Quins són els elements essencials per a la selecció i instal·lació de transformadors de tensió AIS exteriors de 66kV?
Hola a tots! Sóc James, un professional amb més de 10 anys d'experiència instal·lant transformadors de tensió. Avui, vull parlar sobre la selecció i instal·lació de transformadors de tensió aïllats per aire (AIS) en subestacions exteriors de 66kV.
Aquests dispositius són crítics per a la mesura i protecció en sistemes elèctrics. La seva selecció i instal·lació adequades afecten directament la seguretat i estabilitat de tota la xarxa elèctrica. Amb l'avance de la tecnologia de xarxes intel·ligents, els transformadors de tensió AIS electrònics es van convertint gradualment en l'opció preferida. Ofereixen moltes funcionalitats intel·ligents, però també porten requisits més alts per a la instal·lació i manteniment.
1. Factors clau en la selecció d'un transformador de tensió AIS
Comencem amb la funció i aplicació — aquest és el consideració més important quan s'escull un transformador de tensió.
Els transformadors de tensió de protecció necessiten un ampli rang dinàmic. Normalment, triem la classe de precisió 10P amb una capacitat nòminal d'aproximadament 5VA. Això assegura una transmissió de senyal precisa fins i tot en condicions anòmals com els circuits tancats.
En canvi, els transformadors de tensió de mesura requereixen una alta precisió. Normalment optem per la classe 0.2S o superior, amb una capacitat nòminal d'almenys 10VA, per satisfer les necessitats de mesura d'energia i monitorització del sistema.
Amb el desenvolupament de les xarxes intel·ligents, els transformadors de tensió electrònics estan guanyant popularitat en subestacions de 66kV gràcies a les seves capacitats de sortida digital, especialment en entorns on s'ha d'integrar amb sistemes de protecció digital.
Següent, veurem el nivell de tensió i la forma estructural. A 66kV, que es troba en la categoria de mitja tensió (3kV–110kV), es fan servir habitualment estructures monofàsiques o trifàsiques.
Per a sistemes de cableria principals simples, dos transformadors monofàsics connectats en tensió fase a fase o connexió V/V funcionen bé.
En subestacions que requereixen monitorització de l'aïllament, és millor utilitzar un transformador de tensió trifàsic de cinc núclis i tres bobines o tres transformadors monofàsics de tres bobines connectats en configuració Y/Y-Δ. Aquesta configuració permet la mesura de la tensió de línia i la filtració de la tensió de seqüència zero a través de la bobina delta oberta, monitoritzant eficientment l'estat d'aïllament del sistema.
Després hi ha el tipus d'aïllament i la selecció del dielèctric — un factor central per a una operació segura a l'exterior. Els transformadors de tensió tradicionals de 66kV solen utilitzar aïllaments immersos en oli o resina colada, però els models moderns d'AIS prefereixen dissenys aïllats per gas.
Segons la norma nacional més recent GB/T 20840.11-2025, per als transformadors de tensió AIS exteriors de 66kV i superiors, ara es recomana l'aïllament de gas mixt SF₆/N₂ en lloc del gas pur SF₆. Per què? Perquè el gas pur SF₆ pot liquefactar-se fàcilment en entorns de baixa temperatura, especialment per sota de -25°C. El gas mixt (normalment 20%–30% SF₆) resol aquest problema mentre reduïx les emissions de gasos d'efecte hivernacle.
Els transformadors aïllats per gas haurien de fer servir tanques de gas soldats d'acer inoxidable i estructures de doble junta O per assegurar una bona estanquitud fins i tot en condicions adverses a l'exterior. També, s'ha de tenir en compte l'adaptabilitat ambiental del medi aïllant — coses com la resistència climàtica i la resistència a la contaminació — per gestionar diferents condicions climàtiques en regions diverses.
2. Requisits tècnics per a la instal·lació de transformadors de tensió AIS
Ara, passem a la instal·lació — un altre pas crucial que necessita una estricta adhesió a les normes tècniques.
Quan es tria la ubicació de la instal·lació, aquí hi ha alguns punts clau:
El transformador de tensió hauria de ser instal·lat entre la sortida de l'equipament de alta tensió i l'equipament de distribució, assegurant una mesura de tensió precisa.
Hauria de situar-se prop de la barra de bus o la sortida del transformador, però mantenint almenys 1,5 metres de separació de commutadors de desconnectació, interruptors, etc., per evitar interferències electromagnètiques i vibracions mecàniques.
La altura de la instal·lació hauria de seguir les pautes de disseny de la subestació — normalment més alta que l'equipament envolvent per reduir l'acumulació de contaminants i assegurar una bona ventilació, prevenint sobrecalentaments que podrien degradar el rendiment de l'aïllament.
Si diversos transformadors de tensió estan operant en paral·lel, assegureu-vos que estiguin aïllats l'un de l'altre per prevenir interferències mútuas.
Següent, la configuració de terra, que és essencial per a una instal·lació segura.
El sistema de terra per als transformadors de tensió AIS exteriors de 66kV ha de seguir el principi de "terra única":
El punt neutre de la bobina primària hauria de ser terra de manera fiable — especialment en configuracions en estrella. Això és fonamental per prevenir sobretensions i assegurar la seguretat del sistema.
El circuit secundari hauria de ser terrat només en un punt — normalment al terminal de la sala de control — per evitar corrents circulants o falsos disparadors causats per la terra en diversos punts.
Un dels terminals de la bobina terciària (bobina delta oberta) també hauria de ser terrat en un sol punt, i no s'hauria de inserir cap dispositiu commutable en el fil de terra.
Per als transformadors aïllats per gas, cal prestar especial atenció al disseny de terra de la membrana antideflagrant. Feu servir materials anti-envejits i anticorrosius, i assegureu-vos d'una terra sólida per prevenir danys causats per l'acumulació d'aigua o l'empujament del gel. També, installeu cobertes de pluja en els relés de densitat de gas SF₆ i assegureu-vos que permetin la calibració sense desmontar, millorant la fiabilitat operativa.
Finalment, la selecció i instal·lació de fusibles han de coincidir amb els paràmetres de l'equipament.
El costat primari d'un transformador de tensió AIS exterior de 66kV hauria d'estar equipat amb un fusible RW10-35/0.5, amb una corrent nòminal de 0.5A i una capacitat de ruptura de 1000MVA. Això protegeix el transformador de corrents de curtcircuït.
Installeu el fusible vertical o horitzontal, assegurant que el tub del fusible estigui ben connectat a la porcellana per evitar contactes defectuosos deguts a la llargada.
Els fusibles secundaris s'han de seleccionar basant-se en la impedància de càrrega, normalment utilitzant fusibles estàndard. No obstant això, eviteu connectar qualsevol possible punt de ruptura (com a isoladors) en el circuit secundari per prevenir la retroalimentació de tensió que podria enderrocar l'equipament.
Per als transformadors de tensió AIS electrònics, consideracions addicionals inclouen la protecció del bucle de fibra òptica — com mesures antivibració i a prova d'humitat — per assegurar la integritat del senyal.
3. Normes per a la instal·lació i manteniment de transformadors de tensió AIS
La normalització de la instal·lació i manteniment és la base de l'operació segura.
Segons GB/T 20840.11-2025, els transformadors de tensió AIS de 66kV i superiors han de complir estrictes requisits de resistència mecànica, tolerància a la temperatura i rendiment d'estanquitud. Durant el transport, s'han d'instal·lar sensors de vibració de 10g. Per lots de més de 10 unitats, instal·leu-ne dos per vehicle; per menys de 10, instal·leu-ne un. A l'arribada, comproveu les dades de vibració. Si algun sensor registra més de 10g o ha caigut, torneu la unitat per una inspecció interna.
Per al manteniment, les proves preventives regulars són crucials:
Realitzeu proves de resistència a l'aïllament
Conduïu mesures de descàrregues parcials
Porteu a terme proves de la corba d'excitació
Això assegura que l'equipament compleixi amb els requisits de rendiment. Per als transformadors aïllats per gas, proveu regularment el contingut d'humitat del gas SF₆ i realitzeu deteccions de fugues en línia. En alguns casos, acurteu el cicle d'inspecció.
Durant el primer mes després de la posada en servei, realitzeu inspeccions en línia. Després, inspeccioneu trimestralment per assegurar que la qualitat del gas compleixi amb els estàndards.
Quan es tracta de la gestió de falles, segueixi procediments normalitzats:
Si un fusible salta, primer comproveu el fusible secundari. Si salta de nou després de la substitució, vol dir que hi ha una falla greu en el circuit secundari — investigueu exhaustivament.
Si la pressió del gas disminueix de manera súbita, retire immediatament la unitat per a la detecció de fugues i la reparació, evitant la continuïtat de l'operació que podria comprometre l'aïllament.
4. Resum
En resum, aquí hi ha els punts clau a recordar quan s'escullen i s'instal·len transformadors de tensió AIS:
Defineixi clarament la funció: els tipus protectors utilitzen classes d'ampli rang com 5TPE; els tipus de mesura utilitzen classes d'alta precisió com 0.2S; els tipus electrònics haurien de considerar la compatibilitat de sortida digital.
Trieu la estructura apropiada basant-se en el nivell de tensió i les característiques del sistema — connexions V/V o configuracions de núcleu trifàsic de cinc patxes — i assegureu-vos que el mètode de terra neutra coincideixi amb el sistema.
Seleccioneu mitjos aïllants adequats basant-se en les condicions ambientals. Per als sistemes exteriors de 66kV, prioritzeu l'aïllament de gas mixt SF₆/N₂ per evitar riscos de liquefacció amb SF₆ pur en climes fredos.
Instal·leu prop de les sortides d'equipament de alta tensió, però mantingueu almenys 1,5 metres de separació de commutadors i interruptors per assegurar ventilació i estabilitat mecànica.
Segueixi la regla de "terra única" per a les bobines primàries, secundàries i terciàries per evitar corrents circulants.
Ajusteu els fusibles als especificacions de l'equipament: RW10-35/0.5 pel costat primari, fusibles estàndard pel costat secundari, i assegureu-vos d'una instal·lació segura.
A mesura que la tecnologia continua evolucionant, ho fan també els transformadors de tensió AIS. Les millorades en l'aïllament de gas, la maduresa de les tecnologies de sensorització electrònica i l'adopció de sistemes de monitorització intel·ligents contribueixen a solucions més segures, fiables i eficients per a subestacions exteriors de 66kV.
Mirant cap a l'avenç, nous materials i processos de fabricació milloraran encara més el rendiment d'aquests transformadors, fent-los més adaptats a l'ambient i més intel·ligents. A mesura que es redueixen les regulacions ambientals, l'aïllament de gas mixt i els transformadors passius de baixa potència es faran més ampliament adoptats, impulsant la indústria elèctrica cap a un desenvolupament més verd i sostenible.
Espero que aquest article us ajudi a entendre millor els elements bàsics de la selecció i instal·lació de transformadors de tensió AIS. Si teniu alguna pregunta o voleu compartir les vostres pròpies experiències, no dubteu a deixar un comentari o enviar-me un missatge. Aprendem i creixem junts!
— James
