Transformadores de distribución llenos de aceite: guía de selección, enfriamiento y pérdida del núcleo

Un transformador de distribución lleno de aceite de 630 kVA con un núcleo de acero al silicio convencional puede consumir aproximadamente 7.000 kWh de pérdidas sin carga cada año simplemente con permanecer energizado. Cambie el núcleo a una aleación amorfa y esa cifra se reducirá a 3.000 kWh, una brecha que los equipos de adquisiciones multiplican en cada alimentador que operan. Por eso los compradores industriales y de servicios públicos ahora juzgan transformadores de distribución llenos de aceite por evaluación de pérdidas, clase de enfriamiento y material del núcleo antes de comparar los precios de compra.

Qué es un transformador de distribución sumergido en aceite

Un transformador de distribución lleno de aceite es un tanque de acero sellado que contiene un núcleo magnético trifásico y devanados sumergidos en aceite aislante, que aísla las partes vivas y transporta el calor hacia la pared del tanque.

La unidad convierte media tensión, normalmente 6 kV, 10 kV, 15 kV, 20 kV o 35 kV, hasta el nivel de 400/230 V utilizado por cargas comerciales, agrícolas e industriales. A medida que los devanados se calientan, el aceite sube, cede calor a través de las aletas del radiador en la pared del tanque y vuelve a descender en un circuito continuo. Sin ventiladores ni bombas, esta configuración ONÁN es el modo de enfriamiento más silencioso y confiable disponible.

• Núcleo magnético y devanados de alta y baja tensión de cobre o aluminio.
• Tanque, aletas del radiador y tanque conservador para expansión de aceite.
• Relé Buchholz para detección de gas en unidades tipo conservador
• Dispositivo de alivio de presión e indicador de temperatura del aceite.

Pérdidas en transformadores de distribución llenos de aceite: el material del núcleo decide la factura

El material del núcleo es el mayor impulsor del costo operativo a largo plazo para transformadores de distribución llenos de aceite , porque las pérdidas sin carga se producen las 24 horas del día siempre que la unidad está energizada, incluso con carga cero.

La pérdida sin carga, o pérdida de hierro, proviene de la histéresis y las corrientes parásitas en el núcleo. La pérdida de carga, o pérdida de cobre, aparece en los devanados y crece con el cuadrado de la corriente. Por debajo de 2000 kVA, las dos tecnologías principales que importan son el acero al silicio de grano orientado y la aleación de metal amorfo. Los núcleos amorfos reducen drásticamente la pérdida por histéresis, pero la aleación se satura a una densidad de flujo más baja, por lo que el núcleo es más grande y el primer costo es mayor. En el servicio de distribución, el ahorro en costos operativos normalmente amortiza la diferencia de precio en un plazo de 3 a 6 años.

Jiangsu Hengyuan Transformer Co., Ltd. construye el rango de distribución de 6-35 kV en ambas tecnologías principales. La versión con núcleo de aleación amorfa es la opción preferida cuando el cliente capitaliza las pérdidas durante toda la vida útil, porque el ahorro de pérdidas amortiza la prima del núcleo en unos pocos años.

Transformador sumergido en aceite con núcleo de aleación amorfa Este transformador utiliza un núcleo de aleación amorfa para pérdidas ultrabajas, lo que reduce el consumo de energía y las emisiones y, al mismo tiempo, ofrece alta confiabilidad y bajo nivel de ruido para las redes de distribución. Ver producto →

Clases de enfriamiento: ONAN, ONAF, ONWF y límites de servicio real

La clase de enfriamiento estampada en la placa de identificación define cuánta carga continua puede soportar el transformador y si esa clasificación cambia cuando se encienden los ventiladores o las bombas.

IEC 60076 establece los límites estándar de aumento de temperatura en 60 K para el aceite superior y 78 K para el punto caliente del devanado en unidades sumergidas en aceite. Por lo tanto, una unidad diseñada para una temperatura ambiente de 40 C debe mantener la temperatura superior del aceite por debajo de 100 C en servicio continuo. Los diseños de tanque sellado eliminan el conservador y mantienen el aceite alejado del aire exterior, mientras que las unidades tipo conservador añaden un respiradero con un secador de gel de sílice.

Lista de verificación de especificaciones de transformadores de distribución para proyectos de subestaciones

Una especificación completa fija los parámetros eléctricos, la clase de pérdida, la refrigeración, el líquido aislante, los accesorios y el procedimiento de prueba de fábrica antes de emitir la orden de compra.

• Tensión primaria, grupo vectorial y rango de derivación: Dyn11 es el grupo vectorial dominante para redes de distribución secundaria de 400/230 V.
• Tensión de impedancia y resistencia a cortocircuitos: normalmente el 4% en esta clase; Confirme la corriente de falla máxima que la unidad debe sobrevivir.
• Precios de evaluación de pérdidas: indique el precio capitalizado por vatio de pérdida sin carga y con carga; esta única entrada decide el material del núcleo y el tamaño del conductor.
• Clase de enfriamiento y temperatura ambiente de diseño: utilice la temperatura más alta medida del sitio, no el promedio anual, como punto de diseño térmico.
• Líquido aislante: aceite mineral para sitios estándar; éster natural donde la seguridad contra incendios o la biodegradabilidad impulsan la decisión.
• Accesorios: relé Buchholz, indicador de temperatura del aceite, dispositivo de alivio de presión, válvulas de drenaje y muestreo e indicador de posición del cambiador de tomas.
• Estándar de cumplimiento: la serie IEC 60076, además de los requisitos de pruebas de rutina y de puesta a tierra del operador de la red.

Para unidades adicionales económicas dentro de redes existentes, la versión con núcleo de tira de acero al silicio sigue siendo la opción estándar y simplifica los repuestos y el servicio en una flota mixta.

Transformador sumergido en aceite con núcleo de tira de acero al silicio Un transformador completamente sellado y de bajas pérdidas con enfriamiento de placa corrugada, que ofrece un mantenimiento mínimo y un tamaño compacto para una distribución rentable en redes existentes. Ver producto →

Para los sitios de proyectos que necesitan que el transformador se entregue junto con conmutación de media tensión y distribución de baja tensión, una subestación compacta prefabricada incluye una unidad principal en anillo, un transformador y un panel de BT en un solo gabinete.

Subestación compacta con transformador y aparamenta. Combina la unidad principal en anillo, el transformador y el panel de baja tensión en un solo gabinete, lo que reduce el espacio físico y el tiempo de instalación y, al mismo tiempo, proporciona una distribución de energía confiable y de bajas pérdidas para los sitios del proyecto. Ver producto →

Mantenimiento que mantiene confiable un transformador de distribución lleno de aceite

La calidad del aceite, no la edad del devanado, determina si un transformador de distribución sumergido en aceite permanece en servicio durante 30 años o falla después de diez.

1. Análisis anual de gases disueltos (DGA): una muestra de aceite detecta fallas térmicas y eléctricas meses antes de que causen fallas.
2. Controles visuales trimestrales: nivel de aceite, relé Buchholz, color del desecante y cualquier fuga en los radiadores o las uniones del tanque.
3. Servicio de respiradero: reemplace o regenere el desecante antes de que la humedad ingrese al tanque principal; la humedad envejece el aislamiento del papel más rápido que la temperatura.
4. Prueba de protección y ventiladores de pretemporada: verifique los termostatos, los ventiladores de aire forzado y el dispositivo de alivio de presión antes de la carga máxima de verano.
5. Verificación del cambiador de tomas en caso de cortes: mida la resistencia del devanado en cada toma e inspeccione el desgaste de los contactos, generalmente cada 3 a 5 años.

Los compuestos de furano y el contenido de humedad en el aceite indican la condición del aislamiento de papel, que es el verdadero componente de desgaste de un transformador lleno de aceite. La tendencia de estos valores cada año proporciona los datos necesarios para justificar las decisiones de reacondicionamiento o reemplazo.

Preguntas frecuentes sobre transformadores de distribución llenos de aceite

¿Cuál es la diferencia entre un transformador de distribución lleno de aceite y un transformador de tipo seco?

La unidad llena de aceite utiliza aceite tanto para refrigeración como para aislamiento, lo que proporciona un mayor margen de sobrecarga y menor ruido con la misma clasificación. Una unidad de tipo seco utiliza aire o resina fundida y elimina los problemas de contención de fuego y aceite, lo que la convierte en la opción preferida para instalaciones interiores con códigos estrictos contra incendios.

¿Cuánto tiempo puede funcionar un transformador de distribución lleno de aceite?

Con un mantenimiento disciplinado, que incluye DGA anual, control de humedad y servicio de respiradero, un transformador de distribución normalmente permanece en servicio durante 30 años. El aislamiento de papel es el componente que envejece; mantener bajo su contenido de humedad es la forma más eficaz de prolongar la vida.

¿Se puede instalar un transformador de distribución lleno de aceite en interiores?

Sí, cuando la sala proporcione contención de aceite, protección contra incendios y ventilación. Muchos proyectos de interior seleccionan un fluido de éster natural en lugar de aceite mineral porque el éster eleva el punto de inflamación por encima de 300 C y se degrada sin causar daño en el medio ambiente.

¿Qué aceite debe utilizar un transformador de distribución, mineral o éster?

El petróleo mineral es el predeterminado para los proyectos principales debido al costo, el suministro y las prácticas de mantenimiento establecidas. Se elige el éster natural cuando domina el riesgo de incendio, la protección del medio ambiente o los informes de sostenibilidad. Ambos fluidos funcionan en el mismo diseño de tanque con ajustes menores en las holguras y juntas.

Antes de solicitar una cotización, complete una hoja de evaluación de pérdidas de una página: el precio por vatio de pérdida sin carga y con carga, la temperatura ambiente máxima del sitio, el perfil de carga y la vida útil esperada. Un fabricante que traduce esos números en una especificación es aquel que comprende la economía de la red de distribución.