ES2314737T3 - Procedimiento para la regulacion de la refrigeracion en un transformador de fuerza. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la regulación de disposiciones destinadas a la refrigeración de un transformador de fuerza lleno de aceite, que tiene por lo menos una etapa de refrigeración (1...n) dependiendo de su temperatura theta del aceite o de los arrollamientos, siendo determinada la temperatura theta del aceite o respectivamente de los arrollamientos de acuerdo con las prescripciones de la norma IEC, y siendo comparada ésta con un correspondiente valor límite, porque como resultado de la comparación se generan informaciones para la puesta en servicio de la por lo menos una etapa de refrigeración, porque la respectiva etapa de refrigeración (1...n) es puesta en servicio cuando se sobrepasa su respectivo valor límite theta 1.... theta n y porque se da lugar a una señal de alarma, a un aviso de error o al disparo de un interruptor protector, en el caso de que la temperatura theta actual del aceite y respectivamente de los arrollamientos sobrepase también un valor límite para la última etapa de refrigeración (n), caracterizado porque la respectiva modalidad de la refrigeración del transformador y el tipo del medio de refrigeración para cada una de las etapas de refrigeración (1....n) existentes se introducen por separado en una codificación de 4 letras, porque la respectiva codificación de 4 letras, en cada caso introducida, se compara con una tabla, almacenada de antemano de una manera no volátil, de todas las codificaciones de 4 letras técnicamente posibles y de las variables y prescripciones de cálculo específicas asociadas de acuerdo con la IEC, porque se determinan las prescripciones de cálculo, las variables y las constantes para el cálculo de la temperatura theta del aceite y respectivamente de los arrollamientos, que en cada caso es pertinente para las codificaciones de 4 letras que se han introducido y porque cada temperatura theta calculada del aceite y respectivamente de los arrollamientos se compara en cada caso con un valor límite theta 1...theta n almacenado de una manera no volátil, para la temperatura del aceite o respectivamente de los arrollamientos para cada etapa de refrigeración existente.

Description

Procedimiento para la regulación de la refrigeración en un transformador de fuerza.

El invento se refiere a un procedimiento para la regulación de disposiciones para la refrigeración de un transformador de fuerza lleno de aceite, dependiendo de su temperatura del aceite o de los arrollamientos.

Los transformadores de fuerza llenos de aceite son caracterizados internacionalmente, según su tipo constructivo y su modalidad de refrigeración, con un código de 4 letras. Las dos primeras letras se refieren en este contexto a la modalidad de la refrigeración del transformador propiamente dicho; para esto existen las abreviaturas, conocidas para un experto en la especialidad, ON para "Oil Natural" [con aceite natural], OF para "Oil Forced" [con aceite forzado], OP para "Oil Forced", pero con una instalación de refrigeración por aceite con una bomba axial, o OD para "Oil Directed" [con aceite dirigido] así como GF para "Gas Forced" [con gas forzado] (para transformadores con refrigeración por SF_{6}) como tipo constructivo especial. Las dos otras letras dispuestas detrás designan al respectivo tipo del medio de refrigeración; para esto hay AN para "Air Natural" [con aire natural], AF para "Air Forced" [con aire forzado], WF para "Water Forced" [con agua forzada].

Mediante una combinación de diferentes modalidades de refrigeración de transformadores, así como también de diferentes tipos del medio de refrigeración existen, por consiguiente, las más diferentes formas constructivas de transformadores, que se pueden representar por la codificación explicada.

Además, un transformador de fuerza lleno de aceite posee por regla general varias etapas de refrigeración, de las que pueden presentarse como fundamento las diferentes modalidades de la refrigeración y respectivamente los diferentes tipos del medio de refrigeración.

Para la regulación de las disposiciones de refrigeración en un transformador de fuerza, tales como bombas o ventiladores, que actúan en las etapas individuales de la refrigeración, es conocido determinar o respectivamente calcular la respectiva temperatura del aceite aislante o la respectiva temperatura de los arrollamientos, y compararla con un valor límite preestablecido de antemano para cada etapa de refrigeración, realizándose que al ser sobrepasado éste se pone en funcionamiento la respectiva disposición de refrigeración; durante tanto tiempo hasta que se traspase de nuevo hacia valores más bajos el valor límite de la respectiva etapa. Los cálculos de los valores instantáneos explicados y expuestos de la temperatura del aceite aislante o de la temperatura de los arrollamientos, son habituales para un experto en la especialidad, ellos se describen detalladamente en la norma IEC 354 "Loading guide for oilimmersed power transformers" [guía de carga para transformadores de fuerza sumergidos en aceite], páginas 25 y siguientes, en particular páginas 33 y siguientes. Dependiendo del tipo del transformador y de la respectiva etapa de refrigeración, en esta norma IEC (de la Comisión Electrotécnica Internacional) se han establecido las más diferentes variables y los más diferentes parámetros así como en total diferentes prescripciones de cálculo.

A partir del documento de solicitud de patente de los EE.UU. 2002/0161558 A1 se conocen un aparato e implícitamente un correspondiente procedimiento para la regulación de disposiciones destinadas a la refrigeración de un transformador de fuerza lleno de aceite, que tiene por lo menos una etapa de refrigeración, dependiendo de su temperatura del aceite o de los arrollamientos. En este caso, la temperatura del aceite o respectivamente de los arrollamientos se determina de acuerdo con las prescripciones de cálculo de la mencionada norma IEC y. como base para la puesta en servicio de las etapas de refrigeración, se compara con un respectivo valor límite correspondiente. En los casos de este aparato conocido y del correspondiente procedimiento, se deben de seleccionar penosamente a partir de la norma IEC primeramente por una primera vez, por separado para cada etapa de refrigeración, las respectivas variables, que corresponden al tipo del transformador en combinación con la respectiva modalidad de la refrigeración y se deben de introducir en una correspondiente unidad de regulación, para que se puedan efectuar un cálculo correcto de la temperatura del aceite y respectivamente de los arrollamientos, y a continuación una comparación con un valor límite dependiente de la etapa de refrigeración.

Tal introducción de datos es complicada para el usuario. Por un lado, resulta penoso deducir los parámetros individuales correctamente a partir de la norma IEC (Con frecuencia, la norma IEC no está a disposición precisamente para el usuario, y con frecuencia el personal manipulador no está habituado en el trato con la extensa publicación. Por otro lado, pueden aparecer errores al realizar la elección del respectivo parámetro y de las respectivas fórmulas a partir del conjunto de normas y al efectuar su transferencia manual a una correspondiente unidad de regulación.

Aquí es donde se aplica el invento. Es misión del invento indicar un procedimiento que ahorre al usuario la realización de estas actividades costosas.

El problema planteado por esta misión se resuelve mediante un procedimiento con las características de la reivindicación de esta patente. En el caso de este procedimiento solamente es necesario identificar el tipo constructivo y las modalidades de la refrigeración del respectivo transformador de fuerza e indicar la caracterización codificada por letras, que se ha explicado al comienzo, de la respectiva modalidad de la refrigeración del transformador y del tipo del medio de refrigeración en sus respectivas etapas de refrigeración. Estos pocos datos necesarios para el transformador de fuerza son conocidos para el usuario, ellos están contenidos en la placa de identificación de características y se pueden trasladar con facilidad, de una manera sencilla y sin errores de transferencia a una correspondiente unidad de regulación.

El procedimiento conforme al invento aprovecha la circunstancia de que las prescripciones de cálculo que se han de aplicar para calcular las temperaturas específicas del aceite así como de los arrollamientos, incluyendo las variables y los parámetros respectivas/os, están establecidas inequívocamente en la mencionada norma IEC y por consiguiente se han de utilizar forzosamente por el usuario. Estos valores, por lo tanto, ya están almacenados de una manera no volátil por parte del fabricante, por lo que prácticamente sólo se tiene que introducir manualmente un parámetro: La codificación de 4 letras para cada etapa de refrigeración existente del transformador de fuerza corres-
pondiente.

Solamente en el caso de una modificación de la norma IEC, cuando deberían modificarse los parámetros y las prescripciones de cálculo que se establecen, sería necesaria una modificación de los valores almacenados de una manera no volátil. Puesto que tales modificaciones de criterios relevantes en normas vinculantes, sin embargo, son de esperar sólo raramente, en cualquier caso después de varios años, se puede aceptar el gasto para tal establecimiento posterior interno de los parámetros.

Para la realización del procedimiento es apropiado, por ejemplo, el aparato electrónico de regulación TAPCON® 260 ofrecido por la solicitante.

El invento se debe de explicar a continuación todavía con mayor detalle a modo de ejemplo, con ayuda de unos dibujos.

En ellos:

la Figura 1 muestra el procedimiento conforme al invento en una representación esquemática de todas las etapas del procedimiento que transcurren consecutivamente

la Figura 2 muestra una representación ampliada de importantes etapas del procedimiento así como de la elección de los parámetros en el caso del procedimiento conforme al invento.

Primeramente, con ayuda de la Figura 1, se ha de describir el procedimiento completo.

En una sola vez se lleva a cabo, por parte del fabricante en el respectivo regulador o respectivamente en el aparato electrónico de regulación, en el que debe de transcurrir el procedimiento, un almacenamiento no volátil de todas las codificaciones de 4 letras que son posibles, y de las variables y prescripciones de cálculo específicas asociadas de acuerdo con la norma IEC explicada.

Además, en primer lugar se efectúa el almacenamiento no volátil de valores límites \theta_{1}...\theta_{n} para la temperatura del aceite o respectivamente de los arrollamientos, para cada una de las etapas de refrigeración 1...n existentes en el correspondiente transformador de fuerza.

Después de que se ha efectuado esto, puede comenzar el procedimiento propiamente dicho. En primer lugar, se efectúa la introducción por separado en el código de 4 letras de la respectiva modalidad de la refrigeración del transformador y del tipo del medio de refrigeración para cada etapa de refrigeración 1...n presente.

Seguidamente, se efectúa en la unidad calculadora, a partir de los pares de valores, almacenados de una manera no volátil, de todas las posibles codificaciones de 4 letras posibles, la lectura de las prescripciones de cálculo, de las variables y de las constantes, pertinentes de acuerdo con la IEC, para los valores introducidos para el respectivo cálculo de la temperatura \theta del aceite o respectivamente de los arrollamientos.

Con estos valores se efectúa seguidamente el cálculo verdadero del valor actual de la temperatura \theta del aceite y respectivamente de los arrollamientos.

Este cálculo se efectúa de acuerdo con las prescripciones específicas de la norma IEC 354, que son pertinentes para el respectivo transformador. Para este cálculo se utilizan la temperatura de la capa superior de aceite (en inglés top oil temperature), la corriente de carga, el factor de carga -es decir, el cociente entre la corriente de carga y la corriente de dimensionamiento- y otros parámetros específicos que están previstos en la norma IEC.

A continuación se efectúa una comparación de la temperatura \theta calculada del aceite y respectivamente de los arrollamientos, con el valor límite \theta_{1}...\theta_{n} para cada etapa de refrigeración 1...n por separado. Para esta comparación se utilizan los valores límites \theta_{1}...\theta_{n} almacenados de una manera no volátil.

Con la formulación "comparación por separado" se entiende que en primer lugar se comprueba si el valor de \theta calculado sobrepasa el valor límite \theta_{1} para la primera etapa de refrigeración. Si este es el caso, se activa la primera etapa de refrigeración. Además, se comprueba si el valor de \theta calculado es tan grande que él, además de esto, sobrepasa también el valor límite \theta_{2} de la segunda etapa de refrigeración. En un caso tal, se activa también la segunda etapa de refrigeración. Esta comparación se prosigue de una manera análoga para otras eventuales etapas de refrigeración adicionales.

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Adicionalmente es conveniente, en el caso de sobrepasarse el valor límite \theta_{n} para la última (más alta) etapa de refrigeración n existente, adicionalmente también el desencadenamiento de una alarma; y eventualmente también dar lugar a la parada del transformador.

Las más importantes etapas del procedimiento se deben explicar seguidamente todavía una vez más con ayuda de la Figura 2. El aparato de regulación, utilizado para la realización del procedimiento en este ejemplo, tiene cuatro contactos de conmutación S1...S4; él es utilizable para un transformador que tiene hasta cuatro diferentes etapas de refrigeración 1...4. Si, en el caso del respectivo transformador, están presentes menos etapas de refrigeración, quedan sin usar los demás contactos restantes.

En la parte superior de la Figura 2 se muestra cómo, a partir de la respectiva modalidad de la refrigeración (es decir las dos primeras letras mayúsculas) y del correspondiente tipo del medio de refrigeración (es decir las dos siguientes letras mayúsculas) se establece la codificación de 4 letras de la que ya se ha hablado.

La etapa de refrigeración 0, es decir el funcionamiento normal, recibe usualmente siempre la denominación ONAN.

Unas etapas de refrigeración con la misma modalidad de la refrigeración se designan de modo creciente con un índice que comienza con la cifra 1. Con cada etapa de refrigeración están asociados unos parámetros característicos, el gradiente gr, el exponente de los arrollamientos y, y la constante de tiempo de los arrollamientos tau, que dependen del tipo del transformador y de la modalidad de la refrigeración, y por consiguiente de la respectiva codificación de 4 letras.

En el centro de la Figura 2 se muestra la matriz de todas las posibles codificaciones de 4 letras y de los parámetros explicados asociados, tal como se almacenan de una manera no volátil.

A partir de esta matriz se leen los respectivos parámetros relevantes, que se establecen concretamente para las etapas de refrigeración individuales a partir de la introducción del tipo de transformador y de la modalidad de la refrigeración. Con estos parámetros se efectúa entonces el cálculo de la temperatura actual \theta del aceite y respectivamente de los arrollamientos.

En la parte inferior de la Figura 2 se muestra el almacenamiento no volátil de los valores límites \theta_{1}... \theta_{n} para cada etapa de refrigeración 1....n -aquí expresados en forma de punto de conmutación porcentual en grados Celsius a través de la correspondiente temperatura calculada \theta de los arrollamientos-.

Con estos valores almacenados de una manera no volátil se efectúa seguidamente la comparación descrita de la temperatura \theta calculada con el respectivo valor límite \theta_{1}... \theta_{n} para cada etapa de refrigeración 1...n por separado. En el ejemplo que aquí se muestra, el transformador posee realmente cuatro etapas de refrigeración 1...4, de manera tal que están aquí ocupados todos los contactos S1...S4 existentes en el aparato de regulación.

Adicionalmente, en este ejemplo están previstos además otros dos contactos de conmutación 5,6, realizándose que el contacto de conmutación 5, al sobrepasarse el valor límite \theta_{4} para la última etapa de refrigeración 4, desencadena una señal de alarma, que señaliza que las etapas regulares de refrigeración no están manifiestamente en situación de refrigerar de nuevo hasta una temperatura más baja al transformador de fuerza calentado (excesivamente). Una causa de esto puede encontrarse p.ej. en una bomba estropeada.

Un contacto de conmutación adicional 6 es disparado cuando también se sobrepasa todavía manifiestamente el valor límite para este aviso de alarma; entonces se detiene todo el transformador, con el fin de evitar daños.

En el ejemplo mostrado, las etapas de refrigeración 1...3 están estructuradas en el tipo constructivo ONAF, tal como arriba se ha explicado, y por lo tanto se completan por un índice 1...3. La última etapa de refrigeración 4 es en este ejemplo del tipo OPAF.

En principio, en el caso del procedimiento conforme al invento se pueden utilizar como magnitudes comparativas tanto la temperatura calculada del aceite como también la temperatura calculada de los arrollamientos, por lo cual aquí generalmente ambos tipos de la temperatura calculada son provistos del mismo signo de referencia. Se establecen no obstante diferencias en lo que se refiere a la sensibilidad de respuesta, puesto que la temperatura de los arrollamientos se modifica esencialmente con más rapidez que la temperatura del aceite, que sigue a ésta con una determinada inercia.

Claims (1)

1. Procedimiento para la regulación de disposiciones destinadas a la refrigeración de un transformador de fuerza lleno de aceite, que tiene por lo menos una etapa de refrigeración (1...n) dependiendo de su temperatura \theta del aceite o de los arrollamientos, siendo determinada la temperatura \theta del aceite o respectivamente de los arrollamientos de acuerdo con las prescripciones de la norma IEC, y siendo comparada ésta con un correspondiente valor límite,

porque como resultado de la comparación se generan informaciones para la puesta en servicio de la por lo menos una etapa de refrigeración,

porque la respectiva etapa de refrigeración (1...n) es puesta en servicio cuando se sobrepasa su respectivo valor límite \theta_{1}.... \theta_{n}

y porque se da lugar a una señal de alarma, a un aviso de error o al disparo de un interruptor protector, en el caso de que la temperatura \theta actual del aceite y respectivamente de los arrollamientos sobrepase también un valor límite para la última etapa de refrigeración (n),

caracterizado porque la respectiva modalidad de la refrigeración del transformador y el tipo del medio de refrigeración para cada una de las etapas de refrigeración (1....n) existentes se introducen por separado en una codificación de 4 letras,

porque la respectiva codificación de 4 letras, en cada caso introducida, se compara con una tabla, almacenada de antemano de una manera no volátil, de todas las codificaciones de 4 letras técnicamente posibles y de las variables y prescripciones de cálculo específicas asociadas de acuerdo con la IEC,

porque se determinan las prescripciones de cálculo, las variables y las constantes para el cálculo de la temperatura \theta del aceite y respectivamente de los arrollamientos, que en cada caso es pertinente para las codificaciones de 4 letras que se han introducido y porque cada temperatura \theta calculada del aceite y respectivamente de los arrollamientos se compara en cada caso con un valor límite \theta_{1}...\theta_{n} almacenado de una manera no volátil, para la temperatura del aceite o respectivamente de los arrollamientos para cada etapa de refrigeración existente.