Quin és el resultat d'connectar transformadors trifàsics en paral·lel?

Resultats de l'operació en paral·lel de transformadors trifàsics

L'operació en paral·lel de dos o més transformadors trifàsics és una configuració comuna en sistemes elèctrics, amb l'objectiu d'augmentar la capacitat, la fiabilitat i la flexibilitat del sistema. No obstant això, els transformadors han de complir certes condicions per assegurar una operació en paral·lel segura, estable i eficient. A continuació es presenten els resultats de l'operació en paral·lel de transformadors trifàsics i les consideracions relacionades.

1. Condicions per a l'operació en paral·lel

Per assegurar que els transformadors trifàsics puguin operar de manera segura en paral·lel, s'han de complir les següents condicions:

• Voltatges de potència iguals: Els voltatges de potència en els costats de alta i baixa tensió dels transformadors han de ser idèntics. Si els voltatges no coincideixen, pot provocar corrents desequilibrades o sobrecàrrega.

• Ratios de voltatge iguals: El ratio de voltatge (el ratio entre el costat de alta tensió i el de baixa tensió) dels transformadors ha de ser el mateix. Si els ratios difereixen, resultarà en tensions secundàries inconsistents, causant corrents circulants, augment de pèrdues i reducció de l'eficiència.

• Grups de connexió idèntics: Els tipus de connexió (com Y/Δ, Δ/Y, etc.) dels transformadors trifàsics han de ser els mateixos. Grups de connexió diferents poden causar diferències de fase, conduint a corrents circulants o distribució desigual de la potència.

• Impedància en curt circuit similar: L'impedància en curt circuit dels transformadors en operació en paral·lel hauria de ser tan propera com sigui possible. Si hi ha una diferència significativa en l'impedància en curt circuit, la distribució de la càrrega serà desigual, posant en risc que un transformador es sobrecarregui mentre un altre queda subcarregat.

• Freqüència igual: Els transformadors han de funcionar a la mateixa freqüència. Això normalment es garanteix connectant-los a la mateixa xarxa elèctrica.

2. Resultats de l'operació en paral·lel

a. Augment de la capacitat

Capacitat total: Quan diversos transformadors es fan funcionar en paral·lel, la capacitat total del sistema és la suma de les capacitats individuals dels transformadors. Per exemple, dos transformadors de 500 kVA en operació en paral·lel proporcionen una capacitat total de 1000 kVA. Això permet al sistema gestionar demandes de càrrega més grans.

b. Distribució de la càrrega

Distribució ideal de la càrrega: En un escenari ideal, on tots els transformadors en operació en paral·lel compleixen les condicions anteriors (especialment tenir una impedància en curt circuit similar), la càrrega es distribuirà equitativament entre els transformadors. Cada transformador portarà una part igual de la corrent de càrrega, assegurant una operació estable del sistema.

Distribució no ideal de la càrrega: Si les impedàncies en curt circuit dels transformadors difereixen, la distribució de la càrrega serà desigual. Els transformadors amb menor impedància en curt circuit portaran més càrrega, mentre que els que tenen una impedància més elevada portaran menys. Aquesta distribució desigual pot fer que alguns transformadors es sobrecarreguin, afectant la fiabilitat i la vida útil del sistema.

c. Corrents circulants

Generació de corrents circulants: Si els transformadors en operació en paral·lel no compleixen les condicions anteriors (com diferents ratios de voltatge, grups de connexió o impedància en curt circuit), poden produir-se corrents circulants entre els transformadors. Les corrents circulants es refereixen al flux de corrent entre transformadors en l'absència de càrregues externes. Aquestes corrents incrementen les pèrdues del sistema i poden fer que els transformadors es superescalfin, reduint-ne la vida útil.

Impacte de les corrents circulants: La presència de corrents circulants redueix la capacitat efectiva de sortida dels transformadors perquè part de la corrent s'utilitza per a la circulació interna en lloc de subministrar la càrrega. A més, les corrents circulants poden fer que els transformadors es superescalfin, augmentant el risc de fallida.

d. Millora de la fiabilitat

Redundància: L'operació en paral·lel dels transformadors proporciona redundància. Si un transformador falla o necessita manteniment, els altres poden continuar subministrant energia, assegurant una operació contínua del sistema. Això millora la fiabilitat i la disponibilitat global del sistema elèctric.

e. Eficiència en costos

Expansió flexible: Operant en paral·lel, la capacitat del sistema es pot augmentar incrementalment sense reemplaçar els transformadors existents. Això és una solució econòmica per a l'expansió gradual dels sistemes elèctrics.

Capacitat de reserva: Els transformadors en operació en paral·lel poden proporcionar capacitat de reserva. En condicions normals, tots els transformadors comparteixen la càrrega, però si un transformador falla, els altres poden assumir temporalment la càrrega addicional, evitant la interrupció del sistema.

3. Consideracions per a l'operació en paral·lel

a. Dispositius de protecció

Protecció diferencial: Per prevenir corrents circulants o altres condicions anòmals durant l'operació en paral·lel, normalment s'installen dispositius de protecció diferencial. La protecció diferencial detecta diferències en la corrent entre els transformadors i pot aïllar ràpidament un transformador defectuós per protegir el sistema.

b. Monitorització i control

• Monitorització de la càrrega: Els transformadors en operació en paral·lel haurien de disposar d'equips de monitorització de la càrrega per seguir continuament la càrrega de cada transformador, assegurant una distribució equitativa. Si es detecta una càrrega desigual, s'haurien de realitzar ajustos promptament.

• Monitorització de la temperatura: Com que l'operació en paral·lel pot fer que alguns transformadors es sobrecarreguin, és important monitoritzar la temperatura dels transformadors per evitar el superescalfament i el deteriorament.

c. Manteniment i inspecció

• Controls regulars: Els transformadors en operació en paral·lel haurien de passar per inspeccions i manteniments regulars per assegurar un rendiment òptim. Es hauria de prestar especial atenció a la verificació de l'impedància en curt circuit, els grups de connexió i altres paràmetres per assegurar que siguin consistents per a l'operació en paral·lel.

• Aïllament de falles: Si un transformador falla, s'hauria d'aïllar immediatament del sistema per evitar que afecti l'operació dels altres transformadors.

4. Resum

L'operació en paral·lel de transformadors trifàsics pot augmentar significativament la capacitat, la fiabilitat i la flexibilitat del sistema, però cal complir estrictament condicions com voltatges de potència iguals, ratios de voltatge, grups de connexió i impedància en curt circuit. Si es compleixen aquestes condicions, la càrrega es distribuirà equitativament entre els transformadors i el sistema funcionarà de manera estable. Tanmateix, si no es compleixen aquestes condicions, poden sorgir problemes com corrents circulants i distribució desigual de la càrrega, afectant l'eficiència i la seguretat del sistema.

L'operació en paral·lel també proporciona redundància, permetent que el sistema continui funcionant fins i tot si un transformador falla, i ofereix una solució econòmica per a l'expansió gradual del sistema.