Transformador de potencia de tres devanados trifásico sumergido en aceite

Una unidad de tres devanados reúne sistemas de alto, medio y bajo voltaje dentro de un único tanque lleno de aceite. En lugar de instalar dos transformadores separados de dos devanados, una subestación puede usar un diseño de tres devanados. Este transformador de potencia trifásico de tres devanados sumergido en aceite reduce la cantidad de terminaciones de alto voltaje, ahorra área de piso y simplifica el diseño general de la estación. Yulan Transformer suministra estas unidades hasta la clase de 110 kV, con una capacidad de una sola unidad que alcanza los 120 000 kVA.

Disposición de función y voltaje

El transformador de potencia trifásico de tres devanados sumergido en aceite tiene un devanado primario y dos devanados secundarios, cada uno clasificado para un voltaje de sistema diferente. Una configuración típica es 110 kV en el lado de alto voltaje, 38,5 kV o 35 kV en el lado de voltaje medio y 10,5 kV o 6,6 kV en el lado de bajo voltaje. La combinación de voltaje exacta se determina durante la revisión del diseño.

La carga se puede tomar de los tres devanados simultáneamente. La distribución de potencia entre terminales de media y baja tensión depende de las capacidades nominales de devanado acordadas con el cliente. En algunos proyectos, el devanado de media tensión está diseñado para una capacidad nominal total, mientras que el devanado de baja tensión transporta sólo una carga auxiliar más pequeña.

Conjunto de circuito magnético y núcleo

Para las laminaciones del núcleo se utiliza acero al silicio de grano orientado. Las uniones se cortan a 45 grados y se ensamblan en un patrón escalonado. Esta disposición alinea la trayectoria del flujo con la dirección de rodadura del acero a través de cada junta, reduciendo la saturación localizada y disminuyendo la corriente magnetizante.

Las patas centrales y los yugos están sujetos con marcos de acero para evitar el movimiento durante el transporte y los cortocircuitos. La conexión a tierra del núcleo se lleva a un solo casquillo en la cubierta del tanque para que se pueda monitorear la resistencia del aislamiento durante la puesta en servicio del sitio.

Diseño de devanado y rendimiento en cortocircuito

Cada devanado se calcula con el software de diseño del transformador antes de la producción. Las distribuciones de amperios-vuelta radiales y axiales están equilibradas para limitar el flujo parásito y minimizar las pérdidas por remolinos en las piezas estructurales.

Los conductores del devanado son de cobre, aislados con papel o esmalte según la clase de voltaje y la corriente nominal. El devanado de alta tensión normalmente se coloca fuera de los devanados de media y baja tensión. Esta disposición proporciona un mejor acceso a los cables de derivación y mejora el control de impedancia.

Las fuerzas de cortocircuito entre devanados se calculan para todas las condiciones de falla especificadas. Los soportes de bobinado, los distanciadores y las estructuras de sujeción están dimensionados correspondientemente. Si un cliente requiere un certificado de prueba de cortocircuito, la unidad puede someterse a una prueba dinámica de cortocircuito en un laboratorio reconocido.

Cambio de grifo y regulación de voltaje

El ajuste de voltaje se proporciona en el devanado de alto voltaje. Hay dos opciones disponibles.

Cambiador de tomas fuera de circuito

El transformador debe estar desenergizado antes de cambiar la posición de la toma. El rango de derivación es normalmente ±2×2,5% o ±5%, pero se pueden suministrar otros rangos. Esta opción es adecuada para instalaciones donde la tensión de la red es estable y no es necesario realizar ajustes frecuentes.

Cambiador de tomas bajo carga

La posición de la toma se puede cambiar mientras el transformador lleva carga. Los rangos de derivación como ±8×1,25% son comunes para transformadores de 110 kV. El cambiador de tomas puede ser especificado por un fabricante preferido. Se pueden incluir interfaces de accionamiento de motor, indicación remota y control automático de voltaje.

Tanque, Enfriamiento y Conservación

El tanque está diseñado para resistir el vacío total durante el llenado de aceite en la fábrica. Se proporcionan orejetas de elevación, almohadillas de elevación y argollas de remolque para el transporte y la instalación. La tapa está atornillada y sellada con juntas resistentes al aceite. Los casquillos se disponen según la disposición preferida del cliente.

El enfriamiento es normalmente aire natural con aceite natural para clasificaciones más pequeñas. Para unidades más grandes, se utilizan radiadores desmontables con ventiladores de refrigeración. El panel de control del ventilador arranca y detiene los ventiladores según la temperatura del devanado o la temperatura del aceite. Si el sitio tiene una temperatura ambiente alta, la clase de enfriamiento se selecciona con un margen adecuado.

En esta clase de transformador de potencia se utiliza un conservador con un respiradero de gel de sílice. El relé Buchholz está montado en el tubo entre el depósito y el conservador. Se incluyen como estándar un indicador magnético del nivel de aceite, un indicador de temperatura del devanado, un indicador de temperatura del aceite y un dispositivo de alivio de presión.

Estándares y verificación

El diseño, la fabricación y las pruebas siguen la norma IEC 60076. Cuando sea pertinente, se aplican normas nacionales chinas como GB 1094 y GB/T 6451. Cuando un cliente tiene requisitos específicos de otra norma, la propuesta técnica se ajusta en consecuencia.

Antes del envío, cada transformador pasa pruebas de rutina. Estos cubren la resistencia del devanado, la relación y el grupo de vectores, la resistencia de aislamiento, la pérdida dieléctrica, la resistencia de fuente separada, la sobretensión inducida, la pérdida y corriente sin carga, la pérdida de carga y la impedancia de cortocircuito. Previa solicitud, se pueden organizar pruebas de tipo y pruebas especiales, que incluyen impulso de rayo, aumento de temperatura, nivel de ruido y resistencia a cortocircuitos.

Tabla de parámetros de referencia

Los valores siguientes son típicos para un transformador de tres devanados de 110 kV/38,5 kV/10,5 kV con cambiador de tomas en carga. Los parámetros finales se confirman en el acuerdo técnico. Las pérdidas sin carga y con carga están sujetas a la edición estándar aplicable y a la evaluación de pérdida garantizada por el cliente.

Notas:

● Los valores de pérdida corresponden a la capacidad nominal a tensión nominal.

● Los valores de impedancia se dan a la capacidad nominal y se pueden ajustar dentro de las tolerancias estándar.

● Las dimensiones y los pesos son como referencia. Los valores finales dependen del tipo de cambiador de tomas, el tamaño del radiador y los accesorios del sitio.

Preguntas específicas del proyecto

¿Qué pasa si la estación requiere un voltaje medio diferente, como 22 kV o 33 kV?

El devanado de media tensión se puede diseñar para cualquier nivel estándar dentro de la clase de aislamiento del transformador. La etapa de especificación debe incluir el voltaje exacto del sistema y la capacidad requerida dividida entre los devanados secundarios.

¿Es posible operar los devanados de media y baja tensión con diferentes factores de potencia?

Sí. El transformador no requiere que ambos devanados secundarios suministren el mismo tipo de carga. Cada devanado se clasifica de forma independiente y el diseño considera el efecto de calentamiento de las pérdidas combinadas.

¿Un transformador de tres devanados necesita un esquema de protección especial?

El esquema de protección generalmente incluye protección diferencial que cubre los tres devanados, además de protección contra sobrecorriente y falla a tierra en cada lado. El transformador en sí no requiere dispositivos de protección adicionales además del equipo estándar, como el relé Buchholz y el dispositivo de alivio de presión.

¿Cuál es el plazo de entrega típico para una unidad de tres devanados de 110 kV?

Para las clasificaciones estándar, la producción y las pruebas normalmente demoran de cuatro a seis meses después de que se firma el acuerdo técnico. Las combinaciones de voltaje personalizadas o los accesorios especiales pueden ampliar el cronograma. La planificación del transporte debe confirmarse con antelación, ya que en algunas regiones las unidades más grandes requieren permisos especiales.

¿Puede Yulan Transformer proporcionar supervisión durante la instalación y puesta en marcha?

Sí. Se encuentran disponibles supervisión del sitio, orientación sobre el procesamiento de petróleo y soporte para la puesta en servicio. El alcance del servicio puede acordarse como parte del contrato de suministro o como un elemento separado.

Registros de Calidad y Trazabilidad

Cada transformador tiene un archivo de fabricación dedicado. El archivo incluye certificados de materiales, registros de inspección de devanados, datos de pruebas de pérdida de núcleo, informes de inspección de soldaduras de tanques y resultados finales de pruebas de rutina. Esta documentación se conserva después de la entrega y se puede proporcionar al propietario o al ingeniero consultor para su revisión.

Yulan Transformer mantiene la certificación de gestión de calidad ISO 9001:2015. La gestión ambiental y de salud ocupacional sigue las normas ISO 14001 e ISO 45001:2018. Las pruebas de fábrica se llevan a cabo según el marco de IEC 60076 y GB 1094, y el equipo de prueba se calibra periódicamente.