Ventajas de los transformadores trifásicos-inmersos en aceite-: diseño y funcionamiento

Descripción general del diseño del transformador sumergido en aceite-trifásico-

Un transformador trifásico sumergido en aceite--está completamente lleno y sellado con aceite aislante. El núcleo y los devanados se encuentran dentro de un tanque corrugado cuyas paredes elásticas absorben la expansión térmica del aceite, por lo que la unidad es un tanque sellado permanentemente sin conservador de aceite en muchos diseños modernos. Los componentes principales son el núcleo de hierro cerrado, los devanados de las ramas del núcleo, el tanque, los casquillos, los radiadores, el cambiador de tomas, el relé de gas, el termómetro y los accesorios de purificación de aceite. El diseño corrugado reduce la altura total del transformador y aísla el aceite de la atmósfera exterior.

Construcción de bobinado y núcleo

El devanado de bajo-voltaje generalmente utiliza una estructura cilíndrica enrollada con una lámina de cobre, excepto en capacidades muy pequeñas donde se usa alambre de cobre; esto proporciona una alta resistencia mecánica y una buena transferencia de calor.

El devanado de alto-voltaje utiliza una estructura cilíndrica de múltiples-capas que equilibra la distribución de amperios-vueltas a lo largo del eje del devanado.

Las vueltas de amperaje-equilibradas dan como resultado una pequeña fuga de flujo magnético, una alta resistencia mecánica y una fuerte capacidad de resistencia a cortocircuitos-.

Estos detalles de construcción mejoran directamente la confiabilidad del transformador en condiciones de sobrecarga y falla, que es una de las principales razones por las que las unidades sumergidas en aceite-dominan en las redes de distribución.

Durabilidad mecánica y de transporte

El núcleo y los devanados de un transformador trifásico sumergido en aceite--se aprietan por separado. Las piezas de ajuste de altura-y los soportes de cables de bajo-voltaje están equipados con tuercas autoblocantes-anti-aflojamiento, y se utiliza una estructura no-colgante para que el conjunto interno no dependa de soportes suspendidos. Esta construcción permite que el transformador resista los golpes y vibraciones del transporte por carretera y marítimo sin aflojarse, lo que reduce el riesgo de daños antes de la instalación.

Secado al vacío y llenado de aceite

La humedad es el contaminante más dañino en el aislamiento de los transformadores. La bobina y el núcleo se secan al vacío y el aceite del transformador se filtra e inyecta al vacío, por lo que la humedad residual dentro del transformador se reduce a un nivel muy bajo. Este proceso preserva la rigidez dieléctrica del aislamiento de papel y del aceite, que es la base de la larga vida útil del transformador.

Ventajas de enfriamiento y sellado

El tanque corrugado proporciona una función de respiración que compensa el cambio de volumen del aceite con la temperatura, por lo que no se requiere un conservador de aceite separado.

La eliminación del conservador reduce la altura total del transformador, lo que simplifica la instalación en espacios limitados.

Debido a que el aceite está aislado del aire exterior, el oxígeno y la humedad no pueden entrar y degradar el aislamiento, por lo que el rendimiento dieléctrico se mantiene con el tiempo.

Calidad y filtración del aceite

Durante el servicio, el aceite realiza dos funciones: aislamiento eléctrico y disipación de calor. El aceite en un transformador en funcionamiento está expuesto a impurezas externas, contacto con el aire en la superficie y altas temperaturas de funcionamiento, todo lo cual degrada su calidad. Las pruebas de rutina del aceite verifican el índice de acidez, el contenido de ácido-soluble en agua, el voltaje de ruptura y la apariencia. Cuando el aceite se ensucia, el circuito de refrigeración dentro de los radiadores puede bloquearse, lo que perjudica la refrigeración y puede provocar sobrecalentamiento y fallos graves. Por lo tanto, la filtración periódica del aceite y, cuando sea necesario, la regeneración o sustitución del aceite son tareas de mantenimiento esenciales, guiadas por los límites de la norma IEC 60422.

Preguntas frecuentes

¿Por qué los transformadores trifásicos-inmersos en aceite-se sellan con un tanque corrugado?

Las paredes corrugadas se flexionan elásticamente para absorber la expansión térmica del aceite, manteniendo el tanque permanentemente sellado sin conservador, lo que reduce la altura y protege el aceite del aire y la humedad.

¿Cuál es la ventaja de los devanados de bajo-voltaje de lámina de cobre?

Los devanados de lámina de cobre proporcionan alta resistencia mecánica, distribución uniforme de la corriente y transferencia de calor eficiente, lo que mejora la capacidad de resistencia a cortocircuitos-y la refrigeración.

¿Por qué es importante el llenado de aceite al vacío?

El secado al vacío y el llenado de aceite al vacío eliminan la humedad del sistema de aislamiento, preservando la rigidez dieléctrica y previniendo el envejecimiento prematuro del aislamiento.

¿Con qué frecuencia se debe probar el aceite del transformador?

Las pruebas de rutina generalmente se realizan anualmente o según el programa de mantenimiento de la empresa de servicios públicos, verificando el voltaje de ruptura, la acidez, el contenido de agua y los gases disueltos según IEC 60422.

¿El diseño sellado significa que el aceite nunca necesita mantenimiento?

No. Incluso en tanques sellados, la calidad del aceite cambia con la temperatura y el envejecimiento, por lo que siguen siendo necesarios muestreos, filtración y verificación periódicos de la rigidez dieléctrica.

¿Qué causa el sobrecalentamiento del transformador sumergido en aceite-?

La sobrecarga, los circuitos de refrigeración bloqueados, el aceite sucio o el aislamiento degradado pueden elevar la temperatura. El relé de gas y el termómetro proporcionan una alerta temprana en caso de fallos en desarrollo.