This document discusses different types of dry transformers, including those with resin insulation, oil insulation, and air insulation. It provides details on the construction of each, specifically mentioning that dry transformers with resin insulation have windings encapsulated in epoxy resin for protection and reliability. The document also compares technical characteristics of different dry transformer types and lists some common applications.

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.

8. Comparación técnica

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).

12. Lascaracterísticas
fundamentalesnecesariaspara
especificar

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 )

17. Potencia
nominal
(Sn)

18. Corriente
nominal
de c ada
Bobinado
(In)

20. Grupo
vectorial

25. Característica
de Fabricación

26. Característica
de Fabricación

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.

31. Envolvente de
protección

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.

47. Protección de transformadores
de distribución

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

57. Inrush Icc max

59. COORDINACIÓN MT - BT

61. Muchas gracias
cchilet@energiaingenieros.com