Fórmula de corriente del transformador de potencia: de la fórmula al funcionamiento real 

cuando escuchasfórmula de corriente del transformador de potencia, lo primero que me viene a la mente es I = S / (√3 U). Cursi, ¿verdad? Pero es precisamente esta banalidad con la que tropiezan muchos jóvenes profesionales, pensando que ahí está el punto. La fórmula es el cálculo ideal para un transformador nuevo en condiciones ideales. Pero en la práctica, esta corriente es una cantidad viva, que depende de una serie de factores sobre los que los libros de texto a menudo guardan silencio.

La fórmula es sólo el comienzo del viaje.

Entonces, tomemos los clásicos. Corriente nominal del devanado. Para un transformador trifásico todo parece estar claro: dividimos la potencia total por el voltaje y la raíz de tres. Pero inmediatamente surge la primera advertencia: ¿qué voltaje debo utilizar? ¿Fase a fase o fase a fase? Para transformadores secos o de aceite eléctrico de uso general, generalmente se toma el voltaje de línea. Sin embargo, cuando se encuentra con diagramas de conexión de devanados específicos o, por ejemplo, transformadores para subestaciones convertidoras, puede confundirse. Yo mismo vi cómo en una de las instalaciones, al reemplazar el viejo TM-2500 por un nuevo análogo deEquipo eléctrico Co., Ltd de Wenzhou QiaonasenLos instaladores casi cometieron un error al conectar los grifos porque calcularon mecánicamente la corriente para la clasificación anterior, sin tener en cuenta que el nuevo dispositivo tiene una tensión de cortocircuito ligeramente diferente.

Y también hay corrientes con carga asimétrica. La fórmula actual nominal ya no es una panacea. Hay que realizar cálculos para las secuencias inversa y cero, esto es especialmente crítico para transformadores que alimentan, por ejemplo, hornos de arco o grandes estaciones de soldadura. Les recuerdo constantemente a mis colegas: miren no solo la placa dimensional, sino también el pasaporte, donde a menudo se indican los coeficientes de asimetría permitidos. Algunos fabricantes, incluidosqnasen, en su documentación para transformadores de 10/0,4 kV ahora proporcionan directamente gráficos o tablas de corrientes permisibles a largo plazo para diferentes modos, lo cual es muy conveniente para los diseñadores.

Y, por supuesto, la temperatura. La fórmula no le dirá cómo se comportará la corriente si el transformador se coloca en una cámara mal ventilada en el verano a +40. La corriente nominal está garantizada en condiciones de refrigeración nominal. En realidad, es necesario introducir factores de corrección y, a veces, simplemente subestimar la carga, para que los relés térmicos no salgan disparados o, peor aún, no comience el envejecimiento acelerado del aislamiento. Ya no se trata de matemáticas, sino de experiencia operativa.

Corrientes en vacío y de cortocircuito: parámetros ocultos

Todo el mundo recuerda la corriente de funcionamiento, pero estas dos cantidades a menudo se olvidan hasta que surge un problema. La corriente sin carga es aparentemente una nimiedad, un pequeño porcentaje del valor nominal. Pero cuando acepta un transformador nuevo, medirlo es un ritual obligatorio. Muy caro frente al pasaporte Ixx es una señal de alerta. Puede indicar defectos en el montaje del circuito magnético, un cortocircuito entre espiras en el propio devanado de BT, que puede no haber aparecido durante las pruebas de tensión operativa. Una vez instalado en el sitio un transformador tipo seco, y al encenderlo a la tensión nominal, se disparó la protección diferencial del lado AT. Todos entraron en pánico, pensaron que se estaba produciendo un cortocircuito. Resultó que la corriente sin carga era 1,8 veces mayor que la declarada, y la protección, que no estaba configurada correctamente para este parámetro, lo percibió como un daño interno.

La corriente de cortocircuito Is es una historia completamente diferente. Su valor, o más bien la tensión de cortocircuito (Uk%), se incluye en la fórmula para calcular la corriente de choque en un cortocircuito real. Pero aquí es importante entender: el pasaporte Uk% es el valor en la posición nominal del interruptor del grifo. Y si el transformador funciona a un voltaje diferente al voltaje nominal (por ejemplo, en la etapa negativa del cambiador de tomas bajo carga), entonces la corriente de cortocircuito cambiará. Al calcular la configuración de protección, esto debe tenerse en cuenta. Una vez examinamos el caso de falsas alarmas de la protección de corriente máxima en el lado de 0,4 kV. Todo se calculó correctamente, pero no tuvieron en cuenta que el transformador funciona casi constantemente a una tensión más alta (+5% de la toma), lo que provocó una ligera disminución del Uk% y, como consecuencia, un aumento de la corriente de cortocircuito en la red de BT. La defensa estaba al límite.

Por eso, a la hora de seleccionar transformadores, especialmente para instalaciones críticas, siempre solicitamos datos detallados del catálogo, incluidos gráficos de dependencia. En este sentido, el portalEquipo eléctrico Co., Ltd de Wenzhou QiaonasenSe diferencia favorablemente en que para la mayoría de los artículos del catálogo, ya sean transformadores llenos de aceite o fundidos en seco, se proporcionan inmediatamente informes técnicos completos con curvas de magnetización, valores exactos de pérdidas y corrientes XX para las diferentes etapas. Esto ahorra mucho tiempo en la etapa del estudio de viabilidad.

Errores prácticos en la medición y el seguimiento

En teoría, medí la corriente con pinzas y todo está claro. En la práctica, es toda una búsqueda. Primero: ¿dónde colocar los sensores? En el caso de barras de BT, que normalmente vienen empaquetadas, es importante asegurar la correcta posición de las abrazaderas para evitar la influencia de las fases vecinas. El ruido puede distorsionar las lecturas, especialmente cuando se miden corrientes pequeñas o corrientes no sinusoidales. Segundo: la calidad del propio instrumento de medida. Las abrazaderas baratas con lecturas medias son casi inútiles para cargas modernas con armónicos elevados. Necesita un dispositivo True RMS.

Destaca el tema de los armónicos. La fórmula para el valor de corriente efectiva es válida para una sinusoide. ¿Y si la carga son variadores de frecuencia, UPS, iluminación LED? Aparecen los armónicos 3.º, 5.º y 7.º. El valor efectivo de la corriente aumenta, el transformador se calienta más (las pérdidas de cobre aumentan en proporción al cuadrado de la corriente, pero teniendo en cuenta el efecto superficial a altas frecuencias, incluso más), y un amperímetro normal puede mostrar un valor cercano a lo normal. Esta es una situación insidiosa: según las lecturas, todo está en orden, pero el transformador zumba y se sobrecalienta. Por lo tanto, en las condiciones de monitoreo modernas, ya no es suficiente simplemente controlar el valor cuadrático medio. Se requiere análisis de espectro.

Implementamos un sistema de monitoreo en línea en una de las subestaciones de distribución con carga predominantemente no lineal. No solo analizamos la corriente, sino también el factor de distorsión sinusoidal (THD). Y con el tiempo se dieron cuenta de que después de instalar un nuevo y potente compresor con VFD, el THD de la corriente en el lado BT aumentó al 25%. Tuve que instalar choques de entrada. Sin un análisis detallado, simplemente registraríamos un aumento de temperatura y, en el mejor de los casos, descargaríamos el transformador, perdiendo potencia.

Influencia del diseño del transformador en las corrientes permitidas.

No todos los transformadores son iguales y su ?capacidad? La corriente está determinada no solo por la sección transversal del cable. Tomemos como ejemplo el sistema de refrigeración. Un transformador con refrigeración de aceite natural (M) y un transformador con soplado y circulación forzada de aceite (DC) a la misma potencia tendrán diferentes capacidades de sobrecarga. Esto no cambia la fórmula actual, pero el régimen térmico cambia y, por lo tanto, la corriente a largo plazo muy permisible que podemos "exprimir" sí lo hace. desde el dispositivo sin dañar el recurso.

Diseño sinuoso. ¿Cobre o aluminio? No es sólo una cuestión de precio. El cobre tiene mejor conductividad, pero también un coeficiente de expansión térmica diferente. Para los devanados de aluminio, la calidad de las conexiones de los contactos y la protección contra la oxidación son especialmente críticas. Vi las consecuencias de un mal engarzado de las puntas en un devanado de baja tensión de aluminio: el punto de contacto se calentó, el aislamiento se quemó y, como resultado, un cortocircuito entre espiras. ¿La corriente era normal, pero se quedó estancada? en mal contacto.

Otro punto es la presencia de un cambiador de tomas bajo carga. Un cambiador de tomas bajo carga o sin carga es una resistencia adicional, contactos adicionales. Parece poco, pero a corrientes elevadas, incluso un miliohmio de resistencia adicional aumenta las pérdidas y el calentamiento local. Al calcular las corrientes de funcionamiento esperadas para transformadores con cambiador de tomas bajo carga, siempre dejo mentalmente una pequeña reserva de corriente para el lado donde está instalado el cambiador de tomas bajo carga. Especialmente si los cambios son frecuentes, como por ejemplo en redes con generación fluctuante a partir de fuentes de energía renovables.

Comunicación con equipos y protecciones relacionados.

La corriente del transformador determina directamente la elección de los equipos posteriores: máquinas, barras colectoras, cables, transformadores de corriente. El error más común es la discrepancia entre el poder de corte de los disyuntores y la corriente de cortocircuito del transformador.fórmula de corriente del transformador de potenciapara un cortocircuito trifásico se conoce: Ikz = Inom / (Uk%/100). Pero a menudo se olvidan de tener en cuenta la resistencia de todo el circuito al llevar corriente al lado de tensión de la máquina. Como resultado, un disyuntor con capacidad de corte reducida simplemente explotará en caso de un cortocircuito real.

Configurar protecciones es una historia diferente. La corriente de funcionamiento de protección de corriente máxima (protección contra sobrecorriente) o corte debe ajustarse no solo a partir de la corriente nominal del transformador, sino también a partir de sobretensiones de corriente magnetizante. Este lanzamiento puede ser de 8 a 12 veces mayor que el de Inom y durar una fracción de segundo. Si el ajuste de corte es demasiado sensible, obtendremos disparos falsos cada vez que se encienda el transformador. Tenemos que buscar un compromiso analizando las características tiempo-corriente tanto del propio transformador como del dispositivo de protección.

En este contexto, las soluciones de extremo a extremo que ofrecen proveedores como Qnasen tienen una ventaja. Cuando el transformador, las celdas de la aparamenta y la automatización de protección se diseñan y suministran como un solo sistema, se minimizan los riesgos de tales inconsistencias. Sus ingenieros, especializados en soluciones de transmisión y distribución de alto y bajo voltaje, generalmente brindan cálculos de corriente de cortocircuito y configuraciones recomendadas para configuraciones estándar de inmediato, lo que hace la vida mucho más fácil para los instaladores y técnicos de servicio.

Pensamientos finales: fórmula versus realidad

Entonces, ¿a dónde hemos llegado?fórmula de corriente del transformador de potenciaÉsta es una base necesaria e importante. No hay ningún lugar sin ella. Pero esto es sólo una base, no una casa terminada. La verdadera comprensión llega cuando se empieza a tener en cuenta las decenas de ajustes que realiza la vida: temperatura, armónicos, estado de los contactos, modo de funcionamiento de la red, envejecimiento del aislamiento.

Mi consejo, basado en una experiencia amarga y dulce: nunca te limites a los cálculos de los libros de texto. Mire el pasaporte de un dispositivo específico, tenga en cuenta las condiciones reales de su funcionamiento, invierta en herramientas de medición y seguimiento de alta calidad. Y recuerde que la corriente es sólo uno de los parámetros de un dispositivo electromagnético complejo, como un transformador de potencia. Su magnitud cuenta la historia de la carga, pero para entender el libro completo es necesario “leerlo”. y la temperatura, la vibración, la composición de los gases en el aceite (para el petróleo) y la forma de la curva.

Trabajar con proveedores confiables que proporcionen datos completos y transparentes, comoEquipo eléctrico Co., Ltd de Wenzhou Qiaonasen, reduce el número de sorpresas. Pero la responsabilidad final de garantizar que la corriente real en los cables se mantenga dentro de los límites no sólo calculados, sino también razonables, siempre recae en el personal operativo. La fórmula es su ayuda, pero no sustituye el sentido común y la cuidadosa observación del equipo.