Guía de selección de bujes de transformador: clase de voltaje, clasificación de corriente y distancia de fuga

Los casquillos del transformador parecen simples en un dibujo de disposición general, pero se ubican en una de las interfaces eléctricas y mecánicas más expuestas de toda la unidad. Para los contratistas de EPC y compradores de servicios públicos, la selección de los bushings del transformador debe resolverse antes de que se publique el diseño del tanque y las conexiones externas. El aislador debe transportar corriente, soportar el voltaje del sistema y la tensión de impulso, mantener el aislamiento externo en el entorno del sitio, sellar el tanque, soportar cargas de terminales y coincidir con la conexión de cable o bus del cliente.

Una especificación que indique únicamente 'casquillo de porcelana, conforme a IEC' deja demasiadas cosas sin resolver. El ingeniero aún necesita el voltaje más alto para el equipo, el nivel de aislamiento, la corriente nominal, el requisito de fuga, la disposición de los terminales, la fuerza del conductor, el ángulo de montaje, los espacios libres del lado del aceite y los detalles de la interfaz. Es posible que no se encuentre una discrepancia hasta que el transformador llegue al sitio, cuando cambiar el casquillo puede afectar el diseño de la cubierta, el enrutamiento de los cables y el cronograma de entrega.

Sección del casquillo que muestra el terminal, el aislamiento externo, la brida del tanque conectada a tierra y el cable del lado de aceite.

Qué debe lograr la selección de bujes de transformador

Un casquillo pasa un conductor energizado a través de una barrera puesta a tierra. En un transformador sumergido en aceite, esa barrera normalmente es la tapa del tanque o la torreta. La sección exterior debe mantener el aislamiento del aire y de toda su superficie. La sección interna debe mantener un espacio libre en el aceite y controlar el campo eléctrico alrededor del conductor y del transformador.

IEC 60137:2017 especifica las características y pruebas de los bushings para sus aplicaciones de CA definidas. Indique la edición del contrato y las modificaciones aplicables. El cumplimiento del bushing no establece el cumplimiento del transformador ensamblado: coordine por separado el aislamiento del devanado, las separaciones de los terminales y las pruebas dieléctricas utilizando las especificaciones del proyecto y CEI 60076-3.

Comience con Um y el cronograma de coordinación de aislamiento

La tensión nominal del sistema no es suficiente para pedir un pasatapas. La revisión del diseño necesita el voltaje más alto para el equipo, generalmente escrito como Um, junto con la resistencia requerida al impulso del rayo y los niveles de resistencia de frecuencia eléctrica de fuente separada. Estos valores deben coincidir con la ficha técnica del transformador y el estudio de coordinación de aislamiento.

Un error común en la adquisición es copiar la descripción de un aislador de un proyecto anterior que utilizó el mismo voltaje nominal. La nueva empresa de servicios públicos puede aplicar una clase de equipo o nivel de aislamiento diferente. Los terminales neutrales también requieren una decisión deliberada. Un neutro sólidamente conectado a tierra podrá utilizar un nivel de aislamiento reducido sólo cuando el diseño del sistema y las especificaciones del proyecto lo permitan. El proveedor no debe asumir un casquillo neutro reducido solo del grupo de vectores.

El aislamiento interno no se puede revisar por separado

El extremo de aceite del casquillo, el cable del transformador y el metal conectado a tierra cercano forman un sistema de campo eléctrico. Un casquillo físicamente intercambiable no es automáticamente intercambiable eléctricamente. Un extremo de aceite más largo o con una protección diferente cambia las holguras y la distribución en el campo. La revisión del diseño debe comparar el dibujo del contorno del casquillo con la cubierta, la torreta, la salida del cable y la disposición de sujeción antes de publicar el dibujo del tanque.

Flujo de trabajo de selección que vincula los requisitos de aislamiento del sistema, las clasificaciones de los bushings y las verificaciones del transformador ensamblado.

La corriente nominal es mayor que la corriente nominal del transformador

La corriente de devanado calculada es el punto de partida. La selección también debe considerar la carga de emergencia, la temperatura ambiente, las condiciones del recinto y el aumento de temperatura de la conexión terminal. Un aislador con una clasificación de corriente sólo marginalmente superior a la corriente nominal puede ser técnicamente válido bajo condiciones de referencia, pero deja poco margen cuando el transformador opera en una caja de terminales caliente o sufre una sobrecarga planificada.

El hardware de conexión importa. Una palma de tamaño insuficiente, una mala compatibilidad del revestimiento, un área de contacto limitada o un cable sin soporte pueden crear una unión caliente incluso cuando el conductor del casquillo tiene la clasificación correcta. El paquete de adquisición debe indicar el material del terminal, el revestimiento, las dimensiones de la palma, el patrón de orificios y el conector correspondiente suministrado por cada parte.

Transformadores de corriente y tomas de prueba.

Para unidades de mayor voltaje, la torreta de pasatapas también puede transportar transformadores de corriente. Sus relaciones, clases de precisión, propósitos principales, enrutamiento de terminales secundarios y disposiciones de cortocircuito deben coincidir con el esquema de protección. Los bushings clasificados por capacitancia pueden incluir una toma de prueba o de voltaje. Su condición de funcionamiento normal, su tapa protectora y su disposición de conexión a tierra deben quedar claros en el manual de operación. Dejar un grifo de prueba mal conectado a tierra puede dañar el aislamiento del grifo.

La distancia de fuga debe seguir el sitio real

La distancia de fuga se mide a lo largo de la superficie aislante externa. Se selecciona según la gravedad de la contaminación y el diseño del aislamiento, no solo según el nombre del país. Una subestación interior, un sitio industrial costero y una planta de cemento en el mismo país pueden requerir diferentes soluciones de aislamiento externo.

La sal, el polvo conductor y los depósitos industriales crean una vía de fuga cuando la superficie se moja. Una mayor fuga puede ayudar, pero el perfil y el material del cobertizo también son importantes. La porcelana sigue siendo común y brinda una larga experiencia de servicio. Las carcasas compuestas pueden reducir el peso y ofrecer un fuerte rendimiento en materia de contaminación, pero el proyecto debe confirmar los materiales, los requisitos de envejecimiento y las reglas de manejo.

Perfil aislante que distingue la ruta de fuga de la superficie de una verificación del espacio libre de aire.

Las interfaces mecánicas a menudo causan problemas en el sitio

El terminal bushing no debe usarse como soporte estructural para cables pesados ​​o barras colectoras rígidas. El peso del cable, las fuerzas de cortocircuito, la expansión térmica y la desalineación de la instalación pueden aplicar una carga de flexión al terminal superior y a la brida. El diseño de la conexión debe incluir enlaces flexibles o soportes independientes cuando sea necesario.

El comprador debe proporcionar el cronograma de cables, el plano de terminación o la interfaz del conducto de barra antes de finalizar la cubierta. La revisión de la interfaz debe cubrir el espaciado de fases, la orientación de los terminales, la dirección de entrada del cable, el radio de curvatura, el tamaño del gabinete y el espacio libre para trabajar de forma segura. Esta revisión es especialmente importante cuando la caja de cables, el soporte del pararrayos o el conducto bus son suministrados por otro contratista.

Inspección de fábrica y revisión de documentos

La prueba de aceptación en fábrica (FAT) no repite todas las pruebas de tipo en cada buje. Por lo tanto, el comprador debe revisar los datos de la placa de identificación del casquillo, el certificado de prueba de rutina y la evidencia de prueba de tipo requerida por el contrato. En el transformador ensamblado, la inspección debe confirmar la identificación, el marcado de fases, el ángulo de instalación, el asiento de la junta, la estanqueidad de los terminales, el nivel de aceite cuando corresponda y la ausencia de daños visibles.

Las pruebas de transformadores eléctricos también proporcionan comprobaciones útiles de la interfaz. La verificación de proporciones y grupos de vectores puede revelar un error de conexión de cables. Las pruebas de tensión aplicada y de tensión inducida ponen a prueba el sistema de aislamiento del transformador según el programa de pruebas acordado. Cualquier indicación de descarga inusual, fuga o movimiento físico alrededor de un casquillo requiere una investigación antes de su liberación.

Acordar el plan de inspección y pruebas ante el FAT. Registre el fabricante del buje, el modelo y el número de serie con la fase instalada, el número de certificado, la revisión del dibujo y los resultados de las pruebas aplicables. Definir puntos de testigo/retención y criterios de aceptación en el contrato. Registrar los defectos, las medidas correctivas y cualquier nueva prueba requerida antes de cerrar el expediente de liberación; un informe de prueba de transformador no reemplaza un certificado de prueba de rutina de bushing.

Ejemplo de revisión de especificaciones

Considere una hoja de datos del proyecto que indique únicamente 'bujes de porcelana para transformador de 33 kV para exteriores'. Antes de la cotización, el proveedor aún no puede seleccionar un buje confiable. El ingeniero necesita el voltaje más alto real para el equipo y los niveles de aislamiento, la corriente nominal en cada devanado, el tratamiento neutro, la gravedad de la contaminación, la altitud y el tipo de conexión. Si el lado de alto voltaje se conecta a conductores aéreos, la carga de los terminales y el espaciado de fases son diferentes a los de una caja de cables apantallada. Si se montan descargadores de sobretensión en el transformador, la posición del soporte y la longitud del cable también afectan el diseño.

Por lo tanto, una oferta técnica útil enumeraría el estándar de casquillo propuesto, el fabricante o la clase de proveedor aprobado, Um, corriente nominal, niveles de resistencia, distancia de fuga mínima, material de la carcasa, detalles del terminal y referencia del esquema. Cualquier desviación debe ser visible. Esto hace que la comparación de ofertas sea práctica: el comprador compara las interfaces eléctricas y mecánicas reales en lugar de tres ofertas que dicen 'buje IEC' mientras utilizan suposiciones diferentes.

La estrategia de repuesto también merece atención. Para una subestación remota, el cliente puede solicitar un bushing de alto voltaje de repuesto. El repuesto debe coincidir no sólo con el voltaje y la corriente, sino también con la perforación de la brida, la geometría del extremo de aceite, la altura total, la palma del terminal y la disposición del grifo de prueba. Registrar el modelo exacto y el esquema en la documentación final reduce el riesgo de reemplazo años después.

Secuencia de documentación FAT para identificación de bushings instalados, verificación de evidencias, inspección de interfaces y cierre de desviaciones.

Lista de verificación de adquisiciones para bujes de transformadores

• Tensión nominal, Um y niveles de resistencia al aislamiento para cada terminal.

• Corriente nominal, servicio de sobrecarga y condiciones ambientales.

• Tecnología de casquillos, material aislante y norma aplicable.

• Gravedad de la contaminación, distancia de fuga, altitud y perfil del cobertizo.

• Responsabilidad de la palma de terminal, conector, revestimiento, cable o barra colectora

• Ángulo de montaje, dimensiones del extremo de aceite y espacios libres del transformador

• Cargas terminales mecánicas, servicio sísmico y soportes de conductores.

• Transformadores de corriente, tomas de prueba y accesorios de monitoreo.

• Certificados de pruebas de rutina, evidencia de pruebas de tipo e intercambiabilidad de casquillos de repuesto

• Instrucciones de embalaje, elevación, almacenamiento e instalación en obra.

Consultas sobre proyectos y referencias de respaldo

Para una consulta específica del proyecto, envíe a Zisheng eléctrico . Solicite al proveedor que identifique las clasificaciones de bujes propuestas, dibujos de interfaz, exclusiones y desviaciones en la oferta técnica.

Lectura de apoyo: Guía de transformadores de 11 kV, 22 kV y 33 kV; Diseño y fabricación de transformadores sumergidos en aceite.; Análisis de fallas de transformadores.; Transformadores de potencia de 110 kV/115 kV.