Especificar un transformador seco de 20 kV requiere algo más que hacer coincidir las tensiones y potencias nominales. La coordinación del aislamiento y los ajustes de toma disponibles determinan si la selección se adapta a su red.
Para los evaluadores técnicos, la primera decisión es comprobar si la tensión máxima para el material, los niveles de soportabilidad dieléctrica y el rango de regulación del transformador se ajustan a las condiciones de funcionamiento documentadas.
Un punto de partida habitual basado en IEC para una red nominal de 20 kV es una clase de material de 24 kV, sujeta a la tensión máxima real de funcionamiento de la red.
Sin embargo, ni esa clasificación ni un rango de tomas estándar de ±5 % demuestran que el equipo sea adecuado. Confirme los requisitos aplicables, los escenarios de tensión y las pruebas que los respaldan antes de aprobar una oferta.
¿Qué tensión debe determinar la especificación de aislamiento?
Comience por distinguir entre la tensión nominal del sistema, la tensión nominal del devanado y la tensión máxima para el material, designada Um. Estos valores tienen funciones distintas y deben indicarse por separado.
La tensión nominal del sistema describe la red. La tensión nominal del devanado establece la relación de transformación. Um identifica la clase de tensión del material utilizada para seleccionar los requisitos de aislamiento pertinentes.
Por tanto, un transformador con tensión nominal de 20/0,4 kV puede requerir una clase de aislamiento de 24 kV en el devanado de alta tensión. La relación indicada en la placa de características, por sí sola, no permite determinar la idoneidad dieléctrica.
Solicite al operador de la red la tensión máxima de funcionamiento, el esquema de puesta a tierra, las sobretensiones temporales previstas y los requisitos de conexión. Estos datos respaldan la coordinación del aislamiento y evitan que las suposiciones se conviertan en especificaciones.
Defina también la altitud de instalación, la exposición a la contaminación, la humedad y las condiciones del envolvente. Las condiciones del emplazamiento pueden afectar las distancias de aislamiento externo y la refrigeración, aunque los niveles de soportabilidad de los devanados no cambien.
Para instalaciones por encima de la altitud de referencia de la norma, solicite al fabricante que identifique las correcciones aplicables. Tanto el aumento de las distancias de aislamiento como las consideraciones térmicas pueden influir en el diseño propuesto.
¿Qué niveles de aislamiento debe solicitar?
En muchas especificaciones basadas en IEC que utilizan Um = 24 kV, una combinación habitual para el devanado de alta tensión es una tensión soportada a frecuencia industrial de 50 kV y una tensión soportada a impulso tipo rayo de 125 kV.
Considere estas cifras como un punto de partida para la especificación. Confirme los niveles seleccionados con la edición aplicable de IEC, los requisitos de la compañía eléctrica local y el estudio de coordinación del aislamiento del proyecto.
Indique la tensión soportada a frecuencia industrial en kilovoltios RMS y la tensión soportada a impulso tipo rayo en kilovoltios de valor de cresta. Si se omite esta distinción, resulta difícil comparar de forma fiable valores aparentemente similares de distintos proveedores.
El ensayo a frecuencia industrial evalúa el aislamiento bajo una tensión de prueba CA y una duración prescritas. No autoriza el funcionamiento continuo a esa tensión de prueba.
El ensayo de impulso tipo rayo evalúa la respuesta a una forma de onda de impulso normalizada, expresada habitualmente como 1,2/50 microsegundos. Este ensayo aborda esfuerzos eléctricos distintos de los evaluados mediante pruebas a frecuencia industrial.
Especifique los requisitos de aislamiento para ambos devanados y los terminales pertinentes. Indicar únicamente un valor de impulso para alta tensión deja insuficientemente definidos el aislamiento de baja tensión y la disposición de los terminales para su aprobación.
Solicite al proveedor que identifique por separado los requisitos de los ensayos de tensión aplicada, tensión inducida e impulso. Estos procedimientos someten a esfuerzo distintas trayectorias de aislamiento y no deben considerarse intercambiables.
Utilice IEC 60076-11 para los requisitos de transformadores secos, junto con las disposiciones dieléctricas aplicables de IEC 60076-3. Aplique los principios de IEC 60071 cuando el proyecto requiera coordinación del aislamiento.
Si la compra se rige por requisitos IEEE, especifique expresamente los documentos pertinentes. Evite mezclar la terminología de aislamiento IEC y los requisitos de nivel básico de aislamiento a impulso IEEE sin comprobar su equivalencia técnica.
Por qué una clasificación de impulso más alta no resuelve la evaluación
El nivel de soportabilidad de un transformador es solo una parte de su sistema de protección. Las características de los pararrayos, la geometría de instalación y la exposición del circuito de entrada también influyen en los esfuerzos reales en los terminales.
Evalúe los niveles de protección de los pararrayos junto con la longitud de los conductores de conexión y las disposiciones de puesta a tierra. Los conductores largos pueden aumentar considerablemente la tensión que llega a los terminales del transformador durante sobretensiones de frente escarpado.
Las instalaciones alimentadas por cables también requieren atención, ya que las maniobras de conmutación y las reflexiones de onda pueden generar condiciones transitorias exigentes. Consulte a los proveedores del transformador y de la aparamenta sobre las aplicaciones con maniobra mediante interruptores de vacío.
Cuando las maniobras lo justifiquen, solicite una evaluación transitoria y recomendaciones de medidas de mitigación adecuadas. Según los resultados, la protección puede incluir pararrayos u otras medidas de supresión diseñadas específicamente.
No aumente automáticamente los niveles de aislamiento para compensar un diseño de protección sin definir. Determine los esfuerzos previstos y los márgenes de protección y, a continuación, seleccione los valores de soportabilidad adecuados para el equipo.
Los resultados de descargas parciales también son importantes para el aislamiento de resina colada. Solicite la secuencia de ensayo prescrita, el límite de aceptación, los resultados medidos y la disposición de ensayo conforme a la norma contractual aplicable.
Un resultado bajo de descargas parciales contribuye a evaluar la calidad del aislamiento, pero no sustituye los ensayos de impulso, las distancias de instalación correctas ni la coordinación con el sistema de protección de la red.
¿Qué rango de tomas necesita realmente la red?
Determine los requisitos de toma a partir del rango de tensión primaria previsto y de la banda admisible de tensión secundaria. Incluya la regulación de tensión del transformador y las caídas de tensión en los alimentadores aguas abajo en condiciones de carga realistas.
A modo de ejemplo, un devanado de 20 kV con regulación de ±5 % en pasos del 2,5 % ofrece cinco tensiones nominales de toma: 19, 19,5, 20, 20,5 y 21 kV.
Cuando la tensión de alimentación real es de 21 kV, seleccionar la toma nominal de 21 kV restablece aproximadamente la tensión secundaria nominal. Esto presupone la relación especificada y condiciones en vacío.
Por el contrario, seleccionar una toma primaria nominal inferior con la misma tensión de alimentación eleva la tensión secundaria. Solicite un diagrama de conexiones, ya que la numeración y las etiquetas de las tomas pueden variar.
La relación aproximada en vacío es: tensión secundaria = tensión primaria real multiplicada por la tensión secundaria nominal y dividida por el valor de tensión primaria nominal de la toma seleccionada.
Estos ejemplos explican el ajuste de la relación de transformación, no garantizan las tensiones de funcionamiento. La tensión secundaria bajo carga también depende de la impedancia del transformador, el factor de potencia de la carga y el circuito de distribución aguas abajo.
Modele como mínimo el suministro mínimo con demanda máxima, el suministro máximo con carga ligera y el suministro normal con demanda típica. Incluya la inyección de generación cuando sea pertinente para el funcionamiento.
Una instalación de energía renovable puede experimentar un aumento de tensión durante la exportación de energía. Una fábrica puede sufrir una caída de tensión durante el arranque de motores o cuando se concentran las cargas en alimentadores de distribución largos.
Si un único ajuste fijo no puede satisfacer todos los escenarios, reconsidere la estrategia de regulación. Un rango de tomas más amplio solo resulta útil cuando la periodicidad de los ajustes y los procedimientos operativos se adaptan a la variación de tensión.
¿Se pueden cambiar las tomas con el transformador energizado?
Muchos transformadores secos de distribución utilizan ajustes de toma sin tensión mediante puentes o un selector adecuado. Esta disposición ofrece flexibilidad durante la puesta en servicio, pero no proporciona regulación automática de tensión.
Especifique si el proyecto requiere ajuste sin tensión o un cambiador de tomas en carga. Nunca deduzca la capacidad de conmutación de la presencia de varias posiciones de toma en una ficha técnica.
Para ajustar las tomas sin tensión, exija el aislamiento de todas las fuentes de alimentación posibles, incluida la realimentación desde el secundario, y siga después el procedimiento de seguridad prescrito. Siga las instrucciones del fabricante para las conexiones y el apriete.
Solicite la capacidad nominal y la corriente admisible en cada toma. No dé por hecho que la capacidad nominal indicada en la placa se aplica de la misma manera en todas las posiciones sin confirmación del fabricante.
Compruebe también la relación máxima entre tensión y frecuencia de funcionamiento con el ajuste previsto. Una toma inadecuada combinada con una tensión de alimentación elevada o una frecuencia reducida puede aumentar la excitación del núcleo magnético.
Por tanto, el ajuste aprobado debe cumplir simultáneamente los límites de tensión secundaria, corriente y excitación. Un cálculo de la relación de transformación por sí solo no demuestra un rendimiento térmico y magnético aceptable en servicio.
¿Cómo comparar los datos de producto de los proveedores?
Separe los valores garantizados del transformador ofertado de la información general del catálogo. La descripción de una familia de productos puede incluir distintas clases de tensión, capacidades, disposiciones de refrigeración y accesorios opcionales.
Como referencia de su cartera, la información de producto proporcionada por Jinshida incluye el transformador de distribución seco de resina colada de 33 kV, que describe una construcción de resina colada, devanados de cobre, protección de temperatura y parámetros eléctricos configurables.
Esta oferta de mayor tensión ayuda a identificar preguntas para conversar con el proveedor. Su capacidad de impulso declarada de 175 kV no establece los requisitos de aislamiento de una oferta de 20 kV.
Los datos proporcionados también incluyen descripciones de tensión y rangos de capacidad distintos. Solicite una ficha técnica específica para el proyecto que resuelva esas diferencias antes de utilizar la información para la aceptación técnica.
Sustituya la notación ambigua de las tomas por una tabla explícita que indique cada tensión nominal de toma, el paso de ajuste, la posición de conexión y la capacidad disponible. Esto permite comparar directamente ofertas distintas.
Asimismo, considere condicional la capacidad de carga del 120 % con ventilación forzada indicada. Confirme la temperatura ambiente, el funcionamiento de los ventiladores, la duración permitida, los límites de aumento de temperatura y la potencia nominal garantizada antes de aplicarla.
Los nombres de certificaciones, por sí solos, aportan pruebas limitadas para la aceptación. Solicite documentos que muestren su alcance, el organismo emisor, las normas aplicables y su relación con el diseño real del transformador ofertado.
La clasificación F1 de comportamiento frente al fuego también requiere pruebas de respaldo pertinentes. No elimina los requisitos de ventilación ni demuestra que todas las condiciones de instalación sean automáticamente aceptables para el funcionamiento.
¿Qué pruebas deben exigirse antes de la aprobación técnica?
La documentación de aprobación debe permitir al evaluador relacionar cada requisito contractual con un valor garantizado, un plano, un cálculo o un registro de ensayo del transformador ofertado.
- Ficha técnica garantizada que indique las tensiones nominales, Um, frecuencia, capacidad, método de refrigeración, grupo vectorial, impedancia, pérdidas y niveles de soportabilidad dieléctrica.
- Tabla de tomas que muestre las posiciones de tensión, el método de operación, las restricciones de capacidad y el ajuste propuesto para la puesta en servicio.
- Informes aplicables de ensayos dieléctricos y de descargas parciales, con las clasificaciones de los ensayos, los criterios de aceptación y la trazabilidad al diseño ofertado.
- Pruebas pertinentes de aumento de temperatura, soportabilidad a cortocircuitos y condiciones ambientales o clasificación frente al fuego, cuando así lo exija el contrato.
- Planos que muestren las distancias de aislamiento de los terminales, la disposición del envolvente, los requisitos de ventilación, los puntos de puesta a tierra y el acceso para mantenimiento.
- Lista de desviaciones que identifique todas las excepciones a la especificación de compra.
Distinga entre los ensayos de rutina realizados en las unidades entregadas y los ensayos de tipo y especiales que respaldan la cualificación del diseño. Especifique los requisitos de inspección y los ensayos adicionales antes de cursar el pedido.
Compruebe si los informes de respaldo corresponden a la construcción y la potencia nominal ofertadas. Si el proveedor propone pruebas representativas del diseño, solicite la justificación técnica para ampliar su aplicabilidad.
Para Jinshida Electric Power Technology Co., Ltd. o cualquier fabricante preseleccionado, utilice los mismos criterios de aceptación. Los requisitos de documentación uniformes permiten una comparación más justa y defendible.
Realice la selección final a partir de condiciones de funcionamiento verificadas
Un transformador seco de 20 kV adecuado combina una clase de tensión del material apropiada, niveles de soportabilidad dieléctrica coordinados y ajustes de toma que satisfacen los escenarios de tensión de funcionamiento del proyecto.
Apruebe el transformador cuando estos requisitos estén documentados y respaldados por las pruebas aplicables. Resuelva las dudas sobre las tensiones nominales, la notación de las tomas y las declaraciones de capacidad de carga antes de la compra y la puesta en servicio.
