Daños causados ​​por el desequilibrio de la carga trifásica en un transformador de distribución.

I. Daños causados ​​por el desequilibrio de carga trifásica en transformadores de distribución

1. Aumento de las pérdidas en la línea: las pérdidas en la carga del transformador de distribución varían con la corriente de carga y son proporcionales al cuadrado de dicha corriente. En el caso de un transformador con la misma capacidad, la carga trifásica se desequilibra y las pérdidas activas aumentan.

Además, se producirá una pérdida de potencia en el cable. Cuanto mayor sea el desequilibrio, mayor será la pérdida en la línea.

2. Aumento de las pérdidas de potencia del transformador de distribución: el transformador de distribución es el principal equipo de suministro de energía de la red eléctrica de baja tensión. Cuando opera bajo una carga trifásica desequilibrada, las pérdidas del transformador de distribución aumentan, ya que varían según el grado de desequilibrio de la carga.

3. Salida reducida del transformador de distribución: cuando se diseña un transformador de distribución, su estructura de bobinado se diseña de acuerdo con la condición de funcionamiento de equilibrio de carga, y su rendimiento de bobinado es básicamente el mismo, y la capacidad nominal de cada fase es igual.

La potencia máxima admisible de un transformador de distribución está limitada por la capacidad nominal de cada fase. Si el transformador funciona con una carga trifásica desequilibrada, la fase con menor carga tendrá capacidad sobrante, lo que reducirá la potencia de salida del transformador.

La reducción de la potencia de salida está relacionada con el grado de desequilibrio de la carga trifásica. Cuanto mayor sea el desequilibrio, mayor será la reducción de la potencia de salida del transformador de distribución. Por lo tanto, cuando la carga trifásica está desequilibrada, la capacidad de salida del transformador no alcanza su valor nominal, su capacidad de reserva se reduce en consecuencia, y su capacidad de sobrecarga también disminuye.

Si el transformador de distribución funciona en condiciones de sobrecarga, es fácil que se sobrecaliente e incluso que, en casos graves, se queme.

4. El transformador de distribución produce corriente de secuencia cero: cuando el transformador de distribución funciona bajo una condición de carga trifásica desequilibrada, producirá corriente de secuencia cero. Esta corriente variará con el grado de desequilibrio de la carga trifásica; cuanto mayor sea el grado de desequilibrio, mayor será la corriente de secuencia cero.

Cuando la corriente de secuencia cero pasa a través del elemento de acero, produce histéresis y pérdidas por corrientes parásitas, lo que provoca un aumento de la temperatura local del elemento de acero de la distribución y un calentamiento excesivo. Además, el aislamiento del bobinado se deteriora más rápidamente debido al sobrecalentamiento, lo que reduce la vida útil del equipo.

5. Afecta al funcionamiento seguro de los equipos eléctricos: El transformador de distribución está diseñado de acuerdo con la condición de funcionamiento de equilibrio de carga trifásica, y la resistencia, reactancia de fuga e impedancia de excitación de cada bobinado de fase son básicamente las mismas.

Cuando el transformador funciona con equilibrio de carga trifásica, su corriente trifásica es básicamente igual y la caída de tensión de cada fase dentro del transformador es básicamente la misma, por lo que la tensión de salida trifásica del transformador también está equilibrada.

Si el transformador de distribución funciona con un desequilibrio de carga trifásica, la corriente de salida de cada fase no es igual y la caída de tensión trifásica interna del transformador de distribución no es igual, lo que provocará un desequilibrio trifásico en la tensión de salida del transformador de distribución.

Al mismo tiempo, el transformador de distribución opera con una carga trifásica desequilibrada, la corriente de salida trifásica es diferente y circula corriente por la línea neutra. Por lo tanto, la línea neutra produce una caída de tensión por impedancia, lo que provoca una deriva del punto neutro y, en consecuencia, cambios en la tensión de fase, poniendo en grave peligro el funcionamiento seguro de los equipos eléctricos.

6. Reducción de la eficiencia del motor: el transformador de distribución funciona bajo una carga trifásica desequilibrada, lo que provoca un desequilibrio en la tensión de salida trifásica. Cuando se aplica esta tensión desequilibrada al motor, la tensión de secuencia negativa genera un campo magnético giratorio opuesto al campo magnético giratorio generado por la tensión de secuencia positiva, actuando como un freno.

Pero como el campo magnético positivo es mucho más fuerte que el negativo, el motor sigue girando en la dirección del campo magnético positivo. Sin embargo, debido al efecto de frenado del campo magnético negativo, la potencia de salida del motor se reduce y, por consiguiente, su eficiencia disminuye.

Al mismo tiempo, el aumento de temperatura y la pérdida de potencia reactiva del motor se incrementarán con el desequilibrio de la tensión trifásica. Por lo tanto, resulta muy antieconómico e inseguro que el motor funcione bajo condiciones de tensión trifásica desequilibrada.

II. Causas de la carga trifásica desequilibrada

(1) Comprensión insuficiente de la importancia del equilibrio de carga trifásica. El personal directivo en la gestión no actuó estrictamente de acuerdo con las normas y reglamentos, no llevó a cabo los requisitos de evaluación.

(2) una gran cantidad de equipos eléctricos monofásicos. En los últimos años, una gran cantidad de electrodomésticos monofásicos de alta gama y alta potencia se han incorporado a los hogares. Cuando el consumo de energía de la carga monofásica aumenta considerablemente y la probabilidad de uso simultáneo no es constante, el grado de desequilibrio de la carga trifásica de la red eléctrica de baja tensión puede incrementarse.

(3) Como el personal de gestión no está familiarizado con las reglas cambiantes y la distribución de la carga trifásica en el área de la plataforma, la aplicación de nuevos usuarios monofásicos, especialmente equipos monofásicos grandes, no se puede distribuir de manera equilibrada de acuerdo con la carga trifásica.

(4) El consumo de energía temporal y el aumento del consumo de energía estacional, como en verano, invierno y días festivos, el aumento del consumo de energía de cada usuario es inconsistente, lo que resulta en un desequilibrio de carga trifásica.

III. Medidas de mejora

1. Soluciones al desequilibrio de voltaje trifásico de la red eléctrica causado por carga asimétrica:

(1) La carga asimétrica se dispersa en diferentes puntos de suministro de energía para reducir el problema del exceso grave de desequilibrio causado por la conexión centralizada.

(2) El método de intercambio cruzado e igualdad se utiliza para distribuir razonablemente la carga asimétrica en cada fase y tratar de equilibrarla.

(3) Aumentar la capacidad de cortocircuito del punto de acceso de carga, como por ejemplo cambiando la red o mejorando el nivel de tensión de la fuente de alimentación para mejorar la capacidad del sistema para soportar cargas desequilibradas.

2. Fortalecer la gestión

(1) Organizar personal especializado para dibujar anualmente el diagrama de la red de transformadores y el diagrama de distribución de carga, convertir los datos relevantes, como el número de usuarios de electricidad en cada fase y el modelo del medidor de electricidad, en una tabla práctica y fácil de consultar, y verificar si hay usuarios faltantes o nuevos, y actualizar oportunamente en función de los cambios de carga.

(2) Asigne a la persona un medidor de pinza y realice una prueba de carga al menos una vez al mes para verificar la carga trifásica desequilibrada.

(3) Para el consumo de energía temporal y el consumo de energía estacional, el personal de gestión debe estar familiarizado con la situación básica de los usuarios, los lugares de instalación, los cambios en el consumo de energía y luego ajustarse oportunamente de acuerdo con la situación.

(4) Solicitar nuevos equipos monofásicos para usar electricidad, hacer un buen trabajo de distribución de potencia de carga, en la medida de lo posible distribuir uniformemente al circuito trifásico.

3. Ajustar la carga trifásica desequilibrada para lograr el "equilibrio de cuatro fases".

El "balance cuádruple" es el balance de los puntos de medición, el balance de las ramificaciones, el balance de las líneas principales y el balance del lado de salida de baja tensión del transformador.

Entre los cuatro balances, la clave es el punto de medición y el balance de las ramas, el consumo promedio de electricidad del usuario se puede utilizar como base para el ajuste, el consumo de electricidad es aproximadamente el mismo que una clase, respectivamente ajustado uniformemente a la trifásica.

4. Conecte la línea trifásica al punto de carga simultáneamente.

Para obtener la simetría de la carga trifásica, las líneas trifásicas deben introducirse en el punto de carga al mismo tiempo, ya que la pérdida se reduce significativamente cuando las líneas trifásicas se introducen en el punto de carga al mismo tiempo.

Amplíe al máximo la zona de distribución del sistema trifásico y tetrafásico y reduzca la longitud de la línea principal de alimentación monofásica. La línea de acceso debe introducirse desde las fases U, V y W en el mismo poste, siempre que sea posible. Además, la carga de los tres grupos de la línea monofásica debe estar equilibrada en la medida de lo posible.

5. Diseñar razonablemente el plan de renovación de la red eléctrica.

Para lograr el equilibrio de carga trifásica tras la transformación, es necesario diseñar un esquema de transformación de la red eléctrica adecuado. Antes del diseño, es preciso comprender la ley de variación y distribución de la carga, realizar una investigación in situ, dominar la distribución de la carga y elaborar el diagrama de cableado de distribución de carga.

El cableado debe realizarse siguiendo estrictamente el principio de equilibrio de carga trifásica, y los cables trifásicos y tetrafásicos deben llegar a cada centro de carga importante en la medida de lo posible.

Fuente: Windows on Power