Transformador de distribución IEC 60076 para sistema de almacenamiento de energía BESS de 2000 kVA, clase de 35 kV con primario de 0,69 kV
Transformador de 2000 kVA que cumple con IEC 60076 para sistemas BESS. Maneja flujo de potencia bidireccional, armónicos altos (factor K ≥13) y carga cíclica. Presenta bajas pérdidas sin carga, enfriamiento ONAN y opciones personalizadas para la integración de la red.
Transformador de sistema de almacenamiento de energía BESS de 0
,69 kV
Este transformador elevador sumergido en líquido, conforme a la norma IEC 60076, está diseñado específicamente para aplicaciones de interconexión a la red de Sistemas de Almacenamiento de Energía en Baterías (BESS). Con una potencia nominal de 2000 kVA, un lado de alta tensión de Clase 35 kV y un primario de baja tensión de 0,69 kV, la unidad sirve como interfaz crítica entre el Sistema de Conversión de Potencia (PCS) y la red de media tensión de la compañía eléctrica. A diferencia de los transformadores de distribución convencionales diseñados para cargas industriales estables, este transformador está construido para soportar las tensiones eléctricas y térmicas únicas inherentes a las operaciones de almacenamiento de energía, incluyendo el flujo de potencia bidireccional, alto contenido armónico, ciclos agresivos de carga/descarga y períodos prolongados de energización a carga parcial. Proporciona una transformación de voltaje y un aislamiento eléctrico fiables, manteniendo al mismo tiempo una estabilidad operativa a largo plazo en entornos exigentes de energía renovable.
Diseño tolerante a armónicos con factor K ≥ 13: Diseñado para soportar las elevadas corrientes armónicas generadas por equipos PCS basados en inversores durante ciclos rápidos de carga/descarga. El diseño del bobinado y del núcleo evita pérdidas excesivas por corrientes de Foucault y un aumento anormal de la temperatura, garantizando un funcionamiento estable en condiciones de carga no sinusoidales sin envejecimiento prematuro del aislamiento.
Cumplimiento total de la serie IEC 60076: Fabricado y probado de acuerdo con las normas IEC 60076 para transformadores de potencia, que cubren requisitos generales, niveles de aislamiento, límites de aumento de temperatura y parámetros de eficiencia energética. Los protocolos de pruebas rutinarias y de tipo validan la consistencia del rendimiento en cada unidad.
Capacidad de flujo de potencia bidireccional: Diseñado para una transferencia de energía sin interrupciones en ambos modos, carga (red a batería) y descarga (batería a red). La configuración eléctrica soporta la inversión dinámica de la dirección de la potencia sin comprometer la integridad del aislamiento o la estabilidad térmica.
Optimizado para carga cíclica y operación a carga parcial: A diferencia de los transformadores estándar que funcionan mejor en condiciones de estado estacionario, esta unidad se adapta a los ciclos de carga agresivos y a los períodos prolongados de energización a baja carga típicos de los ciclos de trabajo de BESS, reduciendo la degradación térmica a largo plazo.
Núcleo de alta eficiencia con bajas pérdidas sin carga: Construido con materiales de núcleo de acero al silicio de grano orientado de primera calidad para minimizar las pérdidas en el núcleo. En aplicaciones de almacenamiento de energía donde el transformador puede permanecer energizado durante períodos prolongados, incluso con una potencia de salida baja o nula, la reducción de las pérdidas sin carga se traduce directamente en una mejora del TIR del proyecto y una reducción de los costes operativos de por vida.
| Parámetro | Especificación |
|---|---|
| Capacidad nominal | 2000 kVA |
| Tensión primaria (lado BT) | 0,69 kV (690V) |
| Tensión secundaria (lado AT) | Clase 35 kV |
| Fases | Trifásico |
| Frecuencia nominal | 50 Hz / 60 Hz (configurable) |
| Grupo de vectores | Dyn11 (estándar) / Personalizado disponible |
| Método de refrigeración | ONAN (Aceite Natural Aire Natural) |
| Norma aplicable | Serie IEC 60076 |
| Regulador de tomas | Fuera de carga / Bajo carga (opcional) |
| Material del bobinado | Cobre / Aluminio (especificado por el cliente) |
| Aumento de temperatura | Aceite: 60K máx.; Bobinado: 65K máx. |
| Altitud | ≤ 1000 m (altitudes mayores disponibles bajo pedido) |
| Temperatura ambiente | -25°C a +40°C (rango extendido opcional) |
| Parámetro | Valor |
|---|---|
| Pérdida sin carga | ≤ 1,8 kW (típico a 50 Hz) |
| Pérdida de carga (a 75°C) | ≤ 14,5 kW (típico a 50 Hz) |
| Tensión de impedancia | 6,0% ± 10% |
| Nivel de aislamiento (AT) | LI 200 kV / CA 70 kV |
| Nivel de aislamiento (BT) | LI 60 kV / CA 25 kV |
| Tolerancia a armónicos | Factor K ≥ 13 |
| Nivel de descarga parcial | ≤ 50 pC a 1,2 Ur |
- Pruebas rutinarias (IEC 60076): medición de resistencia de bobinado, verificación de relación de tensión y desplazamiento de fase, medición de tensión de impedancia y pérdida de carga, medición de pérdida y corriente sin carga, pruebas rutinarias dieléctricas (prueba de tensión aplicada, prueba de tensión inducida)
- Pruebas de tipo (IEC 60076): prueba de tipo de aumento de temperatura (IEC 60076-2), pruebas de tipo dieléctricas (IEC 60076-3)
- Pruebas especiales opcionales: medición de descarga parcial, determinación del nivel de ruido (IEC 60076-10), análisis de respuesta en frecuencia
- Diseño de tanque corrugado con área de superficie de refrigeración optimizada para una mejor disipación del calor
- Opciones de tanque herméticamente sellado o tipo conservador disponibles
- Aislamiento de aceite mineral de alta calidad con alternativas opcionales de fluido éster biodegradable
- Robusto sistema de sujeción del núcleo con componentes de madera laminada eléctrica de alta densidad para suprimir las pérdidas de flujo disperso
- Recubrimiento exterior de alta resistencia para instalación en exteriores con protección contra la corrosión
Los inversores BESS generan corrientes armónicas sustanciales durante las operaciones de conmutación, lo que aumenta las pérdidas por corrientes de Foucault y puede causar un aumento anormal de la temperatura, un envejecimiento acelerado del aislamiento y problemas de desgasificación en transformadores estándar.
Nuestra solución: Este transformador está diseñado con principios de ingeniería conscientes de los armónicos. El aumento de la sección transversal del conductor, la reducción de la densidad de corriente y la geometría optimizada del bobinado mitigan el impacto térmico de la penetración de armónicos. La unidad soporta cargas con factor K ≥ 13, lo que garantiza que pueda manejar de forma segura el espectro armónico típico de los ciclos de carga/descarga de BESS sin necesidad de una reducción agresiva de la potencia nominal.
A diferencia de las cargas industriales continuas, las aplicaciones BESS someten a los transformadores a transiciones rápidas entre los modos de carga (red a batería) y descarga (batería a red), creando condiciones de carga térmica dinámicas que estresan los sistemas de aislamiento con el tiempo.
Nuestra solución: El sistema de refrigeración y los materiales de aislamiento se seleccionan específicamente para el servicio cíclico. La refrigeración ONAN proporciona una disipación de calor fiable sin necesidad de energía auxiliar. El diseño de la pared corrugada del tanque maximiza el área de superficie para la refrigeración por convección natural, mientras que los materiales de clase térmica están clasificados para soportar excursiones de temperatura repetidas sin degradación.
Los sistemas de almacenamiento de energía requieren transformadores que funcionen igual de bien en ambas direcciones de flujo de potencia: elevando de 0,69 kV a 35 kV durante la descarga y reduciendo durante la carga. Esta operación dual exige características eléctricas simétricas.
Nuestra solución: La configuración del grupo de vectores Dyn11 proporciona una transformación de voltaje y una relación de fase estables en ambas direcciones de flujo de potencia. El transformador ofrece las mismas características de impedancia y eficiencia, independientemente de si la energía fluye hacia la red o hacia el sistema de almacenamiento, garantizando un rendimiento constante del sistema en todos los modos operativos.
Los transformadores BESS a menudo permanecen energizados durante largos períodos, incluso cuando el sistema de almacenamiento está inactivo, esperando señales de despacho o condiciones de mercado. Durante estos períodos, las pérdidas sin carga se convierten en el factor dominante en el consumo total de energía.
Nuestra solución: El transformador incorpora un núcleo de acero al silicio de grano orientado de primera calidad que minimiza las pérdidas sin carga en comparación con los diseños de transformadores de distribución convencionales. Esto reduce el consumo de energía en espera y mejora las métricas generales de eficiencia del proyecto, un factor crítico para los desarrolladores centrados en los costes operativos del ciclo de vida y la presentación de informes de sostenibilidad.
Las formas de onda de conmutación de alta frecuencia de los equipos PCS pueden contribuir a una actividad elevada de descarga parcial, especialmente en bobinados de clase 35 kV, lo que puede acelerar la degradación del aislamiento durante la vida útil del transformador.
Nuestra solución: El sistema de aislamiento del bobinado está diseñado y fabricado con medidas mejoradas de control de descargas parciales. Los protocolos de garantía de calidad incluyen pruebas de descarga parcial en unidades representativas, con verificación de que los niveles de descarga parcial se mantienen dentro de los límites aceptados por la industria en condiciones de tensión operativa, lo que contribuye a la fiabilidad del aislamiento a largo plazo.
R: Los inversores BESS generan formas de onda de corriente no sinusoidales con un contenido armónico significativo durante los ciclos de carga/descarga. Estos armónicos aumentan las pérdidas por corrientes de Foucault y el calentamiento del bobinado más allá de lo que un transformador estándar puede soportar de forma segura. Una clasificación de factor K indica la capacidad del transformador para tolerar la carga armónica sin sobrecalentamiento. Para aplicaciones BESS con alto contenido armónico, se recomienda un factor K de 13 a 20. Este transformador de 2000 kVA está diseñado con capacidad de factor K ≥ 13, lo que garantiza un funcionamiento seguro sin necesidad de una reducción agresiva de la potencia nominal bajo los espectros armónicos típicos de BESS.
R: La refrigeración ONAN (Aceite Natural Aire Natural) se basa en la convección natural del aceite dentro del tanque y la circulación natural del aire alrededor de la superficie del tanque para disipar el calor; no se requieren ventiladores ni bombas. Este método de refrigeración pasiva es muy fiable, no requiere energía auxiliar y minimiza las necesidades de mantenimiento. Para un transformador de 2000 kVA en aplicaciones BESS exteriores, la refrigeración ONAN es totalmente suficiente siempre que el tanque tenga el tamaño adecuado con una superficie de refrigeración adecuada (diseño de pared corrugada). El transformador está diseñado con márgenes térmicos que se adaptan al perfil de carga cíclica típico de los ciclos de trabajo de almacenamiento de energía.
R: Este transformador está diseñado con características eléctricas simétricas en ambas direcciones de flujo de potencia. La configuración del grupo de vectores Dyn11 garantiza una transformación de voltaje estable, ya sea que la unidad esté elevando (0,69 kV a 35 kV durante la descarga) o reduciendo (35 kV a 0,69 kV durante la carga). Los factores clave que afectan la vida útil no son la dirección del flujo de potencia en sí, sino el contenido armónico y el ciclo térmico asociados con la operación de BESS. Nuestro diseño aborda estos factores a través de un diseño de bobinado tolerante a armónicos, sistemas de aislamiento robustos y una gestión térmica optimizada para el servicio cíclico, lo que garantiza una vida útil esperada comparable a la de transformadores de potencia similar en aplicaciones convencionales.
R: Cada unidad se somete a pruebas rutinarias completas de acuerdo con la norma IEC 60076, que incluyen la medición de la resistencia del bobinado, la verificación de la relación de tensión y el desplazamiento de fase, la medición de la tensión de impedancia y la pérdida de carga, la medición de la pérdida y la corriente sin carga, y las pruebas rutinarias dieléctricas (prueba de tensión aplicada y prueba de tensión inducida). Las pruebas de tipo disponibles bajo pedido incluyen pruebas de tipo de aumento de temperatura según IEC 60076-2 y pruebas de tipo dieléctricas según IEC 60076-3. Además, se pueden realizar pruebas especiales opcionales como la medición de descarga parcial y la determinación del nivel de ruido según IEC 60076-10, según las especificaciones del proyecto.
R: Los requisitos de conexión a la red varían según la compañía eléctrica y la jurisdicción, pero generalmente incluyen especificaciones para la tolerancia de voltaje, la tolerancia de frecuencia, la capacidad del factor de potencia, los límites de distorsión armónica y el rendimiento de la continuidad de la red ante fallos. Este transformador sirve como interfaz de voltaje entre el PCS y la red de la compañía eléctrica, y sus parámetros eléctricos, incluida la tensión de impedancia del 6,0% y el grupo de vectores Dyn11, apoyan una integración estable a la red. Para la documentación de cumplimiento específica del proyecto (como el contenido armónico y de distorsión en el punto de acoplamiento común), recomendamos la coordinación entre el fabricante del transformador, el proveedor del PCS y el contratista EPC para garantizar que el sistema completo cumpla con todas las normas de interconexión de la compañía eléctrica.
R: Sí. El transformador puede configurarse para su integración en soluciones de subestaciones compactas y contenedorizadas comúnmente utilizadas en proyectos BESS modernos. Las opciones incluyen configuraciones de recintos montados en plataforma, diseños de huella compacta para montaje en patines y compartimentos de terminación de cables con la clasificación adecuada compatibles con los diseños de sistemas contenedorizados. Las dimensiones personalizadas del recinto y las configuraciones de terminación están disponibles para satisfacer los requisitos de integración específicos del proyecto; póngase en contacto con nuestro equipo técnico con sus restricciones de instalación para una propuesta personalizada.
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