02 Sep, 2026
I. Selección de transformadores
① Clasificación según el nivel de tensión:
1000 kV, 750 kV, 500 kV, 330 kV, 220 kV, 110 kV, 66 kV, 35 kV, 20 kV, 10 kV, 6 kV, etc.
② Clasificación según el medio de aislamiento y disipación de calor: transformadores de tipo seco y transformadores en baño de aceite. Los transformadores de tipo seco pueden subdividirse a su vez en transformadores de tipo seco encapsulados en resina epoxi (serie SCB) y transformadores de tipo seco no encapsulados con aislamiento de clase H (serie SGB10).
③ Clasificación según la estructura y el material del núcleo: transformadores con núcleo de láminas de acero al silicio, transformadores con núcleo enrollado de acero al silicio y transformadores con núcleo de aleación amorfa.
④ Clasificación según la serie de diseño de eficiencia energética: SJ, S7, S9, S11, S13, S15.
⑤ Clasificación según el número de fases: transformadores monofásicos y transformadores trifásicos. ⑥ Clasificación por capacidad: en China, las capacidades nominales de los transformadores se basan actualmente en la serie de números preferentes R10 (es decir, múltiplos basados en la raíz décima de 10), tales como 50 kVA, 80 kVA, 100 kVA, 125 kVA, 160 kVA, 200 kVA, 250 kVA, 315 kVA, 400 kVA, 500 kVA, 630 kVA, 800 kVA, 1000 kVA, 1250 kVA, 1600 kVA, 2000 kVA, 2500 kVA, 3150 kVA, 4000 kVA, 5000 kVA, etc.
Selección de la capacidad del transformador
Las capacidades estándar de los transformadores incluyen 200 kVA, 250 kVA, 315 kVA, 400 kVA, 500 kVA, 630 kVA, 800 kVA, 1000 kVA, etc.
Por lo general, un transformador no debe operar en condiciones de sobrecarga; por tanto, su capacidad debe calcularse en función de la carga operativa real.
Ejemplo: si la carga real es de 230 kW, la eficiencia operativa del transformador es de aproximadamente 0,9 y el factor de potencia de la carga puede alcanzar 0,85 o más, la capacidad requerida del transformador es:
S = P / (cos φ × η) = 230 / (0,9 × 0,85) = 300,65; por consiguiente, se puede seleccionar un transformador de 315 kVA.
La corriente de cortocircuito máxima admisible de un transformador de distribución es de 18 a 25 veces su corriente nominal, y su duración no debe superar los 0,25 segundos.
La decisión de instalar el transformador en una sala de distribución de alta tensión depende principalmente de factores ambientales, tales como la presencia de gran cantidad de polvo externo, sustancias o gases corrosivos, o temperaturas ambiente persistentemente elevadas. Si no concurre ninguna de estas condiciones especiales, también es aceptable la instalación sobre una plataforma para transformadores, siempre que se implementen medidas de seguridad adecuadas en torno al transformador.
Para un transformador de potencia trifásico con tensiones nominales de 10/0,4 kV y una potencia de 630 kVA, seleccione las corrientes nominales de los eslabones fusibles para los lados de alta y baja tensión.
Para un transformador de potencia trifásico de 10/0,4 kV y 630 kVA, las corrientes nominales son:
Corriente nominal en alta tensión: Ie = Se / (1,732 × U1e) = 630 / (1,732 × 10) = 36,37 A;
Corriente nominal en baja tensión: Ie = Se / (1,732 × U2e) = 630 / (1,732 × 0,4) = 909,33 A;
El eslabón fusible del lado de alta tensión se selecciona generalmente calculando 1,5 veces la corriente nominal: 36,37 × 1,5 = 54,6 A.
El eslabón fusible del lado de baja tensión se selecciona generalmente calculando 1,5 veces la corriente nominal: 909,33 × 1,5 = 1365 A.
Por lo general, la capacidad de compensación de potencia reactiva de un transformador de distribución es de aproximadamente el 20 % al 40 % de la capacidad del transformador. Para un transformador de distribución de 630 kVA, la capacidad de compensación es de aproximadamente 120 a 240 kvar. El cálculo preciso es relativamente complejo y, dado que las cargas varían con frecuencia, el valor calculado tiene una relevancia práctica limitada. Los diseñadores suelen estimar un 30 %; es decir, seleccionan 200 kvar como capacidad máxima de compensación, lo cual constituye también la capacidad instalada.
Configuración de la medición en baja tensión para un transformador de 630 kVA:
La corriente nominal del secundario del transformador es Ie = S / (1,732 × Ue) = 630 / (1,732 × 0,4) = 909 A; se debe seleccionar un transformador de corriente de relación 1000:5.
Se recomienda aplicar un margen de selección del 30 % sobre la capacidad total del transformador. La capacidad de un transformador es una magnitud de potencia (potencia aparente) expresada en VA o kVA. Se define como el producto de la tensión y la corriente alternas (valores eficaces o RMS), calculado mediante la fórmula S = UI. La capacidad nominal del transformador figura en su placa de características (tal como se muestra en la figura original).
La selección de un transformador requiere determinar la capacidad necesaria, generalmente en función de la carga real del sistema eléctrico. En un sistema de alimentación eléctrica, la capacidad del transformador se elige según la carga calculada S. Para un único transformador que suministre energía de forma temporal (por ejemplo, en una obra de construcción) con una carga estable, el factor de carga que se suele considerar es de aproximadamente el 85 %.
Ejemplo: si la carga eléctrica calculada para una obra es de 86,06 kVA, la capacidad calculada del transformador es de 100 kVA; por tanto, se puede seleccionar un transformador de 100 kVA conforme a la serie de capacidades normalizadas.
Cabe señalar también que, preferiblemente, la capacidad de un único transformador no debe superar los 1000 kVA. Para cargas mayores, es posible operar varios transformadores en paralelo. El funcionamiento en paralelo exige que los equipos tengan la misma relación de transformación, el mismo grupo de conexión vectorial, la misma tensión de cortocircuito, etc. Asimismo, debe tenerse en cuenta el reparto de carga; por lo general, la relación entre la capacidad de la unidad mayor y la de la menor no debe superar 3:1.
II. Selección entre transformadores de potencia de tipo seco y en baño de aceite
1. Aislamiento y disipación de calor
El medio aislante de un transformador de tipo seco es el aire o un material sólido, como la resina epoxi, y el calor se disipa mediante ventilación natural o ventiladores.
Sus ventajas son la limpieza y la ausencia de riesgo de fugas de aceite. Resultan adecuados para ubicaciones con requisitos estrictos de prevención de incendios y explosiones, como centros comerciales, hospitales y estaciones de metro.
Su desventaja es una eficiencia de disipación de calor relativamente baja. En entornos de alta temperatura, puede requerirse refrigeración por aire forzado.
Un transformador en baño de aceite utiliza aceite aislante alrededor de los devanados; dicho aceite actúa tanto como aislante como medio de transferencia de calor.
El aceite posee una gran capacidad de almacenamiento térmico y puede soportar operaciones de alta carga durante periodos prolongados. Por ello, los transformadores en baño de aceite predominan en aplicaciones de gran capacidad y alta tensión, como la transmisión de ultra-alta tensión y las centrales eléctricas.
Sin embargo, las fugas de aceite o los fallos pueden provocar incendios o contaminación ambiental, por lo que se requiere una fosa de recogida de aceite de emergencia. Por lo general, estos transformadores se instalan en exteriores.
2. Seguridad y protección del medio ambiente
Dado que los transformadores de tipo seco no contienen aceite, ofrecen ventajas inherentes en cuanto a seguridad contra incendios y prevención de la contaminación, lo que los hace especialmente adecuados para zonas densamente pobladas o lugares con requisitos medioambientales estrictos.
Por ejemplo, un centro de datos que había sufrido interrupciones del servicio debido a fugas en un transformador en baño de aceite eliminó este tipo de riesgo tras cambiar a transformadores de tipo seco.
Aunque los transformadores en baño de aceite conllevan un riesgo de fuga, el aceite aislante protege eficazmente los devanados y ofrece una mayor resistencia a cortocircuitos y sobrecargas.
Por ejemplo, en condiciones climáticas extremas, un transformador en baño de aceite puede mantener un funcionamiento estable durante una sobrecarga de corta duración, mientras que un transformador de tipo seco podría requerir una reducción de potencia de emergencia.
3. Aplicaciones típicas
Tres razones para elegir un transformador seco:
• Espacio limitado: tamaño compacto y peso ligero, ideal para sótanos, azoteas y otras áreas confinadas.
• Seguridad ante todo: preferible para áreas con restricciones de incendios, como hospitales y laboratorios.
• Bajo mantenimiento: no requiere cambio ni análisis de aceite, lo que reduce los costos operativos a largo plazo.
Tres aplicaciones típicas para transformadores sumergidos en aceite:
• Proyectos exteriores de alta capacidad: niveles de tensión superiores a 110 kV y capacidades superiores a 10 MVA, como subestaciones y parques industriales.
• Operación a alta temperatura y alta carga: excelente disipación de calor, ideal para acerías, plantas químicas y otras aplicaciones de alta carga con funcionamiento continuo las 24 horas.
• Presupuesto limitado: el costo de adquisición es entre un 30 % y un 50 % menor que el de los transformadores secos, ideal cuando la inversión inicial es la principal consideración.
4. Mantenimiento y Costo
Si bien los transformadores de tipo seco tienen un precio de compra más elevado (entre un 30 % y un 50 % más que los transformadores sumergidos en aceite de la misma capacidad), su mantenimiento es sencillo (el trabajo rutinario consiste principalmente en la eliminación de polvo) y su vida útil puede alcanzar los 20-30 años.
Los transformadores sumergidos en aceite requieren análisis periódicos de la calidad del aceite y el reemplazo de filtros, lo que resulta en mayores costos de mantenimiento. Sin embargo, su vida útil puede ser más prolongada (entre 20 y 40 años) y su capacidad de sobrecarga es excelente, lo que los hace adecuados para aplicaciones exigentes.
III. Selección de Bobinados de Transformador de Cobre y Aluminio
Los bobinados de los transformadores son los componentes conductores principales y tradicionalmente se han fabricado principalmente de cobre. Sin embargo, desde la década de 1960, el aumento de los precios del cobre y la disminución de los precios del aluminio han propiciado el uso generalizado de transformadores con bobinado de aluminio como una alternativa más económica.
1. Comparación de rendimiento
[El contenido de la comparación de rendimiento en el documento original se presenta como una figura/tabla y no contiene texto extraíble.]
2. Selección de bobinados de cobre y aluminio
Elija un transformador con bobinado de cobre:
• Condiciones de funcionamiento de alta carga y larga duración.
• Aplicaciones con altos requisitos de vida útil y estabilidad.
• Aplicaciones con espacio limitado que requieren equipos compactos.
Elija un transformador con bobinado de aluminio:
• Proyectos a corto plazo con presupuestos limitados.
• Aplicaciones de baja carga y uso intermitente.
• Aplicaciones donde el peso del equipo es un factor crítico.
