Análisis y Soluciones para la Operación con Sobrecarga de Transformadores de Distribución

Razones para la Operación con Sobrecarga de los Transformadores de Distribución

Método de Monitoreo Irrazonable

Durante la operación de un transformador, para garantizar su funcionamiento seguro, se monitorea la carga del transformador. Actualmente, se adopta en su mayoría el monitoreo las 24 horas del día para obtener la carga promedio del transformador de distribución. Sin embargo, debido a las diferentes demandas de electrodomésticos en diferentes momentos, así como a la diferente potencia y cantidad de equipos en funcionamiento en las empresas en diferentes momentos, la carga del transformador cambiará.

El sistema de monitoreo existente tiene una pobre capacidad para monitorear la carga en diferentes momentos, lo que impide a las empresas de energía tener un conocimiento profundo de la carga del transformador en diferentes momentos. Cuando la carga del transformador es demasiado alta, las empresas de energía no pueden tomar medidas relevantes para reducir la carga del transformador, resultando en la operación con sobrecarga del transformador de distribución.

La Carga de un Solo Transformador es Demasiado Baja

En algunas áreas, el personal relevante comete errores en el cálculo de la carga, y la selección irrazonable de transformadores puede llevar a que los transformadores de distribución estén siempre en un estado de operación con sobrecarga. Hay principalmente dos situaciones de operación de distribución de energía con sobrecarga:

• Una es el modo de suministro de energía de un solo transformador. Como su nombre lo indica, este modo utiliza un solo transformador para la distribución de energía. En este modo de distribución, si el único transformador no puede satisfacer los requisitos de carga, esto llevará a la operación con sobrecarga del transformador. Esto no solo no garantiza la estabilidad de la distribución de energía, sino que también puede causar fácilmente accidentes de seguridad.

• La otra es el modo de suministro de energía de múltiples transformadores. Actualmente, en el campo de suministro y distribución de energía, se adopta principalmente el modo de operación de múltiples transformadores de distribución para garantizar la estabilidad del proceso de distribución de energía. Sin embargo, muchas empresas de energía, con el fin de ahorrar costos, utilizan múltiples transformadores con cargas individuales relativamente pequeñas en este modo. Después de la conexión, se ponen en funcionamiento. En este caso, cuando uno de los transformadores falla, esto causará que todo el sistema de transformadores de distribución esté en un estado de operación con sobrecarga.

La Tasa de Crecimiento del Consumo de Energía Diseñada es Demasiado Baja

Durante el diseño y selección de transformadores, es necesario estimar la tasa de crecimiento del consumo de energía en el futuro para garantizar que el transformador de distribución pueda operar siempre bajo una carga normal durante toda su vida útil. Calcular la tasa de crecimiento del consumo de energía es una tarea importante que requiere un entendimiento bastante detallado de la planificación regional y la tasa de crecimiento de la población. Sin embargo, ya que China ha entrado en un período de desarrollo rápido, el consumo de energía en cada área de distribución de energía también ha entrado en un período de aumento rápido. El aumento rápido del consumo de energía se debe principalmente a dos factores:

• Uno es el aumento en el número de electrodomésticos de alta potencia. Con la mejora del nivel de vida, más y más hogares están comprando electrodomésticos de alta potencia, lo cual es completamente diferente de los antiguos hábitos de vida. Calcular y diseñar la tasa de crecimiento del consumo de energía basándose en los antiguos hábitos de vida llevará gradualmente a la operación con sobrecarga de los transformadores de distribución.

• El otro es el aumento en el consumo de energía de las empresas. Actualmente, muchos transformadores de distribución suministran energía a diversas empresas. Sin embargo, en la nueva era, diversas empresas están aumentando su capacidad de producción, lo que aumenta significativamente la tasa de crecimiento del consumo de energía y lleva a la operación con sobrecarga de los transformadores.

Soluciones para la Operación con Sobrecarga de los Transformadores de Distribución

Operación en Paralelo de Transformadores de Distribución

Una de las razones para la operación con sobrecarga de los transformadores de distribución es la presión de trabajo excesiva en una sola línea. Sobre esta base, se deben intentar lograr operaciones en paralelo. La operación independiente de múltiples líneas puede evitar el problema de la alta presión de trabajo en una sola línea. Para la operación en paralelo de transformadores de distribución, se deben considerar factores como relaciones de voltaje nominal iguales, la misma secuencia de fases y voltajes comparables. Además, la diferencia de capacidad entre los transformadores en paralelo no debe ser demasiado grande.

Generalmente, no se recomienda que la capacidad del transformador más grande exceda tres veces la del más pequeño. Por ejemplo, para un transformador de distribución de 400KVA, en circunstancias normales, la presión de trabajo se mantiene siempre entre el 70 - 80%, pero durante los períodos de mayor consumo de energía, puede incluso alcanzar más del 100%, con una potencia activa de 420KW y la carga más baja siendo solo el 18%.

En este caso, la línea se puede reconstruir en un modo donde un transformador de 315KVA y un transformador de 200KVA operan en paralelo. Cuando el nivel de carga es bajo, se inicia uno de ellos para la operación; cuando la presión de trabajo es demasiado alta, ambos se inician simultáneamente, permitiéndoles cumplir con los requisitos de trabajo en un estado paralelo mientras se logra una operación económica.

Operación en Paralelo de Transformadores de Distribución

Una de las razones para la operación con sobrecarga de los transformadores de distribución es que una sola línea soporta una presión de trabajo excesiva. Para abordar esto, se puede implementar la operación en paralelo. La operación independiente de múltiples líneas ayuda a evitar el problema de alta presión en una sola línea. Al operar transformadores de distribución en paralelo, se deben considerar factores como relaciones de voltaje nominal iguales, la misma secuencia de fases y voltajes comparables.

También, la diferencia de capacidad entre los transformadores conectados en paralelo no debe ser demasiado grande. Generalmente, no es aconsejable que la capacidad del transformador más grande exceda tres veces la del más pequeño. Por ejemplo, para un transformador de distribución de 400KVA, en condiciones normales, la presión de trabajo se mantiene entre el 70 - 80%, pero durante los períodos de mayor consumo de energía, puede incluso superar el 100%, con una potencia activa de 420KW y la carga más baja siendo solo el 18%.

En tal caso, la línea se puede reformar a un modo donde un transformador de 315KVA y un transformador de 200KVA operan en paralelo. Cuando el nivel de carga es bajo, se activa uno de ellos para la operación; cuando la presión de trabajo es demasiado alta, ambos se activan simultáneamente, permitiéndoles cumplir con los requisitos de trabajo en un estado paralelo y lograr una operación económica.

Ampliación de la Capacidad del Transformador

La ampliación de la capacidad del transformador es un enfoque común para resolver el problema de la operación con sobrecarga del transformador. Este método requiere un análisis y estudio integral del suministro de energía existente en diversas regiones. Es necesario comprender los cambios en el consumo de electricidad en diferentes períodos de tiempo, años, trimestres y meses, especialmente el consumo de electricidad pico.

Se establece un modelo de valor promedio basado en datos regulares, y un modelo de valor singular basado en el consumo de electricidad pico. Utilizando los valores máximos de los parámetros de operación del transformador actual como restricciones lineales, se construyen varios diagramas de parámetros. A través del análisis integral de todos los diagramas de parámetros, se pueden obtener un valor estándar de suministro de energía y un valor máximo de suministro de energía.

Estos valores se emparejan luego con los parámetros de operación del transformador existente. Tomando el valor estándar de suministro de energía como el mínimo y el valor máximo de suministro de energía como el límite superior, se pueden determinar los requisitos básicos de ampliación de capacidad.

Sobre esta base, al recopilar los cambios en el consumo de electricidad en la zona local durante los últimos 10 años, asumiendo que el consumo de electricidad promedio ha aumentado en un 2% durante estos 10 años, es necesario un aumento adicional de al menos 2% sobre los requisitos básicos de ampliación de capacidad para satisfacer la demanda de suministro de energía.

Aplicación de Transformadores con Sobrecarga

Para prevenir mejor la operación con sobrecarga de los transformadores de distribución, la aplicación de transformadores con sobrecarga también requiere atención clave. Esto se debe a que los transformadores con sobrecarga son capaces de operar continuamente durante 6h, 3h y 1h respectivamente bajo condiciones de 1.5 veces la capacidad nominal, 1.75 veces la capacidad nominal y 2.0 veces la capacidad nominal. Esto proporciona un fuerte apoyo para prevenir la operación con sobrecarga de los transformadores de distribución.

A través de un análisis en profundidad, no es difícil encontrar que, en comparación con los transformadores de distribución convencionales, los transformadores de distribución con sobrecarga necesitan soportar corrientes superiores a la corriente nominal, y los materiales aislantes utilizados cumplen con el estándar de resistencia térmica aislante por encima del grado B.

Es importante tener en cuenta que, al aplicar transformadores con sobrecarga, se debe prestar atención a sus grados de aislamiento. Los transformadores con sobrecarga con aislamiento de grado B, A y F tienen diferentes características en las aplicaciones prácticas, y también hay diferencias significativas en la eficiencia económica. Por ejemplo, el transformador con sobrecarga S13-M(F)-100/10GZ adopta un tipo de núcleo enrollado y un producto con sobrecarga de grado F, lo que hace que su material aislante sea de grado F.

Al realizar mediciones como la medición de la resistencia aislante entre bobina y tierra, la medición de la relación de voltaje, la determinación de la marca del grupo de conexión, la medición de la resistencia de la bobina, la prueba de aceite aislante, la prueba de resistencia a sobretensión externa, la prueba de resistencia a sobretensión inducida, la medición de la impedancia de cortocircuito y las pérdidas de carga, y la medición de la corriente y las pérdidas sin carga en torno a este modelo de transformador con sobrecarga, se puede determinar que el transformador con sobrecarga S13-M(F)-100/10GZ cumple con diversos requisitos de especificación.

Y a través del análisis de pruebas de capacidad de carga y pruebas de elevación de temperatura, se puede demostrar aún más que este modelo de transformador con sobrecarga tiene ventajas de rendimiento. A través de un análisis en profundidad, no es difícil encontrar que el transformador con sobrecarga S13-M(F)-100/10GZ con aislamiento de grado F tiene un costo menor, y generalmente puede satisfacer los mismos requisitos de carga que los transformadores de distribución convencionales.

En comparación con el transformador con sobrecarga S13-M(A)-100/10GZ, la capacidad nominal y las dimensiones externas del transformador con sobrecarga S13-M(F)-100/10GZ son más similares a las de los productos de transformadores de distribución convencionales. El aislamiento de grado F tiene una alta capacidad anti-envejecimiento y temperatura de resistencia al calor, lo que también hace que el transformador con sobrecarga S13-M(F)-100/10GZ tenga ventajas significativas en términos de estabilidad a altas temperaturas, propiedades mecánicas, propiedades anti-envejecimiento y la velocidad de elevación del voltaje de ruptura durante el destello de CA. Así, la vida útil del transformador de distribución está bien garantizada.