Capacidad de sobrecarga para transformadores secos tipo o clase H y F

El fabricante comúnmente deberá informar la capacidad de sobrecarga del transformador para régimen continuo de 1/2, 1, 2, 4 y 8 horas.

La sobrecarga a corto plazo se diseña en transformadores según lo requiere ANSI o IEEE. Los transformadores de distribución de tipo seco de baja tensión entregarán aproximadamente una carga de placa del 200% durante media hora, una carga del 150% durante una hora y una carga del 125% durante cuatro horas sin sufrir daños, siempre que exista una carga constante del 50% que preceda y siga a la sobrecarga. Esto quiere decir que un transformador que viene cargado al 100% todo el tiempo, no se podrá sobrecargar.

Consulte ANSI C57.96-01.250 para conocer las limitaciones adicionales. La capacidad de sobrecarga continua no se diseña deliberadamente en un transformador debido a que el objetivo del diseño es estar dentro del aumento de temperatura permitido del bobinado con la carga de la placa de identificación.

Sin embargo según la  IEEE std C57.96 – 1999 Tabla No 4  e  IEC 60076-11 podemos tener unas bases de cuanto sobrecargar los transformadores clase F y H; a continuacion mostrare la sobrecarga admitida por dichos transformadores.

Sobrecarga admitida para los transformadores secos clase H:

imagen-transformador-seco-abierto

Teniendo en cuenta una temperatura ambiente de 20 °C, con carga precedente de 90% a 1000 msnm y constante de tiempo de 0,5 horas, tenemos los siguientes valores de sobrecarga:

Valores de sobrecarga admitidos por transformadores secos clase H
Tiempo de carga pico (horas)Carga soportada respecto al valor nominal (%)
½149 %
1132 %
2123 %
4116 %
8111 %

Nota: La constante de tiempo en horas es el tiempo requerido por la temperatura del punto más caliente del devanado para cambiar desde su valor inicial de temperatura hasta el valor final de temperatura, si la velocidad inicial de cambio se mantiene hasta alcanzar la temperatura final.

Sobrecarga admitida para los transformadores secos clase F:

La experiencia ha demostrado que un transformador de tipo F, seco encapsulado en resina epoxica dura por lo general varias décadas. No obstante, es imposible calcular la duración exacta, ya que depende de las condiciones a las que haya sido expuesto el transformador.

La vida útil de un transformador de tipo seco depende específicamente de las sobrecargas que haya sufrido durante su funcionamiento. Dichas sobrecargas pueden crear una fluctuación de temperatura durante el devanado que de-grade las propiedades del aislamiento debido al envejecimiento térmico.

transformador-seco-encapsulado-en-resina-epoxica-clase-f

Los transformadores se fabrican para un funcionamiento en potencia nominal, a una temperatura ambiente normal y de acuerdo a la norma IEC 60076-11:

  • Temperatura máxima: 40 °C
  • Temperatura media diaria: 30 °C
  • Temperatura media anual: 20 °C

La temperatura de referencia, en caso de que no se especifique otra, será la temperatura media anual 20 °C.

Un transformador diseñado para funcionar bajo una temperatura ambiente media anual de 20 °C puede utilizarse en ambientes con temperaturas mayores o menores. (Ver grafico 1)

tabla-sobrecarga-trafos-clase-f
Grafico 1

Sin embargo, un transformador puede funcionar con algunas sobrecargas sin que ello afecte a su vida útil. Esto es posible si la carga normal es menor que la potencia nominal. Estas sobrecargas admisibles (K2) están limitadas en cuanto al tiempo (tp) de acuerdo con el índice de funcionamiento anterior (factor de carga, K1) y dependen de la temperatura ambiente media ponderada, (Ver grafico 2):

curva-de-cargabilidad-transformador
Grafico 2

Es importante tener presente el BIL (Nivel básico de aislamiento) del transformador de acuerdo a a la altura de instalación.

La sobrecarga nominal de un transformador depende de la carga anterior del transformador, los devanados correspondientes o la temperatura del devanado al comienzo de la sobrecarga.

Los ejemplos de la duración permitida y los niveles respectivos de las sobrecargas aceptables se muestran a continuación para los transformadores de tipo seco según IEC 60076-12 y para los transformadores con clase térmica de 155 ° C (F).

Tabla extraída editada de schneider-electric

Por ejemplo, si el transformador se carga con el 50% de su potencia nominal continuamente, entonces el transformador se puede sobrecargar al 150% o al 120%, la diferencia será el tiempo que pueda estar sobrecargado, 12 minutos para el 150% y 27 minutos para el 120%.

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2 comentarios en “Capacidad de sobrecarga para transformadores secos tipo o clase H y F”

  1. Muchas gracias por la información, pude ampliar la información buscando las normas mencionadas a través de internet y aplicarlo a mi caso particular.
    Bendiciones

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