Sustitución de un transformador ONAN de 1500 kVA: comprobaciones de compatibilidad antes de realizar el pedido

Un transformador ONAN de reemplazo de 1500 kVA puede tener la misma capacidad y las mismas tensiones nominales que la unidad existente y, aun así, requerir cambios en los cables, los ajustes de protección, las cimentaciones o los procedimientos operativos. Considérelo un reemplazo directo solo después de comprobar sus características eléctricas, interfaces de conexión y requisitos de instalación frente a las condiciones reales del emplazamiento.

El punto de partida más útil es comparar el transformador existente, los requisitos de la red y el reemplazo propuesto. La placa de características de la unidad antigua aporta parte de la información, pero los planos, los registros de protección, los datos de carga y una inspección del emplazamiento permiten determinar si la nueva unidad puede instalarse y ponerse en servicio durante la interrupción programada. Resuelva antes de emitir la orden de compra las diferencias que afecten al rendimiento del sistema.

Establezca la compatibilidad eléctrica más allá de la potencia nominal de la placa

Primero confirme qué debe alimentar el reemplazo. Una potencia nominal de 1500 kVA expresa la capacidad de potencia aparente en unas condiciones de funcionamiento especificadas; no garantiza la compatibilidad con una red concreta. Registre las tensiones nominales primaria y secundaria, la frecuencia, las conexiones de los devanados, el grupo vectorial, la disposición del neutro, el rango de tomas y la posición de toma de servicio actual. Compare estos datos con la ficha garantizada del transformador propuesto.

Para una unidad trifásica de 11 kV/0,4 kV, la corriente nominal es de aproximadamente 79 A en el lado primario y 2165 A en el secundario, calculada mediante corriente = potencia aparente ÷ (√3 × tensión de línea). Estos valores ayudan a evaluar los requisitos de conexión, pero la idoneidad de los cables y las barras también depende de las condiciones de instalación, la temperatura, la solicitación de cortocircuito y las normas de diseño aplicables.

Relación de tensión, tomas y frecuencia

Compruebe la tensión disponible en los terminales del transformador y la tensión requerida en la carga. Copiar la relación nominal existente puede perpetuar un problema de tensión si han cambiado las condiciones de suministro o la demanda aguas abajo. Revise las tensiones de funcionamiento representativas, especialmente cuando los alimentadores largos, el arranque de motores grandes o las variaciones considerables de carga afecten a la tensión secundaria.

Especifique cada posición de toma necesaria y la relación de tensión correspondiente. Un rango porcentual idéntico no implica necesariamente los mismos pasos ni el mismo sistema de conmutación. Determine si el cambiador de tomas funciona sin tensión o en carga, y si el ajuste seleccionado proporciona una tensión secundaria aceptable en las condiciones previstas. Para ajustar un cambiador de tomas sin tensión, es necesario desenergizar el transformador.

La frecuencia también debe ser adecuada para la aplicación. No se puede aceptar un transformador diseñado para otra frecuencia únicamente porque su tensión y capacidad parezcan adecuadas. Si la especificación del reemplazo difiere de la instalación original, solicite al fabricante una evaluación de las condiciones de tensión y frecuencia propuestas.

Grupo vectorial, neutro y niveles de aislamiento

El grupo vectorial define las conexiones de los devanados y el desfase. Un cambio puede afectar las relaciones de fase en un acoplamiento de barras, un sistema de transferencia o una conexión en paralelo. Compruebe también la identificación de fases y las marcas de los terminales: que coincidan los códigos de grupo vectorial no demuestra que los cables del emplazamiento puedan conectarse en la secuencia correcta.

Confirme si es necesario sacar el neutro de baja tensión, cómo se conecta al sistema de puesta a tierra y qué corrientes de servicio continuo y de falla debe soportar. Todo cambio en las conexiones de los devanados o en la disponibilidad del neutro requiere revisar la protección contra fallas a tierra y la disposición de puesta a tierra de la red.

Especifique la tensión más elevada para el equipo y los niveles de tensión soportada dieléctrica requeridos para cada devanado. La tensión de funcionamiento nominal por sí sola no define la coordinación del aislamiento. Los niveles seleccionados deben ser adecuados para la red, la protección contra sobretensiones, las conexiones de cables y los requisitos del proyecto. Un valor de tensión soportada a impulso indicado en un catálogo solo es pertinente si corresponde al devanado y a la configuración ofrecidos.

Compruebe la impedancia frente a la corriente de falla, la protección y el funcionamiento en paralelo

La impedancia de cortocircuito debe contar con un criterio de aceptación explícito. Influye en la corriente de falla prevista, la regulación de tensión y el reparto de carga entre transformadores. Un reemplazo con menor impedancia puede aumentar la solicitación de cortocircuito por encima de la capacidad de los equipos de baja tensión existentes. Una unidad con mayor impedancia puede provocar una caída de tensión más elevada con cargas pesadas o durante el arranque de motores.

Como ejemplo simplificado, un transformador de 1500 kVA y 400 V con una impedancia del 6 % tiene una corriente de falla en bornes limitada por el transformador de aproximadamente 36 kA, si se ignora la impedancia de la fuente aguas arriba. Con una impedancia del 5 %, el mismo cálculo da aproximadamente 43 kA. Estos valores son ilustrativos y no sustituyen un estudio completo de cortocircuito: la impedancia de la fuente, los cables, la configuración operativa y otras contribuciones a la falla afectan al resultado.

No obstante, la comparación muestra por qué una impedancia «suficientemente parecida» puede tener consecuencias. Vuelva a calcular los niveles de falla con la impedancia garantizada del transformador propuesto y la tolerancia aplicable. Compruebe los valores nominales de resistencia al cortocircuito del cuadro eléctrico, la capacidad de corte de los interruptores y la solicitación de cortocircuito de los cables. Cuando el estudio lo requiera, utilice los componentes pertinentes de la impedancia o la información X/R, especialmente para la corriente de pico y el comportamiento de las protecciones.

También es necesario revisar los ajustes de protección. Los ajustes existentes pueden haberse seleccionado considerando los límites térmicos, las características de corriente de irrupción, la impedancia y los niveles de falla del transformador original. Compruebe la coordinación de las protecciones de sobrecorriente y falla a tierra, la protección diferencial si está instalada, las relaciones y polaridades de los transformadores de corriente (CT) y el tratamiento de la corriente de magnetización de irrupción. Mantener la misma capacidad no demuestra que todos los ajustes de relé sigan siendo adecuados.

El funcionamiento en paralelo exige criterios de aceptación más estrictos

Si el reemplazo va a funcionar en paralelo con otro transformador, evalúe ambas unidades conjuntamente. Entre las condiciones pertinentes se incluyen un desfase y una polaridad compatibles, relaciones de tensión estrechamente ajustadas en las tomas seleccionadas, impedancias porcentuales compatibles y características de impedancia adecuadas. Las relaciones desiguales pueden provocar corrientes circulantes; las impedancias desiguales pueden hacer que una unidad alcance su límite de carga mientras la otra aún dispone de capacidad.

El esquema de funcionamiento es tan importante como el servicio normal. Un acoplamiento de barras normalmente abierto puede cerrarse durante el mantenimiento o la transferencia de alimentación, creando una condición de funcionamiento en paralelo que el reemplazo debe admitir. Registre todas las configuraciones permitidas y distinga entre el funcionamiento en paralelo continuo y la superposición breve durante la conmutación.

Solicite una evaluación documentada de compatibilidad que utilice información de ambos transformadores. Si los registros de la unidad existente están incompletos, determine si es necesario realizar mediciones o una evaluación de ingeniería adicional antes de aceptar el reemplazo. La confirmación del proveedor debe abordar el acoplamiento y las condiciones de funcionamiento reales.

Demuestre que el reemplazo cabe y puede suministrar 1500 kVA en el emplazamiento

ONAN identifica la refrigeración por circulación natural de aceite y aire. La potencia especificada de 1500 kVA debe estar disponible con la temperatura ambiente, la altitud y las condiciones de instalación acordadas. Un transformador que tenga esa potencia nominal en condiciones de servicio distintas podría necesitar una reducción de potencia o un diseño revisado en el emplazamiento del reemplazo.

Revise el perfil de carga en lugar de basarse en una única lectura de demanda máxima. La carga sostenida, las sobrecargas recurrentes, las corrientes armónicas y la disipación de calor limitada pueden cambiar la evaluación térmica. Si la capacidad adicional depende de ventiladores, documente por separado la potencia nominal con refrigeración forzada y los requisitos auxiliares. No considere la potencia con ventilación forzada como la capacidad ONAN del transformador.

En instalaciones interiores, evalúe la ventilación de la sala y el calor liberado por las pérdidas del transformador. En exteriores, compruebe los espacios libres de los radiadores y las condiciones de exposición. Especifique el líquido aislante y el sistema de refrigeración, incluido si la unidad es hermética o está equipada con conservador. Un cambio de líquido o de disposición del tanque puede afectar a las medidas contra incendios, la contención, el acceso para mantenimiento y los accesorios de protección.

La compatibilidad física requiere un plano dimensional correspondiente a la configuración ofrecida. Las dimensiones totales de largo, ancho y alto son solo el comienzo. La posición y orientación de los terminales pueden determinar si es posible reutilizar los cables o las canalizaciones prefabricadas de barras existentes sin realizar trabajos importantes.

• Conexiones: Compruebe las coordenadas de los terminales de alta y baja tensión, la secuencia de fases, la posición del neutro, las interfaces de aisladores o conectores, las dimensiones de la caja de cables y la dirección de entrada de los cables.
• Estructura de soporte: Compare la masa total en servicio, las dimensiones de la base, la disposición de las ruedas o el patín, los puntos de fijación y las cargas sobre la cimentación.
• Acceso: Compruebe la ruta de transporte, las aberturas de las puertas, los puntos de izado, el acceso disponible para la grúa y los componentes que deban retirarse para la entrega.
• Espacio de servicio: Deje espacio para acceder a los controles de tomas, instrumentos, válvulas, puntos de muestreo, radiadores y dispositivos de protección.
• Instalaciones del emplazamiento: Compruebe las distancias eléctricas de seguridad, los puntos de puesta a tierra, la contención del aceite y las interfaces con los sistemas existentes de protección contra incendios y drenaje.

Una terminación de cable puede ser eléctricamente compatible y, aun así, resultar físicamente inutilizable si la nueva caja de cables no deja espacio suficiente para el radio de curvatura. Del mismo modo, un transformador que cabe en la sala puede ser imposible de trasladar por la entrada o de mantener una vez instalado. Compare el plano del proveedor con las dimensiones medidas del emplazamiento, incluidas las alturas de conexión y los obstáculos.

Una alternativa de tipo seco modifica el alcance del reemplazo

En un proyecto interior, puede estar justificado evaluar una construcción de resina moldeada cuando las restricciones de contención de líquidos o de protección contra incendios condicionan la instalación. El transformador de distribución trifásico seco de resina moldeada de 11 kV de Jinshida Electric incluye una opción de 1500 kVA para aplicaciones de 11 kV/0,4 kV y una impedancia de cortocircuito indicada del 6 %. Estas características sirven como punto de partida para evaluar una alternativa.

La construcción de resina moldeada emplea designaciones de refrigeración distintas y tiene interfaces térmicas, de envolvente y de protección diferentes. Sustituir una unidad ONAN por una de este tipo requiere revisar la ventilación, las distancias de seguridad, las condiciones ambientales, las terminaciones y la supervisión de temperatura. Cualquier capacidad de sobrecarga con aire forzado debe evaluarse por separado de la potencia nominal con refrigeración natural por aire. Esta sustitución debe abordarse como un rediseño de la instalación, con sus propios criterios de aceptación.

Condicione el pedido a una compatibilidad documentada

La especificación de compra debe distinguir los requisitos fijos de interfaz de las características que puedan cambiar tras la revisión de ingeniería. La relación de tensión, el grupo vectorial, la disposición requerida del neutro, las interfaces de conexión y los límites dimensionales pueden ser restricciones esenciales. También deben especificarse las pérdidas, la impedancia, los accesorios y los detalles de refrigeración, y evaluarse cualquier desviación propuesta en función de su efecto sobre la instalación.

Defina la norma aplicable al transformador y su edición, junto con los requisitos de la compañía eléctrica o del proyecto. Los diseños con líquido aislante y los de tipo seco están sujetos a requisitos pertinentes distintos dentro de normas como la serie IEC 60076. Una declaración general de conformidad no demuestra que el transformador ofrecido cumpla todos los requisitos del proyecto de reemplazo.

Acuerde antes del pedido el alcance de la documentación y las pruebas. La documentación del proveedor debe incluir una ficha técnica garantizada, planos de disposición general y terminales, detalles de los accesorios, esquemas de cableado de control y el plan de pruebas acordado. Especifique qué resultados de las pruebas de rutina deben acompañar la entrega y qué evidencia de pruebas de tipo o especiales se requiere para el diseño seleccionado. La certificación del sistema de gestión respalda la evaluación del proveedor, pero no sustituye la evidencia específica del equipo.

Los accesorios de protección requieren una verificación de sus interfaces. Según el diseño, pueden incluir dispositivos de temperatura del aceite y de los devanados, dispositivos de alivio o supervisión de presión y protección accionada por gas, cuando corresponda. Confirme las funciones de alarma y disparo, los valores nominales de los contactos, los requisitos de alimentación auxiliar y las conexiones de señales remotas. Un dispositivo de protección tiene un valor limitado si el sistema de control existente no puede recibir o utilizar su señal de salida.

Utilice una lista explícita de desviaciones durante la evaluación técnica. Para cada diferencia, indique sus consecuencias, los trabajos necesarios y quién es responsable. Un cambio en la disposición de los terminales de baja tensión podría requerir modificar la canalización prefabricada de barras; un dispositivo de temperatura distinto podría exigir cambios en el cableado de control; una impedancia diferente podría requerir un estudio de protección. Estos aspectos afectan tanto al costo instalado como a la duración de la interrupción.

Antes de autorizar el pedido, el evaluador debe poder responder a tres preguntas prácticas: ¿funcionará correctamente el transformador en todas las configuraciones de red permitidas?, ¿puede instalarse en el espacio disponible y durante la interrupción prevista?, ¿los planos y los datos garantizados respaldan esas conclusiones? Toda diferencia sin resolver que pueda alterar las conexiones, la solicitación de cortocircuito o la capacidad térmica debe abordarse en la revisión técnica antes de iniciar la fabricación.