Transformadores Problemas

PROBLEMÁTICA PROPUESTA N°1

Producto de las condiciones de operación de diferentes instalaciones eléctricas y las necesidades que se presentan producto de los requerimientos, en muchas ocasiones la utilización de un solo transformador (monofásico o trifásico) no es posible para satisfacer la demanda en algunos puntos de consumo. Considerando lo anterior como una guía responda lo siguiente:

En el supuesto en que usted ha sido consultado para entregar suministro trifásico a un cliente de una potencia aparente de 1 MVA, indique los pasos o requerimientos que deben ser atendidos para poder realizar este trabajo con un grupo de dos transformadores donde usted debe decidir si conectarlos en paralelo o en serie.

Para la opción de conexión, justificar y fundamentar con aspectos técnicos y prácticos.

REQUERIMIENTOS DE LA INSTALACIÓN [PROPUESTO]

Cuando aumenta la demanda en un sistema eléctrico es necesario elevar la potencia de los transformadores de alimentación. Por lo que antes de retirar una unidad antigua y sustituirla por otra de mayor potencia, es mucho más económico conectar 2 para cubrir la demanda. Consideraremos de acuerdo a lo solicitado que esta sea cubierta por 2 transformadores, entendiéndose por ello que se trata de un aumento de potencia y no un proyecto nuevo, en cuyo caso sería económica y técnicamente mejor la implementación de un solo transformador que cubra esta demanda.

A la hora de definir si conectarlos en serie o paralelo es bastante difundido que en los SEP la conexión en serie de transformadores se utiliza para la transmisión, conectando en serie el secundario de AT [elevador] al primario de AT [reductor] a través de la línea de transmisión para reducirá las pérdidas de I²xR utilizando conductores de menor sección y a

menor corriente [Figura n°1]

Figura n°1 “Conexión Serie”

Pero como el problema plantea un suministro lo importante acá es sumar potencias manteniendo y reafirmando la tensión de salida de la barra a suministros aguas debajo de la subestación, se decide de manera simple y conocida conectarlos en paralelo para realizar una suma de potencias al mismo nivel de tensión en los primarios y secundarios de la subestación. [Figura n°2]

Figura n°2 “Conexión Paralelo”

CONEXIÓN EN PARALELO

Un transformador aislado de otros puede tener cualquier conexión en el primario y secundario; perteneciendo a cualquier grupo de polaridad sea este 0º,180º,30º adelante o 30º atrás; sin ningún inconveniente, pero para conectar dos transformadores o más y que funcionen en paralelo sus bornes deben ser conectados entre sí, tanto del lado primario como del secundario, por conexiones de resistencia y reactancia despreciables, para lo cual se debe de cumplir las siguientes condiciones:

a) Tener la misma relación de transformación en vacío. Se admite una tolerancia de ± 5%. Esto es debido a que por los transformadores circularía una corriente de compensación, cuyo valor sería el resultado de dividir la diferencia de tensiones entre los transformadores por la impedancia de estos. Por lo que esta diferencia no es admisible ya que en caso de carga nula los transformadores seguirían funcionando, y uno actuaría como carga; mientras que si los transformadores están con carga, la corriente de compensación produciría pérdidas que hacen bajar el rendimiento del sistema instalado.

b) Tener la misma frecuencia.

c) La relación de potencias nominales de los transformadores conectados en paralelos no debe sobrepasar de una relación de 3 a 1.

d) Tener en cuenta las polaridades, ya que se deben unir terminales de la misma polaridad, lo cual implica igual desfasaje relativo

e) Que las tensiones de cortocircuito (con base en 75ºC) sean todas iguales en los transformadores conectados, consiguiendo con esto que los transformadores se carguen en igual proporción a su potencia nominal. Se admite una tolerancia de ± 10% del valor promedio de todas las unidades que van a ser conectadas en paralelo. Si los transformadores no tienen igual

tensión de cortocircuito, el que se cargará más será el de menor tensión de cortocircuito; por lo tanto si tenemos dos transformadores de diferente potencia y diferente tensión de cortocircuito, nos interesa que el transformador de menor potencia tenga mayor tensión de cortocircuito ya que el de mayor potencia será el que tome más carga porcentual y el menor potencia será el menos aprovechado.

Para acoplar en paralelo transformadores trifásicos con el mismo índice horario se conectan los bornes marcados con la misma letra a la misma línea de la red, tanto en el lado de A.T. como en lado de B.T. [Figura n°3]

Figura n°3. “Acoplamiento en paralelo de los transformadores”

Según las normas VDE las conexiones de los transformadores que hemos mencionado anteriormente se dividen en grupos los cuales se expresan en la Tabla n°1

El acople entre conexiones pertenecientes a dos grupos distintos es relativa. Hay imposibilidad absoluta para acoplar en paralelo conexiones de los grupos A ó B con conexiones de los grupos C ó D.

Para conectar en paralelo combinaciones de los grupos A y B se requiere un cambio en las conexiones internas de los devanados primarios o secundarios de uno de los grupos pues, un cambio de las conexiones a la línea no permite el acople en paralelo. Caso contrario ocurre con combinaciones de los grupos C y D lo cual si es posible alterando las conexiones a las líneas primarias y secundarias

DESIGNACION VDE

DESIGNACION C.E.I. DE LAS CONEXIONES

GRUPO DE CONEXIONES CONEXION

A A1 D-d0

A2 Y-y0

A3 D-z0

B B1 D-d6

B2 Y-y6

B3 D-z6

C C1 D-y5

C2 Y-d5

C3 Y-z5

D D1 D-y11

D2 Y-d11

D3 Y-z11

Tabla n°1 “Grupo de conexiones de los transformadores”

OTRAS CONSIDERACIONES

Figura n°4 “Ejemplo Placa Característica Ambos Transformadores”

Figura n°5 “Conexiones y Polaridad”

Se necesario considerar que los transformadores de distribución en general on del tipo Dyx para obtener en sus terminales a la barra de carga tensiones de línea y fase en baja tensión obtenida obviamente desde su punto neutro.

Adicionalmente, se recomiendan las siguientes, aunque no son estrictamente necesarias:

• Igual tipo de enfriamiento: ONAN/ONAF

• Igual marca y lote de fabricación.

• Igual tipo de aislamiento y BIL.

• Similares corrientes de excitación.

Un tema no menor es el montaje donde e tendrá que decidir por un montaje de subestación a piso o aérea montada en 3 postes, mi inclinación es por subestación a piso lo cual posibilita un acceso mejor a la hora de considerar las pautas de mantenimiento.

En cuanto a las protecciones para los transformadores estas deberán cumplir algunas importantes recomendaciones como son el nivel de tensión y la corriente nominal del lado de AT y además servir de desconectadores, ahora por el lado de baja tensión deberán instalarse breakers de acuerdo a los cálculos de corto circuito y máxima corriente térmica Ith, sobre las cuales deberán actuar diversos mecanismo de control como son relé de asimetría, relé de bucholz, sobre temperatura, baja frecuencia, nivel de aceite, etc.… de acuerdo a lo contemplado en el proyecto, sin olvidar que de acuerdo a la distribución de cargas es posible que las protecciones en baja deban actuar de manera simultánea para abrir ambos transformadores.

Finalmente los equipos de medida para la integración cada 15 minutos de la energía del periodo demandas máximas etc, mediante la conexión de transformadores de corriente y tensión como señal de entrada a los registradores de energía.

CONCLUSIONES

Son muchos los aspectos a considerar y las opciones muy variadas, aun sabiendo que normalmente ya estas considerados los valores nominales mediante software y tablas, pero habrá que considerar a la hora de proyectar que esta sea técnica y económicamente conveniente.

PROBLEMÁTICA PROPUESTA N°2

Explique en detalle los efectos que son provocados en transformadores trifásicos producto de las corrientes armónicas y fundamente como hoy es abordado este problema en la industria eléctrica.

NOTA

• Puede apoyarse de páginas de internet y libros, pero es importante que se muestre la comprensión real de los conceptos fundamentados en su respuesta.

• No son

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