Cal é o resultado de conectar transformadores trifásicos en paralelo?

Resultados da Operación en Paralelo de Transformadores Trifásicos

A operación en paralelo de dous ou máis transformadores trifásicos é unha configuración común nos sistemas de enerxía, destinada a aumentar a capacidade, fiabilidade e flexibilidade do sistema. No entanto, os transformadores deben cumprir determinadas condicións para asegurar unha operación en paralelo segura, estable e eficiente. A continuación, atopamos os resultados da operación en paralelo de transformadores trifásicos e as consideracións relacionadas.

1. Condicións para a Operación en Paralelo

Para asegurar que os transformadores trifásicos poidan operar de forma segura en paralelo, deben cumprirse as seguintes condicións:

• Voltaxes Nominais Iguais: Os voltaxes nominais tanto no lado de alta tensión como no de baixa tensión dos transformadores deben ser idénticos. Se os voltaxes non coinciden, pode levar a correntes desequilibradas ou sobrecargas.

• Mesma Relación de Vueltas: A relación de vueltas (a relación entre o lado de alta tensión e o de baixa tensión) dos transformadores debe ser a mesma. Se as relacións son diferentes, resultará en voltaxes secundarios inconsistentes, causando corrente circulante, incremento de perdas e redución da eficiencia.

• Grupos de Conexión Idénticos: Os tipos de conexión (como Y/Δ, Δ/Y, etc.) dos transformadores trifásicos deben ser os mesmos. Grupos de conexión diferentes poden causar diferencias de fase, levando a correntes circulantes ou distribución desigual de potencia.

• Impedancia de Cortocircuito Similares: A impedancia de cortocircuito dos transformadores en operación paralela debe ser o máis similar posible. Se hai unha diferenza significativa na impedancia de cortocircuito, a distribución de carga será desigual, podendo provocar que un transformador se sobrecargue mentres outro permanece subcargado.

• Misma Frecuencia: Os transformadores deben operar á mesma frecuencia. Esto xeralmente está asegurado ao conectalos á mesma rede eléctrica.

2. Resultados da Operación en Paralelo

a. Aumento da Capacidade

Capacidade Total: Cando múltiples transformadores operan en paralelo, a capacidade total do sistema é a suma das capacidades individuais dos transformadores. Por exemplo, dous transformadores de 500 kVA operando en paralelo proporcionan unha capacidade total de 1000 kVA. Isto permite que o sistema maneje maiores demandas de carga.

b. Distribución de Carga

Distribución Ideal de Carga: Nun escenario ideal, onde todos os transformadores en operación paralela cumpren as condicións anteriores (especialmente tendo impedancias de cortocircuito similares), a carga estará distribuída uniformemente entre os transformadores. Cada transformador levará unha parte igual da corrente de carga, asegurando unha operación estable do sistema.

Distribución Non Ideal de Carga: Se as impedancias de cortocircuito dos transformadores son diferentes, a distribución de carga será desigual. Os transformadores con menor impedancia de cortocircuito levarán máis carga, mentres que os de maior impedancia levarán menos. Esta distribución desigual pode levar a que algúns transformadores se sobrecarguen, afectando a fiabilidade e a lonxevidade do sistema.

c. Correntes Circulantes

Xeración de Correntes Circulantes: Se os transformadores en operación paralela non cumpren as condicións anteriores (como diferentes relacións de vueltas, grupos de conexión ou impedancia de cortocircuito), poden ocorrer correntes circulantes entre os transformadores. A corrente circulante refírese ao flujo de corrente entre os transformadores na ausencia de cargas externas. As correntes circulantes aumentan as perdas do sistema e poden facer que os transformadores se sobrecalicen, reducindo a súa lonxevidade.

Impacto das Correntes Circulantes: A presenza de correntes circulantes reduce a capacidade efectiva de saída dos transformadores porque parte da corrente se usa para a circulación interna en lugar de suprir a carga. Ademais, as correntes circulantes poden facer que os transformadores se calienten, aumentando o risco de fallo.

d. Melora da Fiabilidade

Redundancia: A operación en paralelo de transformadores proporciona redundancia. Se un transformador falla ou require manutención, os demais poden continuar a suministrar enerxía, asegurando a continuidade da operación do sistema. Isto melora a fiabilidade e a dispoñibilidade global do sistema de enerxía.

e. Eficiencia de Custos

Expansión Flexible: Mediante a operación en paralelo, a capacidade do sistema pode aumentarse de forma incremental sen substituír os transformadores existentes. Esta é unha solución económicamente eficiente para expandir gradualmente os sistemas de enerxía.

Capacidade de Reserva: Os transformadores en operación paralela poden proporcionar capacidade de reserva. En condicións normais, todos os transformadores comparten a carga, pero se un transformador falla, os demais poden manter temporalmente a carga adicional, evitando a interrupción do sistema.

3. Consideracións para a Operación en Paralelo

a. Dispositivos Protexidos

Protección Diferencial: Para evitar correntes circulantes ou outras condicións anómalas durante a operación en paralelo, xeralmente instálanse dispositivos de protección diferencial. A protección diferencial detecta diferenzas de corrente entre os transformadores e pode aislar rapidamente un transformador defectuoso para protexer o sistema.

b. Monitorización e Control

• Monitorización de Carga: Os transformadores en operación paralela deben estar equipados con equipos de monitorización de carga para seguir de forma continua a carga de cada transformador, asegurando unha distribución uniforme. Se se detecta unha carga desigual, deben realizarse axustes de inmediato.

• Monitorización de Temperatura: xa que a operación en paralelo pode levar a que algúns transformadores se sobrecarguen, é importante monitorizar a temperatura dos transformadores para evitar o sobrecaliamento e o dano.

c. Mantemento e Inspección

• Revisións Regulares: Os transformadores en operación paralela deben someterse a inspeccións e mantementos regulares para asegurar un rendemento óptimo. Debe prestarse especial atención á comprobación da impedancia de cortocircuito, grupos de conexión e outros parámetros para asegurar que permanezan consistentes para a operación en paralelo.

• Aislamento de Fallos: Se un transformador falla, debe ser inmediatamente aislado do sistema para evitar afectar a operación dos demais transformadores.

4. Resumo

A operación en paralelo de transformadores trifásicos pode aumentar significativamente a capacidade, fiabilidade e flexibilidade do sistema, pero deben cumprirse condicións estritas, como voltaxes nominais iguais, relacións de vueltas, grupos de conexión e impedancia de cortocircuito. Se estas condicións están satisfeitas, a carga estará distribuída uniformemente entre os transformadores, e o sistema operará de forma estable. No entanto, se estas condicións non se cumpren, poden aparecer problemas como correntes circulantes e distribución desigual de carga, afectando a eficiencia e a seguridade do sistema.

A operación en paralelo tamén proporciona redundancia, permitindo que o sistema continue operando mesmo se un transformador falla, e ofrece unha solución económicamente eficiente para a expansión gradual do sistema.