Conocimientos Básicos Más Completos sobre Transformadores de Potencia y Distribución (¡Se recomienda guardar!)

1. Clasificación por Uso:
   (1) Transformador elevador: Utilizado por las centrales eléctricas para transmitir energía hacia el exterior.
   (2) Transformador reductor: Utilizado en las subestaciones de las compañías eléctricas para transformar el voltaje.
   (3) Transformador de distribución: Utilizado para suministrar energía a los usuarios.
   (4) Transformador de servicio auxiliar de planta: Suministra energía para el consumo interno de las centrales eléctricas.
   (5) Transformador de servicio auxiliar de subestación: Suministra energía para el consumo interno de las subestaciones.
   (6) Transformador para convertidores: Utilizado en transmisión de corriente continua; un lado se conecta a CA y el otro a las válvulas convertidoras.
   (7) Transformador rectificador: Transformador que convierte la energía de la red en la energía requerida por los equipos rectificadores.
   (8) Transformador para hornos eléctricos: Transformador profesional diseñado según los principios de funcionamiento, características de carga y peculiaridades operativas de varios hornos eléctricos. Incluye específicamente: transformadores para hornos de arco eléctrico de fundición de acero, transformadores para hornos de afino con cuchara, transformadores para hornos de escoria conductora, transformadores para hornos de arco sumergido, transformadores para hornos de frecuencia industrial, etc., para hornos de CA; y transformadores para hornos de inducción de frecuencia media, transformadores para hornos de carburo de silicio, transformadores para hornos de grafización, etc., para hornos de CC.

2. Clasificación por Devanado:
   (1) Transformador de dos devanados: Utilizado en transformadores elevadores, reductores, de servicio auxiliar, etc.
   (2) Transformador de tres devanados: Utilizado en transformadores reductores, de interconexión, etc.
   (3) Autotransformador: Utilizado en transformadores reductores, de interconexión, etc.
   (4) Transformador de devanado partido: Existe en dos tipos, partido axial y partido radial, utilizados para transformadores de servicio auxiliar y de arranque/reserva.

3. Clasificación por Estructura:
   (1) Transformador monofásico: Utilizado para transformadores de 110~1000 kV.
   (2) Transformador trifásico: Utilizado para transformadores de 6~500 kV.
   (3) Transformador tipo ensamblado: Transformador que se divide en varias partes y se ensambla en el sitio, utilizado en áreas de transporte inconveniente.

4. Clasificación por Método de Refrigeración:
   (1) Transformador inmerso en aceite: Utilizado para transformadores de 6~1000 kV.
   (2) Transformador seco: Utilizado para transformadores de 6~110 kV.
   (3) Transformador con SF6: Actualmente utilizado para transformadores de 110 kV.

5. Modelos de Transformadores de Potencia:
   (1) Significado de las letras en el modelo:
   D — Monofásico
   F — Refrigerado por aire (para transformadores inmersos en aceite)
   O — Autotransformador
   P — Circulación forzada de aceite
   S — Trifásico o de tres devanados
   J — Refrigerado por aceite (autorrefrigerado)
   Z — Regulación de tensión bajo carga
   L — Devanado de aluminio
   *El devanado de cobre y el devanado doble no llevan símbolo adicional.
   (2) Ejemplos:
   SFPSL—120000/110: Transformador trifásico (S), de tres devanados (FPS), con circulación forzada de aceite (P), refrigerado por aire (F), devanado de aluminio (L), 120 MVA, 110 kV.
   OSFPSZ—240000/330: Autotransformador (O), trifásico (S), de tres devanados (FPS), con circulación forzada de aceite (P), refrigerado por aire (F), con regulación de tensión bajo carga (Z), 240 MVA, 330 kV.

II. Devanados del Transformador de Potencia
El devanado es el componente más importante y complejo en un transformador de potencia. Está formado por conductores de cobre (o aluminio) bobinados y equipado con componentes aislantes especializados.

1. Devanado en Espiral:
   Las principales características del devanado en espiral son un gran número de conductores en paralelo, bobinados en forma de espiral, donde una "bandeja" de espiras constituye una vuelta. El devanado en espiral tiene una buena estabilidad mecánica, buena disipación de calor y buena facilidad de fabricación, y se utiliza ampliamente en los devanados de baja tensión y alta corriente de los transformadores.
   Según la magnitud de la corriente, el devanado en espiral puede bobinarse en tres estructuras: espiral simple, espiral doble y espiral cuádruple.

2. Devanado Continuo:
   Cuando el devanado está compuesto por varias secciones distribuidas axialmente que no requieren soldadura entre sí, se denomina devanado continuo.
   El devanado continuo tiene una gran superficie de soporte en los extremos, soporta grandes fuerzas axiales, tiene una fuerte capacidad contra cortocircuitos y cada sección tiene una gran capacidad de disipación de calor. Este tipo de devanado es de amplia aplicación, tanto en nivel de tensión como en rango de capacidad.

3. Devanado Tipo "Jiu Jie" (Meandro/Intercalado):
   El devanado tipo "Jiu Jie" está formado por varias secciones (o "tortas") de vueltas intercaladas. Un devanado compuesto enteramente por secciones "Jiu Jie" se denomina devanado completamente "Jiu Jie" y se utiliza ampliamente en transformadores de 220 kV y superiores. Un devanado compuesto parcialmente por secciones "Jiu Jie" y parcialmente por secciones continuas se denomina devanado "Jiu Jie" continuo y se aplica en transformadores de 66 kV y superiores.
   Dado que inserta espiras no adyacentes entre las espiras adyacentes del devanado, formando secciones de vueltas entrelazadas que componen el devanado "Jiu Jie", aumenta la capacitancia longitudinal del devanado, mejorando así las características de distribución de la tensión de impulso a lo largo de la altura axial del devanado. Por lo tanto, se ha aplicado ampliamente en varios devanados de alta tensión.

4. Devanado con Pantalla Interna:
   El devanado continuo con pantalla interna logra el objetivo de mejorar la distribución de la tensión de impulso aumentando la capacitancia en serie entre secciones. Sus características estructurales consisten en bobinar espiras de capacitancia adicionales directamente dentro de las secciones del devanado continuo. Los extremos de las espiras de capacitancia se aíslan y quedan suspendidos dentro de la sección; las espiras de capacitancia no conducen corriente y solo funcionan bajo tensión de impulso.
   El devanado continuo con pantalla interna tiene formas estructurales como conexión que salta dos secciones, conexión que salta cuatro secciones, conexión que salta ocho secciones y conexión por secciones.

III. Núcleo del Transformador de Potencia
El núcleo es también un importante componente del transformador de potencia. Está formado por chapas de acero al silicio de alta permeabilidad apiladas y luego prensadas con abrazaderas de acero o atadas con cintas de fibra de vidrio.

1. Acero al Silicio:
   El acero al silicio utilizado en los transformadores de potencia es acero al silicio laminado en frío de 0,3 a 0,5 mm de espesor. Actualmente, en China, solo la Planta Siderúrgica de Wuhan y la Siderúrgica de Shanghai Baosteel pueden producir este acero al silicio laminado en frío.

2. Formas Estructurales del Núcleo:
   (1) Núcleo monofásico de dos columnas: Utilizado en varios transformadores monofásicos.
   (2) Núcleo monofásico de columnas principales y yugos laterales: Utilizado en transformadores monofásicos de alta tensión y gran capacidad.
   (3) Núcleo monofásico de dos columnas y yugos laterales: Utilizado en transformadores monofásicos de alta y ultra alta tensión y gran capacidad.
   (4) Núcleo trifásico de tres columnas: Utilizado en varios transformadores trifásicos.
   (5) Núcleo de cinco columnas: Utilizado en transformadores trifásicos de gran capacidad.

IV. Tanque del Transformador Inmerso en Aceite

1. Tanque tipo cilíndrico: Utilizado principalmente para varios transformadores inmersos en aceite pequeños y muy grandes.

2. Tanque tipo campana: Ampliamente utilizado para transformadores inmersos en aceite de 110 a 500 kV.

3. Tanque completamente sellado: Es decir, el tanque soldado de forma permanente. Solo en los últimos años se ha comenzado a utilizar para transformadores inmersos en aceite de 110 kV y superiores.

V. Depósito de Expansión (Conservador) del Transformador Inmerso en Aceite
El depósito de expansión del transformador tiene dos funciones: una es proporcionar espacio para la expansión y contracción térmica del aceite dentro del tanque; la otra es separar el aceite del transformador de la atmósfera exterior, evitando el envejecimiento del aceite del transformador.

1. Depósito de expansión con cápsula: En su interior, una cápsula de goma separa el aceite del transformador de la atmósfera exterior y proporciona espacio para la expansión y contracción térmica del aceite.

2. Depósito de expansión con diafragma: Utiliza un diafragma de goma para separar el aceite del transformador de la atmósfera exterior y proporcionar espacio para la expansión y contracción térmica del aceite.

3. Depósito de expansión tipo fuelle: Utiliza un expansor metálico compuesto por láminas onduladas metálicas para separar el aceite del transformador de la atmósfera exterior y proporcionar espacio para la expansión y contracción térmica del aceite. El depósito tipo fuelle se divide en dos tipos: tipo aceite interno y tipo aceite externo. El tipo aceite interno tiene un mejor rendimiento, pero es de mayor volumen.

VI. Métodos de Refrigeración para Transformadores Inmersos en Aceite

1. Símbolos que representan el método de refrigeración:
   Primera letra: O — Aceite mineral, K — Líquido aislante sintético, L — Gas aislante.
   Segunda letra: N — Circulación por convección natural, F — Circulación forzada de aceite, D — Circulación dirigida forzada de aceite.
   Tercera letra: A — Aire, W — Agua.
   Cuarta letra: N — Convección natural, F — Circulación forzada (ventilador, bomba).

2. Ejemplos:
   ONAN — Refrigeración natural
   ONAF — Refrigeración por aire
   OFAF — Refrigeración por aire con circulación forzada de aceite
   ODAF — Refrigeración por aire con circulación dirigida forzada de aceite

VII. Bushings (Aisladores de Paso) del Transformador

1. Bushing de porcelana pura para 40 kV e inferiores:
   Este bushing tiene dos estructuras: tipo barra conductora y tipo cable pasante. El tipo barra conductora se utiliza para los bushings de baja tensión del transformador; el tipo cable pasante se utiliza para la salida de alta tensión de 10~20 kV.

2. Bushing de alta corriente para 40 kV e inferiores:
   Este bushing tiene dos estructuras: tipo barra conductora y tipo capacitivo. El bushing de porcelana pura tipo barra conductora se utiliza para la salida del devanado de baja tensión de transformadores para generadores de capacidad media; el bushing capacitivo se utiliza para la salida del devanado de baja tensión de transformadores para generadores grandes.

3. Bushing capacitivo de aceite-papel para 66 kV y superiores:
   El aislamiento interno de este bushing es un núcleo capacitivo formado por papel aislante y láminas de aluminio enrollados alternadamente. Entre el núcleo capacitivo y la cubierta de porcelana se llena con aceite aislante. La conexión entre el bushing y el devanado tiene dos estructuras: tipo barra conductora y tipo cable pasante. El núcleo capacitivo de aceite-papel se enrolla alternando papel para cables de 0,08~0,12 mm de espesor y láminas de aluminio de 0,01 mm de espesor sobre un tubo conductor.

4. Bushing capacitivo de papel baquelizado para 66 kV y superiores:
   El aislamiento interno de este bushing es un núcleo capacitivo formado por papel pegado con resina y láminas de aluminio enrollados alternadamente. Entre el núcleo capacitivo y la cubierta de porcelana se llena con aceite aislante, y la parte inferior del bushing no requiere cubierta de porcelana. Sin embargo, este bushing tiene un tanδ alto, y el papel pegado con resina es propenso a agrietarse, produciendo descargas parciales. Actualmente, su producción ha cesado.

5. Bushing capacitivo de resina epóxica moldeada:
   El aislamiento principal de este bushing también es un núcleo capacitivo formado por papel aislante y láminas de aluminio enrollados alternadamente, luego se moldea con resina epóxica en el exterior, convirtiéndose en un bushing de aislamiento sólido. Este bushing puede utilizarse como bushing aceite-gas. La parte superior se coloca dentro del tubo del GIS, llenándose con gas SF6; la parte inferior se sumerge en el aceite del transformador.

VIII. Métodos de Regulación de Tensión del Transformador de Potencia

1. Métodos de regulación de tensión:
   Los métodos de regulación de tensión del transformador son la regulación sin excitación y la regulación bajo carga. La regulación sin excitación también se denomina regulación sin carga, y se realiza cuando el transformador está fuera de servicio, en estado sin carga. La regulación bajo carga se realiza mientras el transformador está en funcionamiento, en estado de carga. El dispositivo de regulación sin excitación se llama commutador de derivaciones sin carga; el dispositivo de regulación bajo carga se llama commutador de derivaciones bajo carga.

2. Posición de la regulación bajo carga:
   La posición de la regulación bajo carga en el transformador puede ser la regulación en el punto neutro, la regulación en el terminal de línea de media tensión y la regulación en el terminal de línea del devanado de alta tensión. Entre ellas, la regulación en el punto neutro tiene una estructura y proceso más simples, y también se aplica con mayor frecuencia.

3. Commutador de derivaciones bajo carga:
   El commutador de derivaciones también se llama selector de derivaciones. Actualmente, la calidad de los commutadores de derivaciones bajo carga producidos domésticamente en China no es suficientemente buena, por lo que la mayoría de los commutadores de derivaciones bajo carga dependen de importaciones, siendo la mayoría importados de la empresa alemana MR y de la empresa sueca ABB.

IX. Aceite de Transformador

1. Composición del aceite de transformador:
   El aceite de transformador es un aceite mineral. Es una mezcla compuesta por muchas moléculas de hidrocarburos de diferentes pesos moleculares, principalmente compuestos hidrocarbonados basados en parafinas, naftenos y una pequeña cantidad de hidrocarburos aromáticos.

2. Función y designación del aceite de transformador:
   El aceite aislante para transformadores inmersos en aceite es el aceite de transformador. El aceite de transformador no solo tiene una función de aislamiento, sino también de disipación de calor.

3. Según su punto de solidificación, el aceite de transformador se divide en aceite Nº 25 y aceite Nº 45. El punto de solidificación del aceite Nº 25 es -25 °C; el punto de solidificación del aceite Nº 45 es -45 °C. (El aceite de transformador Nº 25 pertenece al aceite de base parafínica, y el aceite de transformador Nº 45 es un aceite de base nafténica).

X. Proceso de Fabricación del Transformador de Potencia
El transformador de potencia está compuesto por dos partes principales: el cuerpo activo y los accesorios. El cuerpo activo está a su vez compuesto por los devanados, las piezas aislantes, el núcleo, el commutador de derivaciones, el aceite de transformador y el tanque. Los accesorios del transformador incluyen el depósito de expansión, el refrigerador, los bushings, el relé de gas (Buchholz), el relé de presión y el termómetro, etc. Entre ellos, el refrigerador, el aceite aislante, los bushings, el commutador de derivaciones, el relé de gas, el relé de presión y el termómetro se adquieren externamente. A continuación, solo se presenta brevemente el proceso de fabricación de varios componentes principales.

1. Bobinar los devanados: Instalar el armazón de bobinado — Bobinar el devanado — Soldar los conductores — Envolver con aislamiento — Dar forma al devanado — Probar el devanado.

2. Ensamble del núcleo: Cortar las chapas de acero al silicio — Eliminar rebabas — Apilar el núcleo — Instalar placas de sujeción y blindajes — Atar el núcleo — Probar el núcleo — Instalar las abrazaderas del núcleo.

3. Procesamiento de piezas aislantes: Cortar las piezas aislantes — Eliminar rebabas — Redondear esquinas — Tratamiento antihumedad.

4. Fabricación del tanque y el depósito de expansión: Cortar la placa de acero — Soldar el tanque y el depósito de expansión — Eliminar el óxido — Granallado — Pintura de fondo — Pintura — Prueba de resistencia mecánica.

5. Ensamble final: Montar el núcleo — Instalar tuberías del tanque — Colocar los devanados — Apilar el yugo superior — Instalar el commutador de derivaciones — Soldar los conductores de conexión — Aislar los conductores de conexión — Prueba del producto semiacabado — Secado del cuerpo activo — Organizar el cuerpo activo — Ensamble del tanque — Ensamble de accesorios — Llenado de aceite — Prueba de estanqueidad — Circulación de aceite caliente — Reposo.

XI. Pruebas de Fábrica del Transformador de Potencia
Los transformadores de potencia producidos por Hengfengyou Electric se someten a tres tipos de pruebas de fábrica: pruebas de rutina (de fábrica), pruebas de tipo y pruebas especiales. Las pruebas de rutina son los items de prueba que debe realizar cada transformador al salir de fábrica, comúnmente conocidas como pruebas de fábrica; las pruebas de tipo se realizan en 1-2 transformadores de un tipo de producto como muestra; las pruebas especiales son items de prueba solicitados por el usuario y acordados mediante consulta con el fabricante.

1. Requisitos y regulaciones básicas para las pruebas de aislamiento de alta tensión:
   Los devanados del transformador se verifican según la tensión máxima de funcionamiento Um y el nivel de aislamiento correspondiente. Los transformadores de Hengfengyou Electric siguen principalmente los items de prueba de aislamiento estipulados en la Norma Nacional China GB1094.3-2003 "Transformadores de Potencia - Parte 3: Nivel de aislamiento, ensayos dieléctricos y distancia en el aire del aislamiento externo".

2. Items de Prueba de Rutina (de Fábrica):
   (1) Medición de la resistencia continua de los devanados: Se realiza en todos los terminales de salida de las derivaciones.
   (2) Medición de la relación de transformación: Se realiza en todas las posiciones de derivación.
   (3) Verificación del grupo de conexión: Se realiza en la posición de derivación nominal.
   (4) Medición de la resistencia de aislamiento, relación de absorción e índice de polarización: La medición del índice de polarización se realiza solo en transformadores de 220 kV y superiores.
   (5) Medición de tanδ y capacidad de los devanados: Todos los transformadores de 35 kV y superiores deben someterse a la medición de tanδ.
   (6) Medición de tanδ y capacidad de los bushings: Todos los bushings capacitivos de 66 kV y superiores deben someterse a la medición de tanδ y capacidad.
   (7) Pruebas del aceite de transformador: Items como análisis químico del aceite, rigidez dieléctrica, tanδ, análisis cromatográfico. Para transformadores de 750 kV y superiores, también se realiza la prueba de grado de contaminación por partículas en el aceite. Además, el análisis químico del aceite y el análisis cromatográfico del aceite se repiten throughout todo el proceso de prueba.
   (8) Medición de las pérdidas en vacío y la corriente de vacío: La prueba se realiza con la conexión de tensión nominal.
   (9) Medición de las pérdidas de carga y la impedancia de cortocircuito: La prueba se realiza con la conexión de tensión nominal.
   (10) Prueba de descargas parciales: La magnitud de la descarga no se evalúa, solo sirve como referencia para determinar si se pueden realizar las pruebas de alta tensión.
   (11) Prueba de impulso tipo rayo con onda completa: Para transformadores de 220 kV y superiores, y 120 MVA y superiores.
   (12) Prueba de impulso de maniobra: Para transformadores de 330 kV y superiores.
   (13) Prueba de tensión inducida con medición de descargas parciales: Para transformadores de 110 kV y superiores.
   (14) Prueba de tensión aplicada a frecuencia industrial externa para el devanado de baja tensión y el punto neutro.
   (15) Prueba de descargas parciales: Esta prueba sirve como evaluación del valor de prueba de fábrica.
   (16) Medición de electrificación por flujo de aceite: Para transformadores de 330 kV y superiores con bombas de aceite.
   (17) Prueba de descargas parciales de las bombas de aceite en funcionamiento: Para transformadores de 330 kV y superiores con bombas de aceite.

3. Items de Prueba de Tipo:
   (1) Prueba de elevación de temperatura.
   (2) Prueba de impulso tipo rayo con onda cortada.
   (3) Prueba de impulso tipo rayo con onda completa en el neutro.
   (4) Prueba de interferencia de radio.

4. Items de Prueba Especial:
   (1) Medición del nivel de ruido.
   (2) Medición de la impedancia de secuencia cero para transformadores trifásicos.
   (3) Medición de los armónicos de la corriente de vacío.
   (4) Medición de la potencia absorbida por los motores de los ventiladores y las bombas de aceite.
   (5) Medición de las características de transmisión de tensión transitoria.
   (6) Prueba de la capacidad para soportar cortocircuitos.