Criterios Clave na Especificación de Transformadores

Como profesional implicado na formulación de especificacións técnicas para transformadores de potencia, recoñezo que definir estas especificacións é un paso crítico para asegurar a fiabilidade, eficiencia e conformidade coas normas internacionais como a IEC 60076. Unha especificación abrangente debe delimitar claramente todos os parámetros para evitar ineficiencias operativas, discrepancias técnicas e fallos potenciais. A continuación, desde a miña perspectiva profesional, están as consideracións básicas na formulación de especificacións e na selección de parámetros clave.

I. Determinación da Potencia Nominal e Niveis de Voltaxe

Definir con precisión a potencia nominal e os niveis de voltaxe é fundamental no desenvolvemento de especificacións. Debemos establecer unha potencia nominal adecuada (en MVA ou kVA) baseada nas necesidades reais para asegurar que o transformador pode suportar a carga esperada sen perdas excesivas ou sobrecalentamento. Ao mesmo tempo, definimos claramente os niveis de voltaxe primario e secundario para adaptarse ás necesidades do sistema, e especificamos o escenario de aplicación do transformador (transmisión, distribución ou industrial) para asegurar que a voltaxe nominal se alinee co deseño do sistema.

II. Control do Rendemento Dieléctrico e da Isolación

O nivel de isolación e o rendemento dieléctrico afectan directamente a capacidade do transformador para resistir sobretensións, transitorios de conmutación e impulsos de raio. Diseñamos estritamente a coordinación da isolación segundo as necesidades de máxima tensión do equipo (Um) e os requisitos de nivel básico de isolación (BIL) para asegurar a operación segura baixo as condicións esperadas da rede. Na selección de materiais e no estabelecemento de parámetros, escollomos razonablemente os materiais de isolación e determinamos o rendemento dieléctrico para prevenir fallos de isolación e prorrogar a vida útil do equipo.

III. Estabelecemento de Métodos de Refrixeración e Límites de Elevación de Temperatura

Definir métodos de refrixeración e límites de elevación de temperatura é esencial para asegurar a operación segura do transformador. Os métodos comúns de refrixeración inclúen ONAN, ONAF, OFAF e OFWF. Selecionamos un método de refrixeración adecuado para o transformador en función das condicións de carga e ambientais, e especificamos os correspondentes límites de elevación de temperatura.

IV. Asegurando o Rendemento ante Cortocircuitos e a Robustez Mecánica

A resistencia a cortocircuitos e a robustez mecánica determinan a fiabilidade do transformador durante fallos eléctricos. Estabelecemos con precisión a impedancia de cortocircuito para regular as correntes de fallo e manter a estabilidade do sistema, ao mesmo tempo que aseguramos que as bobinas e o núcleo do transformador son estructuralmente robustos para resistir altas presións mecánicas durante os fallos, evitando danos estruturais e funcionais.

V. Especificación de Parámetros de Eficiencia e Pérdidas

A eficiencia e as pérdidas son factores clave na selección de transformadores. Cobrimos comprehensivamente as pérdidas en vacío, as pérdidas de carga e a eficiencia global baixo diferentes condicións de carga na especificación. Considerando a operación continua do transformador, optimizamos os parámetros para reducir as pérdidas de enerxía, lograr o control do custo ao longo do ciclo de vida e equilibrar a inversión inicial coa eficiencia energética.

VI. Diseño da Regulación de Tensión e Disposicións de Derivación

Para permitir que o transformador se adapte ás fluctuacións da rede, especificamos con precisión a regulación de tensión e as disposicións de derivación. Definimos o uso de cambios de derivación sobrecarga (OLTC) ou cambios de derivación sen carga (DETC), e detallamos o número de pasos de derivación, o rango de ajuste de tensión e o tipo de cambio de derivación para asegurar a estabilidade da tensión.

VII. Adaptación a Condiciones Ambientais e do Sitio

Ao formular especificacións, consideramos cuidadosamente as condicións ambientais e específicas do sitio, tales como a altitude de instalación, a temperatura, a humidade, os niveis de contaminación e a actividade sísmica—factores que afectan directamente o deseño e a operación do transformador. Para aplicaciones extremas, engadimos requisitos de deseño especiais, como axuste de isolación para alta altitude, materiais resistentes á corrosión ou sistemas de refrixe mellorados.

VIII. Estandarización da Placa de Identificación e Información de Operación e Mantemento

As especificacións deben incluír información detallada da placa de identificación, cubrindo o tipo de transformador, a potencia nominal, os parámetros de voltaxe, os símbolos de conexión, o método de refrixe, a clase de isolación, a impedancia e os detalles do fabricante, para apoiar a identificación, operación e mantemento do equipo. Ao mesmo tempo, clarificamos os procedementos de transporte e instalación (incluíndo limites de peso, dispositivos de elevación e requisitos de almacenamento), así como orientacións para o mantemento preventivo, análise de óleo e inspeccións periódicas para asegurar a fiabilidade a longo prazo.

IX. Selección de Tensión e Potencia do Sistema segundo a IEC 60076

A selección da tensión e potencia do sistema é central no desenvolvemento de especificacións. Esto afecta directamente a capacidade do transformador para manexar cargas, fluctuacións de voltaxe e eficiencia/reliabilidade na rede, requirindo un cumprimento estrito da IEC 60076.

(I) Selección de Tensiones Nominales

Combinando a tensión do sistema e os requisitos de operación da rede, seleccionamos a tensión nominal do transformador (Ur) segundo a IEC 60076-1 para coincidir coa máxima tensión do sistema, asegurando a coordinación da isolación e o rendemento dieléctrico. Definimos a máxima tensión para o equipo (Um) para asegurar que o sistema de isolación é adecuado e prevenir a ruptura dieléctrica; determinamos a tensión nominal de cada bobina con referencia aos valores preferidos estándar para aumentar a compatibilidade co equipamento da rede; e seleccionamos a relación de tensión para satisfacer as necesidades de transformación de tensión do sistema (por exemplo, 132/11 kV para a conversión de tensión de transmisión a distribución). Adicionalmente, segundo a IEC 60076-3, consideramos o impacto da tensión do sistema na coordinación da isolación, configurando unha isolación máis robusta para transformadores que operan a tensións superiores para resistir sobretensións por rayos e conmutación.

(II) Selección de Potencias Nominales

Segundo a IEC 60076, a potencia nominal do transformador (Sr, en MVA ou kVA) determinase integrando os requisitos do sistema, as condicións de carga e a eficiencia. Clarificamos a distribución da potencia nominal (ambas as bobinas dun transformador de dúas bobinas teñen a mesma clasificación, mentres que os transformadores de múltiples bobinas poden ter clasificaciones diferentes para cada bobina); consideramos ciclos de carga (normales, de emerxencia e sobrecarga a curto prazo); e correlacionamos os métodos de refrixe cos valores nominais de potencia (por exemplo, diferentes valores para ONAN e ONAF) para asegurar a operación segura dentro dos límites de elevación de temperatura especificados.

(III) Factores que Influencian a Selección de Parámetros

A configuración e estabilidade da rede, o crecemento e expansión da carga, as necesidades de regulación de tensión e derivación, e as consideracións de cortocircuito afectan a selección de tensiones e potencias nominais. Aseguramos que o transformador se adapte á tensión da rede e á capacidade de resistencia a cortocircuitos; reservamos capacidade para o crecemento da carga para evitar sobrecargas; configuramos cambios de derivación según sea necesario para manter a estabilidade de tensión; e seleccionamos racionalmente a impedancia de cortocircuito para limitar as correntes de fallo e asegurar a estabilidade de tensión, siguiendo os requisitos de resistencia a cortocircuitos da IEC 60076-5.