Al món dels transformadors, els termes "alimentació de bucle" i "alimentació radial" s'associen més habitualment amb la disposició de la boquilla d'alta tensió per als transformadors de muntatge compartimentats. Aquests termes, però, no es van originar amb els transformadors. Provenen del concepte més ampli de distribució d'energia en sistemes (o circuits) elèctrics. Un transformador s'anomena transformador d'alimentació de llaç perquè la seva configuració de boquilla s'adapta a un sistema de distribució de llaç. El mateix s'aplica als transformadors que classifiquem com a alimentació radial: la seva disposició de casquilles normalment s'adapta als sistemes radials.
Dels dos tipus de transformadors, la versió d'alimentació de bucle és la més adaptable. Una unitat d'alimentació de bucle pot adaptar-se tant a configuracions de sistemes radials com a bucles, mentre que els transformadors d'alimentació radials gairebé sempre apareixen en sistemes radials.
Sistemes de distribució d'alimentació radial i de bucle
Tant els sistemes radials com els de bucle pretenen aconseguir el mateix: enviar potència de mitjana tensió des d'una font comuna (generalment una subestació) a un o més transformadors reductors que serveixen una càrrega.
L'alimentació radial és la més senzilla de les dues. Imagineu un cercle amb diverses línies (o radians) que procedeixen d'un punt central, tal com es mostra a la figura 1. Aquest punt central representa la font d'energia, i els quadrats al final de cada línia representen transformadors reductors. En aquesta configuració, cada transformador s'alimenta des del mateix punt del sistema, i si la font d'alimentació s'interromp per manteniment, o si es produeix una avaria, tot el sistema cau fins que es resol el problema.
Figura 1: El diagrama anterior mostra transformadors connectats en un sistema de distribució radial. El punt central representa la font d'energia elèctrica. Cada quadrat representa un transformador individual alimentat des de la mateixa font d'alimentació.
Figura 2: En un sistema de distribució d'alimentació en bucle, els transformadors poden ser alimentats per múltiples fonts. Si es produeix una fallada del cable d'alimentació contra el vent de la Font A, el sistema pot ser alimentat pels cables d'alimentació connectats a la Font B sense pèrdues significatives de servei.
En un sistema de bucle, l'alimentació es pot subministrar des de dues o més fonts. En lloc d'alimentar els transformadors des d'un punt central com a la figura 1, el sistema de bucle que es mostra a la figura 2 ofereix dues ubicacions separades des de les quals es pot subministrar energia. Si una font d'alimentació es desconnecta, l'altra pot continuar subministrant energia al sistema. Aquesta redundància proporciona continuïtat del servei i fa que el sistema de bucle sigui l'opció preferida per a molts usuaris finals, com ara hospitals, campus universitaris, aeroports i grans complexos industrials. La figura 3 ofereix una visió de primer pla de dos transformadors representats al sistema de bucle de la figura 2.
Figura 3: El dibuix anterior mostra dos transformadors configurats d'alimentació de bucle connectats entre si en un sistema de bucle amb l'opció d'alimentar-se des d'una de les dues fonts d'alimentació.
La distinció entre sistemes radials i de bucle es pot resumir de la següent manera:
Si un transformador rep energia només d'un punt d'un circuit, aleshores el sistema és radial.
Si un transformador és capaç de rebre energia de dos o més punts d'un circuit, aleshores el sistema és un bucle.
Un examen atent dels transformadors d'un circuit pot no indicar clarament si el sistema és radial o de bucle; Com vam assenyalar al principi, tant els transformadors d'alimentació de bucle com els d'alimentació radial es poden configurar per funcionar en qualsevol configuració de circuit (tot i que de nou, és rar veure un transformador d'alimentació radial en un sistema de bucle). Un plànol elèctric i una línia única és la millor manera de determinar el disseny i la configuració d'un sistema. Dit això, amb una mirada més propera a la configuració de la boquilla primària dels transformadors d'alimentació radials i de bucle, sovint és possible treure una conclusió ben informada sobre el sistema.
Configuracions de casquilles d'alimentació radial i de bucle
En els transformadors de muntatge, la principal distinció entre l'alimentació radial i de bucle es troba en la configuració del buit primari/HV (el costat esquerre de l'armari del transformador). En un primària d'alimentació radial, hi ha un casquet per a cadascun dels tres conductors de fase d'entrada, tal com es mostra a la figura 4. Aquest disseny es troba més sovint quan només es necessita un transformador per alimentar un lloc o instal·lació sencer. Com veurem més endavant, els transformadors d'alimentació radial s'utilitzen sovint per a l'última unitat d'una sèrie de transformadors connectats juntament amb els primaris d'alimentació de bucle (vegeu la figura 6).
Figura 4:Les configuracions d'alimentació radial estan dissenyades per a una alimentació principal entrant.
Les primàries d'alimentació de bucle tenen sis casquilles en lloc de tres. La disposició més comuna es coneix com a bucle en V amb dos jocs de tres casquilles esglaonades (vegeu la figura 5): tres casquilles a l'esquerra (H1A, H2A, H3A) i tres a la dreta (H1B, H2B, H3B), tal com s'indica. a IEEE Std C57.12.34.
Figura 5: Una configuració d'alimentació en bucle ofereix la possibilitat de tenir dos canals primaris.
L'aplicació més habitual per a un primari de sis casquilles és connectar diversos transformadors d'alimentació de bucle junts. En aquesta configuració, l'alimentació d'utilitat entrant es porta al primer transformador de la línia. Un segon conjunt de cables va des dels casquets del costat B de la primera unitat fins als casquilles del costat A del següent transformador de la sèrie. Aquest mètode per connectar en cadena dos o més transformadors seguits també es coneix com a "bucle" de transformadors (o "transformadors en bucle junts"). És important fer la distinció entre un "bucle" (o cadena de margarides) de transformadors i alimentació de bucle pel que fa a les bosses del transformador i als sistemes de distribució elèctrica. La figura 6 mostra un exemple perfecte d'un bucle de transformadors instal·lats en un sistema radial. Si es perd l'alimentació a la font, els tres transformadors estaran fora de línia fins que es restableixi l'alimentació. Tingueu en compte que un examen atent de la unitat d'alimentació radial a l'extrem dret indicaria un sistema radial, però això no estaria tan clar si només miréssim les altres dues unitats.
Figura 6: Aquest grup de transformadors s'alimenta des d'una única font començant pel primer transformador de la sèrie. L'alimentació primària es passa a través de cada transformador de la línia fins a la unitat final on s'acaba.
Es poden afegir fusibles de baioneta del costat primari intern a cada transformador, tal com es mostra a la figura 7. El fusible primari afegeix una capa addicional de protecció per al sistema elèctric, especialment quan diversos transformadors connectats entre si estan fusionats individualment.
Figura 7:Cada transformador està equipat amb la seva pròpia protecció interna de sobreintensitat.
Si es produeix una fallada secundaria en una unitat (figura 8), la fusió primària interromprà el flux de sobreintensitat al transformador amb avaria abans que pugui arribar a la resta de les unitats, i el corrent normal continuarà passant per la unitat amb avaria. la resta de transformadors del circuit. Això minimitza el temps d'inactivitat i consigna la fallada a una sola unitat quan diverses unitats estan connectades juntes en un circuit de derivació. Aquesta configuració amb protecció interna de sobreintensitat es pot utilitzar en sistemes radials o de bucle; en qualsevol dels casos, el fusible d'expulsió aïllarà la unitat amb avaria i la càrrega que serveix.
Figura 8: En el cas d'una fallada del costat de càrrega en una unitat d'una sèrie de transformadors, la fusió del costat primari aïllarà la unitat amb avaria dels altres transformadors del bucle, evitant més danys i permetent un funcionament ininterromput per a la resta del sistema.
Una altra aplicació de la configuració del bucle d'alimentació és connectar dues fonts d'alimentació separades (Feed A i Feed B) a una sola unitat. Això és similar a l'escenari anterior de la figura 2 i la figura 3, però amb una sola unitat. Per a aquesta aplicació, s'instal·len un o més interruptors selectors de tipus rotatiu immersos en oli al transformador, la qual cosa permet que la unitat alterni entre les dues alimentacions segons sigui necessari. Algunes configuracions permetran canviar entre cada font d'alimentació sense pèrdua momentània de potència a la càrrega que s'està servint, un avantatge crucial per als usuaris finals que valoren la continuïtat del servei elèctric.
Figura 9: El diagrama anterior mostra un transformador d'alimentació de bucle en un sistema de bucle amb l'opció d'alimentar-se des d'una de les dues fonts d'alimentació.
Aquí hi ha un altre exemple d'un transformador d'alimentació de bucle instal·lat en un sistema radial. En aquesta situació, l'armari primari només té un conjunt de conductors aterrats als casquets del costat A i el segon conjunt de casquilles del costat B s'acaba amb taps aïllants o protectors de colze. Aquesta disposició és ideal per a qualsevol aplicació d'alimentació radial on només es requereix un transformador en una instal·lació. La instal·lació de dispositius de protecció contra sobretensions als casquilles del costat B també és la configuració estàndard per a l'últim transformador d'una cadena o sèrie d'unitats d'alimentació de bucle (convencionalment, la protecció contra sobretensions s'instal·la a l'última unitat).
Figura 10: Aquí hi ha un exemple d'una alimentació principal de bucle amb sis casquilles on les tres segones casquilles del costat B s'acaben amb colzes frontals morts. Aquesta configuració funciona per a un únic transformador per si mateix i també s'utilitza per a l'últim transformador d'una sèrie d'unitats connectades.
També és possible replicar aquesta configuració amb un principal d'alimentació radial de tres casquilles utilitzant inserts de pas giratoris (o d'alimentació). Cada inserció d'alimentació us ofereix l'opció d'instal·lar una terminació de cable i un apagador de colze frontal mort per fase. Aquesta configuració amb insercions d'alimentació també fa possible l'aterratge d'un altre conjunt de cables per a aplicacions de sistema de bucle, o les tres connexions addicionals es podrien utilitzar per alimentar energia a un altre transformador en una sèrie (o bucle) d'unitats. La configuració d'alimentació amb transformadors radials no permet l'opció de seleccionar entre un conjunt separat de casquilles del costat A i del costat B amb interruptors interns al transformador, cosa que la converteix en una opció no desitjada per als sistemes de bucle. Aquesta unitat es pot utilitzar per a una solució temporal (o de lloguer) quan un transformador d'alimentació de bucle no està disponible, però no és una solució permanent ideal.
Figura 11: Es poden utilitzar inserts de pas giratoris per afegir pararrayos o un altre conjunt de cables de sortida a una configuració de casquilles d'alimentació radial.
Com s'ha esmentat al principi, els transformadors d'alimentació de bucle s'utilitzen àmpliament en sistemes radials, ja que es poden equipar fàcilment per a un funcionament autònom com es mostra a la figura 10, però gairebé sempre són l'opció exclusiva per als sistemes de bucle a causa dels seus sis casquilles. maquetació. Amb la instal·lació de commutació selector submergida en oli, es poden controlar diverses fonts d'alimentació des de l'armari primari de la unitat.
El principi amb interruptors selectors implica trencar el flux de corrent a les bobines del transformador igual que un simple interruptor d'encesa/apagada amb la capacitat addicional de redirigir el flux de corrent entre les bobines del costat A i del costat B. La configuració d'interruptor selector més fàcil d'entendre és l'opció d'interruptor de tres posicions. Com mostra la figura 12, un interruptor d'encesa/apagat controla el transformador en si, i els dos interruptors addicionals controlen les fonts de la cara A i B de manera individual. Aquesta configuració és perfecta per a les configuracions del sistema de bucle (com a la figura 9 anterior) que requereixen seleccionar entre dues fonts separades en un moment donat. També funciona bé per a sistemes radials amb múltiples unitats connectades en cadena.
Figura 12:Un exemple de transformador amb tres interruptors individuals de dues posicions al costat primari. Aquest tipus de commutació selector també es pot utilitzar amb un únic interruptor de quatre posicions, tanmateix, l'opció de quatre posicions no és tan versàtil, ja que no permet l'encesa / apagada del transformador en si independentment del costat A i Alimentació de la cara B.
La figura 13 mostra tres transformadors, cadascun amb tres interruptors de dues posicions. La primera unitat de l'esquerra té els tres interruptors en posició tancada (encesa). El transformador del mig té els interruptors del costat A i del costat B en posició tancada, mentre que l'interruptor que controla la bobina del transformador està en posició oberta (apagada). En aquest escenari, l'alimentació es subministra a la càrrega que serveix el primer transformador i l'últim transformador del grup, però no a la unitat central. Els interruptors d'encesa/desactivació individuals del costat A i del costat B permeten que el flux de corrent es passi a la següent unitat de la línia quan l'interruptor d'encesa/apagat de la bobina del transformador està obert.
Figura 13: Mitjançant l'ús de múltiples selectors a cada transformador, la unitat del centre es pot aïllar sense pèrdua de potència a les unitats adjacents.
Hi ha altres configuracions d'interruptors possibles, com ara un interruptor de quatre posicions, que en certa manera combina els tres interruptors individuals de dues posicions en un sol dispositiu (amb algunes diferències). Els interruptors de quatre posicions també s'anomenen "interruptors d'alimentació de bucle", ja que s'utilitzen exclusivament amb transformadors d'alimentació de bucle. Els interruptors d'alimentació de bucle es poden utilitzar en sistemes radials o de bucle. En un sistema radial, s'utilitzen per aïllar un transformador dels altres en un grup com a la figura 13. En un sistema de bucle, aquests interruptors s'utilitzen més sovint per controlar l'alimentació d'una de les dues fonts entrants (com a la figura 9).
Una visió més profunda dels interruptors d'alimentació de bucle està fora de l'abast d'aquest article, i la breu descripció d'ells aquí s'utilitza per mostrar la part significativa dels interruptors selectors de transformadors interns als transformadors d'alimentació de bucle instal·lats en sistemes radials i de bucle. Per a la majoria de situacions en què es necessita un transformador de recanvi en un sistema d'alimentació de bucle, es requerirà el tipus de commutació descrit anteriorment. Tres interruptors de dues posicions ofereixen la màxima versatilitat i, per aquest motiu, són una solució ideal en un transformador de substitució instal·lat en un sistema de bucle.
Resum
Com a regla general, un transformador muntat en coixinet d'alimentació radial sol indicar un sistema radial. Amb un transformador muntat al coixinet d'alimentació de bucle, pot ser més difícil determinar la configuració del circuit. La presència d'interruptors selectors interns submergits en oli sovint indicarà un sistema de bucle, però no sempre. Com s'ha esmentat al principi, els sistemes de bucle s'utilitzen habitualment quan es requereix continuïtat del servei, com ara hospitals, aeroports i campus universitaris. Per a instal·lacions crítiques com aquestes, gairebé sempre es requerirà una configuració específica, però moltes aplicacions comercials i industrials permetran una certa flexibilitat en la configuració del transformador muntat en coixinet que es subministra, especialment si el sistema és radial.
Si sou nou a treballar amb aplicacions de transformadors d'alimentació radial i de bucle, us recomanem que tingueu a mà aquesta guia com a referència. Tanmateix, sabem que no és complet, així que no dubteu a posar-vos en contacte amb nosaltres si teniu preguntes addicionals. També treballem dur per mantenir el nostre inventari de transformadors i peces ben proveït, així que feu-nos saber si teniu una necessitat d'aplicació específica.
Hora de publicació: 08-nov-2024