Transformador montado en poste

Transformador montado en postees un transformador de distribución diseñado para instalación en postes de servicios públicos. La mayoría de las unidades utilizan unConjunto de núcleo y devanado sumergido en líquido.alojado en un tanque de acero sellado. Los transformadores monofásicos suelen tener un tanque cilíndrico asegurado al poste con soportes de montaje, mientras que las instalaciones trifásicas pueden utilizar un transformador trifásico o un banco de tres unidades monofásicas.

Los transformadores montados en postes reducen la electricidad de media tensión a los voltajes más bajos requeridos por cargas residenciales, agrícolas, comerciales e industriales ligeras. Por lo general, se instalan a lo largo de redes aéreas de distribución para suministrar electricidad a edificios individuales o a múltiples ubicaciones conectadas a un alimentador de distribución.

Cubierta de configuraciones comunes5–167 kVA para transformadores monofásicosy30–315 kVA para transformadores trifásicos, con clasificaciones de voltaje primario seleccionadas para coincidir con la red de distribución. Se encuentran disponibles fluidos aislantes a base de aceite mineral y éster, junto con diferentes disposiciones de casquillos, dispositivos de protección y estructuras de montaje.

Los transformadores de distribución montados en postes se fabrican en diferentes configuraciones eléctricas y mecánicas para adaptarseRedes de distribución ANSI/IEEE e IEC. La capacidad, la relación de voltaje, el nivel de aislamiento y la disposición de montaje se seleccionan juntos porque el transformador debe cumplir tanto con los requisitos eléctricos del alimentador como con las limitaciones físicas de la estructura de soporte.

Los valores enumerados representan configuraciones comunes de productos. El realtensión del devanado primario, conexión secundaria, nivel de aislamiento, dimensiones y peso operativoDepende del diseño del transformador seleccionado.

Los precios de los transformadores montados en postes generalmente oscilan entre aproximadamente 800 y 5000 dólares por unidad.para configuraciones de exportación convencionales. Una unidad monofásica pequeña suele ser menos costosa que un transformador trifásico más grande con voltajes nominales más altos y equipo de protección adicional. Los devanados de cobre, los fluidos aislantes de éster, los requisitos especiales de eficiencia y los accesorios específicos de servicios públicos también pueden aumentar el precio. Los modelos más grandes o de diseño especial se cotizan individualmente.

Los transformadores montados en postes están diseñados de acuerdo con las normas aplicables.Estándares IEEE o IEC, dependiendo del mercado de destino, la frecuencia de operación, la clase de voltaje y los requisitos del servicio público. Estas normas cubren el rendimiento eléctrico, el aislamiento, la construcción mecánica y las pruebas.

IEEE C57.12.20-2023cubre transformadores de distribución aéreos de 60 Hz con clasificación de hasta500 kVA, con clasificaciones de alto voltaje que no excedan34.5 kV. Este es el alcance de la norma, no una clasificación de capacidad universal para cada instalación montada en poste. El tamaño máximo práctico del transformador también depende de la estructura del poste, el equipo de montaje y los requisitos de instalación del servicio público.

Para proyectos basados ​​en IEC, las normas pertinentesSerie IEC 60076rige el diseño y las pruebas eléctricas.CEI 60076-2aborda el aumento de temperatura en transformadores sumergidos en líquido, mientras queCEI 60076-3Cubre niveles de aislamiento y pruebas dieléctricas.

Ambas configuraciones se utilizan en sistemas de distribución aérea, pero sus conexiones de devanado, características de carga y disposiciones de montaje difieren.

Transformadores monofásicos montados en postes

A transformador monofásico montado en postenormalmente suministra electricidad monofásica a edificios residenciales, granjas, propiedades rurales y cargas comerciales más pequeñas. Las calificaciones comunes incluyen10, 15, 25, 37,5, 50, 75, 100 y 167 kVA, aunque también hay disponibles unidades más pequeñas.

En una red de distribución en estrella con conexión a tierra de América del Norte, se puede conectar un transformador entre un conductor de fase y el neutro del sistema. Por ejemplo, un alimentador que funciona a12,470Y/7,200 Vtiene aproximadamente7.200 V entre fase y neutro. Un transformador conectado en esta disposición utiliza un devanado primario clasificado para el voltaje de fase a neutro apropiado, aunque el alimentador se identifica comúnmente como un sistema de 12,47 kV.

A Secundario de fase dividida de 120/240 VProporciona conexiones de 120 V para iluminación y tomas de corriente generales, junto con 240 V para equipos domésticos de mayor voltaje. Se encuentran disponibles diferentes disposiciones secundarias para requisitos de distribución industrial o regional.

La disposición de los casquillos primarios depende de la conexión de red.Diseños de un solo bujese utilizan con sistemas adecuados puestos a tierra, mientrasdiseños de dos casquillosProporciona dos terminales primarios aislados para aplicaciones que requieren que ambos extremos del devanado estén conectados externamente.

Transformadores trifásicos montados en postes

A transformador trifásico montado en postesuministra cargas trifásicas como bombas agrícolas, maquinaria de taller, sistemas de ventilación e instalaciones eléctricas comerciales.

Una opción es unatransformador trifásico únicoque contiene el conjunto completo de núcleo y devanado trifásico en un solo tanque. Otro es unbanco de tres transformadores, formado conectando tres unidades monofásicas en una disposición trifásica adecuada.

Un solo tanque trifásico proporciona un conjunto integrado y puede reducir la cantidad de tanques separados y componentes de montaje. Un banco de transformadores monofásicos ofrece posibilidades de reemplazo de unidades individuales y permite a las empresas de servicios públicos utilizar equipos monofásicos estandarizados.

La elección afecta a algo más que al número de tanques.Conexiones de devanados, equilibrio de fases, coordinación de protecciones, peso total instalado y requisitos de tensión secundaria.debe ser compatible con el sistema de distribución. En algunas redes, se puede utilizar una disposición en triángulo abierto con dos transformadores monofásicos, pero su capacidad y características de carga difieren de las de un banco completo de tres transformadores.

Un transformador típico montado en un poste consta de unNúcleo magnético, devanados aislados, tanque de acero, líquido aislante, casquillos y accesorios de montaje en poste.. El conjunto de núcleo y devanado está sumergido en un fluido aislante, que proporciona aislamiento dieléctrico y transfiere calor desde las partes activas al tanque.

Acero eléctrico de grano orientadoSe usa comúnmente para núcleos de transformadores porque sus características magnéticas ayudan a controlar las pérdidas sin carga. Los núcleos de metal amorfo están disponibles en diseños seleccionados donde se requieren menores pérdidas en el núcleo. Para los devanados se utilizan conductores de cobre o aluminio, con aislamiento dispuesto para soportar la tensión normal de funcionamiento y las pruebas dieléctricas especificadas.

El tanque de acero sostiene el conjunto activo y lo protege de la humedad y la contaminación exterior. Las juntas soldadas, los sellos de la tapa y las juntas de los casquillos forman parte del sistema de contención de líquidos. El diseño también se adapta a los cambios en el volumen del líquido aislante a medida que la temperatura de funcionamiento aumenta y disminuye.

Bujes y conexiones externas

Los casquillos de alto voltaje proporcionan conexiones aisladas entre el alimentador aéreo y los devanados del transformador. Los bushings de bajo voltaje transportan energía a los conductores de servicio de salida.

Bujes de porcelana y polímero.se utilizan según la clase de voltaje, el diseño del equipo y los requisitos de la utilidad. Las dimensiones de los terminales y los materiales de los conectores deben adaptarse a los conductores seleccionados, incluidas las conexiones de cobre o aluminio cuando se especifique.

El tanque normalmente incorpora disposiciones de puesta a tierra, puntos de elevación y soportes de montaje. Dependiendo del modelo, los accesorios adicionales pueden incluir undispositivo de alivio de presión, indicación del nivel de aceite, conexión de drenaje o provisión de muestreo.

Protección convencional y CSP

Transformadores convencionales montados en postesgeneralmente dependen de equipos de protección instalados por separado. Un fusible primario puede aislar el transformador durante condiciones de falla específicas, mientras que un descargador de sobretensiones limita las sobretensiones transitorias asociadas con rayos y eventos de conmutación.

A Transformador completamente autoprotegido (CSP)incorpora funciones protectoras seleccionadas en el conjunto del transformador. Dependiendo del diseño, estos pueden incluir unfusible primario interno, disyuntor de bajo voltaje y descargador de sobretensiones. Algunas configuraciones proporcionan manijas de operación externas o indicación de sobrecarga.

Las disposiciones de protección de CSP difieren según el fabricante, la capacidad y la clase de voltaje. No eliminan la necesidad de evaluar los niveles de falla aguas arriba o coordinar la protección con el alimentador de distribución.

El rendimiento eléctrico de un transformador montado en poste está determinado por suCapacidad nominal, relación de tensión, pérdidas, impedancia de cortocircuito y características térmicas..

Pérdida sin cargaocurre siempre que el transformador está energizado, incluso cuando no se suministra electricidad al equipo conectado. Está asociado principalmente con pérdidas magnéticas en el núcleo.Pérdida de cargaEs producido por la corriente que fluye a través de los devanados y los mecanismos de pérdida parásita asociados, aumentando a medida que aumenta la carga eléctrica.

una reducción de40 W en pérdida sin cargarepresenta aproximadamente350 kWh de electricidad al añopara un transformador energizado continuamente durante 8,760 horas. En una red de distribución que contiene cientos de unidades energizadas continuamente, las diferencias en las pérdidas del núcleo pueden tener un efecto mensurable en el consumo anual de energía.

Las clasificaciones eléctricas también determinan la corriente transportada por los terminales secundarios. Por ejemplo, unTransformador monofásico de 50 kVA que suministra 240 Vtiene una corriente secundaria nominal de aproximadamente208 A. A Transformador trifásico de 100 kVA que suministra 415 V línea a línealleva aproximadamente139 A por líneacon carga nominal equilibrada. Estas corrientes influyen en la selección del terminal secundario, el tamaño del conductor y la disposición de las conexiones.

Impedancia de cortocircuitoafecta la caída de voltaje bajo carga y la corriente de falla disponible en el secundario del transformador. Una impedancia más baja generalmente permite una posible corriente de falla más alta, sujeta a la impedancia del sistema aguas arriba. El valor de impedancia medido por sí solo no establece la capacidad total de resistencia a cortocircuitos del transformador; También se deben cumplir el diseño mecánico del devanado y los requisitos de resistencia aplicables.

Los transformadores montados en postes generalmente usanrefrigeración ONAN, en el que el calor de los devanados pasa al líquido aislante y se libera a través de la superficie del tanque al aire circundante sin bombas ni ventiladores.

La capacidad de carga continua depende de la temperatura ambiente, el aumento de temperatura del devanado y el área de la superficie de enfriamiento. En sitios con temperaturas ambiente altas o altitud elevada, un transformador puede requerir un diseño térmico o clasificación operativa diferente para mantener los límites de temperatura especificados.

La fabricación de transformadores comienza con laconjunto de núcleo y devanado. Las laminaciones del núcleo se apilan y aseguran para mantener las características magnéticas requeridas, mientras que los devanados se forman con colocación de conductores, espesor de aislamiento y espacios libres eléctricos controlados.

Los devanados y el aislamiento ensamblados se secan antes del llenado de aceite. La humedad que queda en el aislamiento sólido puede reducir la rigidez dieléctrica y contribuir al deterioro del aislamiento durante la operación. Por lo tanto, los procesos de secado y llenado de líquido están estrechamente relacionados con el rendimiento de aislamiento a largo plazo del transformador.

Eltanque de acerose fabrica y suelda antes de instalar el conjunto activo y los accesorios especificados. Se verifica la integridad mecánica y fugas de las uniones soldadas, casquillos, juntas y conexiones de la tapa. Luego se termina el tanque con el sistema de recubrimiento apropiado para el entorno de instalación.

Después del montaje,pruebas eléctricas de fábricamedidasresistencia del devanado, relación de tensión, polaridad o relación de fase, pérdida sin carga, pérdida con carga e impedancia de cortocircuito. Las pruebas dieléctricas verifican el sistema de aislamiento con los requisitos eléctricos especificados.

Pruebas bajo los métodos aplicables deIEEE C57.12.90oCEI 60076podrá complementarse con comprobaciones adicionales necesarias para el proyecto. Las pruebas de resistencia al aumento de temperatura, impulsos de rayos y cortocircuitos se abordan a través de los requisitos de prueba de tipo o diseño aplicables y no se repiten automáticamente en cada unidad fabricada.

La inspección final también examina laacabado del tanque, casquillos, soportes de montaje, conexiones a tierra, placa de identificación y accesorios instalados. Los registros de pruebas eléctricas y los detalles de identificación están asociados con el número de serie del transformador correspondiente.

El peso operativo de un transformador montado en poste incluye eltanque, núcleo y devanados, líquido aislante y accesorios instalados. Este peso actúa sobre el poste a través de los soportes de montaje o plataforma de soporte.

Se puede montar una pequeña unidad monofásica directamente contra el poste utilizando un dispositivo de suspensión adecuado. Los transformadores de mayor tamaño y las instalaciones trifásicas pueden requerir crucetas, plataformas o estructuras de soporte bipolares. El diseño mecánico debe tener en cuenta el peso del equipo, la geometría de montaje y las cargas ambientales.

La instalación al aire libre también expone el transformador a condiciones que influyen en el aislamiento y la vida útil.

Autorizaciones eléctricasdependen del voltaje del sistema, la disposición de los conductores cercanos y los requisitos de los servicios públicos locales. Los casquillos, los cortacircuitos de fusibles y los descargadores de sobretensiones necesitan una separación suficiente de los equipos energizados adyacentes y de las estructuras conectadas a tierra.

Cargas de viento, hielo y sísmicas., cuando corresponda, influyen en la estructura de soporte y el hardware de montaje. Los lugares con aves u otros animales silvestres pueden requerir cubiertas de casquillos aislados y componentes adicionales de protección de la vida silvestre para reducir las fallas relacionadas con el contacto.

En ubicaciones costeras, la sal en el aire puede acelerar el deterioro del acero y los accesorios expuestos. Sistemas de recubrimiento diseñados para cumplirIEEE C57.12.30Se puede especificar para equipos adecuados montados en postes, junto con herrajes adecuados resistentes a la corrosión.

La temperatura ambiente alta, la exposición solar y el movimiento restringido del aire pueden aumentar la temperatura de funcionamiento del transformador. La altitud del sitio es otra consideración porque la densidad del aire reducida afecta la disipación de calor y el rendimiento del aislamiento externo.

Estas condiciones de instalación influyen en la idoneidad de la disposición completa del transformador, incluso cuando los kVA y los voltajes nominales requeridos son correctos.

Los transformadores montados en postes se utilizan principalmente en redes de distribución conconductores aéreos de media tensión, especialmente cuando el espacio para equipos a nivel del suelo es limitado o las cargas están distribuidas en un área grande.

Distribución residencial ruralComúnmente se utilizan unidades monofásicas para abastecer viviendas individuales, grupos de viviendas y edificios comunitarios. La colocación de transformadores a lo largo del alimentador de media tensión permite que los conductores de servicio de baja tensión lleguen a los clientes cercanos sin extender un solo circuito de baja tensión a una distancia excesiva.

Instalaciones agrícolaspueden necesitar electricidad para bombas de riego, equipos de manipulación de cereales, ventilación, refrigeración y edificios agrícolas. Las instalaciones más pequeñas pueden funcionar con suministros monofásicos, mientras que los equipos más grandes impulsados ​​por motor a menudo requieren energía trifásica. Las características de arranque del motor y el servicio operativo influyen en la capacidad del transformador necesaria para estas cargas.

Instalaciones comercialescomo negocios al borde de la carretera, tiendas rurales, pequeños almacenes y edificios de servicios pueden recibir energía de equipos de distribución montados en postes donde la red eléctrica existente utiliza líneas aéreas.

Sitios industriales ligerosPodrá utilizar transformadores trifásicos para talleres, equipos de procesamiento y sistemas de energía auxiliar. El equipo debe adaptarse a la carga operativa combinada y los cambios de voltaje asociados con el arranque de motores u otras cargas intermitentes de alta corriente.

Comunidades remotas y redes de servicios públicos dispersasTambién utilice transformadores montados en postes porque se pueden instalar unidades individuales en puntos adecuados a lo largo de los alimentadores aéreos. Las posiciones y clasificaciones del transformador se pueden seleccionar para reflejar la distribución de las cargas conectadas.

EnTubo octal, las especificaciones de los transformadores montados en postes se comparan con el sistema de distribución y las condiciones de instalación reales. ElTensión del devanado primario, capacidad nominal, conexión secundaria, nivel de aislamiento, disposición de los bushings y equipo de protección.se controlan juntos. En redes en estrella conectadas a tierra, el voltaje de línea a línea del alimentador difiere del voltaje aplicado a través del devanado de un transformador de fase a neutro, lo que hace que la clasificación de voltaje primario correcta sea particularmente importante. Para unidades de reemplazo, existentesposiciones de montaje y conexiones de conductoresTambién se consideran para minimizar las modificaciones durante la instalación.

Los detalles del equipo se trasladan a la documentación del proyecto.Planos de disposición general, datos de placa de identificación, informes de pruebas de fábrica e información de embalaje.coinciden con el transformador preparado para el envío. Para pedidos repetidos o proyectos de reemplazo, se pueden hacer referencia a especificaciones y dibujos anteriores para mantener el nivel requerido.Clasificaciones eléctricas, disposición de terminales y detalles de montaje..

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Preguntas frecuentes

 

 

01. ¿Puede funcionar un transformador montado en poste de 60 Hz en una red eléctrica de 50 Hz?

No automáticamente. Al mismo voltaje, reducir la frecuencia de 60 Hz a 50 Hz aumenta la relación voltaje-frecuencia en un 20%, con el riesgo de saturación del núcleo y sobrecalentamiento. El transformador debe tener una clasificación de 50 Hz o estar aprobado para operación de doble frecuencia.

02. ¿Por qué algunos transformadores monofásicos montados en postes tienen un casquillo de alto voltaje y otros dos?

La disposición depende de la conexión del devanado primario y de la puesta a tierra del sistema. Las unidades de un solo casquillo utilizan una conexión de retorno interna en sistemas adecuados puestos a tierra, mientras que las unidades de dos casquillos brindan acceso a ambos terminales primarios.

03. ¿Puede un transformador montado en poste suministrar equipos con una alta corriente de arranque del motor?

Sí, si su regulación de voltaje, impedancia de cortocircuito y capacidad térmica se adaptan al motor. Las corrientes de arranque altas pueden causar caídas de voltaje temporales, por lo que los requisitos de arranque deben evaluarse por separado de los kVA de funcionamiento.

04.¿Los transformadores montados en postes se envían con aceite aislante en su interior?

Muchos transformadores sellados se envían precargados con aceite aislante. Las unidades enviadas sin su carga completa de aceite requieren un llenado adecuado, control de humedad y verificaciones previas a la energización antes de su operación.

Certificaciones

 

Certificado CE

Certificado ISO 9001

Certificado API Q1

Certificado ABS

AP-5L Certificado

API-5CT Certificado

 

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