¿Cuáles son las regulaciones y precauciones operativas para la regulación de voltaje de los transformadores con cambio de toma bajo carga?
El cambio de tomas bajo carga es un método de regulación de voltaje que permite a un transformador ajustar su voltaje de salida cambiando las posiciones de las tomas mientras opera con carga. Los componentes de conmutación electrónica de potencia ofrecen ventajas como la capacidad de encendido y apagado frecuente, operación sin chispas y larga vida útil, lo que los hace adecuados para su uso como cambiadores de tomas bajo carga en transformadores de distribución. Este artículo primero introduce las regulaciones operativas para transformadores con cambio de tomas bajo carga, luego explica sus métodos de regulación de voltaje y finalmente describe las precauciones clave para las operaciones de cambio de tomas bajo carga. Lea con el editor para obtener información detallada.
1.Regulaciones Operativas para Transformadores con Cambio de Tomas Bajo Carga
Al operar un transformador con cambio de tomas bajo carga, no se debe iniciar un segundo cambio de toma hasta que se complete completamente el primer cambio. Durante el proceso, se deben monitorear de cerca los cambios en el voltaje, la corriente y otros parámetros.
Cada operación de cambio de toma debe registrarse en el libro de registro del cambio de tomas del transformador principal, incluyendo la hora de la operación, la posición de la toma y el número acumulado de operaciones. También se deben mantener registros para todos los eventos de puesta en marcha/desmantelamiento, pruebas, actividades de mantenimiento, defectos y manejo de fallas.
El mantenimiento del cambiador de tomas bajo carga debe seguir las especificaciones del fabricante. En ausencia de tales especificaciones, se pueden aplicar las siguientes pautas:
Se deben analizar muestras de aceite del compartimento del cambiador de tomas después de 6-12 meses de operación o después de 2,000-4,000 operaciones de conmutación.
Para los cambiadores de tomas recién instalados, el mecanismo de conmutación debe ser extraído para inspección después de 1-2 años de servicio o después de 5,000 operaciones. Los intervalos de inspección posteriores pueden determinarse según las condiciones de operación reales.
El aceite aislante en el compartimento del cambiador de tomas debe reemplazarse después de 5,000-10,000 operaciones o cuando el voltaje de ruptura del aceite caiga por debajo de 25 kV.
Para los cambiadores de tomas bajo carga que han permanecido inutilizados o sin moverse durante un período prolongado, se debe realizar un ciclo completo de operación entre las posiciones de toma más alta y más baja cada vez que haya una oportunidad de interrupción del suministro eléctrico.
2.Situaciones donde está Prohibido el Cambio de Tomas Bajo Carga:
Cuando el transformador opera bajo condiciones de sobrecarga (excepto en circunstancias especiales).
Cuando el relé de gas ligero del dispositivo de cambio de tomas bajo carga ha saltado y ha emitido una alarma.
Cuando la resistencia dieléctrica del aceite aislante del dispositivo de cambio de tomas no cumple con los requisitos o el indicador de nivel de aceite muestra que no hay aceite.
Cuando el número de cambios de tomas ha excedido el límite especificado.
Cuando ocurren anomalías en el dispositivo de cambio de tomas.
Cuando la carga excede el 80% de la capacidad nominal, la operación del cambiador de tomas bajo carga está prohibida.
3.Métodos de Regulación de Voltaje para Transformadores con Cambio de Tomas Bajo Carga
3.1 Método de Retroceso "Boots-On"
El enfoque "boots-on" implica abrir el punto neutro de los devanados trifásicos de alta tensión del transformador principal e insertar devanados de regulación en serie conectados desde un transformador de compensación. El lado de baja tensión del transformador principal se conecta en paralelo con el devanado de excitación del transformador de compensación para lograr la regulación de voltaje bajo carga. Este método se basa en el principio de superposición de voltajes: el compensador, a través de un cambiador de tomas bajo carga, mantiene el voltaje del devanado de alta tensión del transformador principal dentro de su rango nominal.
En esta configuración, el compensador solo soporta el voltaje del punto neutro o el voltaje de la toma N (por ejemplo, 2×OU1), requiriendo un nivel de aislamiento relativamente bajo. Cuando el punto neutro del transformador opera bajo condiciones de tierra sólida, un nivel de aislamiento de 35 kV es suficiente (diseñamos y fabricamos para 40 kV), aunque se pueden adoptar niveles más altos según los requisitos operativos específicos. Este método solo requiere un transformador de regulación adicional en el punto neutro, resultando en costos de retrofit bajos. Las modificaciones en el campo que involucran el cable del punto neutro pueden completarse en un día laborable. Si se integra con una revisión mayor del transformador, no añade prácticamente tiempo de inactividad adicional.
Este método es adecuado cuando las fluctuaciones de voltaje exceden el rango alcanzable por los cambiadores de tomas sin carga (fuera de circuito), es decir, incluso cuando el cambiador de tomas fuera de circuito está en su posición más alta o más baja, el voltaje aún no cumple con los estándares. Nuestros transformadores con cambio de tomas bajo carga en el punto neutro proporcionan un amplio rango de regulación ±12% U₁ₙ. Cuando se usa en conjunto con el cambiador de tomas original fuera de circuito, la ventana de regulación efectiva puede desplazarse hacia arriba o hacia abajo de manera más flexible para cumplir con las necesidades reales y mejorar la capacidad de salida del transformador principal. El rango de regulación requerido se puede personalizar según las condiciones del sitio, lo que hace que esta solución sea adaptable a transformadores de todos los niveles de voltaje. Hemos realizado con éxito la modernización de cuatro transformadores principales utilizando este enfoque. Sin embargo, este método requiere espacio adicional para un transformador adicional y un cableado primario ligeramente más complejo. A pesar de ello, considerando la duración corta del retrofit y el ahorro de costos, sigue siendo una solución económicamente viable y razonable.
3.2 Método de Retroceso "Backpack"
El método "backpack" es un enfoque de retrofit más económico y práctico cuando el rango del cambiador de tomas original sin carga ya cumple con los requisitos locales de fluctuación de voltaje. Implica desconectar los cables de toma del cambiador de tomas original sin carga, eliminar el interruptor e instalar un cambiador de tomas bajo carga de tipo puente o lineal en su lugar, con los cables de toma originales redirigidos al nuevo interruptor de tomas bajo carga.
Esta modernización puede completarse dentro de un ciclo de mantenimiento mayor. El trabajo principal (como quitar la tapa del tanque o levantar el núcleo) solo toma un día y se puede sincronizar con las inspecciones rutinarias del núcleo; el tanque o la carcasa se modifican simultáneamente. El desafío crítico es completar toda la modernización en un solo día sin exponer el núcleo a la humedad, ya que cualquier demora extendería la interrupción y aumentaría los costos.
Además, dado que los transformadores originales rara vez incluyen canales de rutas de conexión dedicados para este tipo de modernizaciones, se deben tomar medidas especiales para garantizar los espacios de aislamiento adecuados para todos los tipos de transformadores y mantener la facilidad de mantenimiento futuro (es decir, preservar los procedimientos originales de levantamiento de la cubierta/núcleo). Hemos realizado una investigación extensiva sobre este método, desarrollado equipos especializados y establecido un plan de construcción integral y práctico. Hasta la fecha, hemos implementado con éxito este método en cinco transformadores, logrando todos los resultados esperados, lo que confirma que es una solución de modernización económica y sencilla.
4. Precauciones para las operaciones de cambio de tomas bajo carga
Los cambios de tomas deben realizarse paso a paso, con un monitoreo cercano de la posición de la toma, el voltaje y la corriente. Después de cada ajuste de un solo paso, debe esperarse al menos 1 minuto antes de pasar al siguiente paso.
Para bancos de transformadores monofásicos o transformadores trifásicos con cambiadores de tomas bajo carga por fases separadas, se requiere una operación eléctrica trifásica sincronizada; generalmente está prohibida la operación individual por fase.
Cuando dos transformadores con cambiador de tomas bajo carga operan en paralelo:
Solo se permiten cambios de tomas cuando la corriente de carga está en o por debajo del 85% de la corriente nominal del transformador.
No realice dos cambios de tomas consecutivos en un solo transformador; complete el ajuste de un transformador antes de operar el otro.
Después de cada cambio de toma, verifique el voltaje y la corriente para prevenir mal funcionamiento y sobrecarga.
Durante las operaciones de elevación de voltaje, ajuste primero el transformador con la corriente de carga más baja, seguido por el de corriente de carga más alta, para minimizar las corrientes circulantes. El orden inverso se aplica para las operaciones de reducción de voltaje.
Después de la finalización, verifique la magnitud y distribución de la corriente entre los dos transformadores en paralelo.
Cuando un transformador con cambiador de tomas bajo carga opera en paralelo con un transformador de cambio de tomas sin carga (fuera de circuito), la posición de la toma del transformador bajo carga debe mantenerse lo más cerca posible a la del transformador fuera de circuito.
El número máximo de cambios de tomas permitidos por día es el siguiente:
30 veces para transformadores de 35 kV,
20 veces para transformadores de 110 kV,
10 veces para transformadores de 220 kV.
Antes de cada cambio de toma, verifique que la diferencia entre el voltaje del sistema y el voltaje nominal de la toma cumpla con los requisitos reglamentarios.
Cada operación de cambio de tomas debe documentarse correctamente en el libro de registro de operaciones del cambiador de tomas bajo carga, según lo requerido.
