Transformador tipo Subestación, 230/13.8 kV, 20/26.6/33.3 MVA
Este transformador tipo subestación trifásico, opera a 230 kV y 13.8 kV con una potencia nominal escalonada de 20/26.6/33.3 MVA y está concebido para operar en sistemas de transmisión y distribución de alta y media tensión que demandan confiabilidad, flexibilidad de carga y conformidad con normas de IEEE.
Los transformadores se fabrican bajo la norma IEEE C57.12.00 y con una capacidad sísmica certificada conforme a IEEE 693-2005 a 0.5g. Los equipos son apropiados para proyectos de infraestructura eléctrica en regiones con condiciones ambientales exigentes, incluyendo temperaturas extremas, altitudes de hasta 1,260 metros y riesgo sísmico medio como en California y Japón.
Su capacidad de enfriamiento ONAN/ONAF/ONAF permite gestionar tres niveles de potencia con un solo equipo, lo cual permite optimizar la inversión inicial y el espacio disponible en la subestación.
Parámetro | Valor |
Tipo | Transformador tipo subestación, trifásico, inmerso en aceite |
Modelo | SF-Z-20000/26600/33300-230/13.8 |
Normas de fabricación, Norma de pruebas | IEEE C57.12.00 — IEEE 693-2005 (0.5g) y IEEE C57.12.90 |
Potencia nominal (65°C) | 20 / 26.6 / 33.3 MVA |
Tipo de enfriamiento | ONAN / ONAF / ONAF |
Tensión primaria | 230 kV |
Tensión secundaria | 13.8 kV |
Grupo vectorial | YNd1 |
Frecuencia | 60 Hz |
Material de devanados | Cobre |
Impedancia (@20 MVA, tensión nominal) | 10% |
Regulación bajo carga (OLTC) | ±8 × 0.625% en AT (17 posiciones) |
Pérdidas en vacío | 26 kW |
Pérdidas en carga (ONAN 20 MVA) | 61.5 kW |
BIL primario | 750 kV |
BIL secundario | 110 kV |
Altitud máxima de instalación | 1,260 m (4,200 pies) |
Capacidad sísmica | IEEE 693-2005, 0.5g |
Peso total en servicio (ref.) | 147,300 lbs (66,814 kg) |
Peso de transporte (ref.) | 112,500 lbs (51,031 kg) |
Dimensiones | Según diseño |
El transformador incluye los siguientes accesorios de fábrica:
Accesorio – Equipo | Accesorio – Equipo |
Relé Buchholz | Monitor de gases disueltos (DGA) |
Válvula de sobrepresión súbita | Cambiador de taps bajo carga (OLTC) |
Termómetro de aceite (OTI) | Unidad motriz OLTC |
Termómetro de devanado (WTI) | Relé de protección OLTC |
Indicador de nivel de aceite — tanque principal | Pararrayos de alta tensión |
Indicador de nivel de aceite — conservador OLTC | Pararrayos de media tensión |
Conservador principal con bolsa hermética | Aislador de alta tensión |
Conservador OLTC con bolsa hermética | Aislador de media tensión |
Respirador de gel de sílice | Aislador de neutro |
Radiadores removibles con válvulas de aislamiento | Gabinete de control NEMA 4 |
Ventiladores de enfriamiento | Válvulas de drenaje y muestreo |
Bushing de puesta a tierra del núcleo | Placa de identificación (nameplate) |
Manovacuómetro | Escalera de acceso |
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Características Clave
Diseño estructural
El núcleo magnético y los devanados de cobre de este transformador se diseñan bajo los criterios de la norma IEEE C57.12.00, que establece parámetros rigurosos para transformadores de potencia sumergidos en aceite. El núcleo laminado de acero al silicio de grano orientado reduce las pérdidas magnéticas y limita la generación de calor en operación continua, lo que contribuye directamente a la eficiencia global del equipo.
Los devanados de cobre electrolítico garantizan conductividad óptima y resistencia mecánica ante las fuerzas electromagnéticas generadas durante condiciones de cortocircuito. El tanque, de construcción soldada, cuenta con tapa atornillada que facilita inspecciones internas sin necesidad de vaciar el aceite.
Cuenta con radiadores desmontables equipados con válvulas de aislamiento tipo mariposa, lo que permite su mantenimiento o sustitución sin interrumpir el servicio del transformador. La configuración de enfriamiento escalonada ONAN/ONAF/ONAF posibilita operar al 100%, 133% y 166.5% de la potencia ONAN mediante la activación progresiva de los grupos de ventiladores, adaptando la disipación térmica a la demanda de carga real.
Seguridad y protección
El sistema de protección de este equipo integra múltiples niveles de detección y actuación. El relé de Buchholz se encarga de monitorear la generación de gas en el aceite producto de fallas incipientes, lo cual activa la alarma ante la acumulación lenta de gas y disparo ante flujo brusco. La válvula de sobrepresión súbita Qualitrol 900 actúa ante aumentos abruptos de presión interna, para proteger la integridad del tanque.
El cambiador de taps bajo carga (OLTC) cuenta con su propio relé de protección y válvula de alivio de presión independientes, lo cual aísla su compartimiento del tanque principal y eleva la seguridad operativa. Los termómetros del aceite (OTI) y del devanado (WTI) disponen de contactos de alarma, que son integrables con el sistema SCADA de la subestación.
El monitor de análisis de gas disuelto (DGA) permite supervisar continuamente varios gases indicadores del estado del aislamiento, posibilitando el diagnóstico predictivo sin necesidad de sacar el equipo de servicio. Los aisladores de alta tensión presentan un BIL de 1,050 kV, coherente con el nivel de aislamiento exigido para redes de 230 kV.
Eficiencia energética
Las pérdidas totales del equipo suman 87.5 kW en condición ONAN a plena carga (26 kW en vacío más 61.5 kW en carga, según datos de placa). Estos valores son estándar y competitivos para un equipo de esta clase de tensión y potencia bajo norma IEEE.
La impedancia de cortocircuito del 10% representa un equilibrio técnico entre la limitación de corrientes de falla y la regulación de tensión en el secundario, parámetro de especial relevancia en sistemas con alta penetración de generación renovable o cargas industriales de gran demanda.
El rango de regulación del OLTC (±8 posiciones de 0.625% cada una, para un total de ±5%) permite compensar variaciones de tensión en el primario sin interrumpir el suministro, manteniendo la calidad de la energía entregada en el nivel de 13.8 kV dentro de los límites convencionales.
Confiabilidad operativa
El transformador cumple con los requisitos sísmicos de la norma IEEE Std 693-2005 para zona de peligro sísmico moderado, con una capacidad certificada de 0.5g. Este requisito es determinante para proyectos localizados en regiones con actividad sísmica, donde la continuidad del servicio de transmisión es crítica.
El OLTC de Huaming CVIII2-350Y/72.5 está calificado conforme a la norma IEEE C57.131, que regula específicamente los cambiadores de taps bajo carga para transformadores de potencia. La unidad motriz CMA7 permite operación local, remota y automática, lo cual facilita la integración con sistemas de automatización y monitoreo.
El conservador de aceite con bolsa de neopreno y respirador de gel de sílice previene el contacto del aceite con la atmósfera, inhibiendo la degradación por humedad y oxidación. Esta solución hermética extiende la vida útil del aceite mineral y reduce la frecuencia de mantenimientos preventivos. La garantía de fábrica de dos años cubre defectos de materiales y fabricación.
Adaptabilidad ambiental
El equipo está calificado para operación en ambientes con temperaturas extremas, desde −25°C hasta +50°C de temperatura máxima ambiente, con una temperatura diaria promedio máxima de 25°C. La altitud de instalación máxima de 1,260 m sobre el nivel del mar está considerada en el diseño del aislamiento externo y en la selección de los pararrayos.
Los pararrayos de alta tensión (AT) cuentan con una tensión de operación continua (MCOV) de 152 kV, y los de media tensión (MT) de 15.3 kV, valores seleccionados en función del sistema de puesta a tierra y los niveles de sobretensión esperados en la instalación. El aceite mineral tipo II conforme a ASTM D3487 es libre de bifenilos policlorados (sin PCB) y cumple con las regulaciones ambientales vigentes en la mayoría de los mercados internacionales.
El color ANSI 70 gris contribuye a reducir la absorción de radiación solar sobre la superficie del tanque, para mantener la temperatura del aceite dentro de los límites de diseño en instalaciones a la intemperie bajo condiciones de insolación intensa.
¿Cuál es la diferencia entre los modos de enfriamiento ONAN, ONAF1 y ONAF2?
El modo ONAN (Oil Natural Air Natural) opera únicamente con circulación natural del aceite y convección natural del aire, este equipo puede entregar 20 MVA. Al activarse el primer grupo de ventiladores (ONAF1 – Oil Natural Air Forced 1), la capacidad sube a 26.6 MVA. Con el segundo grupo en operación (ONAF2 – Oil Natural Air Forced 2), la capacidad máxima alcanza 33.3 MVA. Esta configuración escalonada permite optimizar el consumo energético de los sistemas auxiliares de enfriamiento en función de la demanda real de carga.
¿Qué significa que el OLTC opere «bajo carga»?
Un cambiador de taps bajo carga (OLTC) puede modificar la relación de transformación mientras el equipo está energizado y suministrando carga, sin necesidad de desconectarlo. Esto permite regular la tensión en el secundario de forma continua y automática ante variaciones en la tensión primaria o en la demanda. El OLTC de este equipo ofrece 17 posiciones de regulación (posición nominal más 8 posiciones en cada sentido), con un paso de 0.625% por posición, para un rango total de ±5%.
¿Qué es el análisis de gas disuelto (DGA) y por qué es relevante para este transformador?
El DGA es una técnica de diagnóstico cromatográfico basada en el análisis de los gases generados por la degradación del aceite y del aislamiento sólido ante fallas incipientes. Los nueve gases monitoreados por el Qualitrol TM8 son indicadores específicos de distintos tipos de anomalía: sobrecalentamientos, descargas parciales o arcos eléctricos. La supervisión continua en línea posibilita el mantenimiento predictivo y reduce el riesgo de fallas catastróficas sin requerir paros de servicio para toma de muestras.
¿El transformador puede instalarse en zonas sísmicas?
Sí. El diseño cumple con los requisitos de la norma IEEE Std 693-2005 para zona de peligro sísmico moderado, con una aceleración espectral de referencia de 0.5g. Esto incluye la verificación estructural del tanque, los aisladores, los radiadores y los accesorios ante cargas sísmicas, garantizando la integridad del equipo y la continuidad del servicio dentro del rango de diseño.
