¿Sabes qué condiciones se requieren para el funcionamiento en paralelo de los transformadores?

Además, debido a la marcada estacionalidad de la carga eléctrica, algunos transformadores pueden desconectarse durante la temporada de baja carga, lo que no solo reduce las pérdidas en vacío del transformador y mejora su eficiencia, sino que también reduce la corriente de excitación reactiva, mejora el factor de potencia de la red y optimiza la eficiencia del sistema eléctrico.

¿Cuáles son los requisitos para la operación en paralelo de transformadores? Esta es una pregunta muy común. Primero, veamos cuáles son los requisitos para la yuxtaposición de transformadores y luego analicemos las condiciones para dicha yuxtaposición.

(1) En general, véase la figura siguiente:

En esta imagen, vemos dos transformadores, etiquetados como T1 y T2.

Método de recuperación del sistema:

En la práctica, las dos barras colectoras se alimentan mediante sus propios transformadores.

Como resultado, ambos interruptores de circuito de entrada QF1 y QF2 se cierran, mientras que el interruptor de acoplamiento de barras QF3 de un segmento de barra colectora individual se abre; si hay un problema con el transformador o el lado de media tensión de una determinada línea de entrada, como una caída de tensión severa (subtensión o pérdida de tensión) o una falla, el interruptor de línea de entrada de esta sección se abre y luego el interruptor de acoplamiento de barras QF3 se cierra; cuando se restablece el sistema, hay dos métodos de recuperación:

Método de recuperación 1: Abra el interruptor de acoplamiento de barras QF3 y luego cierre el interruptor de circuito de entrada correspondiente. Este método es sencillo, pero después de un corte de energía, es necesario reiniciar la alimentación de la barra, ya sea con una carga como un motor.

Método de recuperación 2: primero, cierre el interruptor automático de entrada correspondiente; luego, conecte los transformadores en paralelo; y finalmente, abra el interruptor de acoplamiento de barras. Este método es un poco más complejo, pero evita que la carga sufra un segundo corte de energía para reiniciarse.

Analicemos las condiciones para que los transformadores se yuxtapongan:

Primero: las condiciones del transformador en sí.

Incluye: el método de cableado del transformador es el mismo que la relación de transformación, la tensión de impedancia del transformador es la misma y la tensión secundaria del transformador es la misma.

Segundo: condiciones de la línea

Entre los requisitos se incluyen: que el lado de media tensión provenga de la misma red de distribución, que su fase, ángulo de fase inicial y frecuencia sean iguales, y que la amplitud de tensión también sea la misma. Asimismo, el lado de media tensión debe ser capaz de soportar el choque de arranque del lado de baja tensión.

(2) Cuando el sistema está equipado con un generador, veamos la siguiente figura:

Esta figura es un poco más compleja que la Figura 1. En ella aparece un generador autónomo, y el interruptor automático del generador y el interruptor automático de entrada de la red eléctrica tienen una relación de enclavamiento e inversión mutua.

Debido a la complejidad de la relación de expulsión, en ABB se suele utilizar un PLC para construir la lógica de expulsión. Describamos brevemente:

1) Durante el funcionamiento normal, la conexión del bus está abierta y las líneas de entrada de cada sección están cerradas.

2) Si falla el suministro eléctrico principal de una sección determinada, abra la línea de entrada de esta sección y luego cierre la conexión de la barra colectora.

3) Cuando se elimine y restablezca la falla, el sistema se restablecerá de dos maneras: con transformadores en paralelo y sin paralelo. Las condiciones de los transformadores en paralelo son las mismas que las descritas anteriormente.

4) Si no se recupera el suministro eléctrico de una sección de la red y otra sección vuelve a fallar, o si fallan ambas secciones simultáneamente, el sistema activará el generador. En función del arranque del generador, se determinará si se activa la conexión de barras colectoras.

5) Cuando se restablece el suministro eléctrico principal, existen dos maneras de proceder: la primera, como se muestra en la Figura 2, consiste en enclavar la línea de entrada de la red eléctrica y la línea de entrada del generador, permitiendo el cierre de una sola. En este caso, se abre la línea de entrada del generador y, a continuación, se cierra la línea de entrada de la red eléctrica. La segunda opción no contempla el enclavamiento entre ambas líneas. Tras el restablecimiento del suministro eléctrico principal, el sistema se sincroniza parcialmente con la red eléctrica, se cierra la línea de entrada de la red eléctrica y, finalmente, se desconecta el generador.

El segundo método puede evitar que la carga se reinicie después del segundo corte de energía. Podemos observar que la condición de los transformadores en paralelo es la misma que la situación general.

(3) Operación en paralelo de transformadores cuando la capacidad de carga de un solo transformador es insuficiente

Las condiciones de conexión en paralelo de los transformadores son las mismas que antes. En estas condiciones, si se produce un cortocircuito en el lado de la carga, el valor de la corriente de cortocircuito debe multiplicarse por el número de transformadores conectados en paralelo. Veamos la siguiente imagen:

En la figura, las dos líneas de entrada y la conexión de barras están cerradas, y los transformadores T1 y T2 están funcionando en paralelo.

Cuando la carga de una sección de la barra colectora se cortocircuita, ambos transformadores contribuyen con corriente de cortocircuito al punto de cortocircuito, por lo que la corriente de cortocircuito en la carga es igual al doble de la corriente de cortocircuito de un solo transformador.

Por lo tanto, las condiciones para el funcionamiento en paralelo de los transformadores son: la capacidad de interrupción del interruptor automático del alimentador en cada sección de la barra colectora debe ser el doble que la del interruptor automático de entrada. Si no se cumple esta condición, no se permite el funcionamiento en paralelo de los transformadores.

En las especificaciones se estipula que, para el funcionamiento en paralelo de transformadores en un corto período de conmutación, la capacidad de ruptura del interruptor del lado de la carga se puede seleccionar en condiciones normales sin duplicarla.

(4) Ventajas y propósitos del funcionamiento en paralelo de los transformadores

Mejorar la eficiencia operativa de los transformadores. Cuando la carga aumenta hasta el punto en que la capacidad de un transformador resulta insuficiente, se puede conectar un segundo transformador en paralelo; y cuando la carga disminuye hasta el punto en que no se requiere que ambos transformadores suministren energía simultáneamente, se puede desconectar uno de ellos.

Especialmente en las zonas rurales, las características estacionales del consumo eléctrico son evidentes, y la operación en paralelo de los transformadores puede ajustarse según la magnitud de la carga eléctrica. De esta manera, se minimizan las pérdidas del transformador y se logra un funcionamiento económico.

Mejorar la fiabilidad del suministro eléctrico. Si uno de los transformadores que funcionan en paralelo se daña, si se desconecta rápidamente de la red, los demás transformadores pueden seguir suministrando energía con normalidad. La reparación de un transformador no afecta al funcionamiento normal de los demás, reduciendo así las averías y los daños. La frecuencia y el alcance de los cortes de energía durante el mantenimiento pueden mejorar la fiabilidad del suministro eléctrico.

Ahorrar electricidad, lograr un mayor ahorro energético y aumentar la eficiencia. Por ejemplo, una subestación está equipada con dos transformadores de 4000 kVA y 3150 kVA. Tras calcular las condiciones de funcionamiento de ambos transformadores, después de un año de operación en paralelo, el ahorro energético es de 102 000 kWh. El efecto de ahorro es muy significativo y la inversión de capital se reduce considerablemente.