Transformador tipo seco: tipos, aislamiento y aplicaciones|yawei

A transformador tipo secoTransfiere energía eléctrica sin utilizar aceite de transformador convencional para aislamiento y refrigeración. En su lugar, utiliza materiales aislantes sólidos, resina, aire o, en algunos diseños especiales, gas.

Esto hace que los transformadores de tipo seco sean una opción práctica para muchas instalaciones interiores y ambientalmente sensibles. A menudo los encontrará en edificios comerciales, fábricas, centros de datos, hospitales, proyectos de energía renovable, sistemas ferroviarios y otras instalaciones donde la seguridad contra incendios y las condiciones de instalación son importantes.

Sin embargo, no existe un diseño único que se adapte a todos los proyectos. Transformadores tipo resina-, transformadores VPI, transformadores aislados con poliarilamina, SF₆Los transformadores con aislamiento de gas y los transformadores secos de tipo cable- adoptan enfoques ligeramente diferentes en cuanto al aislamiento y la refrigeración.

Entonces, cuando alguien dice "transformador tipo seco", vale la pena preguntar a qué tipo se refiere realmente.

¿Qué es un transformador de tipo seco?

A transformador tipo secoutiliza aislamiento no-líquido para aislar sus devanados y su núcleo. Dado que el transformador todavía produce calor a partir de las pérdidas del núcleo y del devanado, también necesita un sistema de refrigeración adecuado para mantener la temperatura bajo control.

Un transformador de tipo seco típico contiene un núcleo magnético, un devanado de alto-voltaje, un devanado de bajo-voltaje, un sistema de aislamiento, terminales, soportes mecánicos y un sistema de refrigeración. Dependiendo del diseño, también se pueden incluir sensores de temperatura, ventiladores, un gabinete y equipo de protección.

Una ventaja obvia es que no existe un tanque de aceite de transformador convencional. Esto elimina el riesgo de fugas de aceite y puede hacer que los transformadores secos sean una buena opción para salas eléctricas interiores y áreas donde el aislamiento de líquidos no es deseable.

Dicho esto, "seco" no significa que no requiera-mantenimiento. El transformador aún necesita ventilación, inspección, limpieza, control de temperatura y protección adecuados. El entorno de instalación puede marcar una gran diferencia.

Transformadores tipo resina-tipo seco-

Transformadores-tipo seco-de resinaSe utilizan ampliamente en sistemas de energía industriales y comerciales. La resina forma una parte importante del aislamiento del devanado y ayuda a proteger los conductores contra la humedad, el polvo, la contaminación y el estrés mecánico.

Existen varias tecnologías basadas en resina-y no todas son exactamente iguales.

Fundición rellena de resina-

Con la construcción rellena de resina-, el devanado está rodeado o relleno con resina aislante. Una vez que la resina cura, forma una estructura aislante sólida alrededor del devanado.

Esto puede resultar útil en entornos donde la humedad o la contaminación son motivo de preocupación. Por ejemplo, las instalaciones industriales pueden tener polvo, humedad o contaminantes en el aire que podrían causar problemas a los sistemas de bobinado menos-protegidos.

Pero la calidad de la resina sí importa. En realidad, bastantes. Los huecos, las grietas, el aire atrapado o el curado deficiente pueden debilitar el sistema de aislamiento y contribuir a una descarga parcial en aplicaciones de alto-voltaje.

Fundición de resina

Fundición de resinaEs un proceso de fabricación en el que se coloca el devanado dentro de un molde y se introduce resina aislante a su alrededor. Luego, la resina se cura en condiciones controladas.

El proceso puede parecer sencillo, pero suceden muchas cosas detrás de escena. Es necesario controlar cuidadosamente la temperatura de la resina, la viscosidad, las condiciones de vacío, el tiempo de curado y el espesor del aislamiento.

Una buena fundición ayuda a reducir las bolsas de aire internas y otros defectos. Esto es importante porque incluso las pequeñas imperfecciones dentro del aislamiento de alto-voltaje pueden convertirse en un problema después de años de estrés eléctrico y térmico.

Bobinado de resina

en unbobinado de resina, la resina se convierte en una parte importante del sistema de aislamiento del devanado. Los conductores de cobre o aluminio se pueden combinar con resina, fibra de vidrio, papel aislante o película aislante.

El devanado debe soportar tensiones tanto eléctricas como mecánicas. Cuando el transformador está muy cargado, el devanado se calienta. Cuando la carga cae, se enfría. Este ciclo ocurre una y otra vez durante el funcionamiento normal.

Por esa razón, el sistema de aislamiento necesita un buen rendimiento eléctrico así como suficiente resistencia mecánica para soportar la expansión y contracción térmica.

Impregnación a presión de vacío de resina

Impregnación de resina a presión al vacío (VPI)es otra tecnología de aislamiento de resina utilizada en transformadores de tipo seco.

Durante VPI, el devanado está expuesto a la resina en condiciones controladas de vacío y presión. Esto permite que la resina penetre la estructura de aislamiento de manera más efectiva y al mismo tiempo ayuda a reducir el aire atrapado.

Después del curado, el devanado se vuelve mecánicamente más resistente y está mejor protegido contra la humedad y las influencias ambientales.

A veces se mencionan juntos el VPI y la fundición de resina, pero no son el mismo proceso de fabricación. La estructura del devanado y el método de producción son diferentes, por lo que la elección depende de la aplicación prevista del transformador.

Transformadores aislados con poliarilamina

Transformadores aislados con poliarilaminaUtilice materiales poliméricos a base de poliarilamina-como parte del sistema de aislamiento.

La poliarilamina es un polímero de alto-rendimiento con propiedades eléctricas y térmicas útiles. En la construcción de transformadores, el aislamiento de polímeros avanzado puede proporcionar flexibilidad adicional al diseñar estructuras de devanado compactas y sistemas de aislamiento.

Este tipo de transformador puede considerarse cuando son importantes un buen aislamiento eléctrico, rendimiento térmico y una construcción compacta.

Aun así, sería un error juzgar un transformador únicamente por su material aislante. El diseño del núcleo, la selección de los conductores, la disposición del devanado, el enfriamiento, la calidad de fabricación y las condiciones de operación trabajan juntos.

En proyectos del mundo real-lo que importa es el sistema de aislamiento completo.

SF₆Transformadores aislados en gas

SF₆transformadores aislados en gasutilizar hexafluoruro de azufre (SF₆) gas en lugar del aislamiento líquido convencional.

SF₆tiene una alta resistencia dieléctrica y se ha utilizado durante muchos años en equipos eléctricos de alto-voltaje. Bajo una presión adecuada y dentro de un recinto diseñado adecuadamente, puede proporcionar un aislamiento eficaz y al mismo tiempo soportar diseños de equipos compactos.

Sin embargo, SF₆Los sistemas también vienen con algunos requisitos especiales.

Propiedades de aislamiento del SF₆Gas

Una de las principales ventajas del SF₆es su fuerte rendimiento dieléctrico. Puede proporcionar un aislamiento eléctrico eficaz entre componentes energizados cuando la presión del gas y el diseño del equipo son apropiados.

Pero no se trata simplemente de poner la ciencia ficción₆dentro de un recinto metálico y dando por terminado. La presión del gas, la temperatura, la distribución del campo eléctrico, el diseño del gabinete y la estanqueidad del gas requieren atención cuidadosa.

Disipación de calor de SF₆Enfriamiento de gas y transformadores

Los transformadores generan calor independientemente de si el medio aislante es aceite, aire, resina o gas.

En un SF₆En un transformador aislado con gas, el calor del núcleo y los devanados pasa al gas y luego debe transferirse a través del gabinete y el sistema de enfriamiento.

Dependiendo del diseño del transformador, el enfriamiento puede utilizar circulación de gas natural, circulación forzada de gas o un sistema de enfriamiento externo.

Por tanto, el diseño térmico es tan importante como el diseño dieléctrico. Un transformador puede tener un aislamiento excelente pero aun así enfrentar problemas si no se puede eliminar el calor de manera efectiva.

SF₆Componentes del transformador aislados en gas

La configuración exacta depende del fabricante y la aplicación, pero un SF₆El transformador aislado en gas puede incluir el núcleo, los devanados, el gabinete lleno de gas-, los terminales o casquillos, el equipo de monitoreo de gas, los dispositivos de control de presión-, el equipo de enfriamiento y los sistemas de protección.

El control de la presión del gas es particularmente importante. Si hay fugas de gas y la presión cae por debajo del nivel requerido, el rendimiento del aislamiento puede verse afectado.

SF₆Efecto invernadero

También hay una cuestión medioambiental que no debe pasarse por alto.

SF₆Es un gas de efecto invernadero muy potente y puede permanecer en la atmósfera durante mucho tiempo. Como resultado, los fabricantes y operadores deben prestar mucha atención a la prevención de fugas, la recuperación de gas, el reciclaje y la manipulación al final-de-vida útil.

Las normas medioambientales también están adquiriendo mayor importancia en la adquisición de equipos eléctricos. Para proyectos que consideren SF₆tecnología, tiene sentido evaluar tanto sus beneficios técnicos como sus requisitos medioambientales.

Cable-Tipo seco-Tipo Transformadores

Transformadores tipo cable-tipo seco-Utilice cables aislados o conductores-similares a cables como parte del sistema de bobinado.

En lugar de utilizar conductores convencionales desnudos o pelados, en el devanado se integra tecnología de cables aislados. Esto puede ayudar a lograr disposiciones de aislamiento particulares y, en algunos diseños, una construcción más compacta.

Los transformadores secos de tipo cable-generalmente son más especializados que los transformadores de resina-estándar. Se pueden considerar cuando un proyecto tiene requisitos específicos de voltaje, aislamiento, espacio o devanados.

El aislamiento del cable aún debe hacer frente a tensiones eléctricas, calor, fuerzas mecánicas y cambios repetidos de temperatura. De nuevo, el diseño térmico y la calidad del aislamiento son importantes.

Cómo elegir el transformador de tipo seco adecuado

Elegir lo correctotransformador tipo secocomienza con el sistema eléctrico, no con el folleto del producto.

Es necesario verificar la capacidad nominal, el voltaje primario y secundario, la frecuencia, la impedancia, el grupo de vectores, el nivel de aislamiento, el aumento de temperatura, el método de enfriamiento, la temperatura ambiente, la altitud de instalación, la clasificación del gabinete y los estándares aplicables.

El medio ambiente es igualmente importante.

Una fábrica puede exponer el transformador al polvo, humedad, productos químicos, vibraciones o cargas cambiantes. Un centro de datos puede tener cargas elevadas continuas, armónicos, alta densidad de potencia y una gran necesidad de expansión futura.

En instalaciones interiores, la ventilación es especialmente fácil de pasar por alto. Un transformador puede diseñarse adecuadamente y aun así funcionar demasiado caliente si la sala eléctrica no puede eliminar suficiente calor.

Enfriamiento de transformador tipo seco

La refrigeración es uno de los factores clave en el diseño de transformadores secos.

Muchos transformadores de tipo seco utilizanUn enfriamiento, es decir, refrigeración natural por aire. El calor generado en el núcleo y los devanados se transfiere a través de la estructura del transformador y se libera al aire circundante.

Para clasificaciones más grandes o cargas más pesadas,refrigeración AFSe puede utilizar refrigeración forzada por aire. Los ventiladores aumentan el flujo de aire y ayudan a eliminar el calor de manera más eficaz.

El método de enfriamiento afecta el aumento de temperatura y la capacidad de carga continua. Pero la ventilación de la habitación también es importante. Una sala de transformadores mal ventilada puede reducir el rendimiento práctico incluso de un transformador bien-diseñado.

Aplicaciones de transformadores de tipo seco

Los transformadores de tipo seco se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluidos edificios comerciales, fábricas, hospitales, centros de datos, centros comerciales, rascacielos,-túneles, sistemas ferroviarios, proyectos de energía renovable e instalaciones de infraestructura.

Son particularmente atractivos cuando evitar el aceite de transformador puede simplificar-la planificación de seguridad contra incendios o reducir las preocupaciones sobre fugas de líquido.

Los proyectos solares y eólicos también pueden utilizar transformadores de tipo seco para determinadas aplicaciones de conversión y distribución de energía. La elección final depende del voltaje, la capacidad, el perfil de carga, las condiciones ambientales y las especificaciones del proyecto.

Transformador seco versus transformador sumergido en aceite-

Ninguna tecnología es automáticamente mejor.

Un transformador de tipo seco suele ser una buena opción para salas eléctricas interiores, instalaciones comerciales, túneles, hospitales y centros de datos donde la seguridad contra incendios y la ausencia de aislamiento contra líquidos son importantes.

Los transformadores-inmersos en aceite siguen utilizándose ampliamente en subestaciones exteriores, plantas de energía, servicios públicos y sistemas de transmisión y distribución de alta-capacidad. El aceite para transformadores proporciona aislamiento eléctrico y transferencia de calor eficiente, lo que puede ser una ventaja significativa para transformadores de potencia grandes.

Al final, la decisión debe basarse en el proyecto completo-no sólo en el tipo de transformador.

Estándares y calidad de fabricación

Un confiabletransformador tipo secoDepende de mucho más que el material aislante.

La construcción del núcleo, la calidad del conductor, el diseño del devanado, el procesamiento de resina, el ensamblaje mecánico, el enfriamiento y las pruebas de fábrica influyen en el rendimiento y la vida útil del transformador.

Dependiendo de la aplicación, los transformadores de tipo seco pueden diseñarse y probarse de acuerdo conCEI 60076-11, junto con las normas nacionales aplicables y las especificaciones del proyecto.

Las pruebas típicas de fábrica pueden incluir pruebas de resistencia del devanado, relación de voltaje, aislamiento, pérdida sin carga, pérdida de carga, dieléctrico, aumento de temperatura, nivel de sonido-y descarga parcial, cuando corresponda.

Para los contratistas EPC y los equipos de adquisiciones, vale la pena comparar algo más que el precio y la clasificación de kVA. Dos transformadores con la misma capacidad nominal pueden tener sistemas de aislamiento, calidad de fabricación, rendimiento de refrigeración y vida útil esperada muy diferentes.

Conclusión

Eltransformador tipo secoes una solución importante para la distribución eléctrica moderna, particularmente donde la instalación en interiores, la seguridad contra incendios, la protección del medio ambiente y la reducción del mantenimiento relacionado con el aceite-son prioridades.

Los transformadores de tipo resina-utilizan tecnologías comoFundición de resina, bobinado de resina e impregnación de presión al vacío de resina.. Transformadores aislados con poliarilaminaUtilice materiales poliméricos avanzados para sistemas de aislamiento especializados.SF₆transformadores aislados en gasProporcionan un fuerte rendimiento dieléctrico pero requieren una gestión cuidadosa del gas debido a laSF₆efecto invernadero. Transformadores tipo cable-tipo seco-Utilice tecnología de cable aislado para aplicaciones de bobinado más especializadas.

La tecnología más complicada no siempre es la mejor opción. A veces, un transformador moldeado en resina-convencional es exactamente lo que necesita un proyecto. En otras situaciones, un sistema de aislamiento o bobinado especializado puede ser una mejor opción.

ParaTransformador Yawei, el enfoque práctico es comenzar con el sistema eléctrico y el entorno de trabajo reales. El voltaje, la capacidad, la refrigeración, el aislamiento, las condiciones de instalación y los requisitos operativos-a largo plazo deben trabajar juntos.

Eso es lo que convierte a un transformador de tipo seco de un producto en una hoja de especificaciones a un equipo confiable que puede mantener un sistema eléctrico funcionando día tras día.

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