El uso de los transformadores secos disminuye los costos en sistemas de seguridad


La instalación de transformadores secos en Subestaciones Eléctricas a niveles de subtransmisión (>66 kV) ha hecho que los costos por concepto de instalaciones de seguridad y primas de riesgo se vean reducidos de forma significativa.

Con los problemas que implican el crecimiento del consumo eléctrico y la falta de sitios ambientales aceptables para la construcción de subestaciones de alto voltaje en exteriores, en áreas ecológicas y en los centros de ciudades, la red eléctrica debe considerar alternativas de soluciones en interiores. El uso del área de terreno algunas veces dicta la instalación de nuevas subestaciones en subterráneos dentro de edificios existentes. Pero estas subestaciones eléctricas con transformadores inmersos en aceite tienen riesgos en forma de fuego y explosiones. Adicionalmente como el SF6 es una gas de efecto invernadero, su aplicación como aislamiento en equipos no es tan deseable.

Instalación de transformador seco en subestaciones eléctricas ubicadas en zonas urbanas

Las estaciones de distribución equipadas con transformadores secos han estado instaladas en edificios por muchos años. Hasta hace poco, los transformadores secos estuvieron solo disponibles hasta los 36 kV. La relativamente nueva tecnología de transformadores secos con la fabricación de unidades diseñadas para voltajes de distribución y subtransmisión ahora ofrece una alternativa de costo efectiva para suplementar los centros de carga Industriales y de ciudades. Aparte de eliminar la necesidad de protección contra el fuego y la protección de explosión, los circuitos de distribución y subtransmisión ofrecen una capacidad incrementada de transferencia de carga y pérdidas reducidas.

Los transformadores secos no usan ningún líquido aceite inflamable para aislamiento o enfriamiento, de hecho, la principal ventaja comparada con los transformadores sumergidos en aceite es la Seguridad. Esto hace los Transformadores Secos la opción preferida para subestaciones en subterráneos o en edificios que requieren prevención de fuego específica del sitio y estrategias de gerencia de contingencia de fuego. Para algunas autoridades, el riesgo potencial de los transformadores en aceite para los humanos y los bienes es considerado bastante grande, y los costos relacionados son de alto impacto. Asi mismo los costos y procedimientos de producción no son económicamente justificados.

En el año 2013, el Departamento Internacional de Sistemas Eléctricos de Grandes Dimensiones CIGRE publicó una “Guía de Prácticas para Seguridad contra Fuego de Transformadores” para transformadores por encima de 10 MVA con niveles de voltaje hasta e incluyendo 66kV. Una encuesta de fallas de transformadores concluyó que 10% de las fallas de todos los transformadores resultan en fuego. Anualmente, cerca de uno en 1000 transformadores de potencia resulta en explosión.

Explosión de Transformador sumergido en aceite en S/E Cabimas Edo. Zulia. Venezuela

Los transformadores secos usan aire como como el principal medio de aislamiento. La rigidez eléctrica del aire es considerablemente menor que el aceite, de hecho los transformadores secos son más grandes y más costosos. El estrés del dieléctrico dentro del transformador seco es tomado por la parte sólida y el aislamiento de aire. Como resultado de la alta permitividad del aislamiento sólido, el campo eléctrico es reducido. Entonces, el aislamiento principal viene del aire.

En algunos de los proyectos más importantes del uso de Transformadores Secos podremos observar con detalle sus usos y beneficios.

Proyecto en Brasil

En la más vieja y tercer más grande ciudad de Brasil, la ciudad de Salvador de Bahía, fue escogida para albergar el mundial de Fútbol 2014 FIFA World Cup. El nuevo estadium Fonte Nova Arena para alojar 55000 personas esta alimentado por cables enterrados en 69kV. El servicio de electricidad local, Coelba, parte del grupo Neoenergia Group, instalo una subestación alto voltaje/medio voltaje, la cual fue integrada en el estadium.

Proyecto Subestación Subterránea Estadio Fonte Nova. Salvador de Bahia. Brasil

La subestación tiene dos transformadores secos de 25 MVA 69 kV, cada uno equipado con interruptores en vacío y con cambiadores de Tap en línea OLTC de +4% a -12% en pasos de 1.25%. El Transformador e interruptor en vacío están instalados directamente. Los alimentadores en 69 kV están conectados al transformador seco a través de una barra simple.

Esta subestación permite que los espectadores se sienten literalmente encima de ella. Aparte de satisfacer todos los requerimientos de seguridad, la reducida necesidad de obras civiles resultó en un ahorro significativo.

Proyecto en Suecia

La empresa Ulriceham Energi, la empresa local de energía eléctrica en la ciudad de Ulricehamm, una ciudad cercana a Gëteborg en Suecia, tuvo que reemplazar un transformador en aceite en una subestación exterior en una área sensitiva ecológicamente en un área de bosques.

Para satisfacer el ambiente y otros requerimientos, la empresa instaló un transformador 45 kV/11kV de 16 MVA equipados con un cambiador de Tap en Línea OLTC con pasos de voltaje de ±75 en pasos de 1.67%. El transformador está diseñado con bobinas en RESIBLOC para resistir las condiciones de extremas bajas temperaturas en Suecia.

Instalación de Transformador Seco en S/E de la localidad de Ulricehamm. Suecia

Un encerramiento IPX4D fue instalado en el transformador en esta subestación exterior para proteger la unidad del ingreso de agua y posibles intrusiones vandálicas. El encerramiento fue diseñado para permitir ventilación para el enfriamiento del transformador por convección natural. El transformador está conectado por cables entrando y saliendo en la base del transformador, entonces, el encerramiento no requiere de Bushings. El transformador fue entregado en sitio con el OLTC montado y conectado al transformador.

Proyecto en Las Islas Canarias

El operador del sistema de transmisión en España – Red Eléctrica de España (REE) está realizando un proyecto de demostración de Smart Grid utilizando un Flywheel para almacenar energía. El proyecto está localizado en la Isla de Lanzarote en una subestación de 66kV en la municipalidad de Tias. El dispositivo de almacenaje de energía está manteniendo la frecuencia y la estabilidad de voltaje en la red eléctrica de Lanzarote-Fuerteventura.

Transformador Seco en S/E Lanzarote Islas Canarias

Un transformador seco de 66kV/440V de 1800kVA fue entregado en el sitio totalmente ensamblado con un encerramiento, incluyendo pared de bushing para la alimentación de alto voltaje. Esta característica conjuntamente con el hecho que la subestación está localizada en un área de riesgo por la ocurrencia de fuego en la vegetación fueron las principales razones de REE para escoger un transformador seco.

Proyecto en Sevilla

La pintoresca y conocida ciudad de Sevilla en el sur de España tiene varias subestaciones en 66kV, las cuales suplen a una población de 700000 habitantes aproximadamente. Dos subestaciones localizadas en un edificio especial en el centro de la ciudad, fueron totalmente reconstruidas en 2014-2015. La empresa de electricidad reemplazó el transformador existente aislado en aceite por un transformador seco para eliminar en su totalidad cualquier riesgo de daño en los alrededores. Cada subestación tiene dos transformadores.

S/E con transformadores secos en Sevilla. España

El transformador 66kV/22kV tiene capacidad de 31.5MVA y configuración de bobinado YNyn0. Están equipados con un cambiador de Tap en Línea OLTC que ofrece ±1.25% en ocho pasos. Los transformadores pueden ser operados hasta el 90% de la carga con ventilación natural, en caso de alta carga, ventiladores localizados en la parte inferior del transformador ofrecen mayor ventilación. Las dimensiones de cada transformador es 6m en largo y 5m de alto incluyendo todos los accesorios. Los transformadores no están encerrados en caja, se encuentran abiertos.

Avance del Uso de los Transformadores Secos

El desarrollo de las aplicaciones de transformadores secos para distribución y transmisión en los últimos años está avanzando debido a que los transformadores secos son equipos de alta seguridad para las personas, las instalaciones, edificios y el ambiente. Esto constituye un punto clave para su uso, asi como la mayor ventaja comparativa. Las primeras instalaciones en 72.5kV del tipo seco en funcionamiento tienen ya un excelente comportamiento. En los transformadores secos el riesgo de fuego o explosión es prácticamente inexistente. Los transformadores secos son la alternativa ideal para instalaciones interiores y exteriores.

Las subestaciones en interiores pueden ser especialmente compactas en GIS o con interruptores híbridos usados en conjunto con Transformadores Secos. Se puede minimizar el espacio costoso en los edificios y las subestaciones subterráneas en los centros urbanos se pueden diseñar para aumentar la capacidad, reduciendo las pérdidas del sistema.

El uso de los transformadores secos también ofrece beneficios adicionales cuantificables de 5%- 10% en la reducción de primas de aseguradoras para el área involucrada en comparación con instalaciones con transformadores en aceite. Esto debido a que en los transformadores secos no existen sustancias de elevada inflamabilidad como lo es el aceite aislante.

Usar transformadores secos es clave en áreas ecológicas, en áreas cercanas a bosques, playas y ríos. Asi como también en instalaciones de eventos como lo son Teatros, Estadiums Deportivos de Fútbol, Baseball y Atletismo en donde se pueden encontrar un gran número de personas. También en edificaciones cerradas y confinadas, asi como en edificaciones abiertas. De esta forma, se puede evitar hasta un 100% la ocurrencia de incendios y accidentes de explosión de equipos y daños a las edificaciones, al ambiente o a las personas.

Bibliografía

Risk Engineering Guideline. HDI Risk Consulting. Hannover 2015

Should Oil Be Replaced With Air for Insulation. Gerry George. T&D World Magazine. Overland Park 2015

Buildings Insurance. Electrical System Advice Service. Londres 2016

Más información:

info@energeticahoy.com

Tlf: +52 442 4030370 / 442 6545625

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