8 de diciembre de 2023
Los transformadores de potencia son equipos eléctricos sumamente críticos en la red eléctrica. Una vez que se producen problemas de calidad, pueden no solo provocar importantes pérdidas económicas y materiales, sino también poner en peligro vidas humanas y causar impactos sociales negativos incalculables.
En términos generales, la fiabilidad de un transformador de potencia está relacionada principalmente con su diseño, su tecnología, sus materiales y su nivel de fabricación. Entre estos factores, el diseño, como origen de la calidad del producto, influye enormemente en la fiabilidad global de los transformadores de potencia.
Las estadísticas muestran que los "defectos de diseño" en los productos son la causa principal de los grandes accidentes de calidad de transformadores de potencia que históricamente se han producido en el sector, representando más del 80%. La fiabilidad del diseño del transformador de potencia es el requisito previo y la garantía fundamental para lograr la fiabilidad global del producto. Este artículo aborda algunos aspectos importantes del diseño de fiabilidad de los transformadores.
Idea de diseño de la resistencia al cortocircuito
La capacidad de soportar cortocircuitos es un indicador clave de la fiabilidad de los transformadores de potencia. No es infrecuente que los transformadores de potencia sufran daños en la red eléctrica debido a una resistencia al cortocircuito insuficiente. También es habitual que los transformadores de potencia no superen la prueba aleatoria de cortocircuito.
Como proyecto de prueba especial, la proporción de transformadores de potencia que se someten a pruebas de cortocircuito es muy pequeña, menos del 1% del total. Por lo tanto, el diseño y la verificación son la forma más realista de garantizar que los transformadores de potencia dispongan de una capacidad de soporte de cortocircuito suficiente.
La idea básica del diseño frente a cortocircuitos de los transformadores de potencia debería ser reducir tanto como sea posible el valor de aparición de las tensiones mecánicas de cortocircuito, en lugar de aumentar ciegamente el valor admisible de dichas tensiones, ya que esta última opción depende en exceso de los materiales y los procesos y constituye un comportamiento de diseño incontrolable.
Preocupaciones de diseño respecto del nivel de incremento de temperatura del punto caliente
El valor del incremento de temperatura del punto caliente de cada componente del transformador de potencia está estrechamente relacionado con la vida útil del transformador y también afecta a la fiabilidad de su operación a largo plazo. Como proyecto de prueba de tipo, no todos los transformadores de potencia se someten a una prueba de incremento de temperatura. Por lo tanto, el diseño y la verificación siguen siendo formas importantes de garantizar que el incremento de temperatura de los puntos calientes de cada componente del transformador de potencia se mantenga dentro de valores seguros.
El diseño del incremento de temperatura del punto caliente de un transformador de potencia debe centrarse en tres aspectos principales: el punto caliente del devanado, el punto caliente del núcleo y el incremento de temperatura del punto caliente de las piezas metálicas estructurales. Según la estructura y los parámetros del producto, el cálculo preciso de la distribución del campo magnético de dispersión y de la distribución de la densidad de pérdidas constituye una base importante para seleccionar racionalmente los materiales de cada componente, establecer racionalmente las medidas de control del flujo de dispersión y diseñar racionalmente el circuito de aceite de refrigeración, garantizando así que el incremento de temperatura de los puntos calientes de cada componente del producto se mantenga dentro de valores seguros.
