Armonícos altos? O seu transformador pode estar sobrecalentándose e envellecendo rapidamente.

Este informe basease na análise dos datos dunha xornada de monitorización da calidade do suministro eléctrico do sistema de distribución da súa empresa. Os datos amosan que hai unha distorsión harmónica significativa da corrente trifásica no sistema (con unha alta distorsión harmónica total de corrente, THDi). De acordo coas normas internacionais (IEC/IEEE), as correntes harmónicas a este nivel supoñen riscos substanciais para a operación segura, fiable e económica do transformador de suministro, manifestándose principalmente en xeración adicional de calor, redución da vida útil e incluso danos no transformador.

1. Visión xeral dos datos de proba

• Parámetro monitorizado: Distorsión Harmónica Total da Corrente Trifásica (A THD[50] Avg [%] L1, L2, L3)

• Duración da monitorización: Dende as 16:00 h do 8 de setembro de 2025 ata as 8:00 h do 9 de setembro de 2025 (hora de Ruanda)

Fonte de datos: FLUKE 1732 Power Logger

• Durante o período de monitorización, a distorsión harmónica total da corrente trifásica (THDi) manteuse nun nivel alto (por exemplo, consistentemente arredor do 60%).

• Este nivel harmónico supera significativamente o intervalo recomendado de boas prácticas (THDi < 5%) e o intervalo xeralmente aceptable (THDi < 8%) para sistemas de distribución especificados en normas internacionais como IEEE 519-2014 e IEC 61000-2-2.

2. Mecanismo do impacto das correntes harmónicas nos transformadores (análise do problema)

Os transformadores están deseñados baseándose en corrente sinusoidal pura de 50 Hz. As correntes harmónicas (especialmente os harmónicos 3º, 5º e 7º) causan dous problemas fundamentais:

• Pérdida de corriente de Foucault duplicada: A perda de corriente de Foucault nas bobinas do transformador é proporcional ao cadrado da frecuencia da corrente. As correntes harmónicas de alta frecuencia provocan un aumento agudo da perda de corriente de Foucault, superando con creces o valor de deseño basado na corrente fundamental.

• Xeración adicional de calor e estrés térmico: As mencionadas pérdidas adicionais convértense en calor, resultando en aumentos anómalos de temperatura nas bobinas e núcleos de ferrita do transformador.

3. Avaliación de riscos baseada en normas internacionais

De acordo coas disposicións da IEC 60076-1 e IEEE Std C57.110 sobre a operación do transformador baixo corrente non sinusoidal, os principais riscos que o nivel actual de harmónicos supón para o seu transformador inclúen:

• Risco 1: Envellecemento acelerado do aislamento e redución severa da vida útilA vida útil dun transformador determinase directamente pola súa temperatura de funcionamento. A regra xeral indica que por cada aumento continuo de 6-10°C na temperatura da bobina, a taxa de envellecemento do aislamento dobra, e a vida útil esperada do transformador redúcese en consecuencia. O sobrecalentamento a longo prazo fará que o aislamento do transformador se torne frágil, levando eventualmente a fallos de rotura.

• Risco 2: Redución da capacidade real de carga (requirindo derating)Para evitar o sobrecalentamento, o transformador non pode operar á súa capacidade nominal baixo o nivel actual de harmónicos. Segundo o método de cálculo na IEEE Std C57.110, o transformador debe ser derateado (por exemplo, cando THDi é 12%, o factor de derating pode necesitar ser 0,92 ou menor). Esto significa que un transformador con capacidade nominal de 1000 kVA pode ter unha capacidade real de carga segura inferior a 920 kVA, limitando o potencial de expansión da capacidade do sistema.

• Risco 3: Aumento da intensidade do campo magnéticoSegundo a fórmula da forza electromotriz Et = 4,44 ⋅f⋅Φm (onde f é a frecuencia), os harmónicos xeran fluxo magnético de alta frecuencia, que induce corrientes de Foucault significativas nos conductores da bobina, levando a puntos quentes locais e sobrecalentamento. A sobsuperposición de frecuencia dos harmónicos actúa como un "amplificador" — mesmo que a amplitude do fluxo magnético harmónico Φmh sexa pequena, a súa característica de alta frecuencia amplificará a forza electromotriz entre espiras por h veces. Esta forza electromotriz amplificada aplícase ao aislamento da bobina, especialmente nas primeiras voltas da bobina, causando sobrexuntamentos locais e aumentando enormemente o risco de rotura do aislamento.