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Tipos de transformador sumergido en aceite

• Single-phase
  Núcleo de hierro apilado de dos columnas monofásico, núcleo de cuatro columnas con yugo lateral de una sola columna monofásico, núcleo de hierro apilado de doble columna monofásico, núcleo de hierro radial apilado monofásico, etc., utilizados habitualmente en transformadores de baja tensión y alta corriente o de pequeña potencia.
   
• Three-phase
  Núcleo de hierro apilado tipo columna trifásico, núcleo de hierro de cinco columnas tipo yugo lateral trifásico, núcleo de hierro apilado de doble armazón trifásico, núcleo de hierro apilado para reactor trifásico y otras configuraciones, que pueden emplearse para elevar y reducir simultáneamente la tensión del sistema trifásico.
   
• Transformador de potencia
  El convertidor de voltaje eléctrico puede emplearse en diversos contextos, como la elevación y la reducción de tensión en centrales eléctricas, estaciones transformadoras, subestaciones integradas, instalaciones de energía solar y otras aplicaciones de alta demanda energética. Cuando la capacidad de regulación de la tensión resulta insuficiente, se puede mitigar la carga de base. Asimismo, ante problemas de transporte de energía a baja potencia, ofrecemos soluciones para el transporte de electricidad a larga distancia.
   
• Transformador de distribución
  Se requiere un transformador de tensión de 10 kV a 35 kV o inferior para la tensión de distribución. Es adecuado para diversos tipos de energía eléctrica y para zonas de distribución especiales, siendo idóneo para cargas elevadas, altas tensiones, condiciones de alta exigencia y aplicaciones de alto voltaje. Su diseño es robusto, flexible y cuenta con una larga vida útil.
   
• Transformador de distribución herméticamente sellado
  El transformador de distribución herméticamente sellado se utiliza normalmente en entornos con alta humedad, polvo, cenizas y gases corrosivos. Dado que el aceite a presión no entra en contacto con el aire exterior, su calidad permanece inalterada y la vida útil del cambiador de tapas se prolonga; por ello, este tipo de cambiador de tapas resulta prácticamente libre de mantenimiento.
   
  
   

Principio de funcionamiento del transformador sumergido en aceite

En el transformador sumergido en aceite existe un núcleo de hierro, sobre el cual se enrollan dos devanados aislados entre sí. Entre ellos, el devanado conectado a la fuente de alimentación se denomina devanado primario, mientras que el devanado que entrega energía eléctrica se llama devanado secundario. Cuando se aplica la tensión de la fuente de corriente alterna al devanado primario, circula por este una corriente alterna, lo que genera un flujo magnético alternante en el núcleo de hierro. Dicho flujo magnético alternante atraviesa no solo el devanado primario, sino también el devanado secundario, induciendo en ambos devanados las tensiones electromotrices E1 y E2, respectivamente. En ese momento, si el devanado del lado secundario se conecta a la carga del circuito externo, fluye una corriente hacia la carga, es decir, el devanado del lado secundario proporciona potencia. La relación entre las fuerzas electromotrices inducidas en los lados primario y secundario del transformador sumergido en aceite es igual a la relación entre el número de espiras de los devanados primario y secundario. Por lo tanto, cuando el número de espiras de los devanados primario y secundario es distinto, es posible variar la tensión. En comparación con los transformadores convencionales, su método de refrigeración presenta algunas diferencias: durante el funcionamiento de los transformadores de potencia sumergidos en aceite, el calor generado por los devanados y el núcleo de hierro se transfiere primero al aceite y, a continuación, se evacúa mediante el medio refrigerante a través del aceite.

¿Cuál es la función del aceite en los transformadores sumergidos en aceite?

• Aislamiento
  La primera función del aceite de los transformadores sumergidos es la aislación, y la resistencia dieléctrica del aceite de transformador es mucho mayor que la del aire. Sumergir los materiales aislantes en aceite permite mejorar la resistencia dieléctrica y prevenir la erosión por humedad.
   

• Disipación de calor
  La segunda función del aceite de transformador es disipar el calor. El aceite de transformador posee una elevada capacidad calorífica y puede emplearse como refrigerante. El calor generado durante el funcionamiento del transformador hace que el aceite situado cerca del núcleo de hierro y de los devanados se expanda y ascienda por efecto del calentamiento. Gracias a la convección ascendente y descendente del aceite, el calor se evacua a través del radiador, garantizando así el funcionamiento normal del transformador.
   

• Supresión de arcos.
  La tercera función del aceite de transformador es la supresión del arco eléctrico. En los cambiadores de tapas bajo carga de los interruptores de circuito y de los transformadores, se produce un arco al conmutar los contactos. El aceite de transformador presenta una buena conductividad térmica; ante la elevada temperatura del arco, se descompone, generando una gran cantidad de gas que aumenta la presión, mejora las propiedades extintoras del medio y permite apagar el arco de manera rápida.
   

Componentes del transformador sumergido en aceite

• Núcleo de hierro
  El núcleo de hierro del transformador constituye la parte del circuito magnético y el esqueleto del cuerpo, estando compuesto por una columna del núcleo de hierro, un yugo de hierro y un dispositivo de sujeción. La parte correspondiente al devanado del envoltorio es un poste del núcleo de hierro. La sección que une los postes del núcleo para formar un circuito magnético cerrado se denomina yugo. El dispositivo de sujeción se utiliza para fijar el núcleo, sujetar el devanado y asegurar los terminales. El devanado se monta sobre un poste de hierro, y el yugo sirve para cerrar todo el circuito magnético. El núcleo está fabricado con láminas de acero al silicio, que presentan una buena permeabilidad magnética y bajas pérdidas por histéresis. Sobre el núcleo de hierro se disponen tres devanados trifásicos —A, B y C—; cada devanado se divide en un devanado de alta tensión y otro de baja tensión, situándose generalmente la capa interna alrededor del devanado de baja tensión y la capa externa alrededor del devanado de alta tensión. Para reducir las pérdidas por histéresis y corrientes de Foucault en el núcleo de hierro, este suele fabricarse con láminas de acero al silicio de alto contenido en silicio, de espesor entre 0,35 y 0,5 mm, recubiertas con una pintura aislante.
   
• Enrollamiento
  El devanado es la parte del circuito del transformador, que generalmente está constituida por alambre de aluminio o de cobre, recubierto de esmalte aislante y envuelto en papel. Según la disposición respectiva de los devanados de alta y baja tensión, los devanados se clasifican en tipos concéntricos y superpuestos. En el caso del devanado concéntrico, para facilitar el bobinado y el aislamiento del núcleo, el devanado de baja tensión suele colocarse próximo a la columna del núcleo; en el devanado superpuesto, el devanado de baja tensión se sitúa habitualmente cerca del entrehierro, con el fin de reducir la distancia de aislamiento.
   
• Manga de aislamiento
  El dispositivo de salida del cable es la manga aislante, compuesta por una varilla conductora central y una manga de porcelana. La bujía aislante constituye la pieza de conexión entre las bobinas de alta y baja tensión del transformador de potencia y la línea exterior. Los conductores de las bobinas de alta y baja tensión del transformador se extraen desde el interior del tanque hacia su exterior, estando aislados del tanque, que está conectado a tierra. La bujía no solo asegura el aislamiento de los conductores respecto a tierra, sino que también sirve como soporte fijo para los mismos. Por ello, la bujía del transformador de potencia debe presentar la resistencia dieléctrica especificada, una resistencia mecánica adecuada y una buena estabilidad térmica. Existen numerosas configuraciones de bujías, que pueden clasificarse en función de su estructura en tipo de porcelana pura, tipo con relleno de aceite y tipo capacitivo. Para reducir las fugas de corriente provocadas por el polvo y la lluvia, la manga aislante de porcelana adopta una forma de paraguas de varias etapas.
   
• Tanque de almacenamiento de petróleo
  El tanque de almacenamiento de aceite, también denominado almohadilla de aceite, se utiliza cuando el transformador está en funcionamiento: el aceite se expande por el calor; cuando el transformador deja de funcionar o la temperatura disminuye, el aceite se contrae; de este modo, el aceite dentro del transformador permanece siempre lleno. Al mismo tiempo, se reduce la superficie de contacto entre el transformador y el aire, lo que minimiza la acción oxidante y la humedad sobre el aceite del transformador.
   
• Tubo de disipación de calor
  En los transformadores de pequeña potencia, el calor generado por el devanado y el núcleo de hierro se disipa de forma natural mediante el contacto entre el aceite del transformador y la pared interna del tanque, así como entre la pared externa del tanque y el aire frío del exterior, sin recurrir a ningún dispositivo de refrigeración adicional. Si la potencia del transformador es ligeramente mayor, se pueden soldar tubos de disipación de calor en la pared exterior del tanque de aceite para aumentar la superficie de disipación. La energía térmica producida por el núcleo de hierro y el devanado durante el funcionamiento eleva la temperatura del aceite; al expandirse su volumen y reducirse su densidad, el aceite asciende hacia el tubo de disipación de calor. A medida que el aceite avanza por dicho tubo, su temperatura disminuye, su volumen se contrae y su densidad aumenta, permitiendo que el calor procedente del núcleo de hierro y del devanado se disipe gracias a la circulación natural del aceite.
   
• Absorbente de humedad
  El armario de almacenamiento de aceite cuenta con un absorbente de humedad, provisto de una ventana de vidrio, que contiene un desecante para absorber la humedad del aire que ingresa al armario.
   
• Vía aérea segura
  El respiradero de seguridad, también conocido como tubo a prueba de explosiones, es un tubo en forma de trompeta instalado en la parte superior del transformador, cuya boca está sellada con un diafragma. Su función consiste en que, cuando se produce un cortocircuito dentro del transformador, la descomposición del aceite del transformador en una gran cantidad de gases provoca un elevado aumento de la presión en el conducto de aceite; ante ello, el diafragma del respiradero se rompe primero y los gases y el aceite son expulsados por él, lo que reduce la presión en el interior del tanque y evita que este se deforme o explote debido al repentino incremento de la presión.
   

Temperatura de funcionamiento del transformador sumergido en aceite

• Cuando el transformador sumergido en aceite está en funcionamiento, es necesario asegurarse de que la temperatura de operación no provoque una degradación demasiado rápida del aceite del transformador, lo que aumentaría los costos de operación. Cuando la temperatura del aceite del transformador sumergido en aceite alcanza 85 °C, se activa una alarma; y cuando la temperatura máxima llega a 95 °C, se desconecta el interruptor del transformador.
• Por lo tanto, la temperatura del aceite que establece la temperatura de funcionamiento de la capa superior del transformador sumergido en aceite no puede superar los 85 °C. La potencia nominal del transformador se refiere a la potencia máxima permitida para un funcionamiento continuo a largo plazo, cuando el transformador alcanza una eficiencia económica y razonable y una vida útil normal esperada bajo la temperatura ambiente especificada. La temperatura ambiente establecida para el transformador es la siguiente: temperatura máxima de 40 °C, temperatura media diaria máxima de 30 °C, temperatura media anual máxima de 20 °C; la temperatura mínima para transformadores de exterior es de -25 °C, y la temperatura mínima para transformadores de interior es de -5 °C.
• De acuerdo con la experiencia de operación y estudios específicos, cuando la temperatura del aislamiento del devanado del transformador se encuentra en el rango de 80 a 140 °C, la pérdida de vida útil del aislamiento se duplica por cada aumento de 6 °C, y la vida útil se reduce a la mitad. Esta es la regla de los 6 °C para la operación de transformadores. La temperatura máxima admisible del devanado del transformador para una operación a largo plazo corresponde a la temperatura de vida normal, mientras que el valor máximo admisible de la temperatura del punto caliente del devanado constituye la temperatura de seguridad.
• Para que el material aislante alcance la vida útil más económica, se clasifica en distintos grados de resistencia al calor, como Y, A, E, B, F, H, C, etc., según su temperatura máxima de servicio admisible en condiciones normales. Entre ellos, el grado Y presenta la temperatura máxima admisible más alta: 90 °C; el grado A, 105 °C; el grado E, 120 °C; el grado B, 130 °C; el grado F, 155 °C; el grado H, 180 °C; y el grado C, superior a 180 °C.

Cómo mantener un transformador sumergido en aceite

• Desconecte el lado de baja tensión del interruptor automático, retire el seccionador y coloque las correspondientes señales de advertencia.
• Desconecte el interruptor de carga en el lado de alta tensión del transformador, cierre la llave de puesta a tierra y complete las medidas de seguridad del interruptor, colgando la correspondiente tarjeta de identificación.
• Acceda a la sala del transformador de aceite; en primer lugar, verifique si el transformador se encuentra en estado de falla de alimentación; a continuación, accione la llave de aislamiento de alta tensión y examine la carcasa, la porcelana y los conductores en busca de deformaciones; en caso de detectar daños, proceda a su sustitución. Compruebe el nivel de aceite; si hay derrame, reemplace la junta. Verifique la eficacia del desecante de silicona; ante cualquier decoloración o fallo grave, realice su remplazo de inmediato.
• Vuelva a apretar los terminales del conductor, los pasadores y los tornillos de puesta a tierra; si se observa aflojamiento, coloque una arandela de resorte nueva y ajuste el tornillo de fijación.
• Verifique que la iluminación periférica del transformador, el sistema de refrigeración y los equipos de eliminación de polvo se encuentren en buen estado; limpie la carcasa del transformador y la porcelana con un paño limpio.
• Verifique el lado de alta presión del transformador del interruptor de carga para asegurarse de que el funcionamiento sea flexible, que haya buen contacto y que la sección de accionamiento esté lubricada.
• Verifique en la sala de transformadores si quedan herramientas; cierre el lado de alta tensión del interruptor de aislamiento y evacúe el lugar.

Certificaciones
 

Nuestra fábrica

Yawei cuenta con una base de fabricación de 240.000 m² y más de 1.200 empleados, entre los cuales se incluyen más de 180 ingenieros y especialistas técnicos. Nuestras capacidades de producción y pruebas respaldan proyectos personalizados de transformadores, conforme a las especificaciones técnicas aprobadas.