Guía de transformadores de media tensión

 

 

Los transformadores de media tensión son componentes fundamentales de la infraestructura eléctrica moderna. Mientrastransformadores de alto voltajese utilizan principalmente para la transmisión de energía a granel a largas distancias-aumentando la producción del generador para minimizar las pérdidas en la línea-los transformadores de voltaje medio operan dentro de la red de distribución, convirtiendo la energía eléctrica de un nivel de voltaje a otro dentro del rango medio. Esto permite la entrega segura y eficiente de energía a través de sistemas industriales, comerciales y de servicios públicos. Por lo tanto, comprender las características, los tipos y los criterios de selección de los transformadores de media tensión es esencial para los ingenieros, administradores de instalaciones y profesionales de adquisiciones involucrados en el diseño y mantenimiento de sistemas eléctricos.

 

 

1.1 Definición

Un transformador de voltaje medio es un dispositivo eléctrico que convierte energía eléctrica entre niveles de voltaje medio-generalmente el voltaje de distribución entrante-y voltajes más bajos adecuados para aplicaciones de uso final-. En términos prácticos, un transformador de media tensión recibe energía a tensiones que van desde aproximadamente2,4 kV a 69 kVy lo reduce a voltajes de utilización como 480 V, 208 V u otros niveles requeridos por la carga.

Los límites de voltaje exactos varían ligeramente según el estándar que consulte. Según ANSI (Instituto Nacional Estadounidense de Estándares), los transformadores de media tensión pueden manejar voltajes de2,4kV hasta 69kV. IEEE define los sistemas de media tensión en los Estados Unidos como que normalmente van desde5 kV a 35 kVpara la mayoría de las aplicaciones de distribución, con equipos comúnmente clasificados en 5 kV o 15 kV. En Europa, la norma EN 50588-1 define los transformadores de media potencia como aquellos de mayor tensión para equipos superiores a 1,1 kV pero no superiores a 36 kV.

 

1.2 Papel en el sistema de distribución de energía

Para comprender dónde encajan los transformadores de media tensión, es útil imaginarse la jerarquía más amplia de distribución de energía:

Generación → Transmisión:Las plantas de energía generan electricidad a voltajes relativamente bajos, que luego se aumentan a voltajes altos o extra{0}}altos (115 kV a 765 kV) para una transmisión eficiente a larga-distancia.

Transmisión → Distribución:En las subestaciones, los voltajes altos se reducen a voltajes medios (típicamente de 5 kV a 35 kV) para su distribución a través de alimentadores primarios.

Distribución → Cliente:Los transformadores de media tensión proporcionan la transformación de tensión final, reduciendo la tensión de distribución a niveles de utilización (por ejemplo, 480 V, 240 V, 120 V) para los clientes de uso final-.

En muchos casos, una empresa de servicios públicos suministra energía a una instalación a media tensión, y la instalación posee y opera su propio transformador de media tensión para reducirla a baja tensión. Este acuerdo permite que la instalación aproveche los menores costos de energía asociados con el servicio de media tensión y le brinda al propietario un mayor control sobre la calidad de la energía.

1.3 Estándares clave y cumplimiento

Los transformadores de media tensión se fabrican de acuerdo con una variedad de estándares industriales, en particular los de IEEE e IEC. En los Estados Unidos, las características y funcionalidades de la mayoría de los transformadores de distribución se incluyen enEstándar IEEE C57.12.00(Requisitos generales estándar para transformadores de distribución, potencia y regulación sumergidos en líquido). Sin embargo, muchas otras normas se aplican a tipos y aplicaciones de transformadores específicos:

• IEEE C57.12.01:Requisitos generales estándar para transformadores de potencia y distribución de tipo seco-
• IEEE C57.12.34:Requisitos para transformadores de distribución trifásicos-tipo-compartimentales, auto-enfriados y trifásicos-montados en plataforma
• IEEE C57.12.28/29:Integridad del gabinete del equipo montado en plataforma-
• CEI 60076:Serie de normas internacionales para transformadores de potencia, incluidos transformadores de potencia media
• NEMA TP-1:Guía para determinar la eficiencia energética de transformadores de distribución
• DOE 10 CFR Parte 431:Estándares de eficiencia del Departamento de Energía de EE. UU. para transformadores de distribución

Para instalaciones en los Estados Unidos, el cumplimiento de lasCódigo Eléctrico Nacional (NFPA 70)también es obligatorio. En Canadá, elCódigo Eléctrico Canadiense (CEC)aplica.

 

 

 

No todos los transformadores de media tensión son iguales. La elección del tipo de transformador tiene profundas implicaciones para el costo, la seguridad, los requisitos de instalación y la confiabilidad-a largo plazo.

 

2.1 Tipo líquido-inmerso frente a seco-

Ésta es la distinción más fundamental entre los transformadores de media tensión.

Las compensaciones-entre estas dos familias son sustanciales:

Atributo	Líquido-sumergido	Tipo seco-
Riesgo de incendio	Más alto-requiere protección contra incendios para uso en interiores	Bajo-adecuado para instalación en interiores
Eficiencia de enfriamiento	Excelente (el aceite conduce bien el calor)	Moderado (depende de la circulación del aire)
Mantenimiento	Se requieren pruebas y filtración periódicas del aceite.	Bajo mantenimiento
Esperanza de vida	30 a 40 años típicos	20 a 30 años típico
Aplicaciones típicas	Subestaciones exteriores, distribución de servicios públicos.	Instalaciones interiores, edificios comerciales.
Costo inicial	Generalmente más bajo para la misma calificación	Generalmente más alto para la misma calificación
Riesgo ambiental	Las fugas de petróleo pueden contaminar el suelo	Sin líquido, sin riesgo de derrame

 

2.2 Transformadores de subestaciones

2.3 Transformadores montados en plataforma-

Transformadores montados-de 2,4 polos

2.5 Transformadores de resina fundida

 

 

 

La construcción física del núcleo de un transformador determina su eficiencia, pérdidas y características de rendimiento.

3.1 Materiales principales

El núcleo sirve como camino magnético para la transferencia de energía entre los devanados primario y secundario. Las propiedades de su material influyen directamente en las pérdidas sin carga (pérdidas en el núcleo), la eficiencia y el aumento de temperatura.

Acero al silicio de grano-orientado (GOSS)sigue siendo el material central más utilizado para transformadores de media tensión. Ofrece alta permeabilidad magnética y bajas pérdidas por corrientes parásitas. GOSS está diseñado con una orientación de grano preferida que alinea los dominios magnéticos con la dirección del flujo magnético, maximizando la eficiencia.

Aleaciones de metales amorfoshan surgido como una alternativa para los transformadores de distribución energéticamente-eficientes. Estos materiales ofrecen pérdidas de hierro ultra-bajas-normalmente entre un 70% y un 80% menos que el acero al silicio convencional-pero a un costo de material más alto. Son particularmente atractivos para transformadores que operan con cargas bajas durante períodos prolongados.

Aleaciones magnéticas blandas nanocristalinas.exhiben excelentes propiedades magnéticas a altas frecuencias y se utilizan principalmente en transformadores electrónicos o de propósito especial-en lugar de unidades de distribución convencionales de 50/60 Hz.

 

 

 

La selección del transformador adecuado comienza con la comprensión de sus clasificaciones fundamentales.

4.1 Clasificaciones de voltaje

Cada transformador de media tensión tiene dos tensiones nominales críticas: tensión primaria (el lado de entrada) y tensión secundaria (el lado de salida). Por ejemplo, un transformador de 13,8 kV/480 V recibe 13,8 kV en el lado primario y entrega 480 V en el lado secundario.

Los transformadores también tienen un nivel de impulso básico (BIL), que representa el voltaje máximo que el aislamiento puede soportar durante un rayo o una sobretensión de conmutación. Para transformadores de media tensión, las clasificaciones BIL varían de 60 kV a 150 kV o más, según la clase de voltaje y la aplicación.

Clasificaciones de 4,2 kVA

La clasificación de kVA (kilovoltios-amperios) de un transformador indica su capacidad de potencia aparente-cuánta corriente puede transportar sin sobrecalentarse. Los tamaños kVA estándar de transformadores de media tensión trifásicos- incluyen:30, 45, 75, 112,5, 150, 225, 300, 500, 750, 1.000, 1.500, 2.000 y 2.500 kVA.

Elegir la clasificación de kVA correcta es fundamental. Un transformador de tamaño insuficiente se sobrecalentará, reduciendo la vida útil del aislamiento y provocando potencialmente fallas prematuras. Un transformador sobredimensionado aumenta el costo inicial y puede funcionar de manera ineficiente con cargas livianas, ya que las pérdidas en el núcleo existen independientemente de la carga.

4.3 Aumento de temperatura y clases de aislamiento

Los transformadores se enumeran con una clasificación de aumento de temperatura-generalmente 80 grados, 115 grados o 150 grados -que indica cuánto aumentará la temperatura del transformador por encima de la temperatura ambiente bajo carga completa. Un transformador con un aumento de 80 grados funciona significativamente más frío que uno clasificado para un aumento de 150 grados, lo que puede traducirse en una vida útil más larga del aislamiento y una mejor eficiencia, pero también en un costo inicial más alto.

Las clases de aislamiento (Clase A a 105 grados, Clase B a 130 grados, Clase F a 155 grados, Clase H a 180 grados) definen la temperatura máxima de funcionamiento que los materiales aislantes pueden soportar sin una degradación significativa.

 

 

 

La forma en que se conectan los devanados de un transformador determina su desempeño con cargas desequilibradas, armónicos y fallas a tierra.

5.1 Tipos de conexión básicos

Hay tres fundamentalesconexión de bobinadoesquemas:

Conexión en estrella (estrella) (Y):Un extremo de cada devanado de fase está conectado en un punto común (el neutro). Una conexión en estrella proporciona un punto neutro que puede conectarse a tierra.

Conexión delta (D):Las fases están conectadas en bucle cerrado, sin punto neutro. Las conexiones en delta están inherentemente equilibradas y proporcionan una ruta para corrientes de secuencia cero-.

Conexión en zigzag (Z):Una conexión especializada que se utiliza principalmente para poner a tierra transformadores o transformadores con potencias nominales más pequeñas. Las conexiones en zigzag normalmente se utilizan sólo en el lado secundario.

 

5.2 Notación de grupos de vectores

El grupo de vectores de un transformador describe la configuración del devanado y la relación de fase entre los voltajes primario y secundario. La notación sigue un formato estándar:

La primera letra (mayúscula) indica la conexión del devanado primario: D para delta, Y para estrella, Z para zigzag.

La segunda letra (minúscula) indica la conexión del devanado secundario.

Una "n" indica que se saca el punto neutro.

El número indica el desplazamiento de fase en notación de hora-reloj (multiplica por 30 grados para obtener grados de retraso).

5.3 Comparación de Dyn11 e Yyn0

Dos grupos de vectores dominan las aplicaciones de distribución:Dyn11yYyn0.

Dyn11presenta primario conectado en delta-(D) y secundario conectado en estrella-con neutro (yn), con un desplazamiento de fase de 330 grados (11 en el reloj). El primario delta proporciona una ruta de circulación para corrientes de secuencia cero-y atrapa los armónicos triples (tercero, noveno, etc.), evitando que se reflejen en la red de suministro. Dyn11 también maneja cargas desequilibradas excepcionalmente bien, lo que lo convierte en la opción preferida para sistemas de distribución modernos con cargas no-lineales, como computadoras, iluminación LED y variadores de frecuencia.

Yyn0presenta primario-conectado en estrella (Y) y secundario-conectado en estrella con neutro (yn), con desplazamiento de fase cero. La estrella primaria carece de una ruta de retorno para corrientes de secuencia cero-. En consecuencia, pueden aparecer armónicos triples en la tensión primaria y las cargas desequilibradas pueden provocar un cambio de neutro, lo que provoca desequilibrios de tensión de fase. Yyn0 generalmente se limita a aplicaciones con contenido armónico mínimo y cargas equilibradas. Existe una restricción adicional: en los transformadores Yyn0, la corriente de la línea neutra no debe exceder el 25% de la corriente nominal del devanado secundario, mientras que Dyn11 puede manejar hasta el 75%.

En resumen, para la mayoría de las aplicaciones modernas-particularmente aquellas que involucran cargas no-lineales, centros de datos, plantas industriales o cualquier instalación con cargas monofásicas-importantes-Dyn11 es el grupo de vectores elegido.

 

Dimensionar adecuadamente un transformador es una de las decisiones más importantes en el diseño de un sistema eléctrico. Los errores en esta etapa pueden provocar años de ineficiencia o fracasos prematuros.

6.1 Procedimiento de dimensionamiento paso-a-paso

Paso 1: Calcule la potencia de carga total.Compile un inventario de todas las cargas conectadas aguas abajo de los motores del transformador-, iluminación, HVAC, equipos de oficina y maquinaria de producción.

Paso 2: aplicar factores de simultaneidad.No todas las cargas funcionan a plena capacidad simultáneamente. Un factor de diversidad (normalmente de 0,7 a 0,9) explica esta realidad.

Paso 3: Tenga en cuenta las corrientes de arranque del motor.Las cargas inductivas, como los motores, consumen de 3 a 7 veces su corriente de funcionamiento normal durante el arranque. El transformador debe tener capacidad suficiente para manejar estas corrientes de irrupción sin una caída excesiva de voltaje.

Paso 4: aplique un margen de seguridad.Agregue entre un 20% y un 30% de capacidad adicional para adaptarse a las fluctuaciones de carga y futuras expansiones.

Paso 5: Calcule la capacidad del transformador.Usa la fórmula:

Capacidad del transformador (kVA)=Potencia de carga total (kW) ÷ Factor de potencia × Margen de seguridad

Los factores de potencia típicos oscilan entre 0,8 y 0,95 para la mayoría de las cargas industriales y comerciales.

Paso 6: seleccione el siguiente tamaño estándar.Redondee al alza la clasificación de kVA estándar más cercana de la lista de la Sección 4.2.

 

6.2 Consideraciones ambientales y de aplicación

El cálculo del tamaño es sólo el comienzo. Varios otros factores influirán en su selección final:

• Ambientes de alta temperatura:Para instalaciones en temperaturas ambiente elevadas o por encima de los 1000 metros de altitud, reduzca la capacidad nominal entre un 5% y un 20% debido a una menor eficiencia de enfriamiento y aislamiento.
• Contenido armónico:Los sistemas con cargas sustanciales no-lineales (variadores de frecuencia, sistemas UPS, iluminación LED, computadoras) pueden requerir un transformador con unCalificación del factor K-para manejar el calentamiento armónico sin reducción de potencia.
• Entorno de instalación:Los transformadores de tipo seco-generalmente se prefieren para instalaciones interiores donde la seguridad contra incendios es una preocupación. Las unidades sumergidas en líquido-son más rentables-para instalaciones al aire libre con espacio y contención adecuados.
• Cargas de choque:Para cargas como soldadores o compresores que imponen demandas de corriente altas y repentinas, aumente la capacidad entre un 10% y un 30%.

 

6.3 Estándares de Eficiencia y Energía

Eficiencia energéticase ha convertido en una consideración cada vez más importante en la selección de transformadores, impulsada tanto por los costos operativos como por los requisitos regulatorios.

En los Estados Unidos, elDepartamento de Energía (DOE)estableció estándares de eficiencia obligatorios para transformadores de distribución, a partir del 1 de enero de 2016, según 10 CFR Parte 431. Estos estándares, que se aplican a cualquier transformador de distribución fabricado en esa fecha o después y vendido en cualquier estado de EE. UU., se basan en la eficiencia medida a35% de carga-lo que refleja investigaciones que muestran que la mayoría de los transformadores de distribución operan a aproximadamente el 35% de la capacidad nominal en promedio.

Para aplicaciones que exigen la máxima eficiencia,NEMA PrimaLos transformadores de eficiencia ofrecen aproximadamente un 30% menos de pérdidas que los requisitos del DOE 2016. Si bien la prima de costo inicial puede ser significativa, el período de recuperación a través de pérdidas de energía reducidas suele ser atractivo para los transformadores cargados continuamente.

 

6.4 Impedancia

Impedancia del transformador(expresado como porcentaje) determina cuánto limita el transformador la corriente de falla y cuánta caída de voltaje ocurre bajo carga. Los transformadores de distribución estándar suelen tener impedancias que oscilan entre el 2% y el 8%. Una impedancia más alta reduce la corriente de falla y protege los equipos aguas abajo, pero aumenta la caída de voltaje.

 

 

 

La instalación adecuada es fundamental para la seguridad, el rendimiento y la longevidad del transformador. Una instalación que no cumpla con los requisitos del código puede provocar sobrecalentamiento, riesgos eléctricos, fallas de inspección y posibles responsabilidades legales.

7.1 Espacio libre y de trabajo

El Código Eléctrico Nacional (NEC) exige un espacio de trabajo adecuado alrededor de los equipos eléctricos para permitir una operación, mantenimiento e inspección seguros y listos. Los requisitos clave incluyen:

• Altura mínima del espacio libre de trabajo:2,0 m (6,5 pies)
• Ancho mínimo del espacio libre de trabajo:914 milímetros (3 pies)
• Espacio libre delantero:Mínimo 3 pies (0,9 m) frente a los gabinetes del transformador para inspección y mantenimiento
• Espacio libre de ventilación:Normalmente, de 150 a 300 mm (6 a 12 pulgadas) alrededor de superficies ventiladas para transformadores de tipo seco-para permitir el flujo de aire sin obstáculos.

Para los transformadores montados en plataforma-, los requisitos de espacio específicos dependen de la instalación. El NEC no siempre prescribe espacios libres izquierdo, derecho y trasero en términos explícitos, pero se deben seguir los códigos locales y las instrucciones del fabricante. FM Global, por ejemplo, exige 25 pies entre transformadores llenos de aceite mineral-, aunque este requisito se reduce a cero para los transformadores que utilizan fluidos menos-inflamables.

7.2 Separación de compartimentos

Para instalaciones de media tensión, los compartimentos de media tensión y baja tensión deben estar separados con una barrera de acero que se extienda en toda la altura y profundidad de los compartimentos. Ambos compartimentos deben estar construidos con chapa de acero que cumpla con los requisitos ANSI.

7.3 Puesta a tierra

Una conexión a tierra adecuada es esencial para la seguridad y la protección del equipo. La resistencia a tierra normalmente debe mantenerse enMenor o igual a 10 ohmios. El neutro del transformador (si está presente) debe estar conectado a tierra adecuadamente de acuerdo con el diseño del sistema y los códigos aplicables. Los requisitos de conexión a tierra se detallan en el artículo 250 del NEC.

7.4 Protección contra incendios

Para transformadores llenos de aceite-instalados en interiores o cerca de edificios, es posible que se requieran medidas de protección contra incendios. Estos pueden incluir:

• Muros o barreras resistentes al fuego-
• Sistemas automáticos de extinción de incendios.
• Contención de petróleo (cuencas de contención de derrames o pozos-de contención de petróleo)
• Sistemas automáticos de diluvio de agua para instalaciones más grandes

El tipo de fluido utilizado en el transformador también afecta los requisitos de protección contra incendios. Los transformadores llenos de fluidos menos-inflamables o biodegradables pueden calificar para espacios libres reducidos y medidas de protección contra incendios simplificadas.

 

 

 

La protección de un transformador de media tensión requiere un enfoque coordinado que aborde tanto las fallas internas como las perturbaciones externas del sistema.

8.1 Protección contra sobrecorriente

Los requisitos NEC para la protección contra sobrecorriente del transformador dependen de la impedancia del transformador. Para transformadores con 6% de impedancia o menos, el NEC requiere protección tanto primaria como secundaria. El fusible principal no debe exceder el 300 % de la corriente de carga completa-(FLA) primaria, y el dispositivo de sobrecorriente secundario a 480 V no debe exceder el 125 % de la FLA secundaria.

8.2 Fusibles versus disyuntores

La elección entre fusibles y disyuntores para la protección de transformadores implica compensaciones-:

En muchas redes de distribución, se utiliza un enfoque combinado: fusibles en el lado primario para protección contra cortocircuitos-, combinados con un disyuntor principal de bajo-voltaje que proporciona protección contra sobrecargas.

 

 

 

 

 

Incluso el transformador más confiable requiere un mantenimiento regular para alcanzar su vida útil completa. Un programa de mantenimiento bien-puede extender la vida útil del transformador de 20 a 30 años típicos a 40 años o más.

9.1 Mantenimiento predictivo

El mantenimiento predictivo utiliza herramientas de diagnóstico para identificar problemas potenciales antes de que conduzcan a una falla.

• Análisis de gases disueltos (DGA):La herramienta más potente para evaluar el estado de los transformadores-inmersos en aceite. Al analizar los gases disueltos en el aceite aislante-hidrógeno, metano, acetileno, etileno-los técnicos pueden detectar problemas como sobrecalentamiento, formación de arcos y roturas del aislamiento. La DGA periódica proporciona una alerta temprana sobre el desarrollo de fallas y ayuda a priorizar las actividades de mantenimiento.
• Termografía infrarroja (escaneo IR):Las imágenes térmicas detectan puntos calientes que indican conexiones flojas, uniones de alta-resistencia, sobrecarga o aislamiento defectuoso. Para transformadores de tipo compartimento-, el IR a veces puede detectar un calentamiento anormal de contactos degradados u otras fallas de funcionamiento que causan un aumento de temperatura en las superficies externas.
• Monitoreo de descarga parcial (PD):Las descargas parciales son indicadores tempranos del deterioro del aislamiento. El monitoreo de PD utiliza sensores para detectar descargas eléctricas que ocurren dentro del sistema de aislamiento del transformador antes de que se conviertan en fallas totales.

9.2 Mantenimiento preventivo

El mantenimiento preventivo sigue un cronograma fijo para abordar el desgaste normal.

• Muestreo y pruebas regulares de aceite:Las pruebas de voltaje de ruptura miden la fuerza aislante del aceite; Un BDV bajo indica contaminación o humedad. El contenido de humedad debe medirse mediante valoración Karl Fischer y mantenerse dentro de límites aceptables.
• Inspección de bujes:Inspección visual en busca de grietas, acumulación de suciedad y daños. Las pruebas de capacitancia y tan delta evalúan la condición del aislamiento del aislador.
• Mantenimiento del cambiador de tomas:Para transformadores con cambiadores de tomas en carga (OLTC), se debe verificar el nivel de aceite, inspeccionar y limpiar los contactos para detectar depósitos de carbón y reemplazar el aceite si está contaminado.
• Comprobaciones de estanqueidad y detección de fugas:Las fugas de aceite deben identificarse y repararse rápidamente para mantener la integridad del aislamiento y prevenir la contaminación ambiental.

9.3 Frecuencias de inspección

Si bien las frecuencias específicas dependen de la criticidad del transformador y del entorno operativo, las pautas generales incluyen:

• Inspecciones visuales:Mensual a trimestral, centrándose en niveles de aceite, fugas, ruidos inusuales y estado general.
• Termografía infrarroja:Anualmente o con mayor frecuencia para transformadores críticos.
• Muestreo de aceite y DGA:Anualmente para instalaciones estándar; seme-al año para transformadores críticos o muy cargados
• Pruebas eléctricas (resistencia de aislamiento, relación de espiras, resistencia del devanado):Cada 2 a 5 años
• Revisión integral:Cada 10 a 15 años para transformadores de potencia grandes.

 

 

 

Los transformadores de media tensión sirven para una gama notablemente diversa de aplicaciones.

10.1 Instalaciones industriales

En las plantas y fábricas de fabricación, los transformadores de media tensión suministran energía a motores, maquinaria y equipos grandes que requieren niveles de tensión más altos para un rendimiento óptimo. Industrias como la automotriz, de procesamiento químico, de minería y de fabricación de acero generalmente operan sus propios sistemas de distribución de voltaje medio, con transformadores que reducen el voltaje de la red pública al voltaje de distribución de la planta y transformadores adicionales que reducen aún más el voltaje a los niveles de utilización de la máquina.

10.2 Edificios comerciales

Los complejos de oficinas, centros comerciales, hospitales, hoteles y otros establecimientos comerciales dependen de transformadores de media tensión para iluminación, HVAC, ascensores y otras cargas eléctricas esenciales. Los grandes edificios comerciales suelen recibir un servicio primario de media tensión (normalmente 13,8 kV o 4,16 kV), que se reduce a 480 V para la distribución en todo el edificio, con transformadores adicionales de baja-tensión que dan servicio a cargas de 120/208 V.

10.3 Subestaciones de servicios públicos

Las empresas de servicios eléctricos utilizan transformadores de media tensión para reducir la tensión de las líneas de transmisión a niveles más bajos adecuados para la distribución a clientes residenciales y comerciales. Estos transformadores-propiedad de la empresa de servicios públicos forman la columna vertebral del sistema de distribución.

10.4 Sistemas de energía renovable

Los parques solares y eólicos incorporan transformadores de media tensión para conectar la electricidad generada a la red. A medida que la energía renovable continúa creciendo, la demanda de transformadores de voltaje medio diseñados específicamente para estas aplicaciones-incluidos diseños que manejan el flujo de energía bidireccional y amplias fluctuaciones de voltaje-ha aumentado sustancialmente.

10.5 Centros de datos

Los centros de datos se encuentran entre las aplicaciones más exigentes para los transformadores de media tensión. Requieren una confiabilidad extremadamente alta (a menudo redundancia N+1 o 2N), excelente calidad de energía y alta eficiencia debido al funcionamiento continuo. La mayoría de los centros de datos utilizan un servicio de media tensión (a menudo 13,8 kV o 15 kV) reducido a 480 V, con transformadores secundarios que alimentan los sistemas UPS y las unidades de distribución de energía.

10.6 Instalaciones sanitarias

Los hospitales y centros sanitarios utilizan transformadores de media tensión para alimentar varios tableros de distribución de bajo-voltaje, con transformadores separados que sirven a ramas críticas, ramas de seguridad humana y ramas de energía normal para garantizar que los sistemas esenciales sigan funcionando en cualquier escenario de falla.

 

 

 

Trabajar con transformadores de media tensión exige un estricto cumplimiento de los protocolos de seguridad. Estos dispositivos transportan altos voltajes y presentan importantes riesgos eléctricos:

• Sólo personal calificadodebe manipular o trabajar en transformadores de media tensión.
• Desenergiza siempre-transformador y verifique que el voltaje sea cero antes de acercarse.
• Poner a tierra el transformadordespués de-desenergizar y antes de realizar cualquier trabajo.
• Mantenga distancias de aproximación adecuadasbasado en el nivel de voltaje.
• Utilice equipo de protección personal (EPP) adecuadoclasificado para la corriente de falla disponible.
• Siga los procedimientos de bloqueo/etiquetado (LOTO)según lo exigen las regulaciones de OSHA.

 

 

 

El costo total de propiedad de un transformador de media tensión va mucho más allá del precio de compra inicial.

Costo inicial de adquisiciónvaría significativamente según el tipo: los transformadores de tipo seco-normalmente cuestan más por adelantado que las unidades sumergidas en líquido-de la misma clasificación, mientras que las unidades de eficiencia premium-tienen un precio más alto que los modelos de eficiencia-estándar.

Costos de instalaciónincluir la preparación del sitio, plataforma o cimientos de concreto, conexiones eléctricas, conexión a tierra, protección contra incendios (si es necesario) y consideraciones de espacio libre para acceso futuro.

Pérdidas de energíarepresentan el costo operativo continuo más significativo. No hay-pérdidas de carga (pérdidas en el núcleo) las 24 horas del día, los 365 días del año, independientemente de la carga. Las pérdidas de carga (pérdidas de cobre) varían con el cuadrado de la corriente de carga. Para un transformador que opera continuamente con cargas moderadas, las pérdidas de energía durante una vida útil de 30-años pueden exceder con creces el precio de compra inicial. Invertir en un transformador de mayor eficiencia con menores pérdidas a menudo genera retornos financieros atractivos.

Costos de mantenimientodependen del tipo de transformador (el sumergido en líquido-requiere pruebas periódicas de aceite, el tipo seco-requiere menos), la ubicación de la instalación y la criticidad de las operaciones.

Costos de eliminación o reciclaje al final-de-vida útilpuede ser sustancial para los transformadores-inmersos en aceite, particularmente aquellos que contienen aceite contaminado o bifenilos policlorados (PCB) en unidades más antiguas.

 

 

 

Los transformadores de media tensión son una tecnología duradera-con más de un siglo de antigüedad, pero que evolucionan continuamente para satisfacer nuevas demandas de eficiencia, confiabilidad y desempeño ambiental. Son la conexión entre la red de transmisión de alto-voltaje y los sistemas de bajo-voltaje que alimentan nuestro mundo.

Seleccionar, instalar y mantener estos transformadores es una tarea multidisciplinaria que requiere comprensión de los principios eléctricos, códigos de seguridad, consideraciones mecánicas y compensaciones económicas-. Un transformador de media tensión bien-elegido, instalado correctamente y mantenido diligentemente proporcionará décadas de servicio confiable. Una unidad de tamaño insuficiente, mal aplicada o descuidada puede convertirse en una fuente persistente de problemas, aumentando los costos de energía, interrumpiendo las operaciones y creando peligros para la seguridad.

Ya sea que esté diseñando una nueva instalación, reemplazando equipos antiguos o simplemente buscando comprender mejor los transformadores de su sistema existente, los principios descritos en esta guía brindan un marco para tomar decisiones acertadas. Preste atención a los detalles-las clasificaciones de voltaje, el grupo vectorial, la clase de aislamiento, las distancias, el programa de mantenimiento-y su transformador de media tensión lo recompensará con un servicio silencioso, eficiente y a largo plazo-.