Guía das Características Instalación Operación e Puesta en Servicio de Transformadores Secos da Serie SC

Os transformadores secos referíñanse a transformadores de potencia nos que o núcleo e as bobinas non están sumergidos en aceite. En vez diso, as espiras e o núcleo están colados xuntos (normalmente con resina epoxi) e son refrigerados por convección natural do aire ou por refrixeración forzada de aire. Como un tipo relativamente novo de equipo de distribución de potencia, os transformadores secos foron ampliamente utilizados nos sistemas de transmisión e distribución de enerxía en talleres industriais, edificios altos, centros comerciais, aeroportos, portos, metros e plataformas petrolíferas offshore. Tamén poden combinarse con armarios de equipamentos eléctricos para formar subestacións prefabricadas compactas e integradas.

Actualmente, a maioría dos transformadores secos de potencia producidos en China son unidades trifásicas sólidas da serie SC, como: a serie SCB9 de transformadores trifásicos de bobinado, a serie SCB10 de transformadores trifásicos de fólio e a serie SCB9 de transformadores trifásicos de fólio. As súas voltaxes xeralmente van desde 6 kV a 35 kV, cunha capacidade máxima que alcanza os 25 MVA. Este documento se centrará nos transformadores secos trifásicos da serie SC transformadores secos para proporcionar unha explicación detallada das súas características e procedementos de instalación/puesta en marcha.

1. Características dos Transformadores Secos

En comparación coas transformadores sumergidos en aceite, os transformadores secos non contén aceite, eliminando así os riscos de incendio, explosión e contaminación. Polo tanto, os códigos e regulacións eléctricos non requiren que os transformadores secos sexan instalados en unha sala separada. Especialmente nas series máis recentes, as perdas e os niveis de ruído foron reducidos a novos mínimos, facendo viable a instalación do transformador na mesma sala de distribución que os quadros de baixa tensión.

1.1 Sistema de Control de Temperatura dos Transformadores Secos
A operación segura e a vida útil dun transformador seco dependen en gran medida da seguridade e fiabilidade do aillamento das bobinas. A falla do aillamento provocada por temperaturas das bobinas que superan o límite térmico do aillamento é unha das principais causas de funcionamento anormal do transformador. Polo tanto, monitorizar a temperatura de operación do transformador e implementar funcións de alarma e control son extremadamente importantes.

1.2 Métodos de Protección dos Transformadores Secos
Segundo as condicións ambientais e os requisitos de protección, os transformadores secos poden estar equipados con diferentes carcacerías. Normalmente, seleccionanse carcacerías clasificadas IP23, que evitan a entrada de obxectos sólidos estranxeiros maiores de 12 mm e pequenos animais como ratas, serpes, gatos e aves, prevenindo fallos graves como cortocircuitos e cortes de enerxía, proporcionando así unha barrera de seguridade para as partes vivas. Se o transformador debe instalarse ao aire libre, pode usarse unha carcaxería IP23; ademais da protección ofrecida polo IP20, tamén prevén a entrada de gotas de auga caendo a ángulos de ata 60º respecto da vertical. No entanto, unha carcaxería IP23 reduce a capacidade de refrixeración do transformador, polo que debe prestar atención ao deratear a súa capacidade de operación de acordo.

1.3 Métodos de Refrixeración dos Transformadores Secos
Os transformadores secos utilizan dous métodos de refrixeración: refrixeración natural de aire (AN) e refrixeración forzada de aire (AF). Baixo a refrixeración natural de aire, o transformador pode operar continuamente a súa capacidade nominal. Baixo a refrixeración forzada de aire, a capacidade de salida do transformador pode aumentarse en un 50%. Este modo é adecuado para a operación de sobrecarga intermitente ou en condicións de sobrecarga de emerxencia. No entanto, durante a operación de sobrecarga, as perdas de carga e a tensión de impedancia aumentan significativamente, resultando en unha operación non económica; polo tanto, debe evitarse a operación continua prolongada de sobrecarga.

1.4 Capacidade de Sobrecarga dos Transformadores Secos
A capacidade de sobrecarga dun transformador seco depende da temperatura ambiente, a condición de carga anterior á sobrecarga (carga inicial), o rendemento de dissipación de calor do aillamento e a constante de tempo térmica. Se é necesario, o fabricante pode proporcionar unha curva de sobrecarga para o transformador seco. Actualmente, a capacidade anual de producción de transformadores secos aislados con resina en China alcanzou os 10.000 MVA, sendo un dos maiores productores e consumidores de transformadores secos do mundo. 

Con a adopción xeneralizada de transformadores SC(B)9 de baixo ruído (para transformadores de distribución ≤2500 kVA, o ruído está controlado por debaixo de 50 dB) e poupanza de enerxía (que reducen as perdas en vacío ata un 25%), as especificacións de rendemento e a tecnoloxía de fabricación dos transformadores secos en China alcanzaron os niveis avanzados mundiais.

2. Instalación e Puesta en Marcha dos Transformadores Secos

2.1 Inspección Antes da Instalación (Ao Desembalar)
Comprobar se o embalaxe está intacto. Despois de desembalar o transformador, verificar que os datos da placa de identificación coinciden cos requisitos de deseño, que toda a documentación de fábrica está completa, que o propio transformador non está danado sen signos de dano externo, que os compoñentes non se desprazaron nin sufren danos, que as partes de soporte eléctrico ou os cables de conexión non están danados, e finalmente confirmar que as pezas de repuesto non están danadas nin faltantes.

2.2 Instalación do transformador
Primeiro, inspecciona a fundación do transformador e comproba se as placas de acero incrustadas están niveladas. Non debe haber vacíos baixo as placas de acero para asegurar unha boa resistencia sísmica e unha boa capacidade de absorción de son da fundación; de lo contrario, o nivel de ruido do transformador instalado aumentará. A continuación, usa rodillos para mover o transformador ata a súa posición de instalación, retira os rodillos e axusta con precisión o transformador á súa localización deseñada, asegurando que o erro de nivelación cumpra cos requisitos de deseño. Finalmente, solda catro seccións curtas de canal de acero preto dos catro cantos da base do transformador ós placas de acero incrustadas para evitar desprazamentos durante a operación.

2.3 Conexión do transformador
Durante a conexión, mantén a separación mínima necesaria entre as partes activas e entre as partes activas e terra, especialmente a distancia entre os cabos e o devandado de alta tensión. As barras de colector de corrente alta e baixa tensión deben ser soportadas de forma independente e non deben conectarse directamente aos terminais do transformador, xa que isto crearía unha tensión mecánica e torque excesivas. Cando a corrente supere os 1000 A (por exemplo, a barra de colector de 2000 A de baixa tensión utilizada neste proxecto), debe instalarse unha conexión flexible entre a barra de colector e o terminal do transformador para compensar a expansión e contracción térmica do conductor e para aislar a vibración entre a barra de colector e o transformador. Todas as conexións eléctricas deben manter unha presión de contacto adecuada e deben usar elementos elásticos (como molas en disco ou arandelas de mola). Ao apertar os parafusos de conexión, debe usarse unha chave dinamométrica, seguindo os valores de par recomendados polo fabricante como se mostra na Táboa 1:

2.4 Aterramento do transformador
O punto de aterramento do transformador está situado na base do lado de baixa tensión, cun parafuso de aterramento dedicado proporcionado e marcado cun símbolo de aterramento. O transformador debe estar conectado de forma fiable ao sistema de aterramento protexente a través deste punto. Cando o transformador está equipado cunha carcasa, esta debe estar conectada de forma fiable ao sistema de aterramento. No caso dun sistema trifásico de catro condutores no lado de baixa tensión, o condutor neutro tamén debe estar conectado de forma fiable ao sistema de aterramento.

2.5 Inspección previa á operación
Verifica que todos os elementos de fixación están seguros e non afloxacados, que todas as conexións eléctricas son correctas e fiables, e que as distancias de aislamento entre partes activas e entre partes activas e terra cumprin as especificacións. Non debe haber obxectos estranhos preto do transformador, e as superficies das bobinas deben estar limpas.

2.6 Probas previas á puesta en servizo

• Verifica a relación de voltaxes e a designación do grupo de conexión do transformador. Mede a resistencia DC de ambas as bobinas de alta e baixa tensión e compara os resultados cos datos de proba de fabrica do fabricante.

• Comproba a resistencia de aislamento entre as bobinas e entre as bobinas e terra. Se a resistencia de aislamento medida é significativamente menor que os valores de fabrica, indica que o transformador absorbeu humidade. Se a resistencia de aislamento desce por debaixo de 1000 Ω/V (de tensión de funcionamento), o transformador debe someterse a un tratamento de secado.

• A tensión de proba para a proba de resistencia dieléctrica debe cumprir as especificacións pertinentes. Ao realizar unha proba de resistencia dieléctrica de baixa tensión, o sensor de temperatura TP100 debe ser retirado e reinstallado inmediatamente despois da proba.

• Se o transformador está equipado con ventiladores de refrigeración, alimentalos para verificar a súa operación normal.

2.7 Operación de proba
Despois dunha inspección exhaustiva previa á energización, o transformador pode ser energizado para a operación de proba. Durante este período, debe prestar-se especial atención aos seguintes aspectos:

• Cualquier sonido, ruido ou vibración anormal;

• Cualquier olor inusual como olor a quimado;

• Cualquier cambio de cor causado por sobrecalentamiento localizado;

• Adequación da ventilación e circulación de aire.

Ademais, deben terse en conta os seguintes puntos:

Primeiro, aínda que os transformadores secos teñan boa resistencia á humidade, a súa estructura xeralmente aberta aínda os fai susceptibles á entrada de humidade—especialmente os transformadores secos fabricados en China, que adoitan empregar niveis de aislamento máis baixos. Polo tanto, para maior fiabilidade, os transformadores secos deben operar en entornos cunha humidade relativa inferior ao 70%. Tamén debe evitarse o almacenamento ocioso a longo prazo para prevenir a absorción grave de humidade. Se a resistencia de aislamento desce por debaixo de 1000 Ω/V (de tensión de funcionamento), indica unha entrada grave de humidade, e a operación de proba debe interromperse.

Segundo, os transformadores secos utilizados para aplicacións de elevación de tensión en centrais eléctricas difiren dos transformadores imersos en óleo: non deben operar co lado de baixa tensión en circuito aberto. Unha bobina de baixa tensión en circuito aberto podería permitir que as sobretensións transferidas—causadas por surtos de comutación ou golpes de raio no lado da rede—destruyesen o aislamento do transformador. Para protexer contra esas sobretensións transferidas, debe instalarse un conxunto de protectores contra sobretensións (por exemplo, protectores de óxido de zinco Y5CS) no lado do bus do transformador.

3.Conclusión
Como un elemento clave nos sistemas de transmisión e distribución de enerxía, os transformadores secos están sendo cada vez máis favorecidos polos usuarios debido á súa alta resistencia aislante, forte capacidade de resistencia a cortocircuitos, e vantaxes como ser amigables co medio ambiente, ignífugos, antexplosivos e sen manutención. Polo tanto, o persoal de instalación debe aplicar métodos profesionais e científicos para completar exhaustivamente todo o traballo preparatorio e abordar e resumir oportunamente calquera problema que se presente durante a instalación para asegurar a operación segura do equipo.