Selección del Número de Capacidad del Transformador de Potencia y Medidas de Optimización de Operación
La operación segura y económica de los transformadores de potencia está relacionada con la seguridad, economía, estabilidad y confiabilidad de las operaciones en diversas industrias. Las limitaciones de condiciones como los indicadores económicos de inversión para su selección, los beneficios económicos del mantenimiento y operación, y la adaptabilidad en el nuevo entorno (acceso a fuentes de energía distribuida, configuración de almacenamiento de energía, etc.) hacen imposible incluir factores comprehensivos en otros aspectos.
La capacidad de un transformador depende principalmente de la carga a largo plazo. Cómo seleccionar razonablemente la capacidad y el número de transformadores, y al mismo tiempo prevenir que los transformadores sean reemplazados o eliminados debido a problemas de capacidad (como factores de crecimiento de la carga) es un problema que requiere una consideración integral.
La selección de la capacidad del transformador debe determinarse según la carga calculada del equipo que lleva, así como los tipos y características de las cargas. La carga calculada es la base fundamental para el diseño y cálculo de suministro de energía. La tasa de carga de un transformador normal no debe superar el 85%. Cuando alcanza más del 90%, significa que el transformador está operando cerca de la carga total.
La carga de los equipos eléctricos fluctúa en cualquier momento. Si la carga de operación normal ya es más del 90%, no hay margen restante para hacer frente a la corriente de impacto de algunos equipos de tipo impacto, como soldadoras eléctricas a gran escala, grúas, prensas y el arranque de motores de alta potencia y otras cargas dinámicas. Puede haber frecuentemente fenómenos de sobrecarga a corto plazo. Aunque el transformador puede operar bajo sobrecarga por un corto tiempo, la sobrecarga frecuente aún afectará la vida útil del transformador.
Cuando diversos datos de operación se acercan a los límites nominales del transformador, aumenta el riesgo de daño prematuro del transformador. Con la operación a largo plazo, inevitablemente surgirán los siguientes problemas en el transformador:
Medidas Relevantes:
Asigne razonablemente la carga, utilice el equipo eléctrico de manera ordenada y reduzca la tasa de utilización simultánea.
Aumente adecuadamente el voltaje de salida del lado de baja tensión en un nivel.
Dado que el transformador está cerca de la carga total, inevitablemente llevará a una disminución del voltaje de salida del transformador, lo que hará que el voltaje del equipo eléctrico al final sea posiblemente menor. Esto llevará a una corriente activa excesiva e incrementará la pérdida de energía. Aumentar el voltaje puede reducir la corriente.
Mejore el factor de potencia.Usar compensación de potencia reactiva para mejorar el factor de potencia puede reducir la inversión y ahorrar metales no ferrosos, lo cual es muy beneficioso para todo el sistema de suministro de energía.
Si la capacidad del transformador y la línea es insuficiente, se puede solucionar instalando un dispositivo de compensación de potencia reactiva.
Instalar un dispositivo de compensación de potencia reactiva puede equilibrar la potencia reactiva localmente, reduciendo así la corriente que fluye a través de la línea y el transformador, ralentizando la velocidad de envejecimiento del aislamiento de los conductores y el transformador, prolongando la vida útil. Al mismo tiempo, puede liberar la capacidad del transformador y la línea, y aumentar la capacidad de carga del transformador y la línea.
Instale dispositivos de compensación de potencia reactiva localmente en cargas inductivas a gran escala para mejorar el factor de potencia, lo que aumentará la capacidad de salida activa del transformador. De esta manera, se puede reducir la corriente de trabajo para reducir la pérdida de energía, lo que puede reducir eficazmente la corriente de carga y la pérdida de energía, y luego reducir la tasa de carga del transformador.
Distribuya razonablemente las cargas trifásicas. Al diseñar un transformador de distribución, su estructura de bobinado se diseña según la condición de operación con carga equilibrada. Su rendimiento de bobinado es básicamente el mismo, y la capacidad nominal de cada fase es igual. La salida máxima permitida del transformador de distribución está limitada por la capacidad nominal de cada fase. Cuando el transformador de distribución opera bajo condiciones de carga trifásica desequilibrada, se generará una corriente de secuencia cero, y esta corriente cambiará con el grado de desequilibrio de la carga trifásica. Cuanto mayor sea el grado de desequilibrio, mayor será la corriente de secuencia cero.Si hay una corriente de secuencia cero en el transformador de distribución en operación, se generará un flujo de secuencia cero en su núcleo de hierro. Esto fuerza al flujo de secuencia cero a pasar a través de la pared del tanque y las piezas de acero como canales. Sin embargo, la permeabilidad magnética de las piezas de acero es relativamente baja. Cuando la corriente de secuencia cero pasa a través de las piezas de acero, ocurren pérdidas de histeresis magnética y corrientes de Foucault, lo que provoca un aumento de la temperatura local de las piezas de acero del transformador de distribución y genera calor. El aislamiento de los devanados del transformador de distribución se acelerará debido al sobrecalentamiento, resultando en una reducción de la vida útil del equipo. Al mismo tiempo, la existencia de la corriente de secuencia cero también aumentará la pérdida del transformador de distribución.
El transformador de distribución se diseña según la condición de operación con carga trifásica equilibrada. La resistencia, reactancia de fuga y reactancia de excitación de cada bobinado de fase son básicamente iguales. Cuando el transformador de distribución opera bajo cargas trifásicas equilibradas, sus corrientes trifásicas son básicamente iguales, y la caída de tensión de cada fase dentro del transformador de distribución también es básicamente la misma, por lo que la tensión trifásica de salida del transformador de distribución también está equilibrada.
Al mismo tiempo, cuando el transformador de distribución opera bajo cargas trifásicas desequilibradas, las corrientes de salida trifásicas son diferentes, y habrá corriente que fluye a través de la línea neutra. Así, se generará una caída de tensión debido a la impedancia en la línea neutra, resultando en el desplazamiento del punto neutro, lo que causa cambios en las tensiones de fase de cada fase. La fase con carga pesada tendrá una caída de tensión, mientras que la fase con carga ligera tendrá un aumento de tensión;La selección de un transformador de potencia depende de la carga calculada, y la carga calculada está relacionada con el tamaño y las características de la carga en el sistema y el dispositivo de compensación de potencia en el sistema. La capacidad del transformador se puede seleccionar de manera flexible según la situación real. Durante la operación del transformador de potencia, su carga siempre está cambiando. Se permite operar bajo sobrecarga cuando sea necesario. Sin embargo, para los transformadores interiores, la sobrecarga no debe superar el 20%; para los transformadores exteriores, la sobrecarga no debe superar el 30%.
El número de transformadores generalmente se determina considerando integralmente condiciones como el nivel de carga, la capacidad de consumo de energía y la operación económica. Cuando se cumple alguna de las siguientes condiciones, es aconsejable instalar dos o más transformadores:
Hay un gran número de cargas de primera o segunda clase. Cuando el transformador falla o está en mantenimiento, múltiples transformadores pueden asegurar la confiabilidad del suministro de energía para las cargas de primera y segunda clase.
Los cambios de carga estacional son grandes. Según el tamaño de la carga real, se puede ajustar el número de transformadores en operación, para lograr una operación económica y ahorrar energía eléctrica.
La capacidad de la carga concentrada es grande. Aunque es una carga de tercera clase, la capacidad de suministro de un solo transformador es insuficiente. En este caso, también se deben instalar dos o más transformadores.
