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TRANSFORMADORES
SECOS
Por : Ing. César Chilet León
Tipos de
transformadores
Los transformadores de
media tensión generalmente
se clasifican en tres tipos de
acuerdo con sus
características de
fabricación.
Los tres tipos de
transformadores son los
siguientes:
 Transformadores secos
con aislamiento de resina
 Transformadores con
aislamiento en aceite
 Transformadores aislados
con aire
Transformadores
en resina
Los transformadores secos, con uno o más devanados encapsulados,
se denominan comúnmente transformadores de resina.
Estos equipos, gracias a la evolución alcanzada por las técnicas de
fabricación, se utilizan ampliamente por su confiabilidad y por el
menor impacto ambiental respecto de los transformadores de
aislamiento en aceite, ya que reducen los riesgos de incendio y de
derrame de sustancias contaminantes en el ambiente. Los devanados
de media tensión, fabricados con bobinas con hilos o, aún mejor, de
chapas de aluminio aisladas entre sí, se ponen en un molde, en el
cual se efectúa la colada de la resina epóxica al vacío, para impedir
que entre gas a los aislantes.
Los devanados que se obtienen de este modo, encapsulados en una
envoltura cilíndrica, impermeable, mecánicamente robusta, tienen la
superficie lisa, lo que evita tanto el depósito de polvo como la acción
de agentes contaminantes.
Transformadores
en resina
Los devanados de BT
generalmente son
fabricados en una lámina
única de aluminio, del alto
de la bobina, aislados
mediante materiales
adecuados y tratamiento
térmico.
Los transformadores de
resina cuentan con
aislamiento clase F con
excesos de temperatura
máximos del orden de los
100°K.
Transformadores
con aislamiento
en aceite
Los transformadores con aislamiento en aceite
tienen los devanados insertos al interior de una
envoltura rellena generalmente de aceite mineral,
que cumple la doble función de garantizar un
adecuado aislamiento entre los devanados y las
masas y dispersar el calor generado por el
funcionamiento normal del mismo transformador.
El aceite aumenta de volumen con el aumento de la
temperatura ambiente o de la carga del
transformador.
Para compensar esta variación de volumen algunos
transformadores vienen con un “depósito de
expansión”.
Transformadores
con aislamiento
en aceite
 La rigidez dieléctrica del líquido
aislante puede verse
seriamente comprometida.
 Otro tipo de transformadores
con aislamiento en aceite no
contiene el conservador y el
líquido se encuentra en la
envoltura hermética, donde son
colocados los devanados. En
este tipo de transformadores
las variaciones del volumen se
compensan a través de un
pulmón de aire seco y
nitrógeno que hace las veces
de regulador de volumen.
Transformadore
s aislados con
aire
 tienen los devanados aislados,
mediante las chapas de los
devanados mismos, el montaje de
láminas de material plástico y
manteniendo las adecuadas
distancias de aislamiento.
 tienen un uso limitado, dado que sus
características específicas de
fabricación, los tornan muy sensibles
a la humedad, a la contaminación
aunque poca, y a la presencia de
sustancias químicamente agresivas.
 Por lo tanto, es necesario seguir un
cuidadoso procedimiento de puesta
en funcionamiento, para no
perjudicar la operación, como el
secado de los devanados.
Comparación técnica
Transformador
abierto
 Primera tecnología en
transformadores secos, con una
larga historia y desempeño,
especialmente se encuentran en
áreas de distribución de media
tensión.
 Tecnología (impregnación de
arrollamientos en poliéster de alta
temperatura o en barniz epóxico).
 Alto nivel de descargas parciales
por el tipo de aislamiento.
 No apto para ambientes agresivos.
 Mayor frecuencia de
mantenimiento.
Transformador
RESIBLOC
 Transformadores con fibra de vidrio
reforzada que ofrece un diseño
extremadamente robusto y alto
desempeño para soportabilidad a
esfuerzos por corto circuito
(fuerzas radiales y axiales).
 Transformadores RESIBLOC®
probados y certificados para operar
en temperaturas inferiores a -60
ºC.
 Transformadores RESIBLOC
versátiles, operando en
condiciones y procesos críticos en
diferentes segmentos de la
industria, con un desarrollo
tecnológico de mas de 40 años.
Transformador
encapsulados
 El Proceso de encapsulamiento debe
ser riguroso para asegurar un
aislamiento óptimo y las características
mecánicas de alta calidad
 Nivel de descargas parciales reducido
gracias al proceso de llenado en vacío,
donde la resina es introducida en
moldes, posteriormente a una cámara
de vacío donde los componentes se
moldean como una sola sección
garantizando la inmersión total del
aislamiento en la resina epóxica y
evitando burbujas en el encapsulado.
 Aislamiento clase H (180 °C) o para
clase F (155 °C).
Lascaracterísticas
fundamentalesnecesariaspara
especificar
Tensión
nominal
de cada
bobinado
(Vn)
Cada bobinado del transformador se
caracteriza por su tensión nominal.
Para los transformadores monofásicos
esta tensión es la tensión de fase,
mientras que para los
transformadores trifásicos se trata de
la tensión de línea. Estas tensiones
están referidas al funcionamiento en
vacío y se determinan en el ensayo de
vacío.
Relación
de
transform
ación (k)
Se obtiene de la relación entre la
tensión nominal del primario y del
secundario.
Los datos que el cliente tiene que facilitar para solicitar un
transformador están definidos en la norma IEC 60076 ( v . Anexo
A . 1 . 1 - IEC 60076 parte 1 )
Potencia
nominal
(Sn)
Corriente
nominal
de c ada
Bobinado
(In)
Grupo
vectorial
Característica
de Fabricación
Característica
de Fabricación
Devanado de
MT
 Se fabrica con la técnica del
disco continuo y en chapa de
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 La uniformidad del espesor
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garantiza la resistencia uniforme
a los esfuerzos dieléctricos, a los
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sometido en la fase de prueba o
durante su operación..
 Taps para la regulación de la
tensión primaria iguales al valor ±
2 x 2,5%.
 La clase térmica de los
materiales aislantes empleados
corresponde a la clase F, con los
excesos de temperatura
admitidos por la norma IEC
60076-11
Devanado de MT
La fabricación de los devanados de MT en chapa, en vez de hilo, requiere colocar menos aislante
entre las bobinas.
Devanado de MT
• Los transformadores con devanados de chapa presentan en
consecuencia una mayor capacidad de resistencia a las
tensiones de impulso y a la frecuencia industrial, así como
una menor probabilidad de ser lugar de descargas parciales.
• El devanado de chapa tiene también la ventaja de reducir
drásticamente los esfuerzos axiales debido a las corrientes
de cortocircuito.
Devanado de BT
El devanado de BT, está compuesto por una
chapa de aluminio única, de altura mecánica
igual a la altura eléctrica del devanado de MT,
con una hoja de material aislante integrada
que puede ser clase F o bien clase H.
El devanado debe garantizar una
compatibilidad para formar un cilindro único
resistente a los eventuales esfuerzos axiales y
radiales, luego de los fenómenos de
cortocircuito.
El devanado se impregna con resina epóxica,
mediante tratamiento al vacío, de modo de
hacerlo lo suficientemente compacto y
homogéneo, para evitar la absorción de
humedad.
Envolvente de
protección
TIPO DE CARGA
FACTOR K
ILUMINACIÓN DE DESCARGA ELÉCTRICA K-4
UPS CON FILTRO DE ENTRADA OPCIONAL K-4
SOLDADURAS K-4
EQUIPO DE CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN K-4
PLCSY CONTROLES DE ESTADO SÓLIDO (DISTINTOS DE LOS CONTROLADORES DE
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ELEVADORES PARA LA
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
 Parques eólicos
 Instalaciones fotovoltaicas
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Aplicaciones
TRANSFORMADORES PARA
RECTIFICACIÓN Y TRACCIÓN
 Los transformadores para
rectificación y tracción se
caracterizan por:
 Pérdidas totales
extremadamente bajas
 Diseño optimizado en base a
la carga armónica específica
de la aplicación
 Dimensiones reducidas
 Devanados estudiados para
optimizar el exceso de
temperatura de
funcionamiento
 Diseño resistente a los
esfuerzos de red
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TRANSFORMADORES PARA
RECTIFICACIÓN Y TRACCIÓN
 Los transformadores para
rectificación y tracción se
caracterizan por:
 Pérdidas totales
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TRANSFORMADORES PARA
GENERADORES EÓLICOS Y
FOTOVOLTAICOS
 Los transformadores para
generadores eólicos y
fotovoltaicos se caracterizan
por:
 Pérdidas totales
extremadamente bajas
 Alto y ancho muy reducidos
 Alta resistencia al impulso tipo
rayo
 Diseño optimizado para cargas
variables
 Operación altamente silenciosa
 Preconfiguración para el
montaje de los descargadores
 Preconfiguración para la
integración mecánica en el
generador eólico
Protección
contra
excesos de
temperatura
Durante su normal funcionamiento,
un transformador tiene pérdidas en
vacío y pérdidas debido a la carga,
las que se traducen
fundamentalmente en energía
térmica dispersa.
A una cierta temperatura ambiente, la
temperatura del transformador
depende especialmente de las
pérdidas debido a la carga.
Al aumentar la carga aumentan en
consecuencia las pérdidas y la
temperatura ambiente contribuyendo
a un deterioro más rápido de los
aislantes y por esto una mayor
probabilidad de falla del dieléctrico.
Protección
contra
excesos de
temperatura
Las normas definen las clases de aislamiento que indican
las máximas temperaturas alcanzables por los
transformadores en su habitual funcionamiento.
Los excesos de temperatura dependen no sólo de la carga y de
las sobrecorrientes, sino que también de factores ambientales,
ineficiencia del sistema de enfriamiento, que influyen en la
eliminación del calor.
Por este motivo, en general se disponen de dispositivos electrónicos de
detección de la temperatura necesarios para la indicación de alarma o para
la desconexión de la protección de los transformadores. Para los
transformadores encapsulados se encuentran disponibles las sondas de
temperatura:Termosonda PT100 yTermistores PTC.
• PT100: emite una señal proporcional a la temperatura detectada;
• PTC: emite una señal ON/OFF dependiendo de si acaso la temperatura
medida sea menor o mayor que el umbral propio de la sonda;
La sonda se posiciona en el punto caliente del devanado.Tanto las señales
de la PT100 como de la PTC deben emitirse a partir del tablero de control
de temperatura que no forma parte del equipo de serie.
Protección de transformadores
de distribución
INRUSH
Ocurre cuando se energiza a un transformador, también es conocida como corriente de
magnetización.
Su magnitud puede alcanzar valores de varias veces la corriente nominal del
transformador (típicamente de 8 a 12 veces).
Los factores que influyen en la duración y magnitud de la corriente de magnetización
son la capacidad de transformador, la localización, la capacidad del sistema de potencia,
la resistencia en el sistema de potencia desde la fuente al transformador, el tipo de
hierro usado en el núcleo del transformador y su densidad de saturación, el nivel de flujo
residual del transformador y la forma en que es energizado, entre otros factores.
INRUSH
Cuando el transformador es energizado por vez primera se pueden alcanzar
valores de 8 a 30 veces la corriente nominal, se recomienda bloquear las
funciones de instantáneo de fases en el esquema de protección 50H, después de
esa acción se podrá habilitar normalmente.
Curva de daño del transformador
Esta curva representa la máxima
capacidad que puede soportar el
transformador sin dañarse cuando es
sometido a esfuerzos mecánicos y
térmicos ocasionados por un
cortocircuito, según IEC 60076 o ANSI
C57.12.00-2000.
CATEGORÍA DE TRANSFORMADORES – IEC 60076-5
Los transformadores, junto con todo el equipo y sus accesorios, deben ser
diseñados y construidos para soportar sin daño los efectos térmicos y dinámicos
producidos por cortocircuitos externos. Estos cortocircuitos no pueden ser fallas
entre dos fases, entre dos fases y tierra, y entre fase y tierra. La norma establece
la aptitud de los transformadores a soportar cortocircuitos.
CATEGORÍA POTENCIA
I 25 kVA – 2500 kVA
II 2501 kVA – 100 MVA
III MAYOR A 100 MVA
SOBRECARGA EN TRANSFORMADORES – IEC 60076-7
Establece los límites de sobrecarga y
de temperatura admisibles, en
función del régimen de carga y de la
potencia del transformador, donde
las corrientes de sobrecarga son
válidas para una temperatura
ambiente de 20°C.
GUÍA DE CARGA – TRANSFORMADOR SECO – IEC 60076-12
Establece los límites de sobrecarga y de temperatura admisibles, en función del tipo
de aislamiento sólido
Valores máximos admisibles de la temperatura media de cada
arrollamiento después del CC– IEC 60076
El transformador debe soportar una corriente de cortocircuito simétrica durante 2
segundos, manteniendo la temperatura media de cada arrollamiento, calculada de
acuerdo a las indicaciones de la norma
CRITERIOS DE PROTECCIÓN
FRENTE A CORTOCIRCUITOS
La IEC 60076-5 proporciona el criterio a tener en
cuenta para proteger térmicamente al transformador
frente a los cortocircuitos externos que deben ser
soportados durante 2 segundos. Suponiendo que el
proceso de calentamiento del transformador es
adiabático, es decir, sin transmisión de calor desde los
arrollamientos y aislantes al medio refrigerante, se
puede establecer la capacidad térmica del
transformador mediante la característica:
𝑰𝟐 ∙ 𝒕 = 𝑰𝑪𝑪−𝒎𝒂𝒙
𝟐
∙ 𝟐𝒔 = 𝑪𝑻𝑬
ENERGIA INGENIEROS OL SAC
CRITERIOS DE PROTECCIÓN
SEGÚN IEC
Referencia Actuación Sobrecorriente Observación
IEC 60076-7 NO TRIP I = 1,5 IN Ciclica normal
IEC 60076-7 NO TRIP I = 1,8 IN
Emergencia
de larga
duración
IEC 60076-7 TRIP I = 2 IN tTRIP < 1800 s
IEC 60076-5 TRIP I2.t < (Icc-max)2 . 2
ENERGIA INGENIEROS OL SAC
Inrush Icc max
COORDINACIÓN MT - BT
Muchas gracias
cchilet@energiaingenieros.com

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  • 1. TRANSFORMADORES SECOS Por : Ing. César Chilet León
  • 2. Tipos de transformadores Los transformadores de media tensión generalmente se clasifican en tres tipos de acuerdo con sus características de fabricación. Los tres tipos de transformadores son los siguientes:  Transformadores secos con aislamiento de resina  Transformadores con aislamiento en aceite  Transformadores aislados con aire
  • 3. Transformadores en resina Los transformadores secos, con uno o más devanados encapsulados, se denominan comúnmente transformadores de resina. Estos equipos, gracias a la evolución alcanzada por las técnicas de fabricación, se utilizan ampliamente por su confiabilidad y por el menor impacto ambiental respecto de los transformadores de aislamiento en aceite, ya que reducen los riesgos de incendio y de derrame de sustancias contaminantes en el ambiente. Los devanados de media tensión, fabricados con bobinas con hilos o, aún mejor, de chapas de aluminio aisladas entre sí, se ponen en un molde, en el cual se efectúa la colada de la resina epóxica al vacío, para impedir que entre gas a los aislantes. Los devanados que se obtienen de este modo, encapsulados en una envoltura cilíndrica, impermeable, mecánicamente robusta, tienen la superficie lisa, lo que evita tanto el depósito de polvo como la acción de agentes contaminantes.
  • 4. Transformadores en resina Los devanados de BT generalmente son fabricados en una lámina única de aluminio, del alto de la bobina, aislados mediante materiales adecuados y tratamiento térmico. Los transformadores de resina cuentan con aislamiento clase F con excesos de temperatura máximos del orden de los 100°K.
  • 5. Transformadores con aislamiento en aceite Los transformadores con aislamiento en aceite tienen los devanados insertos al interior de una envoltura rellena generalmente de aceite mineral, que cumple la doble función de garantizar un adecuado aislamiento entre los devanados y las masas y dispersar el calor generado por el funcionamiento normal del mismo transformador. El aceite aumenta de volumen con el aumento de la temperatura ambiente o de la carga del transformador. Para compensar esta variación de volumen algunos transformadores vienen con un “depósito de expansión”.
  • 6. Transformadores con aislamiento en aceite  La rigidez dieléctrica del líquido aislante puede verse seriamente comprometida.  Otro tipo de transformadores con aislamiento en aceite no contiene el conservador y el líquido se encuentra en la envoltura hermética, donde son colocados los devanados. En este tipo de transformadores las variaciones del volumen se compensan a través de un pulmón de aire seco y nitrógeno que hace las veces de regulador de volumen.
  • 7. Transformadore s aislados con aire  tienen los devanados aislados, mediante las chapas de los devanados mismos, el montaje de láminas de material plástico y manteniendo las adecuadas distancias de aislamiento.  tienen un uso limitado, dado que sus características específicas de fabricación, los tornan muy sensibles a la humedad, a la contaminación aunque poca, y a la presencia de sustancias químicamente agresivas.  Por lo tanto, es necesario seguir un cuidadoso procedimiento de puesta en funcionamiento, para no perjudicar la operación, como el secado de los devanados.
  • 9. Transformador abierto  Primera tecnología en transformadores secos, con una larga historia y desempeño, especialmente se encuentran en áreas de distribución de media tensión.  Tecnología (impregnación de arrollamientos en poliéster de alta temperatura o en barniz epóxico).  Alto nivel de descargas parciales por el tipo de aislamiento.  No apto para ambientes agresivos.  Mayor frecuencia de mantenimiento.
  • 10. Transformador RESIBLOC  Transformadores con fibra de vidrio reforzada que ofrece un diseño extremadamente robusto y alto desempeño para soportabilidad a esfuerzos por corto circuito (fuerzas radiales y axiales).  Transformadores RESIBLOC® probados y certificados para operar en temperaturas inferiores a -60 ºC.  Transformadores RESIBLOC versátiles, operando en condiciones y procesos críticos en diferentes segmentos de la industria, con un desarrollo tecnológico de mas de 40 años.
  • 11. Transformador encapsulados  El Proceso de encapsulamiento debe ser riguroso para asegurar un aislamiento óptimo y las características mecánicas de alta calidad  Nivel de descargas parciales reducido gracias al proceso de llenado en vacío, donde la resina es introducida en moldes, posteriormente a una cámara de vacío donde los componentes se moldean como una sola sección garantizando la inmersión total del aislamiento en la resina epóxica y evitando burbujas en el encapsulado.  Aislamiento clase H (180 °C) o para clase F (155 °C).
  • 13. Tensión nominal de cada bobinado (Vn) Cada bobinado del transformador se caracteriza por su tensión nominal. Para los transformadores monofásicos esta tensión es la tensión de fase, mientras que para los transformadores trifásicos se trata de la tensión de línea. Estas tensiones están referidas al funcionamiento en vacío y se determinan en el ensayo de vacío.
  • 14. Relación de transform ación (k) Se obtiene de la relación entre la tensión nominal del primario y del secundario. Los datos que el cliente tiene que facilitar para solicitar un transformador están definidos en la norma IEC 60076 ( v . Anexo A . 1 . 1 - IEC 60076 parte 1 )
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  • 27. Devanado de MT  Se fabrica con la técnica del disco continuo y en chapa de aluminio, con una capa doble integrada de material aislante.  La uniformidad del espesor interno y externo de la resina, garantiza la resistencia uniforme a los esfuerzos dieléctricos, a los cuales el transformador será sometido en la fase de prueba o durante su operación..  Taps para la regulación de la tensión primaria iguales al valor ± 2 x 2,5%.  La clase térmica de los materiales aislantes empleados corresponde a la clase F, con los excesos de temperatura admitidos por la norma IEC 60076-11
  • 28. Devanado de MT La fabricación de los devanados de MT en chapa, en vez de hilo, requiere colocar menos aislante entre las bobinas.
  • 29. Devanado de MT • Los transformadores con devanados de chapa presentan en consecuencia una mayor capacidad de resistencia a las tensiones de impulso y a la frecuencia industrial, así como una menor probabilidad de ser lugar de descargas parciales. • El devanado de chapa tiene también la ventaja de reducir drásticamente los esfuerzos axiales debido a las corrientes de cortocircuito.
  • 30. Devanado de BT El devanado de BT, está compuesto por una chapa de aluminio única, de altura mecánica igual a la altura eléctrica del devanado de MT, con una hoja de material aislante integrada que puede ser clase F o bien clase H. El devanado debe garantizar una compatibilidad para formar un cilindro único resistente a los eventuales esfuerzos axiales y radiales, luego de los fenómenos de cortocircuito. El devanado se impregna con resina epóxica, mediante tratamiento al vacío, de modo de hacerlo lo suficientemente compacto y homogéneo, para evitar la absorción de humedad.
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  • 35. TIPO DE CARGA FACTOR K ILUMINACIÓN DE DESCARGA ELÉCTRICA K-4 UPS CON FILTRO DE ENTRADA OPCIONAL K-4 SOLDADURAS K-4 EQUIPO DE CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN K-4 PLCSY CONTROLES DE ESTADO SÓLIDO (DISTINTOS DE LOS CONTROLADORES DE VELOCIDADVARIABLE) K-4 EQUIPO DETELECOMUNICACIONES (Ej. PRX) K-13 UPS SIN FILTRO DE ENTRADA K-13 CIRCUITOS DE RECEPTÁCULO MULTIWIRE EN ÁREAS DE CUIDADO GENERAL DE INSTALACIONES DE SALUDY AULAS DE ESCUELAS, ETC. K-13 CIRCUITOS DE RECEPTÁCULOS MULTIWIRE SUMINISTRO DE INSPECCIÓN O EQUIPO DE PRUEBA EN UNA LÍNEA DE MONTAJE O PRODUCCIÓN K-13 ORDENADOR DE MARCO PRINCIPAL CARGAS K-13 CONTROL DE MOTORES DE ESTADO SÓLIDO (VARIADORES DEVELOCIDAD) K-13 CIRCUITOS DE RECEPTÁCULOS MULTIWIRE EN ÁREAS DE ATENCIÓN CRÍTICAY SALAS DE OPERACIÓN / RECUPERACIÓN DE HOSPITALES K-13
  • 36. Aplicaciones DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA SECTORTERCIARIO  Hospitales  Bancos  Colegios  Centros comerciales y culturales  Centros administrativos INFRAESTRUCTURAS  Aeropuertos  Instalaciones militares  Puertos e instalaciones costeras
  • 37. Aplicaciones INDUSTRIA EN GENERAL CONVERSIONESY RECTIFICACIÓN  Sistemas de condicionamiento  Grupos de continuidad  Ferrocarriles, metros, tranvías y teleféricos  Instalaciones de elevación y bombeo  Líneas de soldadura  Hornos a inducción  Propulsiones navales
  • 38. Aplicaciones TRANSFORMADORES ELEVADORES PARA LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA  Parques eólicos  Instalaciones fotovoltaicas  Instalaciones de cogeneración  Aplicaciones industriales
  • 39. Aplicaciones TRANSFORMADORES PARA RECTIFICACIÓN Y TRACCIÓN  Los transformadores para rectificación y tracción se caracterizan por:  Pérdidas totales extremadamente bajas  Diseño optimizado en base a la carga armónica específica de la aplicación  Dimensiones reducidas  Devanados estudiados para optimizar el exceso de temperatura de funcionamiento  Diseño resistente a los esfuerzos de red
  • 40. Aplicaciones TRANSFORMADORES PARA RECTIFICACIÓN Y TRACCIÓN  Los transformadores para rectificación y tracción se caracterizan por:  Pérdidas totales extremadamente bajas  Diseño optimizado en base a la carga armónica específica de la aplicación  Dimensiones reducidas  Devanados estudiados para optimizar el exceso de temperatura de funcionamiento  Diseño resistente a los esfuerzos de red
  • 41. Aplicaciones TRANSFORMADORES PARA GENERADORES EÓLICOS Y FOTOVOLTAICOS  Los transformadores para generadores eólicos y fotovoltaicos se caracterizan por:  Pérdidas totales extremadamente bajas  Alto y ancho muy reducidos  Alta resistencia al impulso tipo rayo  Diseño optimizado para cargas variables  Operación altamente silenciosa  Preconfiguración para el montaje de los descargadores  Preconfiguración para la integración mecánica en el generador eólico
  • 42. Protección contra excesos de temperatura Durante su normal funcionamiento, un transformador tiene pérdidas en vacío y pérdidas debido a la carga, las que se traducen fundamentalmente en energía térmica dispersa. A una cierta temperatura ambiente, la temperatura del transformador depende especialmente de las pérdidas debido a la carga. Al aumentar la carga aumentan en consecuencia las pérdidas y la temperatura ambiente contribuyendo a un deterioro más rápido de los aislantes y por esto una mayor probabilidad de falla del dieléctrico.
  • 43. Protección contra excesos de temperatura Las normas definen las clases de aislamiento que indican las máximas temperaturas alcanzables por los transformadores en su habitual funcionamiento. Los excesos de temperatura dependen no sólo de la carga y de las sobrecorrientes, sino que también de factores ambientales, ineficiencia del sistema de enfriamiento, que influyen en la eliminación del calor.
  • 44. Por este motivo, en general se disponen de dispositivos electrónicos de detección de la temperatura necesarios para la indicación de alarma o para la desconexión de la protección de los transformadores. Para los transformadores encapsulados se encuentran disponibles las sondas de temperatura:Termosonda PT100 yTermistores PTC. • PT100: emite una señal proporcional a la temperatura detectada; • PTC: emite una señal ON/OFF dependiendo de si acaso la temperatura medida sea menor o mayor que el umbral propio de la sonda; La sonda se posiciona en el punto caliente del devanado.Tanto las señales de la PT100 como de la PTC deben emitirse a partir del tablero de control de temperatura que no forma parte del equipo de serie.
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  • 48. INRUSH Ocurre cuando se energiza a un transformador, también es conocida como corriente de magnetización. Su magnitud puede alcanzar valores de varias veces la corriente nominal del transformador (típicamente de 8 a 12 veces). Los factores que influyen en la duración y magnitud de la corriente de magnetización son la capacidad de transformador, la localización, la capacidad del sistema de potencia, la resistencia en el sistema de potencia desde la fuente al transformador, el tipo de hierro usado en el núcleo del transformador y su densidad de saturación, el nivel de flujo residual del transformador y la forma en que es energizado, entre otros factores.
  • 49. INRUSH Cuando el transformador es energizado por vez primera se pueden alcanzar valores de 8 a 30 veces la corriente nominal, se recomienda bloquear las funciones de instantáneo de fases en el esquema de protección 50H, después de esa acción se podrá habilitar normalmente.
  • 50. Curva de daño del transformador Esta curva representa la máxima capacidad que puede soportar el transformador sin dañarse cuando es sometido a esfuerzos mecánicos y térmicos ocasionados por un cortocircuito, según IEC 60076 o ANSI C57.12.00-2000.
  • 51. CATEGORÍA DE TRANSFORMADORES – IEC 60076-5 Los transformadores, junto con todo el equipo y sus accesorios, deben ser diseñados y construidos para soportar sin daño los efectos térmicos y dinámicos producidos por cortocircuitos externos. Estos cortocircuitos no pueden ser fallas entre dos fases, entre dos fases y tierra, y entre fase y tierra. La norma establece la aptitud de los transformadores a soportar cortocircuitos. CATEGORÍA POTENCIA I 25 kVA – 2500 kVA II 2501 kVA – 100 MVA III MAYOR A 100 MVA
  • 52. SOBRECARGA EN TRANSFORMADORES – IEC 60076-7 Establece los límites de sobrecarga y de temperatura admisibles, en función del régimen de carga y de la potencia del transformador, donde las corrientes de sobrecarga son válidas para una temperatura ambiente de 20°C.
  • 53. GUÍA DE CARGA – TRANSFORMADOR SECO – IEC 60076-12 Establece los límites de sobrecarga y de temperatura admisibles, en función del tipo de aislamiento sólido
  • 54. Valores máximos admisibles de la temperatura media de cada arrollamiento después del CC– IEC 60076 El transformador debe soportar una corriente de cortocircuito simétrica durante 2 segundos, manteniendo la temperatura media de cada arrollamiento, calculada de acuerdo a las indicaciones de la norma
  • 55. CRITERIOS DE PROTECCIÓN FRENTE A CORTOCIRCUITOS La IEC 60076-5 proporciona el criterio a tener en cuenta para proteger térmicamente al transformador frente a los cortocircuitos externos que deben ser soportados durante 2 segundos. Suponiendo que el proceso de calentamiento del transformador es adiabático, es decir, sin transmisión de calor desde los arrollamientos y aislantes al medio refrigerante, se puede establecer la capacidad térmica del transformador mediante la característica: 𝑰𝟐 ∙ 𝒕 = 𝑰𝑪𝑪−𝒎𝒂𝒙 𝟐 ∙ 𝟐𝒔 = 𝑪𝑻𝑬 ENERGIA INGENIEROS OL SAC
  • 56. CRITERIOS DE PROTECCIÓN SEGÚN IEC Referencia Actuación Sobrecorriente Observación IEC 60076-7 NO TRIP I = 1,5 IN Ciclica normal IEC 60076-7 NO TRIP I = 1,8 IN Emergencia de larga duración IEC 60076-7 TRIP I = 2 IN tTRIP < 1800 s IEC 60076-5 TRIP I2.t < (Icc-max)2 . 2 ENERGIA INGENIEROS OL SAC
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Editor's Notes

  1. Los transformadores de media tensión generalmente se clasifican en tres tipos de acuerdo con sus características de fabricación. En las páginas siguientes se mostrarán comparaciones entre las características de los transformadores de resina y de los aislados en aceite.
  2. Los transformadores secos, con uno o más devanados encapsulados, se denominan comúnmente transformadores de resina. Estos equipos, gracias a la evolución alcanzada por las técnicas de fabricación, se utilizan ampliamente porsu confi abilidad y por el menor impacto ambiental respecto de los transformadores de aislamiento en aceite, ya que reducen los riesgos de incendio y de derrame de sustancias contaminantes en el ambiente.Los devanados de media tensión, fabricados con bobinas con hilos o, aún mejor, de chapas de aluminio aisladas entre sí, se ponen en un molde, en el cual se efectúa la colada de la resina epóxica al vacío, para impedir que entre gas a los aislantes. Los devanados que se obtienen de este modo, encapsulados en una envoltura cilíndrica, impermeable, mecánicamente robusta, tienen la superficie lisa, lo que evita tanto el depósito de polvo como la acción de agentes contaminantes.
  3. Los devanados de baja tensión generalmente son fabricados en una lámina única de aluminio, del alto de la bobina, aislados mediante materiales adecuados y tratamiento térmico. Los transformadores de resina cuentan con aislamiento clase F con excesos de temperatura máximos del orden de los 100°K.
  4. Los transformadores con aislamiento en aceite tienen los devanados insertos al interior de una envoltura rellena generalmente de aceite mineral, que cumple la doble función de garantizar un adecuado aislamiento entre los devanados y las masas y dispersar el calor generado por el funcionamiento normal del mismo transformador. El aceite aumenta de volumen con el aumento de la temperatura ambiente o de la carga del transformador. Para compensar esta variación de volumen algunos transformadores vienen con un “depósito de expansión”, situado en la parte superior que sirve precisamente para compensar la variación del volumen del líquido aislante. Este depósito, defi nido como “conservador”, se comunica con el exterior mediante fi ltros que tienen la función de eliminar la humedad que al acumularse podría producir fallas en la propiedad dieléctrica del aceite con los consiguientes problemas al transformador.
  5. La rigidez dieléctrica del líquido aislante puede verse seriamente comprometida por la ineficacia del sistema de filtración. Por este motivo, los filtros deben revisarse periódicamente y eventualmente reemplazarse. En cambio, otro tipo de transformadores con aislamiento en aceite no contiene el conservador y el líquido se encuentra en la envoltura hermética, donde son colocados los devanados. En este tipo de transformadores las variaciones del volumen se compensan a través de un pulmón de aire seco y nitrógeno que hace las veces de regulador de volumen. El problema de estos transformadores es que con el tiempo no es posible garantizar la calidad de este pulmón de aire y nitrógeno.
  6. Los transformadores aislados con aire tienen los devanados aislados, mediante las chapas de los devanados mismos, el montaje de láminas de material plástico y manteniendo las adecuadas distancias de aislamiento. Estos equipos tienen un uso limitado, dado que sus características específicas de fabricación, los tornan muy sensibles a la humedad, a la contaminación aunque poca, y a la presencia de sustancias químicamente agresivas. En efecto, la absorción de humedad, así como la acumulación de polvo, pueden disminuir el coeficiente dieléctrico de los materiales aislantes utilizados. Por lo tanto, es necesario seguir un cuidadoso procedimiento de puesta en funcionamiento, para no perjudicar la operación, como el secado de los devanados, que se debe efectuar a través de las correspondientes resistencias instaladas en el equipo.
  7. Proceso de encapsulamiento bajo el mas riguroso control de calidad para asegurar un aislamiento óptimo y unas características mecánicas de alta calidad. Transformadores con el nivel de descargas parciales mas bajo gracias al novedoso proceso de llenado en vacío, donde la resina es introducida en moldes, posteriormente a una cámara de vacío donde los componentes se moldean como una sola sección garantizando la inmersión total del aislamiento en la resina epóxica y evitando burbujas en el encapsulado. Único fabricante de transformadores en resina epoxica certificado por UL tanto para clase H (180 °C) como para clase F (155 °C)
  8. Se aplica solo a los transformadores trifásicos. En un transformador trifásico, las fases de un mismo bobinado (primario o secundario) pueden estar conectadas de distintos modos. El grupo y el índice horario identifican la conexión para el primario y el secundario. En la Tabla 1 se pueden ver los grupos de conexión más usados. La letra mayúscula identifica la conexión para el bobinado con mayor tensión mientras que la letra minúscula indica la conexión para el bobinado con menor tensión.
  9. El devanado de media tensión, realizado en máquinas devanadoras altamente automatizadas, se fabrica con la técnica del disco continuo y en chapa de aluminio, con una capa doble integrada de material aislante. Este tipo de fabricación permite obtener uniformidad del espesor interno y externo de la resina y garantiza la resistencia uniforme a los esfuerzos dieléctricos, a los cuales el transformador será sometido en la fase de prueba o durante su operación en el lugar de instalación. Sobre el devanado primario se encuentran los taps para la regulación de la tensión primaria iguales al valor ± 2 x 2,5%, fabricadas con forros metálicos de latón en la resina, elementos metálicos de sujeción de latón y numeración indeleble (no con etiquetas adhesivas). La clase térmica de los materiales aislantes empleados corresponde a la clase F, con los excesos de temperaturaadmitidos por la norma IEC 60076-11
  10. La fabricación de los devanados de MT en chapa, en vez de hilo, requiere colocar menos aislante entre las bobinas. En los devanados tradicionales, realizados con un conductor con sección circular, cada capa del devanado está constituida por un número n de bobinas instaladas. En los devanados realizados con conductores de chapas, cada capa está constituida por una sola bobina. Si se indica con Us la tensión de una sola bobina de un devanado, en los devanados de chapas la tensión entre las bobinas perteneciente a dos capas adyacentes es siempre igual a Us, mientras que en los devanados tradicionales dicha tensión adopta el valor máximo de (2n – 1) Us, como queda en evidencia en la imagen siguiente.
  11. El devanado de baja tensión, fabricado con devanadoras adecuadas, está compuesto por una chapa de aluminio única, de altura mecánica igual a la altura eléctrica del devanado de MT, con una hoja de material aislante integrada que puede ser clase F o bien clase H. El devanado como tal garantiza una compatibilidad para formar un cilindro único resistente a los eventuales esfuerzos axiales y radiales, luego de los fenómenos de cortocircuito. Toda la soldadura de la chapa conductora con la barra de salida se realiza mediante soldadura a tope en atmósfera inerte y bajo control electrónico, con el fin de evitar que cualquier pedazo de material pueda marcar o dañar, por esfuerzo repetido, al aislante entre extremo de salida y la bobina que sigue. Dicho devanado entonces se impregna con resina epóxica, mediante tratamiento al vacío, de modo de hacerlo lo suficientemente compacto y homogéneo, para evitar la absorción de humedad durante la vida útil del equipo, en cualquier ambiente de operación.
  12. los transformadores de resina edm de legrand se emplean en varios campos de aplicación y son la respuesta más fi able para las instalaciones de distribución, producción de energía, rectifi cación, tracción y para soluciones especiales. ■
  13. los transformadores de resina edm de legrand se emplean en varios campos de aplicación y son la respuesta más fi able para las instalaciones de distribución, producción de energía, rectifi cación, tracción y para soluciones especiales. ■
  14. los transformadores de resina edm de legrand se emplean en varios campos de aplicación y son la respuesta más fi able para las instalaciones de distribución, producción de energía, rectifi cación, tracción y para soluciones especiales. ■
  15. los transformadores de resina edm de legrand se emplean en varios campos de aplicación y son la respuesta más fi able para las instalaciones de distribución, producción de energía, rectifi cación, tracción y para soluciones especiales. ■
  16. los transformadores de resina edm de legrand se emplean en varios campos de aplicación y son la respuesta más fi able para las instalaciones de distribución, producción de energía, rectifi cación, tracción y para soluciones especiales. ■
  17. los transformadores de resina edm de legrand se emplean en varios campos de aplicación y son la respuesta más fi able para las instalaciones de distribución, producción de energía, rectifi cación, tracción y para soluciones especiales. ■
  18. Durante su normal funcionamiento, un transformador tiene pérdidas en vacío y pérdidas debido a la carga, las que se traducen fundamentalmente en energía térmica dispersa. Esta energía depende de las características de fabricación del transformador, de la potencia y de las condiciones de instalación. Es bueno recordar que la energía dispersa térmicamente es proporcional a la temperatura del transformador menos la temperatura ambiente. A una cierta temperatura ambiente, la temperatura del transformador depende especialmente de las pérdidas debido a la carga. Al aumentar la carga aumentan en consecuencia las pérdidas y la temperatura ambiente contribuyendo a un deterioro más rápido de los aislantes y por esto, una mayor probabilidad de falla del dieléctrico. Esta situación también se podría verificar en el caso que, al igual que las pérdidas debido a la carga, debiesen aumentar la temperatura ambiente y por consiguiente la temperatura del transformador. Las normas definen las clases de aislamiento que indican las máximas temperaturas alcanzables por los transformadores en su habitual funcionamiento y que no deben ser superadas.
  19. Los excesos de temperatura dependen no sólo de la carga y de las sobrecorrientes detectadas por los dispositivos de protección, sino que también de factores ambientales, ineficiencia del sistema de enfriamiento, avería en la ventilación forzada, aumento de la temperatura ambiente), que influyen en la eliminación del calor producto de las pérdidas específicas del transformador.
  20. Por este motivo, en general se disponen de dispositivos electrónicos de detección de la temperatura necesarios para la indicación de alarma o para la desconexión de la protección de los transformadores. Para los transformadores Edm se encuentran disponibles las sondas de temperatura: Termosonda PT100 y Termistores PTC. • PT100: emite una señal proporcional a la temperatura detectada; • PTC: emite una señal ON/OFF dependiendo de si acaso la temperatura medida sea menor o mayor que el umbral propio de la sonda; La sonda se posiciona en el punto caliente del devanado. Tanto las señales de la PT100 como de la PTC deben emitirse a partir del tablero de control de temperatura que no forma parte del equipo de serie. A pedido se encuentran disponibles otros accesorios para el control de la temperatura: • Un visualizador de temperatura aparte, para instalar en el tablero eléctrico; • Un relé de salida para alarmas, desconexión y comando de los ventiladores.