ES2257161B1 - Transformador de potencia multi-tension para red de transmision de energia electrica de alta tension (politrafo). - Google Patents
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Abstract
El transformador de potencia multi-tensión para red de transmisión de energía eléctrica de alta tensión, Politrafo, posee un diseño compacto y dispone de niveles de tensión diferentes seleccionables a la entrada y/o salida, proporcionando distintas relaciones de transformación, pudiendo ser utilizado para interconectar sistemas eléctricos de alta tensión en múltiples puestos de transformación. Es una solución idónea para casos de emergencia como plan de contingencia en subestaciones que así lo requieran, siendo configurable a diferentes niveles de tensión de entrada y/o salida y susceptible de conectarse a diferentes sistemas de transmisión de energía eléctrica en la red de alta tensión, que por avería u otra necesidad lo requieran. El autotransformador multi-tensión es un transformador de potencia con características de diseño que optimizan la conjunción de posibilidades de diferentes valores en la tensión de entrada y/o salida y la máxima potencia con las limitaciones del transporte ferroviario.
Description
Transformador de potencia
multi-tensión para red de transmisión de energía
eléctrica de alta tensión (politrafo).
La presente memoria descriptiva se refiere a una
solicitud de patente de invención relativa a un transformador de
potencia multi-tensión para el sistema de
transmisión de energía eléctrica de alta tensión, al que nombraremos
con la palabra Politrafo.
La utilidad de la invención consiste en la
posibilidad de disponer, en un mismo transformador de potencia, de
niveles de tensión diferentes y seleccionables a la entrada y/o a
la salida, primario-secundario (además de la
regulación dentro de un nivel de tensión seleccionado), y en el
arrollamiento terciario, de forma que proporciona distintas
relaciones de transformación, y puede ser utilizado para
interconectar sistemas eléctricos de alta tensión en múltiples
puestos de transformación.
Esto contrasta con los transformadores de
potencia existentes en la red de alta tensión, que disponen de un
único nivel de tensión a la entrada y otro a la salida disponiendo
solamente, en la mayoría de los casos, de regulación dentro del
mismo nivel
\hbox{de tensión.}
Asimismo, se ha estudiado como solución idónea
para ser utilizado en el caso de emergencia como plan de
contingencia en las subestaciones que así lo requieran, ya que es
susceptible de poder conectarse a múltiples sistemas de transmisión
de la energía eléctrica en la red de alta tensión, que por avería u
otra incidencia así lo necesitaran, al disponer de diferentes
niveles de tensión seleccionables a la entrada y a la salida.
El transformador multi-tensión,
que la presente invención preconiza, es un transformador de
potencia en el que se han establecido características de diseño que
optimizan la conjunción de posibilidades de diferentes valores en la
tensión de entrada y/o salida con las limitaciones de transporte
del propio autotransformador, adecuándose su dimensionado tanto a
las necesidades de seguridad y funcionamiento eléctricos como a la
normativa existente en el transporte ferroviario.
El campo de aplicación de la presente invención
es el relacionado con la transmisión y transformación de energía
eléctrica de alta tensión.
Más concretamente, la misión del Politrafo es
servir como transformador de reserva para poder ser utilizado en
caso de contingencia en la red con posible interconexión a
diferentes valores de voltaje de entrada y/o salida y del
arrollamiento terciario.
Son de tiempo conocidos y utilizados, en el
sector de la energía eléctrica, los elementos de transformación de
voltaje e intensidad, a fin de facilitar el transporte de la
electricidad desde las unidades generadoras hasta los usuarios
finales de la misma.
El transporte de energía eléctrica precisa de
alta tensión para reducir la intensidad de corriente y, por tanto,
minimizar las pérdidas de energía asociadas a la transmisión. Así,
dicho transporte de energía eléctrica resulta más eficaz a alta
tensión, mientras que su consumo requiere de una red de baja tensión
por motivos de seguridad. Por tanto, en las diferentes
subestaciones de la red de transporte, se modifican los valores de
ambas magnitudes, a fin de optimizar de un lado el transporte
propio de la energía eléctrica y de otro la prestación de servicio
que con ella se realiza.
En estas subestaciones es donde se incorporan
los sistemas de transformación a fin de interconectar redes de
transporte a diferentes tensiones, que varían en la salida
suministrada en función de las características de la siguiente etapa
que atienden.
Evidentemente, en las instalaciones fijas se
dispone de transformadores adecuados a los niveles precisos, con lo
que son convenientemente diseñados para que realicen sus funciones
de modo permanente.
En caso de avería u otra contingencia similar en
la que se precise de sustitución temporal de uno de estos
transformadores, basta, por tanto, con derivar las conexiones a
otro de las mismas características para, una vez subsanada la
contingencia, volver a la situación de partida. Ello presenta la
dificultad del volumen y peso que estos elementos poseen, por lo
que el transporte y movimiento de uno de reserva no se realiza de
forma sencilla, requiriéndose de sistemas de transporte y medios
especiales.
Además, se debería disponer de tantos equipos de
reserva diferentes como sea necesario para atender los distintos
valores de entrada y salida de las redes de transporte. Esto se
solventa con la existencia de transformadores
multi-tensión (Politrafos), que mediante la
configuración de diferentes conexiones internas en los
arrollamientos de las bobinas de inducción permiten establecer
diferentes tensiones a la entrada y/o a la salida, y, por tanto,
múltiples relaciones de transformación. La posibilidad de
seleccionar diferentes niveles de tensión en el arrollamiento
terciario proporciona una ventaja adicional.
A lo que obliga esta característica de la
multi-tensión es a incrementar las dimensiones y
peso del transformador para una misma potencia de salida, con lo
cual se dificultan aún más las tareas de transporte y movimiento del
mismo.
Un buen medio de transporte para estos pesados y
voluminosos equipos es el ferroviario, por lo que los elementos que
se van a utilizar de forma permanente están diseñados para cumplir
las restricciones de dicho medio de transporte.
No se tiene conocimiento de sistemas que aúnen
las características antes descritas, es decir, valores de entrada y
salida multi-tensión que se encuentren diseñados
proporcionando la máxima potencia de forma que puedan transportarse
en los sistemas ferroviarios convencionales.
El transformador de potencia
multi-tensión (Politrafo), que la invención
propone, constituye por sí mismo una solución decantada como eficaz
para conjuntar las necesidades de equipo de reserva para
diferentes valores de voltaje de entrada y/o salida, disponiendo a
la vez de la máxima potencia posible y un diseño adecuado para
cumplir los requisitos de transporte ferroviario.
De forma más concreta, el Politrafo, como los
transformadores de potencia al uso, está constituido por un armazón
externo o cuba que dispone en su estructura de medios de fijación y
soporte para todos los componentes externos, de forma que puedan
instalarse los bornes de conexión, el equipo de refrigeración y el
resto de accesorios del transformador. Se utilizan para todo ello
elementos normalizados, lo que facilita el suministro de
repuestos.
El conjunto se dispone preparado para la
intemperie, y dispone en su estado de transporte de dimensiones
adecuadas para poder llevarlo a efecto, permitiendo el desmontaje
de todos los accesorios, y su posterior ensamblaje cuando se precisa
de su uso de una manera sencilla.
En el estado de transporte, se ubica
perfectamente en un vagón ferroviario y no sobrepasa el peso
máximo.
En la zona superior se montan las bornas de
conexión que, durante el transporte y para no sobrepasar las
dimensiones permitidas, viajan desmontadas. Tanto la situación de
las bornas como del resto de accesorios y medios de operación del
conmutador y los distintos puntos de toma de tierra han sido
situados de forma que observan todas las garantías de
seguridad.
La estructura de los diferentes devanados que
conforman tanto el circuito primario como el secundario del
transformador está convenientemente diseñada para que pueda
establecerse la tensión de entrada y/o salida en función de la
conexión seleccionada. El arrollamiento terciario también está
diseñado para poder seleccionar diferentes niveles de tensión.
La selección de los niveles de tensión se
realiza mediante el cambio de conexiones internas en el
transformador. El Politrafo ha sido convenientemente diseñado para
disponer de múltiples salidas, adecuadamente conectadas a los
bobinados internos, para proporcionar diferentes relaciones de
transformación. El diseño de las conexiones y salidas se ha
realizado cumpliendo todas las normas y requisitos necesarios para
asegurar el buen funcionamiento de la máquina, y habiéndose
contemplado todas las condiciones dieléctricas y electrodinámicas
asociadas a este tipo de transformadores de potencia.
Para completar la descripción que se está
realizando, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, se acompañan a la presente memoria
descriptiva, como parte integrante de la misma, 3 hojas de planos,
en las cuales con carácter ilustrativo y no limitativo se ha
representado lo siguiente:
La figura número 1 muestra una vista lateral del
Politrafo, autotransfomador multi-tensión, en
situación de ser transportado, es decir, con los elementos de
conexionado a la red y de refrigeración
\hbox{desmontados.}
La figura número 2, muestra una vista frontal en
el mismo estado que el definido para la figura 1.
La figura número 3, muestra una vista lateral
del autotransformador en su estado de funcionamiento, listo para
conexionarlo a la red.
En la figura número 4, se representa una vista
cenital del autotransfomador con los diferentes elementos que desde
este punto de vista se observan.
La figura número 5, representa un diagrama
eléctrico de las conexiones del autotransformador.
A la vista de estas figuras, puede observarse el
aspecto exterior y otras características de la invención.
En la figura número 1 aparece una vista lateral
del autotransformador Politrafo, en la que se aprecian dos zonas
diferenciadas, una en la cabecera (1) (cajón donde se encuentra
ubicado el conmutador), y otra formando el cuerpo central del
autotransformador (2) (parte activa del transformador, núcleo,
bobinados y conexionado).
Es en la zona superior de este cuerpo central
donde se disponen de las bridas de amarre (3), para el montaje de
las diferentes bornas y accesorios. En el estado de transporte del
autotransformador, dichas bornas y accesorios se encuentran
desmontados, por seguridad y para que se ajuste a la normativa de
transporte ferroviario.
En la zona de cabecera (1) es donde se dispone
de los depósitos para el aceite, de los elementos auxiliares y
cabinas de control del equipo de refrigeración y del
conmutador.
En el cuerpo central (2), es donde se aloja el
núcleo y bobinados del autotransformador, y es este cuerpo quien
descansa sobre unos tándem de ruedas para el movimiento de la
máquina. La utilización de los tándem de ruedas es opcional.
Dichas ruedas (5) se pueden apreciar en la
figura número 2 que muestra una vista frontal del
autotransformador, tomando en primer plano la zona de cabecera. Ahí
se encuentran convenientemente colocadas las ménsulas (4), para el
transporte y elevación del transformador.
Cuando el equipo se encuentra en estado de
funcionamiento, presenta una disposición como se indica en la
figura 3. Allí se pueden apreciar las bornas de conexión del
circuito primario y secundario (6), y las del terciario (11), que
serán las que se conecten a las distintas redes de transporte de
energía eléctrica de alta tensión.
Se dispone de un depósito de almacenamiento y
conservación de aceite (7), del que parten las tuberías y demás
conductos hacia la cuba del transformador.
Bajo este depósito, se encuentran la cabina de
control de refrigeración y la cabina del conmutador (8). El equipo
de refrigeración (10) es necesario para mantener la temperatura del
aceite dentro de los niveles admitidos, disipando las pérdidas
energéticas internas del transformador. En esta realización, el
circuito de refrigeración puede incluir también motobombas (9) que
facilitan, en caso de ser necesaria, una refrigeración forzada.
Si disponemos de una vista cenital del
autotransformador en su modo de funcionamiento apreciamos, tal como
se sigue de la figura número 4, la disposición de los distintos
elementos ya referidos con la misma numeración en la figura
anterior. Se ha referenciado el conmutador (12), que permite ajustar
la tensión en un rango determinado dentro de un mismo nivel de
tensión.
Como se ha comentado anteriormente, la selección
de los diferentes niveles de tensión se realiza mediante el cambio
de conexiones internas en el transformador, que se encuentran
representadas esquemáticamente en la figura 5. En la misma figura,
se han señalado esquemáticamente los puntos de conexión exterior
(bornes) (13), las diferentes conexiones del circuito primario /
secundario (15), el circuito terciario (14) y el conmutador
(16).
No se considera necesario hacer más extensa esta
descripción, para que cualquier experto en la materia comprenda el
alcance de la invención y las ventajas que de la misma se
derivan.
Los materiales, accesorios, forma, tamaño y
disposición de los elementos serán susceptibles de variación,
siempre y cuando ello no suponga una alteración de la esencialidad
del invento.
Los términos en que se ha descrito esta memoria
deberán ser tomados en sentido amplio y no limitativo.
Claims (4)
1. Autotransformador de potencia
multi-tensión para red de transmisión de energía
eléctrica de alta tensión, que comprende:
- un sistema circuital que integra diferentes
devanados que conforman tanto el circuito primario como el
secundario del transformador, estando este sistema circuital
seccionado y conexionado con múltiples tomas conectadas a los
devanados internos para ofrecer diferentes valores de tensión de
entrada y/o salida;
- componentes desmontables incluyendo bornas de
conexión y otros accesorios; y
- una o más conexiones internas seleccionables
para seleccionar diferentes niveles de tensión de entrada y/o
salida, dependiendo de la potencia suministrada en la salida de la
conexión a las distintas redes de transporte de energía eléctrica
de alta tensión
caracterizado por comprender
un armazón externo o cuba que aloja el núcleo y devanados del
autotransformador y dispone en su estructura de medíos de fijación
y soporte para los componentes desmontables y por adoptar unas
dimensiones y características de peso y volumetría, una vez
retirados todos los componentes desmontables, que no sobrepasan las
máximas requeridas para su transporte en la red
ferroviaria.
2. Autotransformador según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende un devanado terciario
adaptado para poder seleccionar diferentes niveles de tensión.
3. Autotransformador según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos componentes desmontables
incluyen un equipo de refrigeración que integra unos depósitos de
aceite.
4. Autotransformador según la reivindicación 1,
caracterizado por disponer de estructuras de instalación para
diferentes elementos externos de conexionado de la red, de modo que
en el estado de transporte estos componentes se encuentran
desmontados y su reinstalación se produce en una subestación.
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