Consideraciones Clave para la Selección de Transformadores de Elevación en Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red

En los sistemas de generación de energía fotovoltaica (PV) conectados a la red, el transformador elevador es un componente crítico. Optimizar la selección del transformador para minimizar las pérdidas inherentes y mejorar la eficiencia es esencial para mejorar el rendimiento general del sistema. Este artículo describe las consideraciones clave para una correcta selección del transformador elevador en sistemas PV.

• Selección de la Capacidad del Transformador
  La capacidad requerida del transformador se calcula como: Potencia Aparente = Potencia Activa / Factor de Potencia. Los requisitos del factor de potencia varían según la región, típicamente 0.85 para cargas de construcción e industriales pequeñas, y 0.9 para cargas industriales grandes. Por ejemplo, una carga de 550 kW con un factor de potencia de 0.85 requiere 550 / 0.85 = 647 kVA, por lo que un transformador de 630 kVA es adecuado. La carga total no debe exceder el 80% de la capacidad nominal del transformador.

• Selección del Voltaje del Transformador
  El voltaje del devanado primario debe coincidir con el voltaje de línea de la fuente, mientras que el voltaje secundario debe alinearse con el equipo conectado. Para la distribución trifásica de cuatro hilos de baja tensión, se deben seleccionar niveles de voltaje apropiados (por ejemplo, 10 kV, 35 kV o 110 kV) según los requisitos del lado primario.

• Selección de la Fase del Transformador
  Elija entre configuraciones monofásicas y trifásicas según los requisitos de la fuente de alimentación y la carga.

• Selección del Grupo de Conexión de los Devanados del Transformador
  Los devanados trifásicos pueden estar conectados en configuraciones estrella (Y), delta (D) o zigzag (Z). La conexión preferida globalmente para transformadores de distribución es Dyn11, que ofrece varias ventajas sobre Yyn0:

• Supresión Armónica: La conexión delta (D) suprime efectivamente las armónicas de orden superior.

• Circulación Armónica: Las corrientes armónicas de tercer orden circulan dentro del devanado delta, neutralizando el flujo armónico de tercer orden del lado de baja tensión.

• Contención Armónica: El EMF armónico de tercer orden en el devanado de alta tensión permanece confinado dentro del bucle delta, evitando su inyección en la red pública.

• Impedancia de Secuencia Cero Inferior: Los transformadores Dyn11 presentan una impedancia de secuencia cero significativamente menor, lo que ayuda en la eliminación de fallas de tierra unifásicas de baja tensión.

• Manejo Superior de Corriente Neutra: Capaz de manejar corrientes neutrales que superan el 75% de la corriente de fase, lo que los hace ideales para cargas desequilibradas.

• Continuidad Bajo Pérdida de Fase: Si se quema un fusible de alta tensión, las dos fases restantes pueden seguir operando con Dyn11, a diferencia de Yyn0.

Por lo tanto, se recomienda encarecidamente la utilización de transformadores conectados en Dyn11.

Pérdidas de Carga, Pérdidas sin Carga y Voltaje de Impedancia
Debido al patrón de operación diurno de los sistemas PV, los transformadores incurren en pérdidas sin carga siempre que están energizados, independientemente de la salida. Minimizar las pérdidas de carga es crucial; si ocurre la operación nocturna, también son importantes las bajas pérdidas sin carga.

Esta estrategia de selección asegura una operación eficiente del transformador dentro de los sistemas PV, reduciendo las pérdidas totales y mejorando el rendimiento de la generación de energía.