¿Cuáles son los elementos esenciales para la selección e instalación de transformadores de tensión AIS al aire libre de 66kV?
¡Hola a todos! Soy James, un profesional con más de 10 años de experiencia en la instalación de transformadores de tensión. Hoy, quiero hablar sobre la selección e instalación de transformadores de tensión de AIS (Air Insulated Switchgear) en subestaciones exteriores de 66kV.
Estos dispositivos son cruciales para la medición y protección en sistemas de energía. Su selección e instalación adecuadas afectan directamente la seguridad y estabilidad de toda la red eléctrica. Con el avance de la tecnología de redes inteligentes, los transformadores de tensión de AIS electrónicos se están convirtiendo gradualmente en la opción preferida. Ofrecen muchas funciones inteligentes, pero también vienen con requisitos más altos para la instalación y el mantenimiento.
1. Factores Clave en la Selección de un Transformador de Tensión de AIS
Comencemos con la función y aplicación — este es el factor más importante a considerar al seleccionar un transformador de tensión.
Los transformadores de tensión protectores necesitan un amplio rango dinámico. Generalmente, elegimos la clase de precisión 10P con una capacidad nominal de alrededor de 5VA. Esto asegura la transmisión precisa de señales incluso en condiciones anormales como cortocircuitos.
Por otro lado, los transformadores de tensión de medición requieren alta precisión. Normalmente optamos por la clase 0.2S o superior, con una capacidad nominal de al menos 10VA, para cumplir con las demandas de medición de energía y monitoreo del sistema.
Con el desarrollo de las redes inteligentes, los transformadores de tensión electrónicos están ganando popularidad en subestaciones de 66kV debido a sus capacidades de salida digital, especialmente en entornos donde se necesita integración con sistemas de protección digitales.
A continuación, veamos el nivel de tensión y la forma estructural. En 66kV, que cae en la categoría de media tensión (3kV–110kV), se utilizan comúnmente estructuras monofásicas o trifásicas.
Para sistemas de cableado principal simples, dos transformadores monofásicos conectados en tensión fase a fase o conexión V/V funcionan bien.
En subestaciones que requieren monitoreo de aislamiento, es mejor usar un transformador trifásico de cinco núcleos y tres bobinados o tres transformadores monofásicos de tres bobinados conectados en configuración Y/Y-Δ. Esta configuración permite la medición de tensión de línea y el filtrado de tensión cero secuencia a través de la bobina delta abierta, monitoreando efectivamente la condición de aislamiento del sistema.
Luego está el tipo de aislamiento y la selección del dieléctrico — un factor clave para la operación segura al aire libre. Los transformadores de tensión de 66kV tradicionales a menudo usan aislamiento sumergido en aceite o resina fundida, pero los modelos modernos de AIS prefieren diseños aislados con gas.
Según la última norma nacional GB/T 20840.11-2025, para los transformadores de tensión de AIS al aire libre de 66kV y superiores, ahora se recomienda el aislamiento con gas SF₆/N₂ mezclado en lugar de gas SF₆ puro. ¿Por qué? Porque el gas SF₆ puro puede licuarse fácilmente en entornos de baja temperatura, especialmente por debajo de -25°C. El gas mezclado (generalmente 20%–30% de SF₆) soluciona este problema mientras reduce las emisiones de gases de efecto invernadero.
Los transformadores aislados con gas deben usar tanques de gas soldados de acero inoxidable y estructuras de sellado de doble junta tórica para garantizar una buena estanqueidad incluso en condiciones climáticas adversas. También, considere la adaptabilidad ambiental del medio aislante — cosas como resistencia a las inclemencias del tiempo y a la contaminación — para manejar diferentes condiciones climáticas en regiones diversas.
2. Requisitos Técnicos para la Instalación de Transformadores de Tensión de AIS
Ahora, pasemos a la instalación — otro paso crucial que requiere un estricto cumplimiento de las normas técnicas.
Al elegir la ubicación de instalación, aquí hay algunos puntos clave:
El transformador de tensión debe instalarse entre la salida del equipo de alta tensión y el equipo de distribución, asegurando una medición de tensión precisa.
Debe colocarse cerca de la barra colectora o la salida del transformador, pero mantener al menos 1.5 metros de distancia de interruptores de seccionamiento, interruptores de circuito, etc., para evitar interferencias electromagnéticas y vibraciones mecánicas.
La altura de instalación debe seguir las pautas de diseño de la subestación — generalmente más alto que el equipo circundante para reducir la acumulación de contaminantes y garantizar una buena ventilación, evitando sobrecalentamientos que puedan degradar el rendimiento del aislamiento.
Si varios transformadores de tensión están operando en paralelo, asegúrate de que estén aislados entre sí para evitar interferencias mutuas.
A continuación, está la configuración de tierra, que es esencial para una instalación segura.
El sistema de tierra para los transformadores de tensión de AIS al aire libre de 66kV debe seguir el principio de "tierra en un solo punto":
El punto neutro de la bobina primaria debe estar confiablemente conectado a tierra — especialmente en configuraciones en estrella. Esto es fundamental para prevenir sobretensiones y garantizar la seguridad del sistema.
El circuito secundario debe estar conectado a tierra en solo un punto — generalmente en la placa terminal en la sala de control — para evitar corrientes circulantes o falsas activaciones causadas por conexiones a tierra múltiples.
Uno de los terminales de la bobina terciaria (bobina delta abierta) también debe estar conectado a tierra en un solo punto, y no se debe insertar ningún dispositivo conmutable en el conductor de tierra.
Para los transformadores aislados con gas, se debe prestar especial atención al diseño de tierra de la membrana antideflagrante. Use materiales anti-envejecimiento y resistentes a la corrosión, y asegure una conexión a tierra sólida para prevenir daños por acumulación de agua o hinchazón por escarcha. También, instale cubiertas para lluvia en los relés de densidad de gas SF₆ y asegúrese de que permitan la calibración sin desmontaje, mejorando la confiabilidad operativa.
Finalmente, la selección e instalación de fusibles debe coincidir con los parámetros del equipo.
El lado primario de un transformador de tensión de AIS al aire libre de 66kV debe estar equipado con un fusible RW10-35/0.5, con una corriente nominal de 0.5A y una capacidad de interrupción de 1000MVA. Esto protege el transformador de corrientes de cortocircuito.
Instale el fusible vertical u horizontalmente, asegurándose de que el tubo del fusible esté firmemente conectado al aislador de porcelana para evitar mal contacto debido a holguras.
Los fusibles del lado secundario deben seleccionarse según la impedancia de carga, generalmente usando fusibles estándar. Sin embargo, evite conectar cualquier posible punto de ruptura (como aisladores) en el circuito secundario para prevenir la retroalimentación de tensión que pueda dañar el equipo.
Para los transformadores de tensión de AIS electrónicos, se deben considerar medidas adicionales, como la protección del bucle de fibra óptica — incluyendo medidas antivibración y antimoho — para garantizar la integridad de la señal.
3. Normas para la Instalación y Mantenimiento de Transformadores de Tensión de AIS
La estandarización de la instalación y el mantenimiento es la base de la operación segura.
Según GB/T 20840.11-2025, los transformadores de tensión de AIS de 66kV y superiores deben cumplir con estrictos requisitos de resistencia mecánica, tolerancia a la temperatura y rendimiento de sellado. Durante el transporte, se deben instalar sensores de vibración de 10g. Para lotes de más de 10 unidades, instala dos por vehículo; para menos de 10, instala uno. Al llegar, revisa los datos de vibración. Si algún sensor registra más de 10g o ha caído, devuelve la unidad para una inspección interna.
Para el mantenimiento, las pruebas preventivas regulares son cruciales:
Realiza pruebas de resistencia aislante
Conduce mediciones de descargas parciales
Lleva a cabo pruebas de curvas de excitación
Esto asegura que el equipo cumpla con los requisitos de rendimiento. Para los transformadores aislados con gas, realiza pruebas regulares de contenido de humedad en el gas SF₆ y detección de fugas en vivo. En algunos casos, acorta el ciclo de inspección.
Durante el primer mes después de la puesta en marcha, realiza inspecciones en vivo. Después, inspecciona trimestralmente para asegurar que la calidad del gas cumpla con los estándares.
Cuando se trata de manejo de fallas, sigue procedimientos estandarizados:
Si un fusible se quema, primero verifica el fusible del lado secundario. Si vuelve a quemarse después de reemplazarlo, significa que hay una falla grave en el circuito secundario — investiga a fondo.
Si la presión del gas disminuye repentinamente, desconecta inmediatamente la unidad para la detección y reparación de fugas, evitando la operación continua que podría comprometer el aislamiento.
4. Resumen
En resumen, aquí están los puntos clave a recordar al seleccionar e instalar transformadores de tensión de AIS:
Define claramente la función: los tipos protectores usan clases de amplio rango como 5TPE; los tipos de medición usan clases de alta precisión como 0.2S; los tipos electrónicos deben considerar la compatibilidad de salida digital.
Elige la estructura apropiada basada en el nivel de tensión y las características del sistema — configuraciones V/V o trifásicas de cinco patas — y asegúrate de que el método de conexión a tierra del neutro coincida con el sistema.
Selecciona medios de aislamiento adecuados según las condiciones ambientales. Para sistemas exteriores de 66kV, prioriza el aislamiento con gas SF₆/N₂ mezclado para evitar riesgos de licuefacción con SF₆ puro en climas fríos.
Instala cerca de las salidas de equipos de alta tensión, pero mantén al menos 1.5 metros de distancia de interruptores y disyuntores para garantizar ventilación y estabilidad mecánica.
Sigue la regla de "tierra en un solo punto" para las bobinas primaria, secundaria y terciaria para evitar corrientes circulantes.
Ajusta los fusibles a las especificaciones del equipo: RW10-35/0.5 para el lado primario, fusibles estándar para el lado secundario, y asegura una instalación segura.
A medida que la tecnología continúa evolucionando, lo hacen también los transformadores de tensión de AIS. Las mejoras en el aislamiento con gas, la madurez de las tecnologías de sensado electrónico y la adopción de sistemas de monitoreo inteligente contribuyen a soluciones más seguras, confiables y eficientes para subestaciones exteriores de 66kV.
Mirando hacia el futuro, nuevos materiales y procesos de fabricación mejorarán aún más el rendimiento de estos transformadores, haciéndolos más adaptables al medio ambiente y más inteligentes. A medida que las regulaciones ambientales se endurecen, el aislamiento con gas mezclado y los transformadores pasivos de bajo consumo se adoptarán más ampliamente, impulsando la industria de la energía hacia un desarrollo más verde y sostenible.
Espero que este artículo te ayude a entender mejor los aspectos esenciales de la selección e instalación de transformadores de tensión de AIS. Si tienes alguna pregunta o quieres compartir tus propias experiencias, no dudes en dejar un comentario o enviarme un mensaje. ¡Aprendamos juntos y crezcamos juntos!
— James
