Selección de transformadores de distribución para o suministro de enerxía a redes de baixa tensión

Os datos característicos dos transformadores de distribución están ditados polas necesidades da rede. A potencia efectiva determinada debe multiplicarse polo factor de potencia cosφ para obter a potencia nominal Srt. Nas redes de distribución, adoita preferirse un valor de uk = 6%.

Selección de Transformadores de Distribución para o Suministro de Potencia a Redes de Baixa Tensión 

As perdas dos transformadores consisten en perdas sen carga e perdas de curto circuito. As perdas sen carga provienen da inversión continua da magnetización no núcleo de ferro e permanecen esencialmente constantes, sendo independentes da carga. As perdas de curto circuito comprenden perdas ohmicas nas bobinas e perdas resultantes dos campos de fuga, e son proporcionais ao cadrado do nivel de carga.

As perdas dos transformadores están compuestas por perdas sen carga e perdas de curto circuito. As perdas sen carga xorden da inversión continua da magnetización no núcleo de ferro. Estas perdas son esencialmente constantes e non se ven afectadas pola carga.

As perdas de curto circuito, por outro lado, consisten en perdas ohmicas nas bobinas e perdas causadas polos campos de fuga. Son proporcionais ao cadrado da magnitude da carga.

Neste artigo técnico, discutiranse os criterios clave para a selección de transformadores de distribución dentro do rango de potencia de 50 - 2500 kVA para o abastecemento de redes de baixa tensión.

1. Requisitos de Seguridade Operativa

• Probas Rutiñarias: Estas cubren elementos como perdas, voltaxe de curto circuito \(u_{k}\), e probas de voltaxe.

• Probas Tipo: Inclúen probas como probas de calentamento e probas de sobretensión.

• Probas Especiais: Involucran probas como probas de resistencia a curto circuito e probas de ruido.

2. Condicions Eléctricas

• Voltaxe de Curto Circuito: Prestar atención aos seus valores específicos e características.

• Símbolo de Conexión / Grupo Vectorial: Informarse sobre información relevante respecto aos símbolos de conexión e grupos vectoriais ( [Saiba Mais](add the corresponding link here if there is one in the original text) ).

• Razón de Transformación: Determinar os parámetros da razón de transformación.

3. Condicions de Instalación

• Instalación Interior e Exterior: Considerar os escenarios de instalación dos transformadores, xa sexa en interiores ou exteriores.

• Condicions Locais Especiais: Ter en conta a influencia das condicions locais especiais.

• Condicións de Protección Ambiental: Cumprir coas correspondentes requisitos de protección ambiental.

• Deseños: Escoller entre transformadores sumergidos en óleo ou de resina seca.

4. Condicions de Operación

• Capacidade de Carga: Para transformadores sumergidos en óleo ou de resina seca, considerar as súas capacidades de carga.

• Fluctuacións de Carga: Prestar atención á situación das fluctuacións de carga.

• Número de Horas en Operación: Ter en conta a duración da operación dos transformadores.

• Eficiencia: Centrarse na eficiencia dos transformadores sumergidos en óleo ou de resina seca.

• Regulación de Tensión: Dar importancia ás capacidades de regulación de tensión.

• Operación Paralela de Transformadores: Informarse sobre as situaciones relevantes da operación paralela de transformadores ( [Saiba Mais](add the corresponding link here if there is one in the original text) ).

5. Datos Característicos dos Transformadores con Exemplos

• Potencia Nominal:SrT = 1000kVA

• Voltaxe Nominal: UrOS=20 kV

• Voltaxe do Lado Inferior:  UrUS=0.4 kV

• Voltaxe Nominal de Impulso Atmosférico: UrB=125 kV

• Combinación de Perdas

• Perdas Sen Carga: P0=1700 W

• Perdas de Curto Circuito: Pk=13000 W

• Potencia Acústica: LWA=73 dB

• Voltaxe de Curto Circuito: uk=6%

• Razón de Transformación: PV/SV=20 kV/0.4 kV

• Símbolo de Conexión: Dyn5

• Sistemas de Terminación: Por exemplo, sistemas de flange do lado de baixa tensión e alto tensión

• Localización de Instalación: Se é interior ou exterior

• a) Con menos de 1000 litros de dieléctrico líquido

• b) Con máis de 1000 litros de dieléctrico líquido

Explicación

• a. Canalización de cable

• b. Reixa de acero galvanizado plana

• c. Abertura de escape con reixa protectora

• d. Conduite desatornillable con bomba

• e. Ramp

• f. Abertura de entrada de aire con reixa protectora

• g. Capa de cascallo ou gravilla

• h. Saliente

A instalación dos transformadores debe protexerse da auga subterranea e das inundacións. O sistema de refrixeración debe estar protexido da luz solar. Tamén deben garantirse medidas de protección contra incendios e compatibilidade ambiental. A Figura 1 amosa un transformador con un enchido de óleo de menos de 1000 litros. Neste caso, é suficiente un soño impermeable.

Para un enchido de óleo de máis de 1000 litros, son obrigatorio os canais de recollección de óleo ou sumidouros de óleo.

O tamaño da abertura de escape móstrase sen reixa na Figura 2 para un aquecemento de sala de 15 K.

PV=P0+k×Pk75 [kW]

Definicións de Símbolos:

• A: Aberturas de escape e entrada de aire

• P{V: Pérdida de potencia do transformador

• k = 1.06 para transformadores de óleo

• k = 1.2 para transformadores de resina

• Po: Perdas sen carga

• Pk75: Perdas de curto circuito a (75^{\circ}\) Celsius, en quilowatts

• h: Diferenza de altura, en metros

As perdas térmicas xeradas durante a operación dun transformador (Figura 4) deben disiparse. Cando a ventilación natural non pode utilizarse debido ás condicions de instalación, é esencial instalar un ventilador. A temperatura máxima permitida global do transformador é de 40°C.

Perdas Totais nun Cuarto de Transformadores

As perdas totais nun cuarto de transformadores calculan-se do seguinte xeito: As perdas totais no cuarto de transformadores danse por  Qloss=∑Ploss, onde:

Ploss=P0+1.2×Pk75×(SAF/SAN)2

Vías de Disipación de Calor para Perdas Totais

As perdas totais disípanse a través de Qv=Qloss1+Qloss2+Qloss3

Cálculo da Disipación de Calor para Cada Parte

Calor Disipado por Convección Natural de Aire: Qloss1=0.098×A1.2×sqrtHΔuL3

Calor Disipado por Convección Forzada de Aire (ver Figura 3): Qloss3=VL×CpL×ρ

Calor Disipado a Través de Paredes e Teito (ver Figura 4):Qloss2=0.7×AW×KW×ΔuW+AD×KD×ΔuD

Explicación das Significancias dos Símbolos

• Pv: Pérdida de potencia do transformador en kW

• Qv: Disipación total de calor en kW

• QW,D: Disipación de calor a través de paredes e teito en kW

• AW,D: Área de paredes e teito en \(m^2\)

• KW,D: Coeficiente de transmisión de calor en \(kW/m^2K\)

• SAF: Potencia para refrigeración tipo AF en kVA

• SAN: Potencia para refrigeración tipo AN en kVA

• VL: Caudal de aire en \(m^3/s\) ou \(m^3/h\)

• Qv1: Parte do calor disipado por convección natural de aire en kW

• Qv2: Parte do calor disipado a través de paredes e teito en kW

• Qv3: Parte do calor disipado por convección forzada de aire en kW

A Figura 5 presenta os niveis de ruido de varios transformadores segundo a Publicación IEC 551. O ruido magnético orixinase das oscilacións do núcleo de ferro (que depende da indución) e depende das propiedades materiais das laminacións do núcleo.

A potencia acústica (Figura 6) é unha medida do nivel de ruido producido por unha fonte acústica.