En el mundo de los transformadores, los términos "alimentación de bucle" y "alimentación radial" se asocian más comúnmente con el diseño de los aisladores de alta tensión para transformadores tipo pedestal compartimentados. Estos términos, sin embargo, no se originaron con los transformadores. Provienen del concepto más amplio de distribución de energía en sistemas (o circuitos) eléctricos. Un transformador se denomina transformador de alimentación de bucle porque su configuración de casquillo está adaptada a un sistema de distribución de bucle. Lo mismo se aplica a los transformadores que clasificamos como de alimentación radial: la disposición de sus casquillos suele ser adecuada para sistemas radiales.
De los dos tipos de transformadores, la versión de alimentación en bucle es la más adaptable. Una unidad de alimentación de bucle puede acomodar configuraciones de sistemas tanto radiales como de bucle, mientras que los transformadores de alimentación radial casi siempre aparecen en sistemas radiales.
Sistemas de distribución de alimentación radial y en bucle
Tanto los sistemas radiales como los de bucle tienen como objetivo lograr lo mismo: enviar energía de media tensión desde una fuente común (generalmente una subestación) a uno o más transformadores reductores que sirven a una carga.
La alimentación radial es la más simple de las dos. Imagine un círculo con varias líneas (o radianes) que parten de un punto central, como se muestra en la Figura 1. Este punto central representa la fuente de energía y los cuadrados al final de cada línea representan transformadores reductores. En esta configuración, cada transformador se alimenta desde el mismo punto del sistema, y si la fuente de energía se interrumpe por mantenimiento o si ocurre una falla, todo el sistema se apaga hasta que se resuelva el problema.
Figura 1: El diagrama anterior muestra transformadores conectados en un sistema de distribución radial. El punto central representa la fuente de energía eléctrica. Cada cuadrado representa un transformador individual alimentado desde la misma fuente de alimentación única.
Figura 2: En un sistema de distribución de alimentación en bucle, los transformadores pueden ser alimentados por múltiples fuentes. Si se produce una falla del cable de alimentación a barlovento de la Fuente A, el sistema puede recibir energía de los cables de alimentación conectados a la Fuente B sin una pérdida significativa de servicio.
En un sistema de bucle, la energía puede provenir de dos o más fuentes. En lugar de alimentar transformadores desde un punto central como en la Figura 1, el sistema de bucle que se muestra en la Figura 2 ofrece dos ubicaciones separadas desde donde se puede suministrar energía. Si una fuente de energía se desconecta, la otra puede continuar suministrando energía al sistema. Esta redundancia proporciona continuidad del servicio y hace que el sistema de bucle sea la opción preferida para muchos usuarios finales, como hospitales, campus universitarios, aeropuertos y grandes complejos industriales. La Figura 3 ofrece una vista en primer plano de dos transformadores representados en el sistema de bucle de la Figura 2.
Figura 3: El dibujo de arriba muestra dos transformadores configurados con alimentación en bucle conectados entre sí en un sistema de bucle con la opción de ser alimentados desde una de dos fuentes de alimentación.
La distinción entre sistemas radiales y de bucle se puede resumir de la siguiente manera:
Si un transformador recibe energía de un solo punto de un circuito, entonces el sistema es radial.
Si un transformador es capaz de recibir energía de dos o más puntos en un circuito, entonces el sistema es de bucle.
Un examen minucioso de los transformadores de un circuito puede no indicar claramente si el sistema es radial o de bucle; Como señalamos al principio, tanto los transformadores de alimentación en bucle como los de alimentación radial se pueden configurar para funcionar en cualquier configuración de circuito (aunque, nuevamente, es raro ver un transformador de alimentación radial en un sistema de bucle). Un plano eléctrico y una sola línea es la mejor manera de determinar el diseño y la configuración de un sistema. Dicho esto, al observar más de cerca la configuración del bushing primario de los transformadores de alimentación radial y de bucle, a menudo es posible sacar una conclusión bien informada sobre el sistema.
Configuraciones de bujes de alimentación radial y en bucle
En los transformadores tipo pedestal, la principal distinción entre alimentación radial y de bucle radica en la configuración del buje primario/AT (el lado izquierdo del gabinete del transformador). En un primario de alimentación radial, hay un casquillo para cada uno de los tres conductores de fase entrantes, como se muestra en la Figura 4. Este diseño se encuentra con mayor frecuencia cuando solo se necesita un transformador para alimentar un sitio o instalación completo. Como veremos más adelante, los transformadores de alimentación radial se utilizan a menudo para la última unidad de una serie de transformadores conectados entre sí con primarios de alimentación de bucle (consulte la Figura 6).
Figura 4:Las configuraciones de alimentación radial están diseñadas para una alimentación primaria entrante.
Las primarias de alimentación en bucle tienen seis casquillos en lugar de tres. La disposición más común se conoce como bucle en V con dos juegos de tres casquillos escalonados (consulte la Figura 5): tres casquillos a la izquierda (H1A, H2A, H3A) y tres a la derecha (H1B, H2B, H3B), como se describe en la norma IEEE C57.12.34.
Figura 5: Una configuración de alimentación en bucle ofrece la posibilidad de tener dos alimentaciones principales.
La aplicación más común para un primario de seis bushings es conectar varios transformadores de alimentación de bucle entre sí. En esta configuración, la alimentación de la red eléctrica entrante se lleva al primer transformador de la alineación. Un segundo conjunto de cables va desde los casquillos del lado B de la primera unidad hasta los casquillos del lado A del siguiente transformador de la serie. Este método de conectar en cadena dos o más transformadores en fila también se conoce como “bucle” de transformadores (o “transformadores en bucle juntos”). Es importante hacer la distinción entre un “bucle” (o cadena tipo margarita) de transformadores y una alimentación de bucle en lo que se refiere a bujes de transformadores y sistemas de distribución eléctrica. La Figura 6 muestra un ejemplo perfecto de un bucle de transformadores instalados en un sistema radial. Si se corta la energía en la fuente, los tres transformadores estarán fuera de línea hasta que se restablezca la energía. Tenga en cuenta que un examen minucioso de la unidad de alimentación radial en el extremo derecho indicaría un sistema radial, pero esto no sería tan claro si solo miráramos las otras dos unidades.
Figura 6: Este grupo de transformadores se alimenta desde una única fuente comenzando en el primer transformador de la serie. La alimentación primaria pasa a través de cada transformador de la alineación hasta la unidad final donde termina.
Se pueden agregar fusibles de bayoneta del lado primario interno a cada transformador, como se muestra en la Figura 7. Los fusibles primarios agregan una capa adicional de protección para el sistema eléctrico, especialmente cuando varios transformadores conectados entre sí tienen fusibles individuales.
Figura 7:Cada transformador está equipado con su propia protección interna contra sobrecorriente.
Si ocurre una falla del lado secundario en una unidad (Figura 8), los fusibles primarios interrumpirán el flujo de sobrecorriente en el transformador con falla antes de que pueda alcanzar el resto de las unidades, y la corriente normal continuará fluyendo más allá de la unidad con falla hasta los transformadores restantes en el circuito. Esto minimiza el tiempo de inactividad y asigna la falla a una sola unidad cuando varias unidades están conectadas juntas en un circuito derivado. Esta configuración con protección interna contra sobrecorriente se puede usar en sistemas radiales o de bucle; en cualquier caso, el fusible de expulsión aislará la unidad con falla y la carga a la que sirve.
Figura 8: En caso de una falla del lado de carga en una unidad en una serie de transformadores, los fusibles del lado primario aislarán la unidad con falla de los otros transformadores en el circuito, evitando daños mayores y permitiendo el funcionamiento ininterrumpido del resto del sistema.
Otra aplicación de la configuración del casquillo de alimentación en bucle es conectar dos fuentes de alimentación separadas (Alimentación A y Alimentación B) a una sola unidad. Esto es similar al escenario anterior de la Figura 2 y la Figura 3, pero con una sola unidad. Para esta aplicación, se instalan uno o más interruptores selectores de tipo giratorio sumergidos en aceite en el transformador, lo que permite que la unidad alterne entre las dos alimentaciones según sea necesario. Ciertas configuraciones permitirán cambiar entre cada fuente de alimentación sin pérdida momentánea de energía en la carga atendida, una ventaja crucial para los usuarios finales que valoran la continuidad del servicio eléctrico.
Figura 9: El diagrama anterior muestra un transformador de alimentación de bucle en un sistema de bucle con la opción de ser alimentado desde una de dos fuentes de alimentación.
A continuación se muestra otro ejemplo de un transformador de alimentación en bucle instalado en un sistema radial. En esta situación, el gabinete primario tiene solo un conjunto de conductores conectados a los casquillos del lado A, y el segundo conjunto de casquillos del lado B termina con tapas aisladas o descargadores de codo. Esta disposición es ideal para cualquier aplicación de alimentación radial donde solo se requiere un transformador en una instalación. La instalación de dispositivos de protección contra sobretensiones en los aisladores del lado B también es la configuración estándar para el último transformador de una cadena o serie de unidades de alimentación de bucle (convencionalmente, la protección contra sobretensiones se instala en la última unidad).
Figura 10: A continuación se muestra un ejemplo de un primario de alimentación en bucle con seis bujes donde los segundos tres bujes del lado B terminan con protectores de codo frontales muertos. Esta configuración funciona para un solo transformador por sí sola y también se utiliza para el último transformador de una serie de unidades conectadas.
También es posible replicar esta configuración con un primario de alimentación radial de tres casquillos utilizando inserciones de paso giratorio (o alimentación pasante). Cada inserto pasante le brinda la opción de instalar una terminación de cable y un descargador de codo con frente muerto por fase. Esta configuración con inserciones pasantes también hace posible conectar otro conjunto de cables para aplicaciones de sistemas de bucle, o las tres conexiones adicionales podrían usarse para alimentar energía a otro transformador en una serie (o bucle) de unidades. La configuración de paso con transformadores radiales no permite la opción de seleccionar entre un conjunto separado de boquillas del lado A y del lado B con interruptores internos en el transformador, lo que la convierte en una opción indeseable para sistemas de bucle. Una unidad de este tipo podría utilizarse como solución temporal (o de alquiler) cuando no se dispone fácilmente de un transformador de alimentación de bucle, pero no es una solución permanente ideal.
Figura 11: Se pueden usar insertos de paso giratorios para agregar descargadores u otro conjunto de cables salientes a una configuración de casquillo de alimentación radial.
Como se mencionó al principio, los transformadores de alimentación de bucle se usan ampliamente en sistemas radiales, ya que pueden equiparse fácilmente para operación independiente como se muestra arriba en la Figura 10, pero casi siempre son la opción exclusiva para sistemas de bucle debido a sus seis casquillos. disposición. Con la instalación de un interruptor selector sumergido en aceite, se pueden controlar múltiples fuentes de alimentación desde el gabinete principal de la unidad.
El principio de los interruptores selectores implica interrumpir el flujo de corriente en las bobinas del transformador como un simple interruptor de encendido/apagado con la capacidad adicional de redirigir el flujo de corriente entre los bushings del lado A y del lado B. La configuración del interruptor selector más fácil de entender es la opción de tres interruptores de dos posiciones. Como muestra la Figura 12, un interruptor de encendido/apagado controla el transformador en sí, y los dos interruptores adicionales controlan las alimentaciones del lado A y del lado B individualmente. Esta configuración es perfecta para configuraciones de sistemas de bucle (como en la Figura 9 anterior) que requieren seleccionar entre dos fuentes separadas en un momento dado. También funciona bien para sistemas radiales con varias unidades conectadas en cadena.
Figura 12:Un ejemplo de transformador con tres interruptores individuales de dos posiciones en el lado primario. Este tipo de conmutación selectora también se puede emplear con un único interruptor de cuatro posiciones; sin embargo, la opción de cuatro posiciones no es tan versátil, ya que no permite la conmutación de encendido/apagado del transformador en sí, independientemente del lado A y Feeds del lado B.
La Figura 13 muestra tres transformadores, cada uno con tres interruptores de dos posiciones. La primera unidad de la izquierda tiene los tres interruptores en la posición cerrada (encendido). El transformador en el medio tiene los interruptores del lado A y del lado B en la posición cerrada, mientras que el interruptor que controla la bobina del transformador está en la posición abierta (apagado). En este escenario, la energía se suministra a la carga a la que sirven el primer transformador y el último transformador del grupo, pero no a la unidad intermedia. Los interruptores de encendido/apagado individuales del lado A y del lado B permiten que el flujo de corriente pase a la siguiente unidad en la alineación cuando el interruptor de encendido/apagado de la bobina del transformador está abierto.
Figura 13: Al utilizar múltiples interruptores selectores en cada transformador, la unidad en el centro puede aislarse sin pérdida de energía para las unidades adyacentes.
Hay otras configuraciones de interruptor posibles, como un interruptor de cuatro posiciones, que de alguna manera combina los tres interruptores individuales de dos posiciones en un solo dispositivo (con algunas diferencias). Los interruptores de cuatro posiciones también se denominan "interruptores de alimentación de bucle", ya que se utilizan exclusivamente con transformadores de alimentación de bucle. Los interruptores de alimentación en bucle se pueden utilizar en sistemas radiales o en bucle. En un sistema radial, se usan para aislar un transformador de otros en un grupo como en la Figura 13. En un sistema de bucle, estos interruptores se usan más a menudo para controlar la energía de una de las dos fuentes entrantes (como en la Figura 9).
Una mirada más profunda a los interruptores de alimentación de bucle está más allá del alcance de este artículo, y la breve descripción de ellos aquí se utiliza para mostrar el papel importante que desempeñan los interruptores selectores de transformadores internos en los transformadores de alimentación de bucle instalados en sistemas radiales y de bucle. Para la mayoría de las situaciones en las que se necesita un transformador de reemplazo en un sistema de alimentación de bucle, se requerirá el tipo de conmutación mencionado anteriormente. Tres interruptores de dos posiciones ofrecen la mayor versatilidad y, por esta razón, son una solución ideal en un transformador de reemplazo instalado en un sistema de bucle.
Resumen
Como regla general, un transformador tipo pedestal con alimentación radial generalmente indica un sistema radial. Con un transformador tipo pedestal con alimentación de bucle, puede ser más difícil tomar una decisión sobre la configuración del circuito. La presencia de interruptores selectores internos sumergidos en aceite a menudo indicará un sistema de bucle, pero no siempre. Como se mencionó al principio, los sistemas de bucle se usan comúnmente donde se requiere continuidad del servicio, como hospitales, aeropuertos y campus universitarios. Para instalaciones críticas como estas, casi siempre se requerirá una configuración específica, pero muchas aplicaciones comerciales e industriales permitirán cierta flexibilidad en la configuración del transformador tipo pedestal que se suministra, especialmente si el sistema es radial.
Si es nuevo en el trabajo con aplicaciones de transformadores tipo pedestal con alimentación radial y de bucle, le recomendamos tener esta guía a mano como referencia. Sin embargo, sabemos que no es completo, así que no dude en comunicarse con nosotros si tiene preguntas adicionales. También trabajamos arduamente para mantener bien abastecido nuestro inventario de transformadores y piezas, así que infórmenos si tiene una necesidad de aplicación específica.
Hora de publicación: 08-nov-2024