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Título : DISEÑO DE SOPORTES AISLANTES EN TRANSFORMADORES SECOS EN MEDIA TENSIÓN
Autor : Dr. Espino Cortés, Fermín Pascual
ING.GONZÁLEZ VELÁZQUEZ, ERICK
Palabras clave : AISLANTES
TRANSFORMADORES
Fecha de publicación : 24-oct-2011
Resumen : Improvements on solid insulating materials over the last decades have allowed a fast progress in the medium voltage dry transformer technology compared to liquid-filled transformers. The design of air distances on dry type transformers presents a challenge; although they pass the routine dielectric tests, once in operation failures have been reported. Over-dimension of air distances has been adopted to avoid breakdown between upper high voltage side and the core frame thereby adding cost and size to the transformer. A critical part of the insulation system of these transformers is in the insulating supports used between windings and the clamping structure. This work proposes a design of these supports that can help to reduce their length without increasing the possibility of breakdown and decreasing the final cost of dry-type transformers. The tangential electric field in the support surface is calculated by means of the Finite Element Method (FEM) using a commercial software (COMSOL Multiphysics®), considering two and three dimensional configurations. The electric field distribution in the supports to reduce the tangential electric field using different profiles and different values of permittivity is investigated, considering some improvements in solid insulating materials. In this investigation, the electric field that represents the worst condition for the insulation structure of the transformer (Basic Insulation Level) is calculated, considering an electrostatic problem. Experimental tests were performed in order to verify the effect of the high operation temperature of dry type transformer on the breakdown voltage in the insulating supports. The experimental results are then used to define the design criteria used in the simulations. Te proposed designs are also tested in the high voltage laboratory of ESIME Zacatenco.
Descripción : El desarrollo en los materiales aislantes sólidos en las últimas décadas ha permitido un progreso rápido en la tecnología de los transformadores secos en relación con los transformadores con líquido aislante. El diseño de las distancias dieléctricas en aire de los transformadores secos representa un reto; aunque los transformadores secos acreditan las pruebas dieléctricas de rutina se han reportado fallas durante su operación normal. Para evitar la ruptura se han adoptado sobredimensionamientos en las distancias dieléctricas en aire entre el devanado de media tensión y los herrajes de sujeción del núcleo produciendo un aumento en peso y costo. Una parte crítica del sistema de aislamiento en los transformadores secos son los apoyos de material aislante sólido ubicados entre los devanados de media tensión y la estructura metálica de sujeción del núcleo. Este trabajo propone un diseño de estos apoyos reduciendo su altura sin incrementar la posibilidad de ruptura para poder disminuir los costos durante la manufactura de los transformadores secos. La componente tangencial del campo eléctrico se calcula sobre la superficie de los apoyos por medio del método del elemento finito (MEF) usando un programa comercial (COMSOL Multiphysics®), considerando configuraciones tanto en dos como en tres dimensiones. Se investiga la distribución del campo eléctrico sobre los apoyos para reducir la componente tangencial utilizando diferentes perfiles y variando los valores de permitividad que se pueden encontrar en los materiales aislantes modernos. En esta investigación se calcula el campo eléctrico en el transformador que en algunos casos podría representar las condiciones más severas para el sistema de aislamiento (Nivel Básico de Aislamiento al Impulso), considerándolo como un problema electrostático. Mediante pruebas experimentales se investiga el efecto de las altas temperaturas de operación en los transformadores secos sobre la tensión de ruptura en los apoyos. Los resultados se utilizan para definir criterios para el diseño de los espaciadores. Los diseños propuestos fueron también probados en el Laboratorio de Alta Tensión de la ESIME Zacatenco.
URI : http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/8089
Aparece en las colecciones: Maestría

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