Calculadora de dimensionamiento de transformador de parque eólico
Dimensione el transformador de cada aerogenerador a partir de su potencia nominal y factor de potencia, luego diseñe los alimentadores colectores y el transformador principal elevador.
Para desarrolladores de parques eólicos e ingenieros eléctricos que seleccionan subestaciones tipo caja, tensiones de colector y transformadores de conexión a red para proyectos terrestres y marinos.
Usar la calculadora
Ejemplo resuelto
Un ejemplo de referencia precalculado (indexable — no requiere JavaScript). Introduzca sus propios parámetros arriba para obtener un resultado en vivo.
Ejemplo 1 — aerogeneradores de 4 MW, 20 unidades, colector de 35 kV
| Turbine apparent power | 4 MW ÷ 1 × 1.05 = 4200 kVA (with 5% margin) |
| Standard box transformer | → 5000 kVA |
| Feeder capacity | 35 kV feeder ≈ 30 MVA |
| Turbines per feeder | 30 MVA ÷ 5.00 MVA = 6 (capped at 10) |
| Number of feeders | 20 ÷ 6 = 4 |
| Step-up main transformer | 100.0 MVA → 100 MVA · 35/110 kV |
| Equipment | Spec | Qty | Subtotal |
|---|---|---|---|
| Oil-immersed combined box transformer (35 kV) | 5000 kVA · 4 MW · 35/0.69 kV | 20 | POA |
| Collector network | 4 feeder(s) · 35 kV · 6 turbines per feeder | 1 | POA |
| Collector cable | YJV 3-core 35 kV XLPE · radial feeder (per feeder) | 4 | POA |
| Collector switchgear | 35 kV feeder breaker panels · 4 feeders + PT/SPD | 1 | POA |
| Step-up main transformer | 100 MVA · 35/110 kV | 1 | POA |
| Grounding & protection | collector system earthing + relay protection 50/51/51N + metering | 1 | POA |
| Total equipment (box transformers) | POA |
Ejemplo 2 — aerogeneradores de 2 MW, 50 unidades, colector de 10 kV
| Turbine apparent power | 2 MW ÷ 0.95 × 1.1 = 2316 kVA (with 10% margin) |
| Standard box transformer | → 2500 kVA |
| Feeder capacity | 10 kV feeder ≈ 18 MVA |
| Turbines per feeder | 18 MVA ÷ 2.50 MVA = 7 (capped at 10) |
| Number of feeders | 50 ÷ 7 = 8 |
| Step-up main transformer | 125.0 MVA → 150 MVA · 10/35 kV |
| Equipment | Spec | Qty | Subtotal |
|---|---|---|---|
| Oil-immersed box transformer (10 kV) | 2500 kVA · 2 MW · 10/0.69 kV | 50 | POA |
| Collector network | 8 feeder(s) · 10 kV · 7 turbines per feeder | 1 | POA |
| Collector cable | YJV 3-core 10 kV XLPE · radial feeder (per feeder) | 8 | POA |
| Collector switchgear | 10 kV feeder breaker panels · 8 feeders + PT/SPD | 1 | POA |
| Step-up main transformer | 150 MVA · 10/35 kV | 1 | POA |
| Grounding & protection | collector system earthing + relay protection 50/51/51N + metering | 1 | POA |
| Total equipment (box transformers) | POA |
Cómo se calculó
- · Capacidad del transformador de caja: S = (P_turb × 1000) ÷ PF × margen, redondeado hacia arriba a un valor nominal estándar.
- · Carga del alimentador: cada alimentador colector transporta un MVA de diseño (≈30 MVA a 35 kV, ≈18 MVA a 10 kV).
- · Aerogeneradores por alimentador = floor(MVA del alimentador ÷ MVA del transformador de caja), limitado a ~10 por razones de tensión.
- · Número de alimentadores = ceil(aerogeneradores ÷ aerogeneradores por alimentador).
- · Transformador principal elevador nominal ≥ MVA total del colector a la tensión de colector/red.
Normas referenciadas
| Standard | Scope |
|---|---|
| IEC 60076 | Transformadores de potencia |
| IEC 61400-21 | Sistemas de generación de energía eólica — características de calidad de energía de aerogeneradores conectados a la red |
| GB/T 19963 | Regla técnica para la conexión de un parque eólico al sistema de potencia |
| GB/T 17468 | Guía para la selección de transformadores de potencia |
Preguntas frecuentes
What is a wind farm box transformer?
A wind farm box Transformer (or pad-mounted transformer) steps each turbine's output (typically 0.69 kV) up to the collector voltage (35 kV). It is sized to the turbine rating, usually 1.1-1.3x the generator capacity. A 3 MW turbine uses a ~3.5 MVA box transformer.
How do I size a box transformer for a wind turbine?
Box transformer MVA = turbine generator MVA plus auxiliary and margin, typically 10-30% above generator rating. A 2.5 MW generator at 0.9 pf needs about 3.2 MVA, so select 3.5 MVA. The calculator sizes the transformer and the collector feeder scheme.
What is the typical collector voltage in a wind farm?
Wind farm collector systems run at 33 kV or 35 kV (sometimes 10 kV for small farms), gathering each turbine through a box transformer then ring or radial feeders to the Substation. 35 kV is standard for farms above ~20 MW. The calculator models the collector feeder scheme.
What standards govern wind farm transformers?
Wind farm box transformers follow IEC 60076 (transformers) and GB/T 17467 for pad-mounted designs, plus IEC 61400 for the wind turbine electrical interface. They must withstand frequent load cycling and grid fault ride-through. The calculator cites these standards in its design basis.
How do box transformers handle turbine load cycling?
Wind turbines cycle between partial and full load continuously, causing thermal stress and tap-changer wear. Box transformers use vacuum tap-changers or fixed taps, low-loss cores, and are designed for frequent energization and harmonic content from converters. The calculator selects ratings with this duty in mind.
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