Consideracions Clau en l'Especificació del Transformador

Com a professional involucrat en la formulació de especificacions tècniques per a transformadors de potència, reconeixo que definir aquestes especificacions és un pas crític per assegurar la fiabilitat, l'eficiència i la conformitat amb estàndards internacionals com l'IEC 60076. Una especificació completa ha de detallar tots els paràmetres per evitar ineficiències operatives, discrepàncies tècniques i possibles fallades. A continuació, des del meu punt de vista professional, són les consideracions principals en la formulació d'especificacions i la selecció de paràmetres clau.

I. Determinació de la Potència Nominal i els Nivells de Voltatge

Definir amb precisió la potència nominal i els nivells de voltatge és fonamental en el desenvolupament d'especificacions. Hem de definir una potència nominal adequada (en MVA o kVA) basant-nos en les necessitats reals per assegurar que el transformador pugui portar la càrrega esperada sense pèrdues excessives ni sobrecalentaments. Alhora, hem de definir clarament els nivells de voltatge primari i secundari per adaptar-los a les necessitats del sistema, i especificar l'escenari d'aplicació del transformador (transmissió, distribució o industrial) per assegurar que el voltatge nominal coincideixi amb el disseny del sistema.

II. Control de l'Aïllament i el Rendiment Dielèctric

El nivell d'aïllament i la resistència dielèctrica tenen un impacte directe en la capacitat del transformador per suportar sobrevoltatges, transients de commutació i impulsos de llamp. Disenyem estrictament la coordinació de l'aïllament segons el voltatge màxim de l'equipament (Um) i els requisits bàsics de nivell d'aïllament (BIL) per assegurar una operació segura en les condicions de xarxa previstes. En la selecció de materials i la definició de paràmetres, triem razonablement els materials d'aïllament i determinem la resistència dielèctrica per prevenir falles d'aïllament i allargar la vida útil de l'equipament.

III. Establiment de Mètodes de Refredament i Límits de Pujada de Temperatura

Definir els mètodes de refredament i els límits de pujada de temperatura és essencial per assegurar una operació segura del transformador. Els mètodes de refredament comuns inclouen ONAN, ONAF, OFAF i OFWF. Selecccionem un mètode de refredament adequat per al transformador basant-nos en les condicions de càrrega i ambientals, i especifiquem els límits de pujada de temperatura corresponents.

IV. Assegurament de la Resistència a Curtcircuits i el Rendiment Mecànic

La resistència a curtcircuits i la robustesa mecànica determinen la fiabilitat del transformador durant faults elèctrics. Definim amb precisió la impedància a curtcircuits per regular les corrents de fault i mantenir l'estabilitat del sistema, mentre assegurem que les bobines i el nucli del transformador siguin estructuralment robusts per suportar tensions mecàniques elevades durant faults, evitant danys estructurals i funcionals.

V. Especificació de Paràmetres d'Eficiència i Pèrdues

L'eficiència i les pèrdues són factors clau en la selecció del transformador. Cobrim comprehensivament les pèrdues sense càrrega, les pèrdues amb càrrega i l'eficiència total en diferents condicions de càrrega en l'especificació. Considerant l'operació contínua del transformador, optimitzem els paràmetres per reduir les pèrdues energètiques, assolint el control del cost cíclic de vida i equilibrant l'inversió inicial amb l'eficiència energètica.

VI. Disseny de la Regulació de Voltatge i la Configuració de Preseleccions

Per permetre al transformador adaptar-se a les fluctuacions de la xarxa, especifiquem amb precisió la regulació de voltatge i la configuració de preseleccions. Definim l'ús de preseleccions amb càrrega (OLTC) o sense càrrega (DETC), i detallen el nombre de passos de preselecció, l'interval d'ajust de voltatge i el tipus de canvi de preselecció per assegurar la estabilitat del voltatge.

VII. Adaptació a les Condicions Ambientals i del Lloc

En formular les especificacions, considerem cuidadosament les condicions ambientals i específiques del lloc, com l'altitud d'instal·lació, la temperatura, l'humitat, el nivell de contaminació i l'activitat sísmica—factors que tenen un impacte directe en el disseny i l'operació del transformador. Per aplicacions extrems, afegim requisits de disseny especials, com ajustos d'aïllament per altituds elevades, materials resistent a la corrosió o sistemes de refredament millorats.

VIII. Estandardització de la Placa de Nomenclatura i Informació d'Operació i Manteniment

Les especificacions han de incloure informació detallada de la placa de nomenclatura, cobrint el tipus de transformador, la potència nominal, els paràmetres de voltatge, els símbols de connexió, el mètode de refredament, la classe d'aïllament, la impedància i els detalls del fabricant, per suportar la identificació, l'operació i el manteniment de l'equipament. Alhora, clarifiquem els procediments de transport i instal·lació (incloent els límits de pes, els arrencaments de levantament i els requisits de magatzematge), així com les guies per al manteniment preventiu, l'anàlisi d'oli i les inspeccions periòdiques per assegurar la fiabilitat a llarg termini.

IX. Selecció del Voltatge del Sistema i les Potències Nominals segons l'IEC 60076

La selecció del voltatge del sistema i les potències nominals és central en el desenvolupament d'especificacions. Això afecta directament la capacitat del transformador per gestionar càrregues, fluctuacions de voltatge i eficiència/fiabilitat en la xarxa, requereixent una estricta conformitat amb l'IEC 60076.

(I) Selecció de Requisits de Voltatge

Combinant el voltatge del sistema i els requisits d'operació de la xarxa, seleccionem el voltatge nominal del transformador (Ur) segons l'IEC 60076-1 per adaptar-lo al voltatge màxim del sistema, assegurant la coordinació d'aïllament i la resistència dielèctrica. Definim el voltatge màxim per a l'equipament (Um) per assegurar que el sistema d'aïllament sigui adequat i prevenir la ruptura dielèctrica; determinem el voltatge nominal de cada bobina referint-nos als valors preferents estàndard per augmentar la compatibilitat amb l'equipament de la xarxa; i seleccionem la relació de voltatge per complir amb les necessitats de transformació de voltatge del sistema (per exemple, 132/11 kV per la conversió de voltatge de transmissió a distribució). Addicionalment, segons l'IEC 60076-3, considerem l'impacte del voltatge del sistema en la coordinació d'aïllament, configurant un aïllament més robust per a transformadors que operen a voltatges més alts per suportar sobrevoltatges de llamp i commutació.

(II) Selecció de Requisits de Potència

Segons l'IEC 60076, la potència nominal del transformador (Sr, en MVA o kVA) s'ha de determinar integrant els requisits del sistema, les condicions de càrrega i l'eficiència. Clarifiquem la distribució de la potència nominal (ambdós bobines d'un transformador de dues bobines tenen la mateixa classificació, mentre que els transformadors de múltiples bobines poden tenir classificacions diferents per a cada bobina); considerem els cicles de càrrega (normal, emergència i sobrecàrrega a curt termini); i correlacionem els mètodes de refredament amb les potències nominals (per exemple, classificacions diferents per ONAN i ONAF) per assegurar una operació segura dins dels límits de pujada de temperatura especificats.

(III) Factors que Influencien la Selecció de Paràmetres

La configuració i estabilitat de la xarxa, el creixement i expansió de la càrrega, les necessitats de regulació de voltatge i preseleccions, i les consideracions de curtcircuits, tots influeixen en la selecció dels requisits de voltatge i potència. Assegurem que el transformador s'adapti a la tensió de la xarxa i la capacitat de suport de curtcircuits; reservem capacitat per al creixement de la càrrega per evitar sobrecàrregues; configurem preseleccions segons les necessitats per mantenir la estabilitat de la tensió; i seleccionem razonablement la impedància de curtcircuits per limitar les corrents de fault i assegurar la estabilitat de la tensió, seguient els requisits de la IEC 60076-5 per a la capacitat de suport de curtcircuits.