Corrección de la potencia en función de la Temperatura

Salvo que existan otros compromisos contractuales, el transformador deberá ser capaz, de evacuar la potencia activa suministrada por la turbina en todo el rango de temperatura ambiente previsto en la instalación y en cualquier punto del rango de factor de potencia de trabajo nominal del alternador, descontado en su caso el consumo de auxiliares propios del grupo y sin exceder el máximo valor exigido para la temperatura del punto más caliente.

La determinación inicial de la potencia asignada al transformador se hace, según se ha indicado anteriormente, tomando como potencia activa bruta generada por el alternador la correspondiente a la máxima de la turbina en las condiciones de diseño (condiciones de garantía) de la instalación, en todo el rango de cos φ, siempre que no se supere la potencia aparente del alternador.

De esta forma, la elección de la potencia nominal del transformador se podrá realizar basándonos en las indicaciones reflejadas en la norma IEC 60354, Guía de carga para transformadores de potencia sumergidos en aceite.

Para ello, la capacidad del transformador se calculará para cada una de las temperaturas ambientes de diseño, en función de las condiciones de funcionamiento de la planta y según las ecuaciones reflejadas en la norma (IEC 60076) y el tipo de refrigeración considerada para el transformador y en función de los requerimientos del cliente relativos al máximo coeficiente de envejecimiento, de forma que la potencia del transformador siempre sea superior a la máxima temperatura de generación.

El coeficiente de envejecimiento relativo, en función de la máxima temperatura del punto más caliente del transformador, se obtiene de la tabla 1 que se muestra a continuación:

Tabla 1: Coeficientes de envejecimiento en función de la temperatura

FUENTE: Norma IEC 60076

Temperatura del punto más caliente (Ɵh) Coeficiente de envejecimiento relativo 80 0.125 86 0.25 92 0.5 98 1 104 2 110 4 116 8 122 16 128 32 134 64 140 128

5.4.1

C

La temperatura del punto más caliente del transformador, para cualquier factor de carga K, equivale a la suma de la temperatura ambiente, el aumento de temperatura del aceite de la parte superior de la cuba y la diferencia de temperatura entre el punto más caliente y la del aceite en el punto superior de la cuba.

5.4.2

C

La temperatura está basada en la temperatura del aceite en el punto inferior de la cuba y la temperatura media del aceite. La temperatura en el punto más caliente para cualquier factor de carga K, equivale suma de la temperatura ambiente, el aumento de temperatura del aceite de la parte inferior de la cuba, la diferencia de temperatura del aceite entre el punto más alto del devanado y la parte inferior de la cuba y la diferencia de temperatura entre el punto más caliente y la del aceite en el punto superior del devanado.

5.4.3

C

El método de cálculo es básicamente el mismo que para la refrigeración OF, exceptuando el hecho de que se incluye un factor de corrección para tener en cuenta la variación de la resistencia óhmica de los conductores con la temperatura.

Para un valor dado de temperatura del punto más caliente del transformador, el factor de carga K, se obtiene a partir de ecuaciones dadas por la norma sustituyendo los parámetros por los valores que aparecen en la tabla 2 para cada método de refrigeración considerando una temperatura ambiente de 20ºC y una temperatura del Hot Spot de 98 ºC (que equivale a un coeficiente de envejecimiento de 1):

Tabla 2: Coeficientes de cálculo del factor de carga en función del tipo de refrigeración.

FUENTE: Norma IEC 60076

Si la carga a lo largo de un determinado periodo de tiempo no varía significativamente, se puede considerar para el cálculo una carga equivalente.

La tabla 3 que viene a continuación muestra un valor aceptable de carga K para el caso de una carga constante a diferentes temperaturas, considerando en todo momento que el punto más caliente del transformador corresponde a un factor de envejecimiento de 1, es decir θh=98:

Tabla 3: Factor de carga en función de la refrigeración

FUENTE: Norma IEC 60076.

Temperatura Ambiente (°C) -25 -20 -10 0 10 20 30 40 Incremento de T° del punto más caliente 123 118 108 98 88 78 68 58 Factor de carga (K) ON… 1,33 1,3 1,22 1,15 1,08 1 0,92 0,82

OF… 1,31 1,28 1,21 1,14 1,08 1 0,92 0,83 OD… 1,24 1,22 1,17 1,11 1,06 1 0,94 0,87

Independientemente de los valores calculados en función de las formulas y las tablas, y dado el hecho de que estás formulas son aproximaciones realizadas para los distintos tipos de transformadores, el fabricante del transformador deberá confirmar, antes de proceder al pedido, y a partir de las curvas de corrección de potencia de turbina y alternador en función de la temperatura ambiente y del medio de refrigeración respectivamente, que el transformador así definido es capaz de evacuar la potencia activa suministrada por la turbina en todo el rango de temperatura ambiente previsto.

Para los transformadores que nos ocupan, de gran potencia (mayor de 100 MVA, trifásicos) y con exigencias de alta fiabilidad, no es recomendable hacer hipótesis de regímenes de carga cíclica, con objeto de minorar su potencia asignada.

La determinación de la potencia del transformador se realiza en el siguiente ejemplo siguiendo lo indicado en las normas IEC. Si el transformador estuviese especificado según normas ANSI/IEEE, la potencia se calcularía según estas normas. En las normas ANSI, la potencia del transformador es la de salida en el secundario, teniendo en cuenta la tensión del secundario y su correspondiente caída de tensión en relación con su tensión en vacío.