Quatre causes principals i solucions per a la desigualtat de tensió en els transformadors

Els transformadors juguen un paper indispensable en els sistemes elèctrics, i gairebé tot dispositiu elèctric depèn de la seva subministrament d'energia estable. De vegades es pot trobar que la tensió del transformador és inestable, o fins i tot desequilibrada. Aquest fenòmen no només afecta l'eficiència operativa dels equips, sinó que també pot portar una sèrie de serios riscos de seguretat. Què provoca exactament el desequilibri de tensió del transformador? I com es pot resoldre efectivament aquest problema?

1. Desequilibri de Càrrega Trifàsica

El balanç de tensió d'un transformador està estretament relacionat amb la distribució de càrrega. El desequilibri de càrrega trifàsica sovint és el factor principal que porta al desequilibri de tensió. En termes simples, una càrrega trifàsica desequilibrada és com un cotxe amb pneumàtics molt desgastats en un costat i sense problemes en l'altre, fent que el cotxe es desviï. Sota un desequilibri de càrrega, la corrent de certes fases és massa gran, provocant un augment de la tensió d'una fase del transformador, mentre que la tensió de les altres fases disminueix relativament, resultant en un desequilibri de tensió. 

Especialment en el consum industrial d'energia, l'engegat i aturat de maquinària i canvis irregulars en l'estat operatiu sovint porten a un desequilibri de càrrega greu. Per resoldre aquest problema, d'una banda, cal distribuir raonablement la càrrega dels equips per aconseguir un equilibri de càrrega tant com sigui possible; d'altra banda, la capacitat del transformador també ha de ser adequada a la demanda de càrrega per prevenir el desequilibri de càrrega degut a una capacitat insuficient. Es poden instal·lar dispositius automàtics de distribució de càrrega per ajustar la càrrega de cada fase en temps real per mantenir la estabilitat de la tensió.

2. Avaries de Línies Elèctriques

Les avaries de línies elèctriques, especialment els curts circuits entre fases o a terra, també són causes comunes de desequilibri de tensió. Si un conductor de la línia elèctrica té un problema, això afectarà directament l'estat de treball del transformador. Un cable trencat o un contacte deficient en una fase porta a un flux de corrent anormal, resultant en una caiguda de tensió o fins i tot en un fallament complet d'aquesta fase. En contraposició, la tensió de les altres dues fases pot pujar a causa de la redistribució de càrrega, formant un desequilibri de tensió.

 La solució per a les avaries de línies és generalment localitzar i reparar el problema ràpidament quan s'produisca una avaria. Per evitar aquesta situació, les companyies elèctriques necessiten inspeccionar i mantenir regularment les línies, utilitzar conductors de alta qualitat i duradors per assegurar el funcionament estable a llarg termini de les línies. En alguns casos especials, l'adopció de tecnologia d'isolament automàtic de falles pot ajudar a detectar ràpidament les avaries i tallar les línies problemàtiques, evitant així la expansió més enllà del desequilibri de tensió.

3. Problemes Interns del Transformador

Fins i tot si les línies i les càrregues són normals, els problemes amb el transformador mateix poden causar un desequilibri de tensió. Aquests problemes poden ser deguts a defectes de disseny del transformador, qualitat de fabricació no qualificada, o envejeciment de l'equip causat per una operació a llarg termini. Els danys als voltants del transformador, els defectes en el nucli de ferro i els sistemes de refrigeració deficients afectaran tots la seva operació normal. Quan surt un problema en una fase del transformador, la distribució de tensió s'afectarà, i sorgirà el problema de desequilibri de tensió. Per evitar aquesta situació, els transformadors han de ser mantenits i inspeccionats regularment, especialment mitjançant proves i monitoratge eficaços dels seus components principals. Si es detecta alguna anormalitat en una part del transformador, s'hauria de parar per inspecció de manera oportuna per evitar la operació a llarg termini en un estat desequilibrat, el qual podria portar a falles més serios.

4. Pertorbacions Externes en el Sistema d'Abastament d'Enegia

Els sistemes d'energia són normalment xarxes grans compostes per múltiples subestacions, línies i equips. En aquest sistema complex, les pertorbacions externes també poden causar un desequilibri de tensió. La planificació freqüent de la xarxa, la gestió incorrecta de l'abastament d'energia de les subestacions veïnes, i fins i tot els augmentos súbits en el consum d'energia per part d'usuaris remots a gran escala afectaran la estabilitat de tot el sistema d'energia. Les fluctuacions de tensió de la xarxa, la contaminació harmònica, i fins i tot la interferència electromagnètica dels equips d'energia poden causar fluctuacions i desequilibris de tensió dels transformadors. Per abordar aquest problema, les companyies d'energia i els departaments rellevants necessiten fortalecer la gestió coordinada de l'operació de la xarxa, evitar la planificació freqüent a gran escala, i minimitzar la interferència electromagnètica. També es poden instal·lar filtres, reguladors de tensió i altres equips per reduir l'impacte de les pertorbacions externes en els transformadors, assegurant així l'operació estable de la tensió dels transformadors.

• Distribució Raonable de Càrrega: Assegurar una distribució equilibrada de càrrega, especialment en el consum d'energia industrial i comercial, i intentar aconseguir una distribució equilibrada de càrrega trifàsica. La monitorització en temps real i l'ajust automàtic de la càrrega poden evitar eficàciamnet el desequilibri de tensió causat per càrregues desequilibrades.

• Inspecció Regular de Línies: Inspectar regularment les línies elèctriques per assegurar-se que estan intactes. Si es produeix una avaria, prendre mesures de reparació corresponents prontament. Les línies que s'estan envejolint o que tenen riscos potencials d'avaria haurien de ser reemplaçades o reforçades amb antelació.

• Manteniment de la Salut dels Equips: Inspectar i mantenir regularment els transformadors, reemplaçar components envejolints de manera oportuna, i assegurar que l'equip sempre estigui en bones condicions operatives. Seguir l'estat operatiu dels transformadors en temps real a través de sistemes de monitorització en línia per proporcionar avís previ de possibles problemes.

• Millorar el Nivell de Gestió de la Xarxa: Fortalecer la planificació i gestió de la xarxa per evitar fluctuacions excessives de càrrega o desequilibris en el sistema d'energia. Proporcionar avís previ i resposta d'emergència en cas de increments o disminucions súbits a gran escala en el consum d'energia.

El problema de desequilibri de tensió del transformador no és irresoluble. Començant per diversos aspectes com la distribució de càrrega, les línies elèctriques, la salut dels equips i les pertorbacions externes, i optimitzant i ajustant gradualment, es pot restaurar completament la estabilitat de tensió del transformador, assegurant el funcionament normal de tot el sistema d'energia.