¿Qué es un transformador de central eléctrica?

Transformadores de centrales eléctricas: Tipos, funciones y aplicaciones

El transformador de una central eléctrica es un componente esencial de cualquier instalación de generación de energía, responsable de subir o bajar la tensión hasta alcanzar los niveles necesarios para una transmisión segura y eficiente de la energía. Tanto si la central eléctrica es de carbón, nuclear o utiliza fuentes de energía renovables como la eólica o la solar, los transformadores garantizan que la energía eléctrica pueda transmitirse sin pérdidas significativas a largas distancias.

En este artículo, exploraremos varios tipos de transformadores para centrales eléctricas, sus parámetros, funciones y aplicaciones, y destacaremos cómo Evernew Transformer, fabricante líder de transformadores en China, desempeña un papel fundamental en la producción de transformadores fiables y eficientes para centrales eléctricas de todo el mundo.

Transformadores de centrales eléctricas: Papel y funciones

Un transformador de central eléctrica desempeña un papel fundamental en la conversión de la tensión generada por las centrales eléctricas a niveles adecuados para su transmisión y distribución. Normalmente, el generador de la central produce electricidad a baja tensión (por ejemplo, 10-25 kV), que debe elevarse (o reducirse) a la tensión adecuada (entre 110 kV y 765 kV) para su transmisión a larga distancia. Esta transformación reduce la corriente y minimiza las pérdidas en la red.

Los niveles de tensión generados por las centrales eléctricas son demasiado altos para un uso seguro por parte de los consumidores, por lo que es necesario un transformador de central eléctrica que reduzca los niveles de tensión, en función de la aplicación, ya sea para la distribución a zonas locales o para el consumo interno de energía dentro de la central.

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Parámetros clave del transformador

Comprender los parámetros técnicos de los transformadores de centrales eléctricas es esencial para seleccionar el modelo adecuado para cada tipo de central. Estos son los parámetros clave que hay que tener en cuenta:

• Potencia nominal (kVA o MVA): La capacidad del transformador para manejar cargas eléctricas, normalmente especificada en kilovoltios-amperios (kVA) o megavoltios-amperios (MVA). Las centrales más grandes pueden necesitar transformadores de 100 MVA a más de 1.000 MVA.
• Tensión primaria: Se refiere al nivel de tensión de la electricidad suministrada al transformador (por ejemplo, de 10 kV a 25 kV desde el generador).
• Tensión secundaria: Es el nivel de tensión emitido por el transformador, que puede oscilar entre 110 kV y 765 kV, según la aplicación (por ejemplo, para la transmisión a la red).
• Impedancia: La impedancia afecta a la regulación de la tensión y a la capacidad de corriente de cortocircuito del transformador. Los transformadores para centrales eléctricas suelen tener valores de impedancia bajos para mantener un alto rendimiento.
• Método de refrigeración: Los métodos de refrigeración habituales para los transformadores de las centrales eléctricas incluyen la refrigeración por aceite (ONAN, ONAF, OFAF) y la refrigeración por aire natural (AN), que ayudan a gestionar el calor generado durante la conversión de la energía.
• Eficacia: Un transformador de alta eficiencia minimiza la pérdida de energía durante el proceso de conversión, algo crucial en las centrales eléctricas de gran escala.
• Cambiador de grifos: Algunos transformadores están equipados con cambiadores de tomas para ajustar dinámicamente la tensión de salida en función de las fluctuaciones de la carga.

Estos parámetros varían en función del tipo de central eléctrica y de la función específica que vaya a desempeñar el transformador, ya sea un transformador elevador para aumentar la tensión o un transformador reductor para reducirla.

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Tipos de transformadores para centrales eléctricas

Según el tipo de central eléctrica y los requisitos específicos, se utilizan varios tipos de transformadores. Cada uno tiene parámetros y aplicaciones únicos.

Transformadores elevadores

Los transformadores elevadores para centrales eléctricas son cruciales para aumentar la tensión generada por el generador de la central hasta el nivel necesario para su transmisión a través de la red. La potencia nominal de los transformadores elevadores puede oscilar entre decenas de MVA y varios cientos de MVA, dependiendo de la escala de generación de energía. La salida de alta tensión suele oscilar entre 110 kV y 765 kV.

Aplicaciones:

• Centrales de carbón: Los transformadores elevadores de las centrales de carbón convierten la baja tensión producida por los generadores (normalmente unos 15 kV) en tensiones de transmisión mucho más altas.
• Centrales nucleares: En las centrales nucleares, los transformadores elevadores aumentan la tensión producida por los reactores nucleares hasta niveles elevados, haciéndolos aptos para la transmisión a la red.

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Transformadores reductores

Los transformadores reductores de tensión de las centrales eléctricas se utilizan para bajar la tensión de la electricidad una vez transmitida por líneas de larga distancia, garantizando una distribución segura y eficiente a los consumidores. Estos transformadores suelen manejar tensiones más bajas (por ejemplo, de 110 kV a 11 kV) y se encuentran en subestaciones.

Aplicaciones:

• Plantas de energía renovable: En los parques solares y eólicos, los transformadores reducen la potencia de alta tensión de la turbina o el campo solar a un nivel utilizable para la distribución local.
• Centrales de ciclo combinado: Estas centrales utilizan transformadores reductores para bajar la tensión antes de enviar la electricidad a los sistemas de distribución locales.

Transformadores auxiliares

Los transformadores auxiliares de centrales eléctricas suministran energía a los sistemas auxiliares de la central. Estos transformadores suelen manejar niveles de tensión bajos y son cruciales para mantener en funcionamiento las operaciones de la central, como la iluminación, los sistemas de control y la refrigeración.

Aplicaciones:

• Centrales hidroeléctricas: Los transformadores auxiliares suministran energía a las bombas, los sistemas de control y los equipos de seguridad.
• Centrales geotérmicas: Estos transformadores garantizan el buen funcionamiento de las centrales geotérmicas al alimentar los sistemas internos de la central.

Transformadores de generador

Estos transformadores se conectan directamente al generador y transforman su producción eléctrica para adaptarla a los niveles de tensión requeridos por la red. Los transformadores de generador están diseñados para soportar las mayores potencias eléctricas producidas por el generador, y algunos tienen potencias superiores a 100 MVA.

Aplicaciones:

• Centrales eléctricas de turbina de gas: Estas centrales utilizan transformadores generadores para conectar a la red la electricidad de alta tensión producida por las turbinas.
• Centrales eólicas: Los transformadores de los generadores conectan la energía generada por las turbinas a la red local o nacional.

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Importancia de los transformadores en los distintos tipos de centrales eléctricas

El tipo de transformador de central eléctrica utilizado depende en gran medida de la naturaleza del proceso de generación de energía y de las necesidades específicas de la central. Por ejemplo, las centrales de carbón, nucleares y de turbinas de gas requieren transformadores elevadores de gran potencia, mientras que las centrales de energías renovables suelen necesitar transformadores reductores para gestionar la electricidad de uso local.

Centrales de carbón

Transformadores elevadores de las centrales eléctricas de carbón aumentan la tensión generada por los generadores de la central hasta un nivel adecuado para su transmisión. Debido a la producción de energía a gran escala, estos transformadores suelen ser de gran tamaño, con capacidades de 100 MVA y superiores.

Centrales nucleares

Al igual que las centrales de carbón, las centrales nucleares necesitan transformadores elevadores para aumentar la tensión de transmisión a larga distancia. Estos transformadores se construyen con estrictas normas de seguridad debido a lo mucho que está en juego en la generación de energía nuclear.

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Plantas de energía renovable

Las plantas de energía renovable suelen emplear transformadores elevadores y reductores combinados para gestionar la conversión de energía procedente de turbinas, paneles solares o generadores hidroeléctricos. Evernew Transformer, uno de los principales fabricantes, ofrece transformadores a medida diseñados específicamente para integrarse a la perfección en plantas solares, eólicas e hidroeléctricas.

Centrales de gas y ciclo combinado

Las centrales de turbina de gas y ciclo combinado utilizan transformadores de generador para conectar la energía generada por las turbinas a la red eléctrica. La tensión de salida de estos generadores puede ser alta, lo que requiere soluciones de transformadores robustas y eficientes.

Centrales hidroeléctricas

En las centrales hidroeléctricas, los transformadores reductores garantizan que la potencia producida se reduzca a niveles seguros para la distribución local. Además, los transformadores auxiliares son esenciales para alimentar los sistemas operativos de la central, como los controles de las turbinas y los sistemas de supervisión.

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Los transformadores de potencia son el corazón de las centrales eléctricas, ya que garantizan la transmisión eficaz de la electricidad a los niveles de tensión necesarios. Seleccionar el transformador adecuado es crucial para optimizar el rendimiento, mejorar la fiabilidad del sistema y minimizar los costes. En este artículo analizaremos los factores clave que hay que tener en cuenta a la hora de elegir transformadores de potencia para centrales eléctricas, con información de Evernew Transformer, uno de los principales fabricantes de transformadores de potencia. transformador de potencia.

Determinar el número de fases

El primer paso para elegir un transformador de potencia es decidir entre transformadores monofásicos y trifásicos. Aunque existen ambos tipos, los trifásicos suelen ser los preferidos para las centrales eléctricas por su rentabilidad, tamaño compacto y menores pérdidas.

• Transformadores trifásicos: Suelen utilizarse en sistemas por debajo de 330 kV porque ofrecen costes reducidos y mayor eficiencia en comparación con los transformadores monofásicos.
• Transformadores monofásicos: Aunque es menos habitual en las grandes centrales eléctricas, a veces se utilizan transformadores monofásicos cuando las restricciones de fabricación o transporte limitan el uso de transformadores trifásicos. Sin embargo, se trata más de una excepción que de la regla.

Para la mayoría de las centrales eléctricas, elegir un transformador trifásico es la opción más económica y práctica.

Elección de los devanados del transformador

El número de devanados de un transformador desempeña un papel importante a la hora de determinar su regulación de tensión y flexibilidad operativa. Los transformadores pueden venir con múltiples opciones de bobinado, incluidos los diseños de tres bobinados, doble bobinado, autotransformadores y bobinado dividido.

• Transformadores de tres devanados: Utilizados normalmente cuando una central eléctrica tiene una capacidad máxima unitaria de 125 MW o menos, estos transformadores permiten una integración más eficaz del generador y la red eléctrica.
• Transformadores de doble bobinado: Para las centrales en las que sólo hay que aumentar un nivel de tensión, los transformadores de doble devanado son la opción más habitual, sobre todo cuando la capacidad de la central supera los 200 MW.
• Autotransformadores: Son económicamente ventajosos, sobre todo en sistemas en los que la relación de tensiones es relativamente baja. Sin embargo, hay que tener cuidado con el diseño, ya que los autotransformadores implican conexiones eléctricas entre distintos niveles de tensión, lo que puede dar lugar a posibles problemas de sobretensión. Para centrales con niveles de tensión superiores a 220 kV, se suelen elegir autotransformadores.

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Elección del cambiador de tomas (regulación de tensión)

Los transformadores están equipados con cambiadores de tomas que permiten ajustar los niveles de tensión. Existen dos tipos principales de cambiadores de tomas: cambiadores de tomas bajo carga (OLTC) y cambiadores de tomas sin carga (OLTC).

• Cambiadores de tomas en carga: Permiten ajustar la tensión mientras el transformador está bajo carga y se utilizan habitualmente en centrales eléctricas donde la estabilidad de la tensión es crítica.
• Cambiadores de tomas fuera de carga: Utilizados cuando el transformador no está bajo carga, suelen ser más económicos y sencillos, pero ofrecen menos flexibilidad para la regulación dinámica de la tensión.

Si una central eléctrica experimenta importantes fluctuaciones de tensión o funciona en zonas con condiciones de carga fluctuantes, un cambiador de tomas bajo carga es la opción preferida.

Elección de la conexión de bobinado correcta

El método de conexión de los devanados del transformador debe seleccionarse en función de las fases de tensión del sistema y de la compatibilidad. Las configuraciones habituales incluyen conexiones en estrella (Y) y triángulo (D).

• Conexión estrella (Y): Normalmente utilizadas para devanados de alta tensión, las conexiones en estrella proporcionan un punto neutro para facilitar la conexión a la red eléctrica. Esta configuración ayuda a eliminar los armónicos de tercer orden y permite sistemas de protección más sencillos.
• Conexión Delta (D): Utilizadas a menudo en el lado de baja tensión, las conexiones en triángulo evitan las corrientes de secuencia cero y ofrecen protección contra los desequilibrios de fase.

Para las centrales eléctricas, elegir la conexión correcta garantiza que el transformador pueda funcionar eficazmente e integrarse sin problemas en la red eléctrica. Normalmente, para niveles de tensión de 110 kV y superiores, el Y-N es estándar, mientras que para tensiones inferiores a 110 kV, la conexión Y-y se prefiere la conexión.

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Selección de la impedancia del transformador

La impedancia del transformador desempeña un papel crucial a la hora de determinar su comportamiento en condiciones de cortocircuito y su impacto global en el sistema eléctrico. La impedancia del transformador está directamente relacionada con su diseño y la posición de los devanados con respecto al núcleo.

• Impedancia más alta: Un transformador de mayor impedancia ayudará a reducir la cantidad de corriente de cortocircuito y mejorará la estabilidad del sistema.
• Impedancia inferior: Por otra parte, un transformador de menor impedancia reduce las pérdidas del sistema, pero puede provocar mayores corrientes de cortocircuito, lo que puede complicar las estrategias de protección.

Para las centrales eléctricas, la selección de la impedancia adecuada es fundamental para garantizar un funcionamiento seguro y la estabilidad tanto en condiciones normales como de fallo.

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Elegir el tipo de transformador adecuado para cada central eléctrica

El tipo de transformador utilizado puede variar en función de los requisitos específicos de la central eléctrica. A medida que las energías renovables, como la solar y la eólica, adquieren mayor protagonismo, se necesitan cada vez más transformadores especializados.

• Transformadores de tipo seco: Utilizados habitualmente en centrales solares, estos transformadores no utilizan aceite para la refrigeración, por lo que son más seguros y respetuosos con el medio ambiente. Suelen utilizarse como transformadores de aislamiento y ofrecen ventajas como resistencia al fuego y mantenimiento mínimo.
• Transformadores sumergidos en aceite: Estos transformadores utilizan aceite mineral para la refrigeración y se utilizan ampliamente en grandes centrales eléctricas y subestaciones. Ofrecen un alto rendimiento y son capaces de manejar mayores capacidades de potencia.
• Transformadores tipo caja: Utilizados en centrales eólicas y solares, estos transformadores compactos y duraderos son fáciles de instalar y ocupan menos espacio que los transformadores tradicionales.

En los proyectos de energías renovables, se prefieren los transformadores de tipo seco y los transformadores de tipo caja por sus características de seguridad y su reducido impacto ambiental.

Elegir un fabricante de transformadores de potencia fiable

Los transformadores de potencia desempeñan un papel fundamental en la fiabilidad y eficiencia de una central eléctrica, por lo que la elección de un fabricante de confianza es una decisión clave. Evernew Transformer, con sede en Nantong (China), es un fabricante líder conocido por producir una gama de transformadores de potencia eficientes y de alta calidad. Con años de experiencia en diversas aplicaciones, incluidas subestaciones de alta tensión y proyectos de energías renovables, Evernew Transformer se dedica a proporcionar transformadores duraderos y de alto rendimiento.

¿Por qué elegir el transformador Evernew?

Soluciones a medida: Evernew Transformer diseña transformadores a medida para satisfacer los requisitos específicos de cada proyecto, garantizando que cada solución se adapte perfectamente a sus necesidades operativas.

Experiencia global: Con transformadores construidos para cumplir las normas y certificaciones internacionales, Evernew Transformer garantiza una integración perfecta con las redes eléctricas de todo el mundo, ayudando a clientes de todo el planeta a conseguir una distribución fiable de la energía.

Tecnología avanzada: Incorporamos las últimas innovaciones en diseño y fabricación de transformadores, lo que garantiza un rendimiento superior, una vida útil más larga y un mantenimiento mínimo.

La importancia de la experiencia y las certificaciones internacionales

Los distintos mercados tienen normas y certificaciones específicas. Aunque algunos fabricantes pueden funcionar bien en los mercados locales, un fabricante que pretenda suministrar transformadores de potencia de alta calidad a clientes internacionales debe tener una amplia experiencia en el mercado mundial de la energía. Esto incluye contar con un equipo profesional de ingenieros de diseño, protección y pruebas para garantizar el cumplimiento de los distintos requisitos internacionales.

Evernew Transformer ha estado sirviendo activamente a los mercados de Estados Unidos, Canadá, América Latina, América del Sur, Australia, Asia y África. Gracias a nuestro equipo de ingenieros calificados y procesos de fabricación robustos, los transformadores Evernew han ganado una amplia gama de certificaciones y aprobaciones. Estos incluyen:

• Prueba de listado CSA
• Ensayo UL Listing
• Ensayos de tipo IEC

Estas certificaciones e informes de pruebas ayudan a Evernew Transformer a generar confianza con nuestros clientes y socios, garantizando que nuestros productos cumplen las normas internacionales y funcionan de forma fiable en diversos entornos operativos.

Inspección y pruebas de terceros

Además de nuestras pruebas y controles de calidad internos, Evernew Transformer colabora estrechamente con empresas de inspección externas como BV, SGS y Asia IBS para proporcionar capas adicionales de verificación de nuestros productos. Estos informes de terceros refuerzan aún más la fiabilidad de nuestros transformadores, sobre todo en mercados como Estados Unidos y Canadá, donde el cumplimiento de la normativa es fundamental.

Con estos exhaustivos procesos de garantía de calidad y certificaciones de terceros, Evernew Transformer se está convirtiendo rápidamente en un nombre de confianza en el mercado internacional de transformadores, especialmente en regiones como Norteamérica, donde la fiabilidad y el cumplimiento de normas estrictas son primordiales.

Conclusiones: El papel de los transformadores de centrales eléctricas en la transmisión eficiente de energía

Los transformadores son el corazón de toda central eléctrica, ya que garantizan la conversión y transmisión eficientes de la energía eléctrica. Desde los transformadores elevadores que permiten la transmisión de alta tensión hasta los transformadores reductores que garantizan la seguridad de la distribución local, cada tipo de transformador desempeña un papel crucial en el mantenimiento de la estabilidad de la red y la minimización de las pérdidas de transmisión.

Como fabricante de transformadores de confianza, Evernew Transformer ofrece una amplia gama de transformadores, incluidos transformadores elevadores, reductores, generadores y auxiliares, diseñados para satisfacer las necesidades específicas de las centrales eléctricas de todo el mundo. Con años de experiencia y tecnología de vanguardia, Evernew Transformer proporciona transformadores de alta eficiencia que maximizan la producción de energía y minimizan los costes operativos, lo que les convierte en el socio ideal para proyectos de centrales eléctricas en todo el mundo.