una cámara de aceite como tal deberá entenderse como un espacio interior rodeado por límites, las respectivas paredes, de manera que pueda generarse subpresión en la misma. Las paredes no tienen por qué ser parte de la cámara de aceite necesariamente. Además pueden construirse por medio de paredes o de lados de partes contiguas.

Así el flujo de aceite a través de los canales de enfriamiento axiales del serpentín del transformador es dirigido hacia arriba para que incluso si no se hubiera previsto una bomba o dispositivo equivalente para la revolución del aceite, se lleve a cabo un circuito de enfriamiento natural, al menos como solución alternativa. De una manera ventajosa el aceite es aspirado por el extremo axial superior del serpentín del transformador y preferentemente directamente alimentado a un sistema de enfriamiento utilizando una bomba o dispositivo equivalente.

La mayor parte de las pérdidas de calor se generan en los enrollamientos del serpentín del transformador. Durante el funcionamiento del transformador el aceite circulante se calienta dentro de los canales de enfriamiento del serpentín del transformador y a continuación se alimenta directamente a un sistema de enfriamiento fuera del transformador. Ya que este aceite no se mezcla con otro aceite dentro del recipiente del transformador, que puede no estar tan caliente, la temperatura del aceite que fluye al sistema de enfriamiento es bastante elevada. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre el aceite que se va a enfriar y el ambiente al que deba transferirse el calor, mayor será la efectividad del sistema de enfriamiento. Así el efecto de enfriamiento se ve aumentado de forma ventajosa.

Elementos separadores en forma de nervaduras se prevén dentro de la cámara de aceite, que son adecuados para soportar una fuerza de presión en el serpentín del transformador. En caso de cortocircuito la corriente eléctrica a través del enrollamiento puede aumentar temporalmente hasta un valor de 100 kA o más. Así se aplican fuerzas entre los enrollamientos contiguos. En la dirección radial el enrollamiento soporta dichas fuerzas debido a su disposición circular alrededor de un eje central (virtual) . En la dirección axial la estructura del enrollamiento del transformador como tal no está prevista para que soporte dichas fuerzas, que pueden suponer cinco veces o más el peso del propio serpentín del transformador. Así deberá preverse una fijación del serpentín en cada uno de los extremos axiales del al menos serpentín del transformador para aplicar una correspondiente fuerza de presión al mismo. Por esta razón los elementos separadores, que... [Seguir leyendo]

1. Transformador de aceite (10) , que comprende • un recipiente del transformador (12) ,

• un núcleo del transformador montado (14) en el mismo,

• al menos un serpentín cilíndrico hueco vertical del transformador (16, 18) con al menos un canal de enfriamiento axial (34, 36) dispuesto en torno a un miembro (28) del núcleo del transformador (14) ,

• una cámara de aceite (20, 22, 60, 80, 90) dispuesta dentro del recipiente del transformador en el lado superior

del serpentín vertical del transformador (16, 18) y que forma una fijación del serpentín para el serpentín del transformador aplicando presión al serpentín del transformador, donde elementos separadores en forma de nervadura (72, 74, 76) se proporcionan dentro de la cámara de aceite y son adecuados para soportar una fuerza de presión (124) en el serpentín del transformador (16, 18) , donde se proporciona al menos una primera abertura (86, 87, 88) que conduce de la cámara interna (100) de la cámara de aceite al lado superior de serpentín del

transformador (16, 18) dentro de la cámara de aceite y donde se proporciona al menos una segunda abertura (70) dentro de los límites alrededor (64, 66, 94, 96) de la cámara de aceite (20, 22, 60, 80, 90) , donde la cámara de aceite es una cámara a presión y donde al menos una primera abertura (86, 87, 88) es un puerto de entrada para el flujo de aceite a la cámara de aceite y la al menos una segunda abertura (70) es un puerto de salida (78) del flujo de aceite al exterior de la cámara de aceite.

2. Transformador de aceite de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la cámara de aceite (20, 22, 60, 80, 90) está conectada de forma fluida con el lado frontal axial superior (40) del serpentín del transformador (16, 18) .

3. Transformador de aceite de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el al menos un canal de enfriamiento axial (34, 36) , del serpentín del transformador (16, 18) y la al menos una primera abertura (86, 87, 88) están dispuestos de manera congruente en relación a sus secciones transversales.

4. Transformador de aceite de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la al menos una segunda abertura (70) se prolonga (42, 44) desde la cámara de aceite (20, 22, 60, 80, 90) de manera semejante a un tubo.

5. Transformador de aceite de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la al menos una segunda abertura (70) conduce desde la cámara de aceite (20, 22, 60, 80, 90) a un sistema de 35 enfriamiento (52) fuera del recipiente del transformador (12) .

6. Transformador de aceite de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la cámara de aceite (20, 22, 60, 80, 90) comprende una placa base en forma de anillo (62, 92) , estando los elementos separadores en forma de nervadura (72, 74, 76) dispuestos en la placa base dentro de la cámara de aceite y las paredes bajas contiguas (64, 66, 94, 96) en el extremo radial exterior e interior de la placa base (62, 92) mientras que la placa base (62, 92) , está fabricada junto con al menos una de las paredes contiguas (64, 66, 94, 96) como una parte monolítica.

7. Transformador de aceite de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que los elementos separadores 45 en forma de nervadura (86, 87, 88) están formados en sus paredes laterales de manera que difieren de un plano perpendicular a la placa base (62, 92) para que la distancia de fluencia a lo largo de las paredes laterales se vea prolongada.

8. Transformador de aceite de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, caracterizado por que la parte monolítica 50 consiste en material laminado.