ES2846739T3 - Tanque para transformadores de coraza o reactores de coraza lleno de líquido - Google Patents

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Abstract

Un tanque para un transformador de coraza o un reactor de coraza lleno de líquido, que comprende - una parte (20) inferior del tanque con una placa y paredes (21, 22) laterales inferiores, y una parte (10) superior del tanque con paredes (11, 12) laterales superiores, - estando unidas la parte (20) inferior del tanque y la parte (10) superior del tanque a lo largo de una línea de unión perimétrica sustancialmente horizontal y definiendo un espacio interno para alojar una parte activa del transformador de coraza o reactor de coraza y un líquido aislante, caracterizado porque - el tanque comprende además un cinturón (100) de refuerzo que comprende un anillo (120) de refuerzo inferior y un anillo (110) de refuerzo superior, estando formado el anillo (120) de refuerzo inferior en una pieza continua que rodea y se une a una brida (22) horizontal de las paredes (21, 22) laterales inferiores de la parte (20) inferior del tanque y estando el anillo (110) de refuerzo superior formado en una pieza continua que rodea y se une a las paredes (11, 12) laterales superiores de la parte (10) superior del tanque, formando el cinturón(100) de refuerzo una cámara (140) sellada que encierra la línea de unión perimétrica entre la parte (20) inferior del tanque y la parte (10) superior del tanque.

Description

DESCRIPCIÓN
Tanque para transformadores de coraza o reactores de coraza lleno de líquido
La presente descripción está relacionada con un tanque para transformadores de coraza o reactores de coraza que se llena con un líquido aislante, como aceite. La presente descripción también está relacionada con un método para ensamblar un transformador de carcasa o reactor de carcasa lleno de líquido.
Técnica antecedente
Los transformadores o reactores de potencia pueden estar sujetos a la energía del arco interno en caso de fallo interno. El fluido aislante que rodea la parte activa del transformador o reactor puede entonces vaporizarse y crear una burbuja de gas en expansión, provocando una sobrepresión que puede romper el tanque del transformador o del reactor.
Tal fallo de arco es más crítico en transformadores en forma de coraza o reactores en forma de coraza, que tienen un tanque de ajuste de forma que se ajusta mecánicamente alrededor de la parte activa del transformador/reactor y es más rígido que un tanque de tecnología de forma de núcleo. Por lo tanto, el tanque de los transformadores o reactores de coraza es menos flexible y menos capaz de deformarse sin romperse cuando se somete a un esfuerzo de tensión alto. En caso de un arco interno, la sobrepresión resultante creará tensiones mecánicas en el tanque que pueden exceder la resistencia a la tensión última de al menos ciertas regiones o partes del tanque, que pueden sufrir una deformación no admisible y romperse, a un baja nivel de energía para arcos internos. La rotura del depósito puede provocar derrames de aceite y riesgo de incendio.
Se han desarrollado algunas soluciones para abordar el problema de la ruptura del tanque en caso de fallo de arco interno, especialmente para transformadores en forma de núcleo. Las soluciones conocidas incluyen, por ejemplo, dispositivos de alivio de presión, abrazaderas en forma de C provistas en posiciones discretas para reforzar la unión soldada entre diferentes partes del tanque (para tecnología de coraza) y evitar que se rompan, o refuerzos en las paredes laterales de los tanques, así como modificaciones de las dimensiones del tanque.
El documento JP2012062990 describe un dispositivo configurado para mejorar la seguridad en un transformador al mejorar la resistencia de soldadura de una pieza de conexión de brida.
El documento JPS56161619 describe un dispositivo configurado para mejorar la resistencia de la coraza exterior de un transformador.
El documento JPS5278020 describe un tanque de aparato eléctrico lleno de aceite para prevenir fugas de aceite y daños mediante el establecimiento de un miembro reforzado.
El documento JPS6041208 describe un dispositivo configurado para aliviar una tensión en las esquinas del tanque cuando aumenta una presión interna durante un fallo de descarga disruptiva interno.
Sin embargo, las soluciones conocidas pueden no ser suficientes para evitar la ruptura del tanque de un transformador o reactor de tipo coraza en caso de un fallo de arco interno, por lo que sería deseable proporcionar un tanque que sea más seguro y en el que se reduzcan los riesgos de ruptura.
Compendio de la descripción
Según un primer aspecto, en la reivindicación 1 se define un tanque para un transformador de coraza o reactor de coraza lleno de líquido.
En caso de una sobrepresión causada por un arco interno en el transformador o reactor, el cinturón de refuerzo proporciona una protección de la unión entre las dos partes del tanque (las partes inferior y superior). En los tanques conocidos esta junta es una zona débil y crítica por su posición y por su falta de flexibilidad, ya que suele ser una junta simplemente soldada que no permite que se deforme y acomode a la sobrepresión sin romperse en caso de arco interno. Las medidas conocidas, como el uso de algunas abrazaderas discretas en forma de C aplicadas a la soldadura, no son suficientes en tales casos. El cinturón de refuerzo proporciona una mayor resistencia a la tensión última al tanque en la región de la junta y desplaza el punto más débil a otras regiones del tanque donde la sobrepresión y las consiguientes tensiones en las paredes del tanque se pueden acomodar más fácilmente, tal como la región superior del tanque.
Además, el cinturón de refuerzo está configurado para formar una cámara sellada que rodea la unión entre las partes inferior y superior del tanque lo que implica que incluso si la soldadura principal falla o se rompe en uno o más puntos debido a una sobrepresión y tensión muy altas, el líquido aislante, por ejemplo el aceite, quedará confinado en la cámara y no se derramará del tanque gracias a la protección adicional. Por lo tanto, el cinturón de refuerzo tiene la ventaja adicional de proteger el medio ambiente de un derrame de petróleo y del riesgo de incendio asociado con dicho derrame de petróleo.
También se proporciona un transformador de coraza o un reactor de coraza lleno de líquido con un tanque como se describe en este documento.
Las realizaciones de los tanques presentadas en la presente descripción son adecuadas para reactores y transformadores de coraza monofásicos, pero también se pueden aplicar en sistemas de coraza polifásicos, tales como reactores y transformadores trifásicos.
De acuerdo con un segundo aspecto, la presente descripción proporciona un método para ensamblar un transformador de coraza o un reactor de coraza lleno de líquido según la reivindicación 12.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se describirán realizaciones particulares del presente dispositivo a modo de ejemplos no limitativos, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
Las Figuras 1 y 2 son vistas esquemáticas en sección transversal de una parte superior del tanque y de una parte inferior del tanque de un tanque según un ejemplo de la presente descripción;
La Figura 3A es una vista esquemática en perspectiva, parcialmente recortada, que muestra la región de la unión entre la parte superior del tanque y la parte inferior del tanque de un tanque construido con las partes del tanque de las Figuras 1 y 2;
La Figura 3B es una vista ampliada en sección transversal de un detalle de la Figura 3A;
La Figura 4 es una vista en perspectiva parcial de la parte inferior de un tanque según una realización, que muestra el cinturón de refuerzo parcialmente aplicado a la unión entre las dos partes del tanque; y
La Figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de un método para ensamblar un transformador de coraza o reactor de coraza lleno de líquido.
Descripción detallada
Un tanque de acuerdo con las realizaciones descritas en este documento es adecuado y está destinado a alojar la parte activa de un transformador o un reactor de potencia, y más en particular de una solución en forma de coraza. Los tanques para la tecnología de coraza comprenden normalmente una parte inferior del tanque, en la que está dispuesto el paquete de bobinado, formado por múltiples panqueques apilados y conectados en serie. El núcleo del transformador se apila alrededor del paquete de bobinado, en la placa inferior del tanque, y luego se coloca una parte superior del tanque en la parte inferior del tanque que rodea el núcleo y se suelda a la parte inferior del tanque. Finalmente, se suelda una tapa del tanque a la parte superior de la parte superior del tanque, y el resto del espacio en el tanque se llena con un líquido aislante, como aceite.
Por tanto, la parte inferior del tanque y la parte superior del tanque definen entre ellas un espacio interno para la parte activa en forma de coraza (devanados, núcleo, etc.) y el líquido aislante. El tanque, y por lo tanto las partes superior e inferior del tanque, pueden ser prismáticas. Normalmente puede ser un prisma rectangular.
En la presente descripción, las expresiones superior, inferior, vertical, horizontal, etc. se dan con referencia a la posición prevista del transformador y el tanque cuando están en uso.
En la presente descripción, la expresión "transformadores" también pretende abarcar los autotransformadores. La Figura 1 muestra en sección transversal un detalle de una parte superior del tanque 10, por ejemplo de un tanque prismático, que puede comprender paredes 11 laterales que son sustancialmente verticales y terminan en una brida 12 horizontal en el extremo inferior de la misma, extendiéndose por todo el perímetro. de la parte 10 superior del tanque . La brida 12 puede soldarse a la parte vertical de las paredes 11 laterales mediante una costura 13 de soldadura como se muestra, o puede formarse doblando la parte extrema de las paredes 11 laterales.
Unido a las paredes 11 laterales se muestra un anillo 110 de refuerzo superior, que puede ser hueco y puede tener, por ejemplo, una sección transversal en forma de U como se muestra, pero también una sección transversal que es rectangular o tiene cualquier otra forma y dimensión. El anillo 110 de refuerzo superior puede proyectarse horizontalmente más lejos de la pared 11 lateral vertical que la brida 12.
El anillo 110 de refuerzo superior rodea toda la parte 10 superior del tanque formando una pieza continua, y puede unirse a las paredes 11 laterales de la parte 10 superior del tanque mediante soldadura, por ejemplo formando dos soldaduras 111 y 112 en ángulo continuas alrededor.
La Figura 2 muestra de manera similar en la sección transversal un detalle de una parte inferior del tanque 20, que coincide con la forma de la parte 10 superior del tanque de la Figura 1, de modo que ambas partes se pueden unir para formar un tanque para contener una parte activa, por ejemplo, de un transformador de coraza o un reactor de coraza (no mostrado).
La parte 20 inferior del tanque puede comprender una placa inferior, paredes 21 laterales que son sustancialmente verticales y terminan en una brida 22 horizontal en el extremo superior de la misma, que se extiende alrededor del perímetro de la parte 20 inferior del tanque . La parte 20 inferior del tanque puede tener dimensiones horizontales y verticales internas más pequeñas con respecto a la parte 10 superior del tanque , pero las dimensiones de la brida 12 de la parte 10 superior del tanque y de la brida 22 de la parte 20 inferior del tanque pueden configurarse para coincidir y formar entre ellas una línea de unión perimétrica entre la parte 10 superior del tanque y la parte 20 inferior del tanque.
Unido a la brida 22 de las paredes 21 laterales se muestra un anillo 120 de refuerzo inferior, que puede ser hueco y puede tener, por ejemplo, una sección transversal en forma de G como se muestra, pero también una sección transversal que es rectangular o tiene cualquier otra forma y dimensión. El anillo 120 de refuerzo inferior puede sobresalir horizontalmente más de la pared 21 lateral vertical que la brida 22 horizontal.
El anillo 120 de refuerzo inferior rodea toda la parte 20 inferior del tanque formando una pieza continua, y se puede unir a la brida 22 de la parte 20 inferior del tanque mediante soldadura, por ejemplo formando dos soldaduras 121 y 122 en ángulo continuas.
La Figura 3A muestra en perspectiva, parcialmente recortada, la parte 10 superior del tanque de la Figura 1 y la parte 20 inferior del tanque de la Figura 2 ensambladas para formar el tanque: la brida 12 horizontal puede superponerse a la brida 22 horizontal y las dos bridas pueden ser soldadas entre sí con una costura 30 de soldadura que une y sella las dos partes 10 y 20 del tanque alrededor de una línea de unión perimétrica sustancialmente horizontal.
Como se muestra en la Figura 3A, se puede aplicar una placa o cinturón 130 de cierre contra el anillo 110 de refuerzo superior y el anillo 120 de refuerzo inferior y unirlos a ambos. Por ejemplo, puede soldarse a las vigas 110 y 120.
El conjunto del anillo 110 de refuerzo superior, el anillo 120 de refuerzo inferior y el cinturón 130 forma un cinturón 100 de refuerzo que rodea las paredes 11 y 21 laterales de la parte 10 superior del tanque y la parte 20 inferior del tanque, al nivel de la línea de unión perimétrica entre ellos; se une el cinturón 100 de refuerzo, por ejemplo soldado, a la parte vertical de las paredes 11 laterales y a la brida 22 de las paredes 21 laterales. Los anillos 110 de refuerzo superiores son una forma de realización de una parte superior del cinturón de refuerzo, y los anillos 120 de refuerzo inferiores son una forma de realización de una parte de cinturón de refuerzo inferior, que puede unirse, en este caso a través de la placa o cinturón 130 de cierre.
La Figura 3B es una sección transversal ampliada de un detalle de la Figura 3A, que muestra, por ejemplo, cómo el cinturón 130 se puede unir a los anillos 110 y 120 de refuerzo superiores mediante dos soldaduras en ángulo continuas 131 y 132, respectivamente.
El cinturón 130 se puede aplicar rodeando todo el tanque de forma continua y sellada.
Se apreciará en las Figuras 3A y 3B que el cinturón 100 de refuerzo puede formar una cámara 140 sellada alrededor de la costura 30 de soldadura, encerrando toda la línea de unión perimétrica entre las partes 110 y 120 superior e inferior del tanque.
La cámara 140 puede ser una única cámara sustancialmente toroidal en todo el perímetro del tanque, o puede estar dividida en múltiples compartimentos separados, por ejemplo, mediante placas verticales (no mostradas).
En otras realizaciones, el cinturón 100 de refuerzo también puede estar formado por elementos de refuerzo diferentes de los descritos anteriormente: por ejemplo, puede comprender anillos de refuerzo con diferentes formas o que tengan una geometría y/o configuración variable a lo largo del perímetro del tanque. Por ejemplo, en un tanque para un transformador de coraza que tiene vigas de cortocircuito en dos lados opuestos de la parte inferior del tanque, el anillo de refuerzo inferior puede tener una forma diferente en diferentes lados de la parte inferior del tanque, y puede estar unido a una parte diferente de la parte inferior del tanque, o de una manera diferente. En otros ejemplos, los anillos de refuerzo se pueden formar con vigas no huecas como vigas en I, vigas en T u otras; los anillos de refuerzo superior e inferior pueden proyectar diferentes longitudes, y/o pueden estar unidos por un elemento de cierre diferente de un cinturón o una placa 130 de cierre; o puede tener formas que permitan que los anillos de refuerzo superior e inferior formen la cámara sellada y se suelden entre sí sin necesidad de una placa de cierre o cinta.
En otras realizaciones, al menos algunas de las uniones, por ejemplo una o ambas uniones entre el cinturón 130 y los anillos 110 y 120 de refuerzo, pueden formarse atornillando en lugar de soldando.
La Figura 4 muestra una parte en perspectiva de una parte 10 superior del tanque y una parte 20 inferior del tanque, con un cinturón 100 de refuerzo tal como se describe en detalle con referencia a las Figuras 1,2 y 3. El cinturón 130 del cinturón 100 de refuerzo ha sido parcialmente cortado para mostrar el interior de la cámara 140 sellada detrás de ella.
Se apreciará en las Figuras 3B y 4 que el cinturón 100 de refuerzo refuerza y protege la costura 30 de soldadura que une las dos partes 110 y 120 del tanque entre sí.
Un cortocircuito o un fallo similar en los devanados del transformador puede causar un arco interno generando una energía de por ejemplo 20 MJ. La costura 30 de soldadura entre las partes superior e inferior del tanque es un punto débil y no es capaz de soportar la sobrepresión resultante, y tendería a romperse: sin embargo, el cinturón 100 de refuerzo proporciona a la región de la costura de soldadura una mayor resistencia a la tensión final, de modo que la costura de soldadura puede soportar sobrepresiones mucho más altas sin fallar ni romperse.
Además, en caso de que la costura 30 de soldadura fallara en uno o más puntos del perímetro del tanque y el aceite aislante fluyera, la cámara 140 sellada y reforzada retendría este aceite, evitando así peligros graves como un derrame al medio ambiente y el riesgo de incendio.
En la práctica, el cinturón 100 de refuerzo provoca un desplazamiento del punto más débil del tanque desde la costura de soldadura 30 a otras regiones de las paredes del tanque, que se configuran más fácilmente para absorber energía y deformarse sin llegar a una ruptura.
Las realizaciones de tanques como se describen en este documento pueden estar provistas adicionalmente de nervios verticales en las paredes 11 laterales de la parte superior del depósito 10, de modo que las paredes laterales con los nervios se puedan construir con suficiente flexibilidad para absorber la energía del arco y deformarse, sin llegar a romperse. El número, posición y configuración de las nervaduras para proporcionar un compromiso adecuado entre resistencia y flexibilidad dependerá de cada caso particular.
Los bordes entre dos paredes 11 laterales de la parte 110 superior del tanque y/o los bordes entre dos paredes laterales 21 de la parte 120 inferior del tanque pueden ser redondeados, para resistir mejor la sobrepresión.
Las realizaciones de transformadores de coraza o reactores de coraza llenos de líquido pueden estar provistas de un tanque que tiene un cinturón 100 reforzado, como se describe anteriormente y como se muestra en la Figura 4, donde se muestra la parte inferior de tal transformador de coraza o reactor de coraza.
Un transformador o reactor con un tanque de acuerdo con la presente descripción se puede ensamblar mediante realizaciones de un método que comprende, como se muestra en la Figura 5:
- En el bloque 200: proporcionar una parte 20 inferior del tanque y una parte 10 superior del tanque ;
- En el bloque 210: unir una parte 120 de cinturón de refuerzo inferior a una pared lateral 21, 22 de la parte 20 inferior del tanque, y unir una parte 110 de cinturón de refuerzo superior a una pared 11, 12 de la parte 10 superior del tanque;
- En el bloque 220: montar la parte activa en forma de coraza dentro de la parte 20 inferior del tanque;
- En el bloque 230: montar la parte 10 superior del tanque en la parte 20 inferior del tanque y unirlas soldando las bridas 12 y 22 con una costura 30 de soldadura a lo largo de la línea de unión perimétrica; y
- En el bloque 240: unir la parte 120 inferior del cinturón de refuerzo y la parte 110 superior del cinturón de refuerzo para formar una cámara 140 sellada que encierra la línea de unión perimétrica y la costura 30 de soldadura, por ejemplo aplicando y soldando un cinturón 130.
Aunque en el presente documento sólo se han descrito varias realizaciones y ejemplos particulares, los expertos en la técnica entenderán que son posibles otras realizaciones alternativas. El alcance de la presente descripción no debería estar limitado por realizaciones particulares, sino que debería determinarse únicamente mediante una lectura justa de las reivindicaciones que siguen.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un tanque para un transformador de coraza o un reactor de coraza lleno de líquido, que comprende
- una parte (20) inferior del tanque con una placa y paredes (21, 22) laterales inferiores, y una parte (10) superior del tanque con paredes (11, 12) laterales superiores,
- estando unidas la parte (20) inferior del tanque y la parte (10) superior del tanque a lo largo de una línea de unión perimétrica sustancialmente horizontal y definiendo un espacio interno para alojar una parte activa del transformador de coraza o reactor de coraza y un líquido aislante, caracterizado porque
- el tanque comprende además un cinturón (100) de refuerzo que comprende un anillo (120) de refuerzo inferior y un anillo (110) de refuerzo superior, estando formado el anillo (120) de refuerzo inferior en una pieza continua que rodea y se une a una brida (22) horizontal de las paredes (21, 22) laterales inferiores de la parte (20) inferior del tanque y estando el anillo (110) de refuerzo superior
formado en una pieza continua que rodea y se une a las paredes (11, 12) laterales superiores de la parte (10) superior del tanque, formando el cinturón(100) de refuerzo una cámara (140) sellada que encierra la línea de unión perimétrica entre la parte (20) inferior del tanque y la parte (10) superior del tanque.
2. Un tanque según la reivindicación 1, estando unidas la parte (20) inferior del tanque y la parte (10)superior del tanque a lo largo de la línea de unión perimétrica mediante una costura (30) soldada.
3. Un tanque según la reivindicación 2, teniendo el cinturón de refuerzo una resistencia máxima a la tensión mayor con respecto a la resistencia máxima a la tensión que tendría la costura (30) de soldadura perimétrica si no hubiera un cinturón de refuerzo entre la parte (20) inferior del tanque y la parte (10) superior. porción del tanque.
4. Un tanque según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, estando el cinturón (100) de refuerzo unido a una brida (22) horizontal de las paredes (21, 22) laterales inferiores de la parte (20) inferior del tanque, y unido a las paredes (11) laterales superiores de la parte (10) superior del tanque, mediante soldadura.
5. Un tanque según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, comprendiendo el cinturón (100) de refuerzo un cinturón o placa (130) de cierre que está unida al anillo (120) de refuerzo inferior y al anillo (110) de refuerzo superior.
6. Un tanque según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, estando unido el anillo (120) de refuerzo inferior a la parte (20) inferior del depósito mediante soldadura.
7. Un tanque según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, estando unido el anillo (110) de refuerzo superior a la parte (10) superior del depósito mediante soldadura.
8. Un tanque según la reivindicación 5, estando la cinta o placa (130) de cierre unida al anillo (120) de refuerzo inferior y al anillo (110) de refuerzo superior mediante soldadura.
9. Un tanque según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, estando unidos el anillo (120) de refuerzo inferior y el anillo (110) de refuerzo superior mediante soldadura.
10. Un tanque de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, siendo prismáticas la parte (10) superior del tanque y la parte (20) inferior del tanque.
11. Un transformador de coraza o reactor de coraza lleno de líquido que comprende un tanque según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
12. Un método para ensamblar un transformador de coraza lleno de líquido o un reactor de coraza, que comprende - proporcionar una parte (20) inferior del tanque y una parte (10) superior del tanque , configuradas para unirse entre sí a lo largo de una línea de unión perimétrica sustancialmente horizontal,
- unir un anillo (120) de refuerzo inferior a una brida (22) horizontal de una pared (21, 22) lateral inferior de la parte (20) inferior del tanque para formar una pieza circundante continua, y unir un anillo (110) de refuerzo superior a una pared (11, 12) lateral superior de la parte (10) superior del tanque para formar una pieza circundante continua, - montar una parte activa del transformador de coraza o del reactor de coraza dentro de la parte (20) inferior del tanque,
- montar la parte (10) superior del tanque en la parte (20) inferior del tanque y soldarlas a lo largo de la línea de unión perimétrica, y
- unir el anillo de refuerzo inferior y el anillo de refuerzo superior para formar un cinturón (100) de refuerzo que forma una cámara (140) sellada que encierra la línea de unión perimétrica entre la parte (20) inferior del tanque y la parte (10) superior del tanque.
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