ES2312326T3 - Transformador mt/bt de aislamiento seco, con campo electrico linealmente repartido, para la distribucion de energia electrica en medio rural. - Google Patents

Abstract

Transformador eléctrico MT/BT monofásico o polifásico, de aislamiento de tipo seco, destinado a una instalación en interior o en exterior, caracterizado porque comprende para cada una de sus fases un cilindro (3) aislante situado entre el arrollamiento (2) BT y el arrollamiento (6) MT, y porque este cilindro (3) está revestido en su superficie interior por una capa (4) conductora o semiconductora unida al potencial de tierra, y en su superficie exterior por una capa (5) de material semiconductor repartidor lineal de tensión sobre la que está bobinado localmente el arrollamiento (2) MT.

Description

Transformador MT/BT de aislamiento seco, con campo eléctrico linealmente repartido, para la distribución de energía eléctrica en medio rural.

La presente invención se refiere a un transformador eléctrico MT/BT monofásico o polifásico, de aislamiento seco, destinado a una instalación en interior o en exterior para la distribución de energía eléctrica.

Al contrario que otros aparatos generalmente utilizados para la distribución de energía eléctrica en exterior, los transformadores de aislamiento seco permiten al explotador liberarse de las restricciones ligadas a la protección del medio ambiente e impuestas por la presencia de un dieléctrico líquido tal como un aceite mineral que, aunque no presenta generalmente ninguna toxicidad particular, implica no obstante un medio de retención en caso de fuga para evitar cualquier derramamiento accidental que podría contaminar las aguas superficiales, la capa freática, etc. Ahora bien, este medio de retención es difícilmente considerable para un transformador destinado a una instalación en exterior, como en el caso de los transformadores de distribución instalados encima de un poste por ejemplo.

Los transformadores MT/BT de aislamiento seco se utilizan mucho en la distribución de energía eléctrica. No obstante, las tecnologías generalmente empleadas, por una parte no permiten realizar aparatos de costes comparables a los de los transformadores de dieléctrico líquido, especialmente en las potencias inferiores o iguales a 250 kVA, y por otra parte no permiten una instalación en exterior. Por consiguiente, el usuario de un transformador de tipo seco está obligado a colocar el aparato en una carcasa de protección contra la intemperie, lo que acentúa el exceso de coste de la instalación.

Además, los transformadores MT/BT de aislamiento seco conocidos comprenden generalmente un encapsulado del arrollamiento MT con la ayuda de una resina termoendurecible, tal como una resina epoxídica. Pueden considerarse igualmente otras soluciones: la patente FR-A-2 637 729 (número 88 13 180, patente TRANSFIX) presenta una de ellas, particularmente adaptada para la realización de transformadores de potencia utilizados en interior. No obstante, para todas estas tecnologías, el campo eléctrico no está dirigido, lo que por una parte conduce a distancias eléctricas relativamente grandes y, por otra parte, es incompatible con los ambientes exteriores y contaminados.

El objetivo de la invención es aliviar los inconvenientes de la técnica anterior citada por medio de un transformador de aislamiento seco de diseño sencillo y de bajo coste.

El transformador según la invención se caracteriza por el hecho de que comprende para cada una de sus fases un cilindro aislante situado entre el arrollamiento BT y el arrollamiento MT, y porque este cilindro está revestido en su superficie interior por una capa conductora o semiconductora unida al potencial de tierra, y en su superficie exterior por una capa de material semiconductor repartidor lineal de tensión RLT, sobre la que está bobinado localmente el arrollamiento MT.

Gracias a esta estructura, se realiza un aislamiento que presenta un campo eléctrico abierto pero no obstante repartido de manera homogénea en las zonas sensibles en las que irradia en el aire ambiental.

Preferiblemente, el arrollamiento MT del transformador según la invención presenta una estructura de placas de poca anchura, constituidas por una superposición de capas de espiras, y conectadas en serie, de modo que el reparto del potencial en dicho arrollamiento es de tipo axial.

Otras características y ventajas de la invención se deducirán de la descripción siguiente, tomada a título de ejemplo no limitativo, en referencia a las figuras adjuntas en las que:

- la figura 1 representa un corte vertical de un primer modo de realización de un transformador según la invención,

- la figura 2 representa un corte vertical de un segundo modo de realización de un transformador según la invención,

- la figura 3 representa un ejemplo de acoplamiento de los arrollamientos de un transformador trifásico según la invención,

- la figura 4 representa esquemáticamente una variante del transformador representado en la figura 1,

- la figura 5 representa esquemáticamente una segunda variante del transformador representado en la figura 1.

La figura 1 representa un transformador eléctrico MT/BT trifásico de aislamiento seco destinado a una instalación en interior o en exterior para la distribución de energía eléctrica.

Como puede observarse en esta figura, alrededor de un circuito 1 magnético, está colocado un arrollamiento 2 BT y, colocado de manera concéntrica a este arrollamiento 2, un cilindro 3 aislante que presenta en su superficie interior una capa 4 conductora o semiconductora unida al potencial de la tierra, y en su superficie exterior, una capa 5 de material semiconductor designada RLT, cuya función es garantizar un reparto lineal de la tensión por toda la longitud del cilindro aislante. Un arrollamiento 6 MT está situado directamente sobre la capa de material RLT y recubre la parte central de la misma. Este arrollamiento presenta la particularidad de estar realizado de manera que la evolución del potencial entre las diferentes espiras que lo constituyen se realiza principalmente según el sentido axial.

El cilindro 3 aislante está constituido por un material de características dieléctricas elevadas y se obtiene por moldeo, extrusión o cualquier otro procedimiento que permite obtener un cilindro exento de huecos y perfectamente homogéneo. Este material puede ser un material termoplástico, como el polietileno utilizado en la confección de cables de alta tensión, o incluso un elastómero, silicona o EPDM por ejemplo. La capa 4 conductora o semiconductora puede obtenerse por la proyección de un material sintético cargado de un polvo metálico sobre el diámetro interior del tubo 3 aislante. Los materiales semiconductores cuya permitividad y cuya resistividad varían en función del campo eléctrico se conocen y se utilizan en electrotécnica para la realización de accesorios de cables de alta tensión, y más particularmente en la confección de los extremos retráctiles que equipan estos cables. Estos materiales denominados repartidores lineales de tensión (RLT) están generalmente constituidos por uno o varios óxidos, tales como carburo de silicio, mezclados con una resina o una masilla. En la presente aplicación, la capa 5 de material RLT puede obtenerse por el arrollamiento de una hoja, el bobinado de una cinta, o el aplastamiento de un tubo premoldeado sobre el diámetro exterior del cilindro 3 aislante.

Según un modo preferido de realización de la invención ilustrado por la figura 1, el arrollamiento 6 MT está constituido por placas 7 de poca anchura, conectadas entre sí en serie. Cada una de estas placas está constituida por capas de espiras 9 superpuestas, realizadas a partir de un hilo de material 8 conductor de sección circular revestido por un barniz aislante.

Según otro modo de realización presentado en la figura 2, el arrollamiento MT se obtiene con la ayuda de una cinta 10 de material conductor desnudo de sección rectangular, eligiéndose el material utilizado por su ductilidad. Esta cinta 10 conductora está bobinada de canto y asociada a una película 11 aislante de poco espesor.

Tal como puede verse en la figura 1, el aspecto del campo eléctrico resultante de este modo de concepción corresponde al caso de un transformador trifásico cuyos arrollamientos 6 MT están acoplados en triángulo, tal como se presenta en la figura 3. Así, se constata que el campo eléctrico radial situado entre el arrollamiento 6 MT y el arrollamiento 2 BT está contenido íntegramente en el cilindro 3 aislante, entre la capa 4 unida al potencial de la tierra y la capa 5 RLT. El campo axial se reparte por una parte sobre toda la longitud axial del arrollamiento 6 MT, y por otra parte al nivel de los extremos del cilindro 3 aislante no recubiertos por el arrollamiento 6 MT, pero no obstante recubiertos por la capa 5 de material RLT. En estas tres zonas, el campo eléctrico que irradia en el aire se reparte de manera homogénea y permanece suficientemente reducido para excluir cualquier riesgo de descargas parciales o de formación de un arco eléctrico.

Para mejorar la resistencia del transformador frente a las agresiones del clima, este último está revestido completamente por una capa 12 de material sintético que presenta una buena resistencia a la radiación ultravioleta, a una descarga superficial eléctrica y a los esfuerzos eléctricos transversales que podrían conducir a una perforación de dicho revestimiento. Esto puede obtenerse por ejemplo por inmersión del transformador en un baño, o por proyección mediante pistola neumática, de un material sintético que presenta las características deseadas. De esta manera se garantiza también la protección contra la corrosión de las partes mecánicas y el relleno de los intersticios existentes entre las diferentes partes del aparato. La figura 4 presenta el transformador descrito en la figura 1 y dotado de su revestimiento 12.

La figura 5 presenta una variante cuyo interés es prolongar la distancia de descarga superficial en las zonas en las que el campo eléctrico que irradia en el aire es el más denso, y que corresponden a los extremos del cilindro aislante no recubierto por el arrollamiento MT. Con este objetivo, anillos 13 de material aislante están repartidos de manera regular por el cilindro (13) aislante. El revestimiento 12 aplicado al conjunto del transformador sella la zona de contacto entre los anillos 13 y la capa 5 de material RLT y realiza así faldas idénticas a las que comprendería un aislador eléctrico.

Claims (5)

1. Transformador eléctrico MT/BT monofásico o polifásico, de aislamiento de tipo seco, destinado a una instalación en interior o en exterior, caracterizado porque comprende para cada una de sus fases un cilindro (3) aislante situado entre el arrollamiento (2) BT y el arrollamiento (6) MT, y porque este cilindro (3) está revestido en su superficie interior por una capa (4) conductora o semiconductora unida al potencial de tierra, y en su superficie exterior por una capa (5) de material semiconductor repartidor lineal de tensión sobre la que está bobinado localmente el arrollamiento (2) MT.

2. Transformador según la reivindicación 1, caracterizado porque el arrollamiento (6) MT presenta una estructura en placas de poca anchura, constituidas por una superposición de capas (9) de espiras y conectadas en serie, de modo que el reparto del potencial en dicho arrollamiento (6) es de tipo axial.

3. Transformador según la reivindicación 1, caracterizado porque el arrollamiento (6) MT está constituido por el bobinado de canto de una cinta (10) de conductor en asociación con una película (11) de material aislante, de modo que el reparto del potencial en dicho arrollamiento es de tipo axial.

4. Transformador según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un revestimiento (12) uniforme constituido por una capa de material sintético que presenta características eléctricas y físicas adecuadas para una utilización en exterior, pudiendo obtenerse este revestimiento (12) por inmersión o por proyección.

5. Transformador según la reivindicación 4, caracterizado porque comprende, a amos lados del arrollamiento MT, anillos (13) de material aislante que constituyen faldas destinadas a prolongar las distancias de descarga superficial eléctrica entre el arrollamiento (6) MT y las partes unidas al potencial de masa de dicho transformador, estando situadas dichas faldas sobre el cilindro (3) aislante revestido por la capa de material semiconductor repartidor lineal de tensión y estando recubiertas por el revestimiento (12) aislante aplicado sobre el conjunto del transformador.