Transformadores de Conexión Inteligentes para Soporte de Redes Eléctricas Aisladas

1. Antecedentes del Proyecto

Los proyectos de energía fotovoltaica (PV) distribuida y almacenamiento de energía se están desarrollando rápidamente en Vietnam y el Sudeste Asiático, pero enfrentan desafíos significativos:

1.1 Inestabilidad de la Red:

La red eléctrica de Vietnam experimenta fluctuaciones frecuentes (especialmente en las zonas industriales del norte). En 2023, la escasez de energía basada en carbón provocó apagones a gran escala, resultando en pérdidas diarias superiores a los 5 millones de USD. Los sistemas PV tradicionales carecen de capacidades efectivas de gestión de tierra neutra, lo que hace que el equipo sea vulnerable a daños e incidentes de seguridad durante fallas en la red. Esto destaca la necesidad crítica de transformadores de tierra confiables.

1.2 Presión por Cumplir con Políticas y Normas de Seguridad:

Las regulaciones de Vietnam para 2024 requieren que los sistemas de almacenamiento de energía pasen la prueba de operación en isla de 72 horas del Grupo de Electricidad de Vietnam (EVN) y posean capacidades de soporte de tensión alta/baja (HVRT/LVRT). Con el amplio despliegue de electrónica de potencia, los problemas de corriente de secuencia cero y armónicos son prominentes, a menudo desencadenando mal funcionamiento de las protecciones. Los transformadores de tierra de alto rendimiento son esenciales para cumplir con estos requisitos de conformidad.

1.3 Requisitos de Adaptabilidad Ambiental:

Los climas de alta temperatura y humedad (humedad anual promedio >80%) aceleran el envejecimiento del equipo, exigiendo transformadores de tierra con un rendimiento robusto contra la corrosión y resistencia a la humedad. Los entornos costeros con rocío salino (contenido de sal en el aire >5mg/m³) exacerbados aún más los riesgos de corrosión, colocando demandas más altas en la adaptabilidad ambiental de los transformadores de tierra.

2. Solución: Sistema de Transformador de Tierra Inteligente

2.1 Diseño de Tecnología Central

Transformador de Tierra con Conexión Zigzag:

Cuenta con un diseño especial de seis bobinados con una capacidad nominal de 1250kVA, impedancia de secuencia cero ultra baja de 4-6Ω (en comparación con 30Ω en transformadores convencionales) y una capacidad de soporte de cortocircuito de 25kA/2s, perfectamente adecuado para plantas de energía distribuida a gran escala.

• Optimización de Supresión Armónica: Estructura de bobinado integrada Δ-YY con filtros LC logra una supresión ≥85% de las armónicas 3ª/5ª/7ª, reduciendo la distorsión armónica total (THD) de 12% a <5%, previniendo eficazmente el daño al equipo causado por resonancia. Esta capacidad de mitigación de armónicos representa una característica central de seguridad del transformador de tierra.
• Mejora de Adaptabilidad Ambiental: Caja con calificación de protección IP54; componentes críticos tratados con recubrimiento cerámico nano, pasando la prueba de rocío salino IEC 60068-2-52 (3000 horas sin corrosión). Estas medidas de protección aseguran la confiabilidad a largo plazo de los transformadores de tierra en entornos adversos.
• Diseño de Gestión Térmica: Equipado con disipadores de calor de aleación de aluminio y sistema de enfriamiento forzado, el aumento de temperatura se controla a ≤55K a una temperatura ambiente de 45°C. Este sistema de gestión térmica eficiente es crucial para la operación segura de los transformadores de tierra en climas tropicales.

2.2 Sistema de Monitoreo y Protección Inteligente

Módulo Integrado de Sensores: Monitoreo en tiempo real de la temperatura de los bobinados, descargas parciales y estado de aislamiento; datos sincronizados con plataformas locales SCADA y en la nube (como Hoymiles S-miles Cloud) en milisegundos. El monitoreo continuo mejora significativamente el perfil de seguridad del transformador de tierra.

Coordinación de Lógica de Protección:

• Coordinación de Interruptores: Cambia automáticamente el modo de tierra en 10 segundos al detectar una caída de la tensión de la red al 20%UN (cumpliendo con los requisitos de bloqueo de tensión baja de Vietnam)
• Integración del Sistema de Detección de Fallas por Arco (AFCI): Corta los circuitos de falla en 0,5 segundos, previniendo incendios causados por fallas a tierra. Esta lógica de protección rápida se integra perfectamente con el transformador de tierra.

2.3 Mejoras de Adaptabilidad Local

Cumplimiento de la Red: Soporta el modo de prueba de isla requerido por EVN, simulando una transición fluida al suministro de almacenamiento de energía después de una interrupción de la red. El transformador de tierra es un componente central para pasar esta prueba crítica.

Interfaces de cables de sellado preinstaladas cumplen con los requisitos obligatorios de sellado de la sala de medidores de Vietnam.

Conveniencia de Mantenimiento: Vida útil de diseño ≥25 años; ciclos de mantenimiento extendidos a 3 años, reduciendo significativamente los costos de O&M en regiones tropicales. La durabilidad del transformador de tierra reduce sustancialmente los costos de ciclo de vida.

3. Resultados Logrados

3.1 Seguridad y Confiabilidad Mejoradas

Logra el cambio de tierra neutral en 15ms durante fallas en la red (superando el estándar de 50ms de Vietnam), garantizando la operación continua de cargas críticas (como líneas de producción de fábricas). La gestión rápida de fallas proporcionada por el transformador de tierra redujo las tasas de fallo del equipo en un 85% y eliminó completamente los incidentes relacionados con la tierra después de su implementación en un proyecto de zona industrial de Hanoi en 2024.

3.2 Beneficios Económicos y Cumplimiento

• Reducción del Riesgo de Sanciones: Cumple con los requisitos de emisiones de carbono de la "Ley de Industria Verde", evitando multas del 3% sobre los ingresos anuales.
• Período de Recuperación Acortado: Mediante la reducción de costos de mantenimiento (reducción del 35%) y menores pérdidas por tiempos de inactividad, la TIR aumentó entre 2 y 3 puntos porcentuales, acortando el período de recuperación de 5,8 a 4,2 años.

3.3 Capacidad Mejorada de Apoyo a la Red

Aprobó las pruebas de regulación dinámica: bajo la despacho flexible de EVN (cuando la carga de la red <75%), soporta regulación de potencia hasta el 30% de la capacidad instalada, permitiendo que las plantas eléctricas participen en el Mercado de Regulación de Frecuencia (FRM). El punto neutro estable proporcionado por el transformador de puesta a tierra forma la base para esta funcionalidad de apoyo a la red. En un proyecto piloto en Ciudad Ho Chi Minh, al ofrecer soporte de potencia reactiva, la planta generadora obtuvo ingresos adicionales del 12% por servicios auxiliares.