Transformador de potencia y transformador de distribución: tipos, aplicaciones y guía de selección
Los transformadores son una parte clave de casi todos los sistemas eléctricos modernos. Desde subestaciones de servicios públicos y plantas industriales hasta edificios comerciales, proyectos de energía renovable ycarga de vehículos eléctricosinfraestructura, el transformador adecuado ayuda a mover la energía eléctrica de manera segura y eficiente de un nivel de voltaje a otro.
A transformador de potencia, transformador de distribución, transformador tipo seco, otransformador montado en plataformaPueden parecer similares al principio, pero cada uno está diseñado para un entorno operativo y una aplicación eléctrica diferentes. Comprender estas diferencias hace que la selección del transformador sea mucho más fácil.
Esta guía explica los principales tipos de transformadores, sus aplicaciones, métodos de construcción y los factores que los ingenieros y los equipos de adquisiciones deben considerar al elegir un transformador.
¿Qué es un transformador de potencia?
A transformador de potenciaEs un dispositivo eléctrico que se utiliza para transferir energía eléctrica entre circuitos mientras se cambian los niveles de voltaje y corriente mediante inducción electromagnética.
Los transformadores de potencia se instalan habitualmente en sistemas de subestaciones y transmisión de alto-voltaje. Están diseñados para potencias nominales relativamente altas y, por lo general, están optimizados para un funcionamiento eficiente cuando se conectan a redes eléctricas.
Un sistema de transmisión típico puede utilizar untransformador elevadoren una estación generadora para aumentar el voltaje para la transmisión de larga-distancia. En el extremo receptor, untransformador reductorreduce la tensión a niveles adecuados para la distribución y los usuarios finales.
Dependiendo del proyecto, un transformador de potencia puede ser unatransformador sumergido en aceitecon un cambiador de tomas con-carga o sin-carga, equipo de refrigeración, casquillos, dispositivos de protección y accesorios de monitoreo.
Transformador de potencia versus transformador de distribución
Aunque ambos transformadores cambian de voltaje, sus condiciones de operación y aplicaciones son diferentes.
| Característica | Transformador de potencia | Transformador de distribución |
|---|---|---|
| Aplicación principal | Transmisión y subestaciones | Distribución de energía local |
| Ubicación típica | Centrales eléctricas y grandes subestaciones. | Redes de servicios públicos, edificios, sitios industriales. |
| Clasificación de potencia | Generalmente más alto | Generalmente más bajo |
| Operación de carga | A menudo diseñado en torno a una mayor carga y eficiencia del sistema. | Frecuentemente energizado continuamente |
| Voltaje | Tensión media/alta/muy{0}}alta | Media tensión a baja tensión |
| Construcción común | sumergido en aceite | Tipo lleno de aceite o seco |
| Instalación | Subestación o instalación exterior | Subestación de poste, plataforma, interior o compacta |
A transformador de distribuciónestá generalmente más cerca del consumidor final de electricidad. Reduce la electricidad de voltaje medio-a un suministro de bajo-voltaje utilizable para edificios, fábricas, instalaciones comerciales y otras cargas.
¿Qué es un transformador trifásico?
A transformador trifásicoestá diseñado para sistemas eléctricos-trifásicos. En lugar de utilizar tres transformadores monofásicos-independientes, un transformador trifásico-puede integrar las tres fases en un conjunto de transformador.
Los sistemas trifásicos-se utilizan ampliamente en instalaciones industriales, edificios comerciales, servicios públicos, centros de datos, proyectos de energía renovable y grandes instalaciones de carga de vehículos eléctricos.
A transformador de distribución trifásicoes particularmente común en sistemas de distribución de media-tensión. Las combinaciones de voltaje típicas dependen de la red local y de los requisitos del proyecto, como voltaje primario de medio-voltaje con voltaje secundario de 400 V, 415 V, 480 V o 690 V.
La especificación correcta del transformador depende de:
Capacidad nominal
Tensión primaria y secundaria
Frecuencia
grupo de vectores
Impedancia
Nivel de aislamiento
Método de enfriamiento
Entorno de instalación
Eficiencia requerida
Toca-cambiar requisitos
Transformador tipo seco
A transformador tipo secoutiliza aire u otro sistema de aislamiento sólido en lugar de aislamiento líquido. Debido a que no hay aceite de transformador dentro del sistema de aislamiento principal, los transformadores secos a menudo se consideran para instalaciones interiores y lugares donde es importante reducir los riesgos ambientales o de incendios relacionados con líquidos-.
Los transformadores de tipo seco se utilizan ampliamente en:
Edificios comerciales
hospitales
Centros de datos
Plantas industriales
Instalaciones de metro y ferrocarril
Sistemas de energía renovable
Instalaciones subterráneas
Edificios-de gran altura
A transformador de distribución tipo secose puede utilizar para reducir voltaje medio a bajo y al mismo tiempo proporciona una solución compacta y de mantenimiento relativamente bajo-.
Transformador de resina fundida
A transformador de resina fundidaEs un tipo de transformador de tipo seco en el que los devanados están encapsulados con resina epoxi. La resina proporciona aislamiento eléctrico y ayuda a proteger los devanados de la humedad, el polvo y la contaminación ambiental.
Esto hace que los transformadores de resina fundida sean adecuados para entornos interiores e industriales exigentes.
Transformador de bobina fundida
El términotransformador de bobina fundidaTambién se utiliza para transformadores de tipo seco-con devanados encapsulados en resina-. Dependiendo del fabricante y la terminología regional, bobina fundida y resina fundida pueden describir métodos de construcción de transformadores estrechamente relacionados.
Sin embargo, para una especificación de proyecto, los ingenieros deben verificar la construcción exacta del devanado, el sistema de aislamiento, la clase de temperatura, el método de enfriamiento y los estándares aplicables en lugar de confiar únicamente en el nombre del producto.
Transformador sumergido en aceite y transformador lleno de aceite
Untransformador sumergido en aceiteUtiliza líquido aislante alrededor del núcleo y los devanados para aislamiento eléctrico y transferencia de calor.
El términotransformador lleno de aceiteTambién se usa comúnmente para describir diseños de transformadores llenos de líquido-.
En comparación con muchos diseños de tipo seco-, los transformadores llenos de aceite-pueden proporcionar una disipación de calor eficaz y se utilizan ampliamente para aplicaciones de subestaciones y distribución en exteriores.
Las aplicaciones comunes incluyen:
Subestaciones de servicios públicos
Subestaciones industriales
Proyectos de energías renovables
Distribución comercial
Generación de energía
Gran infraestructura eléctrica
Los líquidos aislantes modernos pueden incluir aceite mineral convencional, así como fluidos alternativos seleccionados para requisitos ambientales,{0}}de seguridad contra incendios o de rendimiento específicos.
El aceite de transformador también necesita un control y mantenimiento adecuados. Dependiendo del equipo y las condiciones de servicio, las pruebas de aceite pueden incluir rigidez dieléctrica, humedad, acidez, análisis de gases disueltos y otras mediciones de diagnóstico.
Transformador montado en plataforma
A transformador montado en plataformaes un transformador-a nivel del suelo instalado dentro de un recinto seguro, normalmente sobre una plataforma de concreto.
Los transformadores tipo plataforma-se utilizan comúnmente cuando las líneas de distribución aéreas se reemplazan por cables subterráneos. Los cables de media-tensión ingresan al gabinete del transformador, el transformador reduce el voltaje y los cables de baja-tensión luego suministran al cliente o a las instalaciones.
Las aplicaciones típicas incluyen:
Desarrollos residenciales
Edificios comerciales
Centros comerciales
parques industriales
Centros de datos
Proyectos solares
Infraestructura de carga de vehículos eléctricos
Un transformador tipo pedestal puede diseñarse como un transformador lleno de aceite y puede incorporar una construcción de frente-frente muerto o{1}}frente vivo, según la aplicación y los requisitos locales.
Transformador montado en poste
A transformador montado en posteSe instala en un poste de servicios públicos y se usa comúnmente en sistemas aéreos de distribución eléctrica.
El transformador reduce la electricidad de voltaje medio-de una
línea aérea de distribución a una tensión inferior adecuada a los clientes.
Los transformadores-montados en postes son particularmente comunes en las redes de distribución residenciales y rurales tradicionales porque pueden instalarse directamente a lo largo de la infraestructura aérea existente.
En comparación con los equipos montados en plataforma-, los transformadores-montados en postes tienen requisitos diferentes en cuanto a soporte mecánico, espacios libres, protección de la vida silvestre, exposición a la intemperie y acceso para mantenimiento.
Transformador de media tensión
A transformador de media tensiónconecta sistemas eléctricos de media-tensión con otros niveles de tensión.
La definición exacta de media tensión varía algo entre estándares y mercados, pero los sistemas de distribución comunes incluyen tensiones como 6 kV, 10 kV, 11 kV, 13,8 kV, 20 kV y 33 kV.
Los transformadores de media-tensión se utilizan ampliamente en:
Distribución de servicios públicos → Plantas industriales → Edificios comerciales → Energía renovable → Infraestructura de vehículos eléctricos → Centros de datos
Un transformador de media tensión puede ser de tipo seco o lleno de aceite según la capacidad, la ubicación de instalación, los requisitos de seguridad contra incendios-, las condiciones ambientales y las especificaciones del proyecto.
Transformador de alto voltaje
A transformador de alto voltajeestá diseñado para sistemas que operan a niveles de voltaje más altos y requiere aislamiento, espacios libres, casquillos, pruebas y protección especializados.
Los transformadores de alto-voltaje se instalan habitualmente en subestaciones de transmisión y en grandes infraestructuras eléctricas.
En una estación generadora, un transformador puede funcionar comotransformador elevador, aumentando el voltaje del generador antes de que la electricidad ingrese a la red de transmisión. En una subestación receptora o de distribución, untransformador reductorReduce el voltaje para las etapas de distribución posteriores.
El diseño del transformador de alto-voltaje requiere una consideración cuidadosa de la coordinación del aislamiento, la resistencia al impulso del rayo, la resistencia al impulso de conmutación, la resistencia al cortocircuito-, la refrigeración, el cambio de tomas y la protección del transformador.
Transformador de subestación
A transformador de subestaciónse instala dentro de una subestación eléctrica para
transferir energía entre diferentes niveles de voltaje.
Una red eléctrica típica puede verse así:
Generación de energía → Transformador-reductor → Transmisión de alto-voltaje → Subestación receptora → Transformador-reductor → Red de distribución → Clientes
Los transformadores de subestaciones pueden variar desde equipos de distribución-de tamaño mediano hasta transformadores de potencia muy grandes utilizados en redes de transmisión.
La especificación final normalmente la determina la empresa de servicios públicos o el ingeniero del proyecto en función del voltaje del sistema, la capacidad, el nivel de falla, el perfil de carga, la configuración de la red y los requisitos de expansión futura.
Subestación unitaria
A subestación unitariaCombina los principales componentes de la subestación en un conjunto integrado. Una disposición típica puede incluir una sección de aparamenta de media-tensión, un transformador y una aparamenta de baja-tensión o equipo de distribución.
Este enfoque puede simplificar la instalación y reducir la cantidad de equipos de campo separados necesarios.
Las subestaciones unitarias se utilizan frecuentemente en:
Plantas de fabricación
Instalaciones comerciales
Centros de datos
Operaciones mineras
Proyectos de infraestructura
Grandes edificios
Sistemas de distribución industriales
Para aplicaciones industriales, la subestación unitaria se puede diseñar en función de los requisitos de carga específicos de la instalación en lugar de seleccionar el transformador por separado del resto del sistema de distribución eléctrica.
Transformador de puesta a tierra
A transformador de puesta a tierra, a veces llamado transformador de puesta a tierra, proporciona un punto neutro para sistemas que de otro modo no tendrían una conexión neutra adecuada.
Se puede utilizar para establecer una referencia de conexión a tierra y proporcionar una ruta controlada para la corriente de secuencia cero-durante fallas a tierra.
Los transformadores de puesta a tierra se utilizan a menudo en redes de media-tensión, sistemas de energía industriales, plantas de energía renovable y otros sistemas eléctricos donde las disposiciones de puesta a tierra deben controlarse cuidadosamente.
El transformador de conexión a tierra debe seleccionarse junto con el sistema de conexión a tierra del proyecto, el esquema de protección, los requisitos de corriente de falla-y el equipo de conexión a tierra neutro.
Transformador de aislamiento
Untransformador de aislamientoProporciona aislamiento eléctrico entre los circuitos primario y secundario mientras mantiene la relación de voltaje requerida.
Los devanados primario y secundario están separados eléctricamente, lo que puede ayudar a reducir la transferencia directa de ciertas perturbaciones entre circuitos conectados.
Los transformadores de aislamiento se utilizan en aplicaciones donde la separación eléctrica es importante, incluidos equipos sensibles, sistemas de control industrial, instalaciones médicas y fuentes de alimentación especializadas.
Un transformador de aislamiento también se puede combinar con blindaje u otras características de diseño cuando el proyecto requiera un control adicional del ruido eléctrico o perturbaciones transitorias.
Cómo elegir el transformador adecuado
La selección del transformador debe comenzar con el sistema eléctrico y no con el nombre del transformador.
Para los equipos de adquisiciones y los ingenieros eléctricos, varias especificaciones son particularmente importantes.
| Parámetro | Por qué es importante |
|---|---|
| potencia nominal | Determina cuánta carga puede suministrar el transformador. |
| voltaje primario | Debe coincidir con el sistema eléctrico aguas arriba. |
| voltaje secundario | Debe coincidir con el equipo aguas abajo. |
| Frecuencia | Generalmente 50 Hz o 60 Hz según el mercado. |
| Fase | Monofásico-o trifásico- |
| Impedancia | Influye en la regulación de tensión y corriente de fallo. |
| Nivel de aislamiento | Importante para el voltaje del sistema y las condiciones transitorias |
| Enfriamiento | Determina el rendimiento térmico. |
| rango de grifo | Ayuda a compensar las variaciones de voltaje. |
| Instalación | Interior, exterior, poste, plataforma o subestación |
| Temperatura ambiente | Afecta el diseño térmico del transformador. |
| Requisitos de ruido | Importante para edificios y sitios sensibles |
| Eficiencia | Afecta los costos de operación durante la vida útil del transformador. |
| Normas aplicables | Garantiza el cumplimiento de los requisitos del proyecto. |
La elección entre un transformador sumergido en aceite y un transformador de tipo seco, por ejemplo, debe considerar mucho más que el precio de compra.
Las condiciones de instalación, la protección contra incendios, los requisitos de mantenimiento, las regulaciones ambientales, la carga, el espacio disponible y el costo total de propiedad pueden influir en la decisión final.
Aplicaciones de transformadores en sistemas de energía modernos
Los transformadores actuales ya no se limitan a la distribución tradicional de servicios públicos.
Las grandes instalaciones industriales pueden utilizartransformadores trifásicosy subestaciones unitarias para distribuir energía a lo largo de las líneas de producción. Los centros de datos pueden requerir transformadores-de tipo seco o de resina fundida diseñados para cargas eléctricas de alta-densidad y estrictos requisitos de confiabilidad.
Los proyectos solares y eólicos suelen utilizar transformadores para elevar el voltaje de salida antes de que la electricidad ingrese a un sistema de recolección o transmisión.
Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías también requieren soluciones de transformadores especialmente diseñadas.
La infraestructura de carga de vehículos eléctricos presenta otra aplicación en crecimiento. Las estaciones de carga de alta-potencia pueden crear cargas eléctricas sustanciales, lo que hace que la distribución de voltaje medio-y la capacidad del transformador sean esenciales.
En cada caso, la selección del transformador debe coincidir con la arquitectura eléctrica real en lugar de depender de un modelo estándar sin revisar los requisitos del proyecto.
Por qué es importante la calidad de fabricación de transformadores
El rendimiento del transformador depende de muchos detalles que no siempre son visibles en la placa de identificación.
El material central y la construcción influyen en las pérdidas sin-carga. El diseño del devanado afecta las pérdidas de carga, la resistencia del cortocircuito-y el aumento de temperatura.
Los materiales aislantes influyen en el rendimiento dieléctrico y la vida útil. El tanque, el sistema de enfriamiento, los casquillos, el cambiador de tomas, los dispositivos de protección y los accesorios contribuyen a la confiabilidad general.
Por lo tanto, el control de calidad de fabricación es importante desde la inspección de la materia prima hasta el montaje y las pruebas finales.
Para transformadores más grandes, las pruebas de fábrica pueden incluir resistencia del devanado, relación de espiras, impedancia, pruebas dieléctricas, pruebas de aumento de temperatura-, mediciones sin-carga y pérdida-de carga, y otras pruebas requeridas por las normas aplicables y las especificaciones del proyecto.
Fabricante de transformadores para proyectos energéticos globales
Transformador Co., Ltd. de Jiangsu Yaweies un fabricante de transformadores que presta servicios a aplicaciones de servicios públicos, industriales, de energía renovable, comerciales y de infraestructura.
Yawei Transformer fabrica una amplia gama de productos de transformadores, incluidostransformadores de potencia, transformadores de distribución, transformadores de tipo seco, transformadores sumergidos en aceite, transformadores tipo pedestal, transformadores de media tensión, transformadores de alta tensión, subestaciones unitarias y soluciones de transformadores personalizadas.
Las configuraciones de transformadores se pueden desarrollar de acuerdo con los requisitos del proyecto que cubren voltaje, capacidad, método de enfriamiento, sistema de aislamiento, entorno de instalación, grupo de conexión, cambio de tomas y estándares aplicables.
Para los contratistas de EPC, servicios públicos, contratistas eléctricos y equipos de adquisiciones industriales, proporcionar las especificaciones técnicas completas antes de la cotización puede ayudar a reducir los cambios de diseño y acortar el-proceso de selección de equipos.
Pensamientos finales
No existe un diseño de transformador único que se adapte a todos los sistemas eléctricos.
A transformador de potenciapuede ser necesario para una subestación de transmisión de alto-voltaje, mientras que unatransformador de distribuciónpuede ser más adecuado para una red de servicios públicos local. Atransformador montado en plataformapuede servir a la distribución subterránea, mientras que untransformador montado en posteSe utiliza comúnmente para redes aéreas. Los proyectos de interior pueden especificar untransformador tipo seco, incluyendo untransformador de resina fundidao diseño de bobina fundida.
Para sistemas más grandes, los ingenieros pueden necesitar untransformador de subestación, subestación unitaria, transformador de puesta a tierra, otransformador de aislamientocomo parte de una arquitectura de distribución eléctrica más completa.
El paso más importante es hacer coincidir el transformador con el voltaje real del sistema, el perfil de carga, el entorno, el método de instalación, los requisitos de protección y los estándares aplicables.
Si está buscando un transformador para un proyecto de servicios públicos, industrial, de energía renovable, de centro de datos, de carga de vehículos eléctricos o comercial, proporcione el voltaje, la capacidad, la frecuencia, la fase, las condiciones de instalación y los estándares técnicos requeridos. Luego, un fabricante de transformadores puede desarrollar una configuración adecuada y una cotización según los requisitos del proyecto.
P: ¿Qué tan pronto se puede entregar el transformador?
R: Depende de la cantidad y capacidad del transformador, normalmente dentro de un mes desde la fecha del dibujo confirmada por el comprador.
P: ¿Cuánto tiempo puede ofrecer la garantía de calidad?
R: 24 meses desde la fecha en que operó el transformador.
P: ¿Qué método de pago aceptan?
R: Se prefiere T/T (transferencia bancaria), se aceptan L/C.
