2.1.3 Transformadores de Poder

REDES ELÉCTRICAS Y SUBESTACIONES

UNIDAD 2

SUBESTACIONES ELÉCTRICAS

2.1.3 TRANSFORMADORES DE PODER O POTENCIA

Referencias y textos sugeridos

• Manual de Ingeniería Eléctrica

Biblioteca Inacap: 621.3 Fi499m

• Transformadores - Convertidores

Biblioteca Inacap: 623.3 Da125t 1994.

2.1.3 TRANSFORMADORES DE PODER.

Objetivos: Analizar los tipos de conexiones más utilizadas en

transformadores de poder y sus aplicaciones.

2.1.3 TRANSFORMADORES DE PODER.

2.1.3.1 Sobre excitaciones

En los transformadores de potencia, aumentos en la corriente de excitación originan:

• aumento de la corriente primaria requerida para alimentar la carga,

• incremento de las pérdidas en el cobre,

• posible funcionamiento en la zona de saturación de la curva de magnetización, dando origen a la aparición de distorsiones, como las componentes armónicas.

Transformadores MTBTTransformadores MTBT

TransformadoresTransformadores sumergidos sumergidos respirantesrespirantes de colchón de gasde colchón de gas con conservadorcon conservador de llenado integral de llenado integral

Transformadores Transformadores secos.secos.

Transformadores sumergidosTransformadores sumergidosEl circuito magnético y los devanados están sumergidos en un dieléctrico líquido que garantiza el aislamiento y la evacuación de las pérdidas coloríficas del transformador. Este líquido se dilata en función de la carga y de la temperatura ambiente

Transformadores sumergidosEl circuito magnético y los devanados están sumergidos en un dieléctrico líquido que garantiza el aislamiento y la evacuación de las pérdidas coloríficas del transformador. Este líquido se dilata en función de la carga y de la temperatura ambiente

Transformadores respirantes: Un volumen de aire entre la superficie del aceite y la tapa permite la dilatación del líquido sin riesgo de rebalse. El transformador “respira”, pero la humedad del aire se mezcla con el aceite y la rigidez dieléctrica se degrada.


Transformadores con colchón de gas: La cuba es estanca y la variación de volumen del diléctrico se compensa con un colchón de gas neutro (riesgo de fuga)


Transformadores de llenado integral: La cuba está totalmente llena de líquido dieléctico y herméticamente cerrada. No hay ningún riesgo de oxidación del aceite


Transformadores con conservador: Para reducir las anteriores inconvenientes, un depósito de expansión limita el contacto aire/aceite y absorbe la sobrepresión. No obstante, el dieléctrico sigue oxidándose y cargándose de agua. La adición de un desecador limita este fenómeno, pero exige un mantenimiento periódico.

Transformadores SecosTransformadores SecosEl circuito magnético está aislado (o recubierto) con El circuito magnético está aislado (o recubierto) con un material aislante seco de varios componentes. un material aislante seco de varios componentes. La refrigeración se consigue por medio del aire La refrigeración se consigue por medio del aire ambiente, sin líquido intermedio. Este tipo de ambiente, sin líquido intermedio. Este tipo de transformador tiene la ventaja de no presentar transformador tiene la ventaja de no presentar ningún riesgo de fuga o contaminación. En ningún riesgo de fuga o contaminación. En contrapartida requiere precauciones de instalación contrapartida requiere precauciones de instalación y mantenimiento (local ventilado, eliminación del y mantenimiento (local ventilado, eliminación del polvo,...).polvo,...).Los devanados suelen ir provistos de sondas de detección que vigilan las temperaturas internas y permiten la desconexión de la carga y de la alimentación si surge un problema térmico.

Transformadores SecosTransformadores Secos

2.1.3.2 Tipos de conexiones, sus características y aplicaciones

2.3 TRANSFORMADORES DE PODER.

• Conexión Triángulo - Triángulo (Δ-Δ)

• No hay desfase entre tensiones y corrientes del primario respecto al secundario.

• Ambos Δ proporcionan un camino cerrado para la componente de 3ª armónica de la corriente magnetizante.

• V línea = V fase ; I línea = √ 3 * I fase

• Se necesita mayor aislamiento.

• Económico para alta carga y baja tensión.

• Se usa en MT y BT, cuando no se necesita neutro.

• En caso que un banco se dañe, se puede usar Δ abierta o “V”.


• Conexión Estrella - Estrella ( Y-Y )

• No desfase entre tensiones y corrientes del primario respecto al secundario.

• I línea = I fase ; V línea = √ 3 * V fase |30º

• Se necesita mínimo aislamiento.

• Económico para baja carga y alta tensión.

• Se usa preferentemente en AT y extra AT.

• Se dispone de neutros accesibles, pero inestables si no se aterran.


• Conexión Triángulo - Estrella (Δ-Y )

• Hay 30º de desfase entre tensiones de línea del primario respecto al secundario, en adelanto o retraso según polaridad relativa

• Corriente del primario en fase con la del secundario.

• Se eliminan tensiones de 3ª armónica, en el primario (Δ).

• Se requiere menor aislamiento por fase en el secundario.

• Se usa en Transformadores elevadores porque así el bobinado primario queda sometido a menor tensión de fase.


• Conexión Estrella - Triángulo (Y-Δ)

• Hay 30º de desfase entre tensiones de línea del primario respecto al secundario, en adelanto o retraso.

• Corriente del primario en fase con la del secundario.

• Se eliminan tensiones de 3ª armónica en el secundario (Δ).

• Las tensiones del secundario son normalmente las tensiones nominales de la red.

• Se usa en Transformadores reductores porque el bobinado secundario queda sometido a menor tensión de fase.

• El secundario no se puede conectar a tierra.

• Siglas para agentes refrigerantes:

• O : aceite (oil)

• W : agua (water)

• A : aire (air)

• Siglas para naturaleza de la circulación

• N : natural (natural)

• F : forzada (forced)


2.3.3 Refrigeración en Transformadores.

• Disposición de las siglas

• Excepto los transformadores del tipo seco, sin agente refrigerante, cuyas siglas son AN ó AF, los sistemas de refrigeración se designan por cuatro letras en el siguiente orden:



CONCIERNE AL AGENTE REFRIGERANTE DE LAS

BOBINAS

1ª letra 2ª letra 3ª letra 4ª letra

NATURALEZA DEL AGENTE

REFRIGERANTE

NATURALEZA DE LA

CIRCULACIÓN

NATURALEZA DEL AGENTE

REFRIGERANTE

NATURALEZA DE LA

CIRCULACIÓN

CONCIERNE AL AGENTE REFRIGERANTE DEL SISTEMA

EXTERNO

• Disposición de las siglas

• Así, por ejemplo, un transf. refrigerado por circulación forzada de aceite (OF), el que a su vez es enfriado por ventilación forzada de aire (AF), se designa por : OFAF.

• Si el transf. tiene la posibilidad técnica de contar con los dos tipos de circulación, natural y forzada, las designaciones son del tipo:

• ONAN/ONAF;

• ONAN/OFAN;

• ONAN/OFAF



2.3.4 Capacidad de un Transformador.

• Capacidad Nominal

Es el valor de la potencia aparente (kVA, MVA) que se indica en la placa de datos característicos del trafo. y que corresponde a la carga que puede transformar en forma continua sin deteriorarse ni acortar su duración.

Esto en condiciones normales:

• altitud no superiores a 1.000 m,

• con aire que circule libremente en su alrededor,

• con tª ambiente de 40ºC,

• y una tª ambiente media de 30ºC en 24 horas.


Capacidad Nominal

La capacidad nominal de un transformador varía de acuerdo al(os) sistema(s) de refrigeración que posea.

Así cada posibilidad de refrigeración se indica, en la placa de datos característicos, con su respectiva capacidad nominal.

• ONAN / ONAF = 200 / 230 MVA


2.3.4 Capacidad de un Transformador


• Capacidad para sobrecargas continuas

• Para transf. auto-refrigerados de inmersión en aceite (ONAN), pueden sobrecargarse 1% por sobre la capacidad nominal, por cada ºC que se halle por debajo de los 30ºC la tª media diaria del aire.

• Por ejemplo: Un transf. de 200MVA (ONAN), cuya temperatura media diaria del aire el día anterior fue de 25ºC, puede llegar a sobrecargarse hasta:

• 200 + 200*(30-25)/100 = 200 * 1.05= 210 MVA


)(100

)(% AYERHOYNHOYNNhoy TTp

CTAYERTCCC

• Para transf. auto-refrigerados de inmersión en aceite con refrigeración por aire forzado (ONAF), pueden sobrecargarse por sobre la capacidad nominal correspondiente a ONAF, 1% de la capac. nominal ONAN por cada ºC que se halle por debajo de los 30ºC la tª media diaria del aire.

• Por ejemplo: Un transf. de ONAN/ONAF = 10/13 MVA, cuya temperatura media diaria del aire el día anterior fue de 0ºC, con aire forzado puede llegar a sobrecargarse hasta:

• 13 + 10*(30-0)/100 = 13 + 10*0.3= 16 MVA




• Para transf. de inmersión en aceite refrigerados por agua pueden sobrecargarse un 1% de la capac. nominal por cada ºC que se halle por debajo de los 25ºC la tª media diaria del agua.

• Por ejemplo: Un transf. de ONWN/ONWF = 50/60 MVA, cuya temperatura media diaria del agua el día anterior fue de 20ºC, puede llegar a sobrecargarse hasta:

• 50 + 50*(25-20)/100 = 50 * 1.05= 52.5 MVA




• Capacidad para sobrecargas durante períodos cortos

Las partes metálicas de un Transf. tienen gran capacidad de absorción de calor, por lo que, en períodos cortos de tiempo, en los devanados no se origina una temperatura tan elevada como lo que se alcanzaría si la sobrecarga fuera continuada.

Se han confeccionado curvas para sobrecargas de corta duración, según recomendación ASA (American Standards Association).



• Sobrecargas durante períodos cortos

2.1.3 Transformadores de Poder

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