Transformador de tierra/grounding de 33 kV sumergido en aceite

La regla de nomenclatura del código de refrigeración IEC utiliza la primera letra para identificar el medio de refrigeración interno. ONAN y ONAF comienzan con "O", lo que significa que el aceite mineral es el refrigerante interno principal y son las opciones estándar para las unidades sumergidas en aceite.

AN significa refrigeración natural por aire y AF significa refrigeración forzada por aire, y estos dos códigos se definieron originalmente para transformadores de tipo seco sin aislamiento líquido.

Para los transformadores de puesta a tierra sumergidos en aceite, AN y AF no son los códigos de diseño principales; solo se enumeran como referencias alternativas para diseños compactos integrados en armarios donde la convección de aire domina la disipación térmica.

Al realizar un pedido, se debe seleccionar ONAN u ONAF como la clasificación formal de refrigeración para evitar confusiones en los documentos de licitación y los expedientes de aprobación de la red.

Los transformadores de puesta a tierra siguen la filosofía de diseño para servicio de falla de corta duración, fundamentalmente diferente de los transformadores de potencia convencionales clasificados para carga continua. Su base de diseño central es la corriente de falla de neutro de corta duración junto con el tiempo de eliminación de la falla, en lugar de la capacidad de transferencia de potencia continua.

Si los usuarios especifican la capacidad según los kVA continuos de un transformador de potencia convencional, el resultado será un sobredimensionamiento con un costo de compra innecesariamente alto y una mayor huella, o un diseño térmico incorrecto que no puede soportar la energía de falla I²t requerida durante una falla real a tierra monofásica.

El proceso de especificación adecuado debe comenzar con la corriente de falla a tierra capacitiva del sistema, luego derivar la clasificación de corta duración requerida, en lugar de copiar la lógica de selección de transformadores de potencia.

En general, no se recomienda la operación en paralelo de múltiples transformadores de puesta a tierra en zig-zag en una misma barra de media tensión, a menos que se diseñe de manera especial. Cada unidad tiene su propia tolerancia de fabricación de impedancia de secuencia cero. Cuando se conectan en paralelo, aparecerán corrientes circulantes de secuencia cero desequilibradas entre los transformadores, incluso sin una falla a tierra real.

Estas corrientes circulantes producen pérdidas de calentamiento adicionales y pueden provocar la operación incorrecta de los relés de protección de secuencia cero. Si las condiciones del proyecto realmente requieren un despliegue en paralelo, la tolerancia de impedancia de secuencia cero, la polaridad de los devanados y las características del ángulo de fase de cada unidad deben coincidir estrictamente, y se debe completar un cálculo detallado sobre la magnitud de la corriente circulante en la fase de diseño.

La mayoría de los proyectos estándar adoptan un único transformador de puesta a tierra para cada sección de barra aislada como solución preferida.

Aunque el devanado auxiliar opcional puede suministrar energía para los servicios propios de la subestación en condiciones normales de operación, su prioridad es inferior a la función principal de protección de puesta a tierra del neutro.

Durante un evento de fallo a tierra monofásico, grandes corrientes de secuencia cero fluyen a través de los devanados primarios en zigzag, lo que inducirá considerables sobretensiones y sobrecorrientes en el lado secundario. Bajo condiciones de fallo, no se permite mantener las cargas críticas de los servicios propios de la subestación funcionando continuamente a través de este devanado auxiliar.

El diseño del proyecto debe evitar depender exclusivamente del devanado secundario del transformador de puesta a tierra para el suministro auxiliar esencial e ininterrumpido. Se deberá configurar un transformador independiente para los servicios propios de la subestación o una fuente de alimentación UPS para las cargas importantes que no pueden perder el suministro durante incidentes de fallo a tierra.

Sus características de pérdida están altamente relacionadas con las características de operación: ① La pérdida a vacío se refiere a la pérdida en hierro (pérdida por histeresis y corriente de Foucault del núcleo) durante la operación normal. Debido a un estado prolongado de vacío/carga ligera, es la principal pérdida de operación; ② La pérdida de carga se refiere a la pérdida en cobre (pérdida por resistencia del devanado) durante fallas, que solo se genera durante fallas de corta duración y representa una proporción muy baja. El impacto en los costos de operación necesita ser dividido por escenarios: Para redes de distribución de baja y media tensión (transformadores de tierra operan por un largo tiempo), el impacto de la pérdida a vacío es evidente, y se deben preferir modelos con baja pérdida a vacío (como la eficiencia energética de nivel 1 según la norma nacional) durante la selección; para sistemas de alta/ultra-alta tensión (los transformadores de tierra funcionan por un corto tiempo durante fallas), la proporción de la pérdida a vacío es pequeña, y se puede priorizar el rendimiento de tolerancia a fallas. En general, su pérdida anual es mucho menor que la de los transformadores de potencia ordinarios, y el costo de operación es relativamente bajo