Estudiante De Ingenieria

UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

PROYECTO FIN DE CARRERA
INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL: ELECTRICIDAD

Diseño de un transformador de 5MVA, 33/11 kV Dyn11
AUTOR: Francisco Ignacio Sánchez Blázquez

DIRECTOR: Juan Carlos Burgos Díaz

Leganés, 3 de diciembre de 2009

Diseño de un transformador de 5 MVA, 33/11 kV DyN11Índice:
Índice de figuras …………………………………………………………................ Índice de tablas …………………………………………………………………….. v ix

Capítulo 1
1. Introducción …………………………………………………………………… 1.1. Problemática del diseño de un transformador ……………………………... 1.2. Objetivos del proyecto ……………………………………………………... 1.3. Estructura de la memoria …………………………………………………... 1 1 3 3

Capítulo 2
2. Especificaciones de compra deun transformador …………………………... 5

Capítulo 3
3. Selección y cálculos del núcleo magnético ……………………………………. 7 3.1. Selección de la tensión por espira ………………………………………….. 8 3.2. Selección de la inducción …………………………………………………... 9 3.3. Dimensionado del núcleo …………………………………………………... 10 3.3.1. Sección del núcleo …………………………………………………... 11 3.3.2. Altura de la ventana ………………………………………………. 14 3.3.3.Distancia entre centros de columnas ………………………………... 16 3.4. Cálculo de las pérdidas en el hierro ………………………………………… 17 3.4.1. Pérdidas por corrientes parásitas o de Foucault ……………………... 18 3.4.2. Pérdidas por histéresis ………………………………………………. 19 3.4.3. Obtención ……………………………………………………………. 20 3.4.4. Factor de construcción ………………………………………………. 21 3.5. Cálculo de la corriente de vacío …………………………………………….. 22 3.6.Estimación de la corriente de inserción (inrush current) ……………………. 25 3.6.1. Estimación de la magnitud del primer pico ………………………….. 26

Capítulo 4
4. Diseño de los arrollamientos …………………………………………………… 4.1. Tipo de arrollamientos ………………………………………………………. 4.1.1. Arrollamiento por discos …………………………………………….. 4.1.2. Arrollamiento por capas ……………………………………………... 4.2. Tipos de conductores………………………………………………………... 4.2.1. Magnetic wire ………………………………………………………... Francisco Ignacio Sánchez Blázquez 28 29 29 30 31 31

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Diseño de un transformador de 5 MVA, 33/11 kV DyN11
4.2.2. Transposed cable, cable transpuesto …………………………………. 31 4.3. Selección de la densidad de corriente ……………………………………….. 32 4.4. Dimensiones de los arrollamientos ………………………………………….. 32 4.4.1. Arrollamiento de alta tensión ………………………………………... 32 4.4.2. Arrollamientode baja tensión ………………………………………... 34 4.4.3. Máxima altura de una pletina ………………………………………... 35 4.4.4. Mínima altura de una pletina ………………………………………… 35 4.4.5. Transposición ………………………………………………………… 35 4.4.6. Dimensiones de los arrollamientos ………………………………….. 36 4.5. Pérdidas de potencia activa …………………………………………………. 37 4.6. Impedancia de cortocircuito ………………………………………………… 45 4.6.1. Componente activa dela impedancia de cortocircuito ………………. 46 4.6.2. Componente reactiva de la impedancia de cortocircuito ……………. 47 4.7. Fuerzas entre arrollamientos ……………………………………………….. 51 4.7.1. Fuerzas radiales ……………………………………………………… 54 4.7.2. Fuerzas axiales ………………………………………………………. 57 4.8. Cálculos mediante ordenador ………………………………………………. 59

Capítulo 5
5. Cálculos dieléctricos ……………………………………………………………. 5.1. Campoeléctrico entre dos superficies ………………………………………. 5.2. Fallos dieléctricos en un transformador …………………………………….. 5.2.1. Descargas parciales en el aceite ……………………………………… 5.2.2. Función de las barreras ………………………………………………. 5.3. Distribución de campo eléctrico en un sistema papel-aceite ………………... 5.4. Solicitaciones dieléctricas en un transformador …………………………….. 5.5. Cálculos clásicos de aislamientos ydistancias ……………………………… 5.5.1. Aislamiento de los conductores o aislamiento entre espiras ………… 5.5.2. Aislamiento entre capas ……………………………………………… 5.5.3. Aislamiento entre bobinas …………………………………………… 5.5.4. Aislamiento entre arrollamientos y entre arrollamientos y núcleo …... 5.6. Cálculos mediante ordenador ……………………………………………….. 60 61 62 63 65 67 67 68 68 70...