Transformador de tipo seco: depende de la convección del aire para su refrigeración y se utiliza generalmente en transformadores de pequeña capacidad, como los destinados a iluminación local y circuitos electrónicos. En los sistemas eléctricos, los transformadores de tipo seco se emplean comúnmente como transformadores para turbinas de vapor, transformadores para calderas, transformadores para eliminación de cenizas, transformadores para eliminación de polvo, transformadores para desulfuración, etc., con una relación de transformación de 6000 V/400 V, utilizados para cargas con una tensión nominal de 380 V. El ventilador de refrigeración de flujo cruzado empleado en los transformadores de tipo seco es un tipo de ventilador sin álabes directrices tanto en la entrada como en la salida, diseñado específicamente para la refrigeración de transformadores de tipo seco. Sus componentes principales incluyen: un motor asíncrono de inducción monofásico o trifásico de baja potencia y específico, un impulsor de flujo cruzado, una carcasa y un dispositivo de guía de aire.
Sistema de control de temperatura para transformador en seco
El funcionamiento seguro y la vida útil de los transformadores secos dependen en gran medida de la seguridad y fiabilidad del aislamiento de los devanados del transformador. Cuando la temperatura de los devanados supera la temperatura máxima soportable por el aislamiento, se produce un daño en este último, lo cual constituye una de las principales causas por las que los transformadores no pueden funcionar normalmente. La supervisión y el control de alarma de la temperatura de operación del transformador son muy importantes. En este artículo se presentará brevemente el sistema de control de temperatura de la serie GTB.
(1) Control automático del ventilador: Las señales de temperatura se miden mediante un termistor Pt100 integrado en el punto más caliente del devanado de baja tensión. La carga del transformador aumenta y la temperatura de funcionamiento sube. Cuando la temperatura del devanado alcanza los 110 ℃, el sistema inicia automáticamente el ventilador para enfriar; cuando la temperatura del devanado desciende a 90 ℃, el sistema detiene automáticamente el ventilador.
(2) Alarma y desconexión por sobrecalentamiento: La señal de temperatura del devanado o del núcleo de hierro se recoge mediante el termistor no lineal PTC integrado en el devanado de baja tensión. Cuando la temperatura del devanado del transformador sigue aumentando y alcanza los 155 ℃, el sistema emite una señal de alarma por sobrecalentamiento; si la temperatura sigue aumentando hasta los 170 ℃, el transformador no puede seguir funcionando y debe enviarse una señal de desconexión por sobrecalentamiento al circuito de protección secundario para desconectar rápidamente el transformador.
(3) Sistema de visualización de la temperatura: Mediante el uso de un termistor Pt100 integrado en el devanado de baja tensión para medir los cambios de temperatura, se puede mostrar directamente la temperatura de cada devanado de fase (inspección trifásica y visualización del valor máximo, y se puede registrar la temperatura máxima histórica). La temperatura máxima se puede emitir como una señal analógica de 4-20 mA. Si es necesario transmitirla a un ordenador remoto (hasta 1200 m de distancia), se puede añadir una interfaz informática, y con un solo transmisor se pueden supervisar simultáneamente hasta 31 transformadores. Asimismo, la alarma por sobrecalentamiento y la desconexión del sistema también pueden activarse mediante las señales del termistor Pt100, mejorando aún más la fiabilidad del sistema de protección y control de la temperatura.
Métodos de protección para transformadores en seco
Según las características del entorno de uso y los requisitos de protección, los transformadores secos pueden elegir diferentes carcasas. Por lo general, se utiliza una carcasa protectora IP20 para evitar la entrada de objetos sólidos extraños con un diámetro superior a 12 mm y pequeños animales como ratones, serpientes, gatos y gorriones, lo que podría provocar fallos graves, como cortocircuitos y apagones, y proporcionar una barrera de seguridad para las partes bajo tensión.
Método de refrigeración del transformador en seco
Los métodos de refrigeración para los transformadores en seco se dividen en refrigeración natural por aire (AN) y refrigeración forzada por aire (AF). Durante la refrigeración natural por aire, el transformador puede operar continuamente durante un largo tiempo a su capacidad nominal. Cuando se utiliza la refrigeración forzada por aire, la capacidad de salida del transformador puede aumentar un 50 %. Es adecuado para operaciones con sobrecarga intermitente o para operaciones de sobrecarga de emergencia; debido al aumento significativo de las pérdidas bajo carga y de la tensión de impedancia durante la sobrecarga, el transformador se encuentra en un estado de funcionamiento no económico y no debe someterse a una operación continua prolongada con sobrecarga.
Capacidad de sobrecarga de los transformadores secos
La capacidad de sobrecarga de los transformadores en seco está relacionada con la temperatura ambiente, las condiciones de carga anteriores a la sobrecarga (carga inicial), el aislamiento y la disipación térmica del transformador, así como con la constante de tiempo de calentamiento. Si es necesario, la curva de sobrecarga del transformador en seco puede obtenerse del fabricante.
¿Cómo aprovechar su capacidad de sobrecarga?
(1) Al elegir calcular la capacidad del transformador, es recomendable reducirla adecuadamente: considere plenamente la posibilidad de sobrecargas de impacto a corto plazo en ciertos equipos, como los laminadores de acero y las máquinas de soldadura; trate de aprovechar la elevada capacidad de sobrecarga de los transformadores de tipo seco para reducir la capacidad del transformador; para lugares con cargas desiguales, como zonas residenciales con iluminación nocturna, instalaciones culturales y de entretenimiento, y centros comerciales con aire acondicionado e iluminación diurna, su capacidad de sobrecarga puede aprovecharse plenamente mediante una reducción adecuada de la capacidad del transformador, manteniendo su tiempo principal de operación en carga nominal o en sobrecarga a corto plazo.
(2) Puede reducir la capacidad o la cantidad de respaldo: En algunos lugares, el coeficiente de respaldo requerido para los transformadores es elevado, lo que da lugar a la selección de transformadores de gran capacidad y en cantidades múltiples para los proyectos. Al aprovechar la capacidad de sobrecarga del transformador, se puede reducir su capacidad de reserva; asimismo, al determinar el número de unidades de respaldo, también se puede disminuir dicho número. Cuando el transformador opera en condiciones de sobrecarga, es fundamental supervisar su temperatura de funcionamiento: si la temperatura alcanza los 155 ℃ (activando una alarma), deben tomarse medidas para reducir la carga (por ejemplo, desconectando algunas cargas secundarias) con el fin de garantizar un suministro eléctrico seguro a la carga principal.
Método y coordinación de interfaz de la línea de salida de baja tensión del transformador en seco
Los transformadores de tipo seco no requieren ser instalados en salas separadas debido a la ausencia de aceite, lo que significa que no existen problemas como incendios, explosiones o contaminación. Por lo tanto, los códigos y regulaciones eléctricos no exigen que los transformadores de tipo seco sean colocados en salas separadas. Especialmente con la nueva serie SC(B)9, las pérdidas y el ruido se han reducido a nuevos niveles, creando las condiciones necesarias para que los transformadores y los tableros de baja tensión se instalen en la misma sala de distribución.
(1) Barra colectora encapsulada de baja tensión estándar: Si se selecciona una barra colectora encapsulada (también conocida como barra colectora enchufable o sistema de barras colectoras densas) para la instalación eléctrica, el transformador correspondiente puede suministrar terminales estándar para barra colectora encapsulada, facilitando así su conexión con las barras colectoras externas. Productos con carcasa (IP20), con brida para barra colectora encapsulada integrada en la tapa superior de la carcasa; productos sin carcasa (IP00), que solo disponen de bloques terminales para barra colectora encapsulada.
(2) Salida lateral de barra colectora horizontal de baja tensión: Cuando el transformador se coloca al lado del tablero de distribución de baja tensión, con el fin de facilitar la conexión entre sus terminales, el transformador puede proporcionar una salida lateral de barra colectora horizontal de baja tensión, que normalmente se combina con tableros de baja tensión como GGD, GCK, MNS, etc. La fábrica del transformador y la fábrica del interruptor deben firmar un memorando de coordinación de interfaces para confirmar las dimensiones detalladas de la interfaz de coordinación y garantizar una instalación en el sitio sin interrupciones.
(3) Salida lateral de barra colectora vertical de baja tensión: Similar a la salida lateral de barra colectora horizontal, al utilizar pantallas tipo dominó u otras barras colectoras como paneles de distribución de baja tensión dispuestos verticalmente, los transformadores pueden proporcionar salidas laterales de barra colectora vertical de baja tensión.
Actualmente, la producción anual de transformadores secos con aislamiento de resina en China ha alcanzado los 10 000 MVA, lo que convierte al país en uno de los mayores productores y comercializadores de transformadores secos del mundo.
Con la promoción y aplicación de la serie SC(B)9 de bajo nivel de ruido (el ruido de los transformadores de distribución de menos de 2500 kVA se ha controlado dentro de los 50 dB) y ahorro energético (la pérdida en vacío se ha reducido un 25 %), los indicadores de rendimiento y la tecnología de fabricación de los transformadores en seco en China han alcanzado el nivel avanzado mundial. Con la promoción y aplicación de los transformadores en seco, su tecnología de producción y fabricación también ha experimentado progresos significativos. Se puede predecir que, en el futuro, los transformadores en seco seguirán desarrollándose aún más en las siguientes áreas.
(1) Ahorro de energía y bajo nivel de ruido: Con la introducción de nuevas chapas de acero silicio de bajo consumo, estructuras de devanado en lámina, uniones escalonadas del núcleo magnético, requisitos de protección ambiental, investigación exhaustiva sobre el ruido, así como nuevos materiales, procesos y tecnologías como el diseño optimizado por computadora, los transformadores secos del futuro serán más eficientes energéticamente y más silenciosos.
(2) Alta fiabilidad: Mejorar la calidad y la fiabilidad de los productos será una búsqueda incansable de las personas. Se ha realizado una amplia investigación básica sobre el cálculo del campo electromagnético, los procesos de onda, los procesos de fundición, el aumento de temperatura en los puntos calientes, el mecanismo de descarga parcial, el sistema de garantía de calidad y la ingeniería de fiabilidad, llevando a cabo activamente certificaciones de fiabilidad para mejorar aún más la fiabilidad y la vida útil de los transformadores de tipo seco.
(3) Certificación de las características ambientales: Se realizarán investigaciones y certificaciones, basadas en la norma europea HD464, sobre las características de resistencia a la intemperie (C0, C1, C2), resistencia ambiental (E0, E1, E2) y resistencia al fuego (F0, F1, F2) de los transformadores de tipo seco.
(4) Con el aumento continuo de la carga eléctrica urbana, las subestaciones regionales de la red eléctrica urbana se están integrando cada vez más profundamente en los centros de carga, como los centros urbanos, las zonas residenciales y las grandes fábricas y minas. Los transformadores centrales de alta capacidad de 35 kV para zonas residenciales se utilizarán ampliamente.