Com es resolen els problemes de qualitat de l'energia en els transformadors del sistema elèctric

Transformadors i Monitoratge de la Qualitat de l'Enegria Elèctrica

El transformador és un component fonamental del sistema d'energia. El monitoratge de la qualitat de l'energia elèctrica és bàsic per assegurar la seguretat dels transformadors, millorar l'eficiència del sistema i reduir els costos d'operació i manteniment—impactant directament la fiabilitat i el rendiment de tota la xarxa d'energia.

Per què Realitzar Proves de Qualitat de l'Enegria en Transformadors?

• Assegurar l'Operació Segura dels Transformadors
  Problemes de qualitat de l'energia, com les harmoniques, fluctuacions de tensió i desequilibri de càrrega, poden causar sobrecalor, envejeciment de l'aïllament, reducció de l'eficiència i fins i tot fallida prematura.

• Identificar la Contaminació Harmònica i Prevenir la Sobrecàrrega
  Els sistemes d'energia moderns utilitzen àmpliament càrregues no lineals (p. ex., sistemes UPS, electrònica de potència, inversors), que generen corrents harmòniques. Aquests augmenten les pèrdues de ferro i cobre en els transformadors. Quan la Distorsió Harmònica Total (DHT) supera el 5%, els transformadors es troben en risc significatiu de sobrecàrrega.

• Prevenir Malfuncionaments d'Equips deguts a Fluctuacions de Tensió
  Les fluctuacions de tensió freqüents o parpelleig poden inestabilitzar el transformador i l'equipament aixecutor, conduint a errors operatius.

• Controlar el Desequilibri de Càrrega per Evitar Sobrecalor Localitzada
  El desequilibri de càrrega tri-fàsica causa una corrent neutra excessiva, resultant en sobrecalor localitzada, reducció de l'eficiència i possible dany al transformador.

• Assegurar la Seguretat del Sistema de Punt de Terra i Prevenir Problemes de Tensió N-G
  Un disseny incorrecte de la connexió a terra pot portar a la deriva del punt neutre, causant una tensió N-G anormal, que interromp l'operació del transformador i la funcionalitat dels dispositius protectors.

Com Realitzar un Monitoratge Sistemàtic de la Qualitat de l'Enegria en Transformadors

Control d'Harmoniques i Aplicació del Factor K

• Utilitzar Transformadors amb Factor K: Seleccionar un K-rating adequat (p. ex., K-4, K-13, K-20) basat en les característiques harmòniques de la càrrega per augmentar la capacitat del transformador per resistir corrents harmòniques.

• Limitar la DHT (Distorsió Harmònica Total): Mantenir la DHT per sota del 5%, en conformitat amb els estandards IEEE 519.

• Instal·lar Equipament de Filtratge: Desplegar filtres actius o passius prop de les fonts harmòniques per reduir la injectació de harmòniques al sistema.

Supressió de la Distorsió i Fluctuació de Tensió

• Utilitzar Equipament d'Estabilització de Tensió: Emprar Reguladors Automàtics de Tensió (AVR) o Generadors Estàtics de Var (SVG) per estabilitzar la tensió.

• Optimitzar la Planificació de Càrregues: Evitar l'engegada simultània d'equips d'alta potència per minimitzar els calades de tensió.

• Implementar Monitoratge i Alarma: Desplegar sistemes de monitoratge de la qualitat de l'energia per detectar i alertar sobre anomàlies de tensió en temps real.

Mitigació del Desequilibri de Càrrega

• Optimitzar la Distribució de Càrrega: Mantenir corrents tri-fàsiques equilibrades.

• Utilitzar Equilibradors de Càrrega: Balancejar automàticament les càrregues en aplicacions on l'ajust manual no és pràctic.

• Inspecció i Ajust Regulars: Utilitzar analitzadors de la qualitat de l'energia per monitorar i corregir nivells de desequilibri periòdicament.

Pràctiques de Connexió a Terra dels Transformadors

• Disseny i Manteniment Adequat del Sistema de Punt de Terra

• Connexió a Terra Neutra: En Sistemes Derivats Independentment (SDI), el punt neutre ha de ser connectat a terra correctament segons estandards com el NEC 250 per prevenir un "punt de terra flotant."

• Control de la Tensió N-G: Estabilitzar el potencial neutre a través d'una connexió a terra adequada per minimitzar la tensió N-G.

• Resistència de Punt de Terra Compliant: Assegurar-se que la resistència de punt de terra compleixi amb els requisits del codi (p. ex., ≤4Ω).

• Evitar la Mescla de Punts de Terra: Mantenir separats el punt de terra de senyal i el de potència per reduir la interferència.

• Prova Regular: Utilitzar un tester de resistència de punt de terra per verificar periòdicament la integritat del sistema.

Dimensionament de Capacitat amb Correcció del Factor de Distorsió

• Tenir en Compte el Factor de Cresta (FC) i el Factor de Reducció Harmònica (FRH): Ajustar la capacitat del transformador basant-se en les característiques reals de la càrrega.

• Seguir l'ANSI/IEEE C57.110: Aplicar els factors de reducció estandards per una selecció precisa de la capacitat.

• Proporcionar Marge de Capacitat: Reservar un 10–20% addicional de capacitat durant el disseny per acomodar càrregues futures i efectes harmònics.