Cómo seleccionar un transformador seco

1. Sistema de Control de Temperatura

Una de las principales causas de fallos en transformadores es el daño del aislamiento, y la mayor amenaza para el aislamiento proviene de superar el límite de temperatura permitido de los devanados. Por lo tanto, es esencial monitorear la temperatura e implementar sistemas de alarma para los transformadores en operación. A continuación, se introduce el sistema de control de temperatura utilizando el TTC-300 como ejemplo.

1.1 Ventiladores de Enfriamiento Automáticos

Se incrusta un termistor en el punto más caliente del devanado de baja tensión para obtener señales de temperatura. Basándose en estas señales, se ajusta automáticamente la operación del ventilador. Cuando aumenta la carga del transformador, la temperatura también aumenta. El termistor reacciona a este cambio: cuando la temperatura alcanza 110°C, el ventilador se inicia automáticamente para proporcionar enfriamiento; cuando la temperatura desciende por debajo de 90°C, el ventilador recibe la señal de temperatura y se detiene.

1.2 Funciones de Desconexión y Alarma

Los termistores PTC se incrustan previamente en el devanado de baja tensión para monitorear y medir la temperatura de los devanados y el núcleo. Si la temperatura del devanado supera los 155°C, el sistema activa una señal de alarma de sobrecalentamiento. Si la temperatura sube por encima de 170°C, el transformador ya no puede operar de forma segura, por lo que se envía una señal de desconexión al circuito de protección secundario, provocando que el transformador responda rápidamente con una acción de desconexión.

1.3 Visualización de Temperatura

Se incrustan termistores en los devanados de baja tensión. La temperatura se mide a través de la resistencia y se transmite como una señal analógica de corriente de 4–20 mA para su visualización. Para la conexión a computadoras, se puede agregar una interfaz de comunicación para permitir la transmisión remota hasta 1,200 metros. Además, un transmisor puede monitorear simultáneamente hasta 31 transformadores. Las señales de los termistores también activan alarmas de sobrecalentamiento y acciones de desconexión, mejorando aún más el rendimiento del sistema de protección de temperatura.

2. Métodos de Protección

La selección de la carcasa también es importante para la protección del transformador y debe basarse en los requisitos de protección y el entorno de uso, resultando en diversos tipos de carcasas. Generalmente, se eligen carcasas IP20 para los transformadores, una elección estándar principalmente destinada a prevenir que animales como gatos, ratas, serpientes y pájaros, así como objetos extraños con un diámetro superior a 12 mm, entren y causen cortocircuitos u otros accidentes graves, protegiendo así las partes vivas. Para transformadores al aire libre, se requiere una carcasa con calificación IP23. Además de las funciones anteriores, también proporciona protección contra gotas de agua que caen en ángulos de hasta 60 grados desde la vertical. Sin embargo, esto puede afectar la capacidad de disipación de calor del transformador, por lo que se debe prestar atención a la capacidad de operación.

3. Métodos de Enfriamiento

Los transformadores de seco incluyen principalmente dos tipos: enfriamiento natural por aire y enfriamiento forzado por aire. El enfriamiento natural por aire se utiliza principalmente para transformadores que operan de manera continua dentro de su capacidad nominal. El enfriamiento forzado por aire puede aumentar la capacidad de salida del transformador en un 50%. Este método se aplica principalmente para cargas intermitentes o condiciones de sobrecarga de emergencia. Sin embargo, durante tales cargas, tanto el voltaje de impedancia como las pérdidas de carga aumentan de manera innatural, lo que no es económico. Por lo tanto, no es aconsejable mantener el transformador en este estado de sobrecarga por períodos prolongados.

4. Capacidad de Sobrecarga

La capacidad de sobrecarga de un transformador está influenciada por múltiples factores, por lo que su capacidad de sobrecarga debe planificarse y utilizarse de manera racional. Se deben considerar los siguientes aspectos:

• Reducir adecuadamente la capacidad del transformador. Se puede considerar la sobrecarga de impacto a corto plazo que ocurre durante la operación de equipos como laminadoras de acero y máquinas de soldadura. Utilizando la capacidad de sobrecarga del transformador, se puede reducir la capacidad, lo cual es una forma efectiva de utilizar la capacidad de sobrecarga. Además, para áreas con carga desigual, como iluminación pública residencial, instalaciones de entretenimiento y culturales, sistemas de aire acondicionado y centros comerciales, se puede aprovechar la capacidad de sobrecarga del transformador para reducir adecuadamente su capacidad, permitiendo que el transformador opere cerca de su carga total o en sobrecarga intermitente durante las horas pico de operación.

• Reducir la capacidad de respaldo o el número de unidades: En algunas ubicaciones, los requisitos de alta redundancia para transformadores llevan a seleccionar tamaños excesivos y un número excesivo de unidades en diseños de ingeniería. Utilizando la capacidad de sobrecarga de los transformadores de seco, se puede reducir la capacidad de respaldo al planificar. También se puede disminuir el número de unidades de respaldo. Cuando un transformador opera en sobrecarga, se debe vigilar de cerca su temperatura de operación. Si la temperatura sube a 155°C (sonará una alarma), se deben tomar medidas inmediatas para reducir la carga (por ejemplo, eliminar cargas no críticas) para garantizar el suministro de energía seguro a las cargas críticas.

5. Métodos de Salida de Baja Tensión e Interfaz de Coordinación para Transformadores de Seco

Los transformadores de seco no contienen aceite, eliminando riesgos de incendios, explosiones o contaminación. Como resultado, los códigos y regulaciones eléctricas no requieren que se instalen en salas separadas. Especialmente para la nueva serie SC(B)9, con pérdidas y niveles de ruido significativamente reducidos, se ha vuelto factible colocar transformadores de seco en la misma sala de tableros de baja tensión.

5.1 Barras Colectoras de Baja Tensión Estándar Cerradas

Si el proyecto utiliza barras colectoras cerradas (también conocidas como ductos de barra compactos o enchufables), se puede proporcionar el transformador correspondiente con terminales de barras colectoras cerradas estándar para facilitar la conexión a barras externas. Para productos con carcasa (IP20), se proporciona un flange para la barra colectora en la cubierta superior de la carcasa. Para productos sin carcasa (IP00), solo se proporcionan los terminales de conexión de la barra colectora.

5.2 Salida Lateral Horizontal Estándar (Baja Tensión)

Cuando el transformador se coloca junto a un tablero de baja tensión, se pueden proporcionar salidas laterales horizontales en el transformador para una conexión conveniente de terminales. Esta configuración se combina típicamente con paneles de baja tensión como GGD, GCK y MNS. El fabricante del transformador y el fabricante de tableros de distribución deben firmar un acuerdo de coordinación para confirmar las dimensiones detalladas de la interfaz y asegurar una instalación en el sitio sin problemas.

5.3 Salida Lateral Vertical Estándar (Baja Tensión)

Esta salida lateral utiliza barras verticales y es similar en principio a la salida lateral horizontal. Cuando el transformador se usa con paneles de tableros de distribución de tipo Domino dispuestos verticalmente, el transformador puede proporcionar salidas laterales de baja tensión.

China ha logrado un volumen de producción muy alto de transformadores de seco basados en materiales aislantes de resina y ahora ocupa una posición significativa a nivel global, con la producción y ventas en primer lugar en el mundo. La tecnología de fabricación líder también es impresionante. La aplicación y promoción técnica de estos transformadores tienen un futuro muy prometedor, debido al potencial de desarrollo a largo plazo en la fabricación. Los principales beneficios se resumen a continuación:

• Bajo consumo de energía y bajo ruido: Menores pérdidas de láminas de acero silicio, ventajas estructurales de los devanados de lámina, uniones más estrechas en núcleos escalonados en comparación con los diseños tradicionales, todos contribuyen a un diseño integrado más respetuoso con el medio ambiente de los transformadores de seco. Con una mayor promoción de estas tecnologías, combinadas con niveles bajos de ruido y la incorporación de nuevas tecnologías y procesos, los transformadores futuros serán aún más silenciosos, respetuosos con el medio ambiente y eficientes en energía.

• Alta confiabilidad: La confiabilidad y calidad del producto han llegado a ser preocupaciones clave para los consumidores. A través de la investigación de cada proceso de fabricación, la confiabilidad del transformador ha sido verificada y mejorada, contribuyendo a una vida útil extendida y mayor confiabilidad. Esto es particularmente evidente en la investigación fundamental de ingeniería.

• Certificación ambiental: El estándar ambiental básico es HD464. Se realizan investigaciones y certificaciones sobre clases de resistencia climática C0/C1/C2, clases de resistencia ambiental E0/E1/E2 y clases de resistencia al fuego F0/F1/F2.

• Aumento de la capacidad: Los transformadores de seco se utilizan principalmente como transformadores de distribución, con capacidades que van desde 50 kVA hasta 2,500 kVA. Su aplicación se está expandiendo al dominio de los transformadores de potencia, con capacidades que alcanzan 10,000 kVA a 20,000 kVA. Esta expansión se ve impulsada por el creciente demanda de electricidad urbana y el crecimiento de las redes de alimentación, lo que lleva a más centros de carga urbana y una adopción más amplia de transformadores de potencia de gran capacidad.

• Funcionalidad integral: Los transformadores modernos están equipados estructuralmente con carcasas protectoras, enfriamiento forzado, interfaces de monitoreo de temperatura, transformadores instrumentales, medición de energía y otras características. El desarrollo de los transformadores se dirige hacia diseños funcionales totalmente integrados.

• Expansión de campos de aplicación: El dominio dominado por los transformadores de distribución se está expandiendo a aplicaciones multi-campo y de gran plataforma.