Transformador de 84 MVA y 138 kV
El transformador de potencia trifásico de 84 MVA y 138 kV, fabricado en junio de 2025, fue desarrollado para aplicaciones de alta exigencia asociadas a infraestructura tecnológica y centros de datos. La unidad fue entregada a un cliente en Estados Unidos en septiembre de 2025, como parte de una orden de suministro de cuatro transformadores con especificaciones equivalentes.
Las entregas se realizaron por lotes durante un periodo aproximado de ocho meses. Actualmente, dos de las unidades ya se encuentran instaladas y en operación normal en sitio.
Debido a la criticidad de este tipo de instalaciones, el transformador fue diseñado priorizando confiabilidad operativa, estabilidad térmica y eficiencia energética, asegurando un desempeño adecuado tanto en esquemas convencionales de alimentación como en aplicaciones con integración de nuevas tecnologías energéticas.
- Potencia nominal: 84 MVA
- Tensión primaria: 138 kV
- Tensión secundario: 34.5 kV
- Frecuencia: 60 Hz
- Grupo vectorial: Dyn1
- Material del devanado: Cobre
- Pérdidas en vacío: 45 kW
- Pérdidas con carga @ 85°C: 235 kW
- Impedancia de cortocircuito: 10%
- Altitud de operación: <= 1000 msnm
- Ubicación del servicio: Exterior
- Color final: Gris ANSI 70
- Líquido aislante: Aceite Hyvolt II
- Conservador de airbags
- Indicador de nivel de aceite para oltc
- Relé bucolls del cuerpo principal
- Válvula de compuerta
- Solvente de humedad con gel de sílice para oltc
- Absorbente de humedad con gel de sílice para conservador principal
- Indicador de nivel de aceite para conservador principal
- Cambiador de tomas para funcionamiento desenergizado
- Cambiador de tomas para accionamiento de operación desenergizada
- 4 cajas BCT
- 3 OLTC
- 6 Soportes de aislamiento clase 35 kV
- 2 barras de tierra de cobre, 3” x ½”
- 3 bujías de alta tensión 650 kV BIL, 630A
- 3 Bujías de baja tensión 200 kV BIL, 3150A
- 3 Pararrayos de alta tensión 144kV (115 kV MCOV)
- 3 Pararrayos de baja tensión 27kV (22 kV MCOV)
- 20 Radiadores de refrigeración
- 10 Ventiladores de refrigeración
- Pozo de registro de 18”
- Escalera
- 6 Contadores de descarga de alta y baja tensión
- Equipo estándar de gas nitrógeno (Sólo para envío)
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Transformador 138 kV 84 MVA: Características y Rendimiento
El transformador fue fabricado bajo los lineamientos de la norma IEEE C57.12.00, asegurando cumplimiento de los criterios internacionales aplicables para desempeño, pruebas y confiabilidad operativa. A diferencia de equipos de menor capacidad, el tanque fue diseñado para soportar vacío total (full vacuum), condición necesaria durante procesos de tratamiento y llenado de aceite bajo vacío, manteniendo la integridad mecánica de la estructura.
En la parte superior, la tapa presenta una ligera curvatura de aproximadamente 10 mm en la zona central, diseñada para evitar acumulación de agua lluvia sobre la superficie. Adicionalmente, cuenta con recubrimiento antideslizante para mejorar las condiciones de seguridad durante actividades de inspección y mantenimiento.
El equipo también incorpora facilidades de integración para sistemas de monitoreo y supervisión remota, mediante comunicación RS-485 y señales de 4-20 mA, permitiendo seguimiento de variables operativas y alarmas asociadas al sistema de secado y condición interna del transformador. Para los esquemas de protección y medición, dispone de múltiples transformadores de corriente integrados en las boquillas (bushings), con diferentes relaciones de transformación según la aplicación requerida, permitiendo una supervisión precisa para funciones diferenciales y de sobrecorriente.
En cuanto a la construcción mecánica, se utilizaron componentes en acero inoxidable en elementos expuestos y placas de identificación, buscando mejorar la resistencia a corrosión y garantizar la conservación de la información técnica en ambientes exteriores. La unión de la tapa al tanque se realizó mediante conexión empernada, configuración que facilita actividades de intervención y asegura un cierre confiable para operación continua a largo plazo.
Materiales y Construcción Avanzada
El sistema de gestión térmica del transformador incluye monitoreo de temperatura tanto del aceite como de los devanados, junto con los respectivos esquemas de control y supervisión asociados al sistema de enfriamiento. Esto permite mantener condiciones estables de operación ante diferentes niveles de carga.
Los devanados fueron fabricados completamente en cobre, buscando mejorar la conductividad eléctrica y reducir pérdidas durante la operación. Adicionalmente, se utilizaron conductores transpuestos, una configuración que ayuda a distribuir de manera más uniforme los esfuerzos eléctricos y mecánicos, especialmente bajo condiciones de cortocircuito.
Operación según la clase de enfriamiento
El transformador fue diseñado para operar a 60 Hz bajo configuración de enfriamiento ONAN/ONAF1/ONAF2, permitiendo diferentes etapas de capacidad dependiendo del régimen térmico de operación. Para un incremento de temperatura de 55 °C, las capacidades nominales corresponden a 75/100/125 MVA, mientras que para un incremento de 65 °C el equipo puede operar en capacidades de 84/112/140 MVA.
Adicionalmente, el diseño considera operación continua a una altitud aproximada de 3300 pies sobre el nivel del mar, manteniendo las condiciones previstas de desempeño y refrigeración.
Cambiadores de Tap
En el lado de alta tensión (138 kV), el transformador cuenta con un cambiador de tomas de cinco posiciones tipo DETC (De-Energized Tap Changer), utilizado para ajuste de tensión con el equipo fuera de servicio. La posición nominal corresponde a 138 kV, con un rango de regulación de ±5% en pasos de 2.5%. De esta manera, las tomas disponibles permiten variar la tensión desde 144.9 kV hasta 131.1 kV, dependiendo de las condiciones del sistema.
Para el lado de baja tensión (34.5 kV), el equipo incorpora un cambiador de tomas bajo carga (OLTC) de 33 posiciones, diseñado para realizar regulación continua de tensión sin necesidad de desenergizar el transformador. La posición nominal se encuentra en 34.5 kV, mientras que el rango de regulación cubre ±10%, distribuido en 16 pasos positivos y 16 negativos respecto al punto neutro. Con esta configuración, el rango operativo de tensión va aproximadamente desde 37.95 kV hasta 31.05 kV.
Capacidades por etapa
Adicionalmente, la capacidad de corriente varía de acuerdo con la etapa de enfriamiento seleccionada y el incremento de temperatura de diseño. Para operación a 55 °C, las capacidades ONAN/ONAF1/ONAF2 corresponden a 75/100/125 MVA, mientras que para 65 °C alcanzan 84/112/140 MVA.
En la tensión nominal de 34.5 kV, la corriente de operación puede variar aproximadamente entre 1255 A y 2092 A para el caso de 55 °C, llegando hasta cerca de 2343 A en la condición de mayor capacidad bajo el régimen de 65 °C.
Esta configuración permite mantener una regulación estable de tensión en el lado de baja, incluso ante variaciones propias del sistema de transmisión en 138 kV, aportando mayor flexibilidad durante la operación del equipo.
Aplicaciones
Por sus características eléctricas y constructivas, este tipo de transformador está orientado principalmente a aplicaciones donde la continuidad operativa, la estabilidad de tensión y la supervisión permanente del equipo son factores críticos. Una de las aplicaciones más comunes corresponde a centros de datos de gran capacidad, donde el sistema eléctrico requiere altos niveles de confiabilidad y capacidad de respuesta ante variaciones de carga.
En este tipo de instalaciones, el OLTC de 33 posiciones permite mantener una regulación estable de tensión en el nivel de 34.5 kV, compensando variaciones provenientes de la red de transmisión de 138 kV sin afectar la continuidad del servicio hacia cargas sensibles. Adicionalmente, el esquema de enfriamiento ONAN/ONAF1/ONAF2 permite incrementar progresivamente la capacidad del transformador según la demanda del sistema, condición importante en escenarios de crecimiento de carga o contingencias operativas entre unidades en paralelo.
Las facilidades de monitoreo incorporadas mediante comunicación RS-485 y señales de 4-20 mA también permiten integrar el transformador a plataformas de supervisión en tiempo real, facilitando estrategias de mantenimiento predictivo y seguimiento de variables críticas de operación.
Por su relación de transformación 138/34.5 kV, este tipo de equipo también es ampliamente utilizado en subestaciones de transmisión y distribución, donde se requiere reducir niveles de tensión para alimentación industrial o redes urbanas. En estas aplicaciones, los transformadores de corriente integrados en las boquillas permiten implementar esquemas de protección diferencial y sobrecorriente con alta sensibilidad y confiabilidad operativa.
Desde el punto de vista mecánico, características como el diseño de la tapa superior para drenaje de agua y el uso de materiales resistentes a corrosión ayudan a mejorar el desempeño del equipo en instalaciones exteriores expuestas a condiciones ambientales exigentes.
Este tipo de transformador también puede ser aplicado en grandes instalaciones industriales con demanda elevada y continua de energía, como complejos manufactureros, minería o infraestructura de procesos. En estos casos, aspectos como la resistencia estructural del tanque para operación bajo vacío y la posibilidad de integración con sistemas SCADA resultan importantes para facilitar la supervisión centralizada y las actividades de operación y mantenimiento del sistema eléctrico.
¿Cuál es la capacidad máxima de potencia del equipo y cómo gestiona su enfriamiento?
El equipo tiene una capacidad nominal de 84 MVA; sin embargo, dependiendo de la etapa de enfriamiento utilizada, puede alcanzar hasta 140 MVA bajo condiciones de operación con incremento de temperatura de 65 °C.
El sistema de refrigeración está configurado bajo esquema ONAN/ONAF1/ONAF2, permitiendo aumentar progresivamente la capacidad mediante la entrada en operación de bancos de ventilación forzada. El transformador fue diseñado para operación a 60 Hz y condiciones de instalación de hasta aproximadamente 3300 pies sobre el nivel del mar.
¿Qué opciones de regulación de tensión incorpora el equipo?
El transformador dispone de sistemas de regulación tanto en el lado de alta como en el lado de baja tensión. En el devanado de 138 kV, cuenta con un cambiador de tomas tipo DETC de cinco posiciones, con un rango de regulación de ±5% respecto a la tensión nominal.
Por su parte, el devanado de 34.5 kV incorpora un cambiador de tomas bajo carga (OLTC) de 33 posiciones, diseñado para realizar ajustes dinámicos de tensión sin necesidad de sacar el transformador de servicio. Esta configuración permite compensar variaciones de la red y mantener condiciones estables de operación hacia la carga.
¿Qué aspectos del diseño ayudan a mejorar la confiabilidad y las labores de mantenimiento?
El diseño del transformador incorpora diferentes características orientadas a operación continua y mantenimiento seguro en sitio.
El tanque fue diseñado para soportar condiciones de vacío total durante procesos de tratamiento y llenado de aceite. Adicionalmente, la tapa superior cuenta con una ligera elevación central tipo arco, utilizada para evitar acumulación de agua sobre la superficie y reducir riesgos asociados a corrosión. Desde el punto de vista operativo, la tapa también incluye recubrimiento antideslizante para facilitar actividades de inspección y mantenimiento del personal técnico.
El equipo, además, dispone de puertos de comunicación RS-485 y señales de 4-20 mA que permiten integrar variables de monitoreo a sistemas de supervisión y control, facilitando seguimiento de condiciones internas y eventos de alarma en tiempo real.
