Transformadores de uso común en diferentes construcciones y edificios

Hay varios tipos de construcciones de transformadores que pueden ser instalados en subestaciones dentro de edificios comerciales y de otros tipos.

Los transformadores con aislamiento en líquido y en gas sus devanados van a los bujes o a las cajas de conexiones en los extremos o en la parte superior de los transformadores.

Los transformadores de tipo seco ventilado generalmente tienen sus bobinados terminados dentro del recinto del transformador, ya sea en aisladores de separación o terminales de barras colectoras.

Bien, estas son las cinco construcciones de transformadores que es más probable que encuentre en una subestación común:

Transformadores refrigerador en aceite o líquido dielectrico:

Están construidos con los devanados encerrados en un tanque hermético lleno de líquido aislante. El líquido proporciona aislamiento entre las diversas secciones de los devanados y entre los devanados y el tanque, y sirve como medio de refrigeración , absorbiendo el calor de los devanados y transfiriéndolo al exterior del tanque.

transformador en aceite

Los transformadores aislados en líquido deben evitarse dentro de los edificios comerciales, residenciales, hospitales y oficinas a menos que se utilicen líquidos no inflamables o menos inflamables o a menos que se tomen las precauciones adecuadas al construir una bóveda de transformador que cumpla con los requisitos del NEC, con mínimo 3 horas de soporte al fuego. Y, por supuesto, solo si se han cumplido todos los requisitos jurisdiccionales y de compañía de seguros aplicables.

Para aumentar la transferencia de calor al aire, los tanques están provistos de ventiladores de enfriamiento (para aumentar el área de la superficie radiante) o con tubos de enfriamiento o radiadores externos. El líquido caliente circula a través de los radiadores, transfiriendo el calor recogido en los devanados del transformador al radiador y luego al aire circundante.

A veces se instalan ventiladores para forzar el aire sobre los radiadores con el fin de aumentar la capacidad de carga completa en aproximado del 15%, en los transformadores con capacidad nominal de 750-2000 kVA y del 25% en los transformadores con capacidad nominal de 2500-10 000 kVA.

Es esencial que el líquido en el transformador se mantenga limpio y libre de humedad. La humedad puede ingresar al transformador a través de fugas en las cubiertas del tanque o cuando el aire cargado de humedad se introduce en el transformador.

Los transformadores pueden aspirar aire a los tanques mediante la acción de respirar que resulta de los cambios en el volumen de líquido y del aire en el tanque que ocurre con los cambios de temperatura. La mayoría de las construcciones modernas de transformadores están selladas herméticamente y no aspiran aire si no tienen fugas.

El líquido aislante, a través del proceso de envejecimiento normal, desarrolla una pequeña cantidad de ácido que, si se permite que aumente por encima de los límites bien establecidos, puede dañar el aislamiento en el transformador .

Las pruebas anuales para determinar el voltaje de ruptura dieléctrica del líquido (una prueba dieléctrica baja indica la presencia de agua u otro material extraño) y un número de neutralización (un alto número de neutralización indica la presencia de ácido en el líquido) por un laboratorio de pruebas competente prologa la vida del transformador.

Las muestras líquidas se deben extraer bajo condiciones cuidadosamente controladas, según lo indique el grupo que realiza la prueba líquida. En algunas áreas, este servicio está disponible con la empresa proveedora de servicios eléctricos.

La clasificación y el manejo de los transformadores existentes llenos de líquido con respecto a la contaminación con bifenilo policlorado (PCB) están sujetos a un estricto control por parte de las agencias ambientales.

Es importante que cualquier transformador lleno de líquido existente que no haya sido «evaluado» etiquetado o clasificado de otra manera sea manejado adecuadamente. Los transformadores llenos de líquido, que contienen de 50 a 500 partes por millón (ppm) de PCB , se han llevado con éxito al rango de 0-50 ppm , que se encuentra dentro de los límites de contaminación sin PCB.

Transformadores de tipo seco ventilados:

Están construidos de la misma manera que los transformadores inmersos en líquido, excepto que el líquido aislante se reemplaza por aire , y se utilizan espacios libres más grandes y diferentes materiales aislantes para compensar la menor resistencia dieléctrica del aire.

transformador seco

Ambos tanto tipo seco ventilado y tipo seco sellado utilizan un sistema de aislamiento de componente reconocido UL que es adecuado para funcionar a una temperatura final de 220 ° C . El aumento de temperatura normal de los devanados es de 150 ° C.

Si los transformadores se compran con un sistema de aislamiento a 220 ° C, pero están clasificados para uso a plena carga a una temperatura más baja (aumento de 115 ° C u 80 ° C), se puede esperar una mejora en la eficiencia, capacidad de sobrecarga y vida útil .

También se deben tener en cuenta las cargas de armónicos no lineales, como los SCR, UPS, rectificadores y aplicaciones de variadores de velocidad, ya que estos armónicos superiores pueden provocar un calentamiento por remolinos y pérdidas parásitas notablemente alto en los bobinados, así como corrientes muy altas en los neutros de estos transformadores.

Muy a menudo, los diseños especiales para aplicaciones de carga no lineal son preferibles a simplemente sobredimensionar la unidad debido al efecto piel en las frecuencias más altas .

El transformador de tipo seco ventilado está provisto de un recinto de chapa metálica que rodea el devanado para la protección mecánica de los devanados y la seguridad del personal. Las rejillas de ventilación están instaladas en el gabinete para permitir la circulación térmica del aire directamente sobre el bobinado para enfriarlo. Los ventiladores a veces se instalan para forzar el aire directamente sobre los devanados con el fin de aumentar la capacidad de carga completa en aproximadamente 30-40%.

Estos tipos de transformadores normalmente se instalan en interiores y requieren la limpieza periódica del conjunto completo del núcleo y la bobina y un suministro adecuado de aire de ventilación limpio.

Estos transformadores están ganando aceptación en la clase de 15 kV y 34.5 kV , y pueden construirse para que coincidan con los BIL de transformadores sumergidos en líquido y con envolventes especiales para uso al aire libre. Se debe megear antes de energizar se recomienda después de un apagado prolongado o períodos prolongados cuando el aislamiento se ha sometido a la humedad.

Transformadores de tipo seco sellados:

Los transformadores de tipo seco sellado están construidos esencialmente de la misma manera que los transformadores de tipo seco ventilado. El tanque envolvente se sella y opera bajo presiones positivas. Puede estar lleno de nitrógeno u otro gas dieléctrico. El calor se transfiere del devanado al gas dentro de la carcasa del transformador y de allí al tanque y al aire circundante.

transformador seco sellado

El transformador de tipo seco sellado (lleno de gas) puede instalarse tanto en el exterior como en el interior y en áreas donde una atmósfera corrosiva o sucia haría imposible el uso de un transformador de tipo seco ventilado.

Transformadores de tipo seco, encapsulado en resina:

Están construidos con bobinas primarias y secundarias encapsuladas (fundidas) en resina epoxi reforzada . Debido a la construcción de la bobina de fundición, son ideales en aplicaciones donde la humedad o contaminantes en el aire, o ambos, son una gran preocupación. Este tipo de construcción está disponible con clasificaciones de voltaje primario a través de la clase de 34.5 kV y clasificaciones BIL hasta 200 kV .

transformador encapsulado en resina

Estos transformadores son alternativas ideales en vez de unidades llenas de líquido o gas en aplicaciones interiores. Se pueden enfriar por aire forzado para aumentar sus clasificaciones de auto enfriamiento en un 50% .

Transformadores de tipo seco totalmente cerrados y sin ventilación:

Están construidos esencialmente de la misma manera que los transformadores de tipo seco ventilado. El recinto, aunque no está sellado, contiene aire, por lo que las unidades tienen las mismas capacidades BIL que los transformadores de tipo seco ventilado.

transformador totalmente sellados

El transformador de tipo seco totalmente cerrado y sin ventilación se puede instalar tanto en interiores como en exteriores y en áreas donde una atmósfera corrosiva o sucia haría imposible el uso de un transformador de tipo seco ventilado.
Estas unidades están disponibles con refrigeración de ventilador para un aumento mínimo del 25% en la capacidad .

Todas las construcciones de transformadores descritas anteriormente tienen varios equipos de medición de temperatura y controles para determinar la temperatura del devanado y para activar los dispositivos de enfriamiento, disparo o alarma. Para asegurarse de que no se excede la temperatura final del sistema aislante, los detectores empotrados deben enrollarse en cada bobinado de baja tensión.

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