Solución de producto para la operación colaborativa de transformador de distribución de 10 kV y microred

1. Desafíos

1.1 Insuficiente adaptabilidad al flujo de energía bidireccional

• Fluctuaciones de voltaje y riesgos de sobrecarga

El flujo de energía bidireccional agrava la inestabilidad del voltaje y la sobrecarga del equipo, poniendo en peligro los transformadores y la integridad de la red. Se requiere un diseño adaptativo mejorado.

• Limitaciones del diseño unidireccional

Los transformadores de distribución convencionales de 10 kV, diseñados para flujo de energía unidireccional, tienen dificultades para acomodar la integración de generación distribuida en microgrids.

• Calidad de la energía y longevidad del equipo

Diseños optimizados de transformadores mejoran la adaptabilidad al flujo de energía bidireccional, asegurando un suministro de energía estable y una vida útil extendida del equipo.

1.2 Desafíos en el control de la calidad de la energía

• Intermitencia y distorsión armónica

Los microgrids enfrentan generación renovable intermitente y contaminación armónica de electrónica de potencia, lo que desafía la estabilidad de voltaje/frecuencia.

• Aumento de pérdidas y degradación del aislamiento

Ambientes de potencia complejos aceleran las pérdidas de los transformadores y el calentamiento localizado, lo que lleva al envejecimiento del aislamiento y a riesgos de fallos.

• Mejoras en la seguridad operativa

La mitigación avanzada de la calidad de la energía reduce las pérdidas y fallos de los transformadores, asegurando operaciones más seguras en microgrids.

1.3 Pobre comunicación y coordinación de control

• Limitaciones en el intercambio de datos en tiempo real

Los transformadores existentes de 10 kV carecen de interfaces de comunicación robustas para la integración con sistemas de gestión de energía (EMS) en microgrids.

• Barreras en programación y optimización

La interoperatividad limitada obstaculiza la despacho flexible y la operación óptima del microgrid.

• Necesidad de actualización inteligente

Las actualizaciones de transformadores inteligentes con protocolos de comunicación habilitados por IoT (por ejemplo, IEC 61850) son críticas para la controlabilidad en el borde de la red.

1.4 Configuraciones de protección inadecuadas

• Desafíos en la coordinación de la protección

Los esquemas de protección tradicionales no abordan los cambios en la direccionalidad de la corriente de falla causados por los recursos de energía distribuidos (DERs).

• Riesgos de disparo falso

El flujo de energía bidireccional complica la coordinación de la protección contra sobrecorriente y falla a tierra, aumentando los riesgos de mal funcionamiento.

• Soluciones de protección adaptable

Se requieren relés de sobrecorriente direccionales y algoritmos basados en sincrofasores para el aislamiento de fallas en redes híbridas.

2. Soluciones de Energía Eléctrica Vizman

2.1 Optimización global del diseño del núcleo

• Compatibilidad con múltiples estándares

Soporta niveles de voltaje de 11-66 kV, operación dual de frecuencia (50/60 Hz) y configuraciones trifásicas de 4 hilos (TN-C/TN-S)/5 hilos (sistema IT).

• Interfaces híbridas AC/DC

Interfaces compatibles con IEC 61850-7-420 y certificación UL 1741 SA/CE garantizan la interoperatividad global de microgrids.

2.2 Resiliencia ambiental mejorada

• Adaptación a climas extremos

Diseño IP65 con rango operativo de -50°C a +55°C, validado según IEC 60068-3 para zona sísmica 4 (escala Richter 8).

• Resistencia a la corrosión

Cubiertas de acero inoxidable con recubrimientos de epoxi cumplen con los estándares ISO 9227 de prueba de niebla salina para aplicaciones costeras e industriales.

2.3 Control inteligente localizado

• Soporte de múltiples protocolos

Integra DNP3, Modbus y IEC 60870-5-104 para una integración sin problemas con EMS/SCADA.

• Interoperatividad con plataformas en la nube

Compatible con AWS/Azure con interfaces impulsadas por API para Schneider EcoStruxure y Siemens Spectrum Power.

2.4 Almacenamiento de energía y alineación de políticas

• Integración de BESS de múltiples tecnologías

Interfaces plug-and-play para baterías LFP, baterías de flujo y almacenamiento de hidrógeno, compatibles con NFPA 855/Reglamento de Baterías de la UE.

• Respuesta dinámica a tarifas

Sistemas de gestión de energía (EMS) impulsados por IA optimizan estrategias de precios ToU/negativos para mercados de la UE y Australia.

2.5 Certificación de confiabilidad y diseño orientado a la conformidad

• Estándares internacionales y certificaciones del proyecto

Weitzmann Power Solutions se adhieren estrictamente a los estándares técnicos formulados por organismos de estandarización internacional, incluyendo:

Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) e Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE).

• Soluciones de servicio ingenieril

Sistema de transferencia de generador diésel sin interrupción:

Integrado con interruptor automático de transferencia (ATS) conforme a IEC 61439 y controlador de sincronización de doble bus, logrando una latencia de transferencia de <16ms (según los requisitos de IEEE 1547 Clase IV) para suministro de energía ininterrumpido.

• Plataforma de cuantificación de créditos de carbono:

Módulo de monitoreo de emisiones certificado VERRA VCS/Gold Standard con protección contra sobretensiones conforme a IEC 62305-1, permitiendo la generación en tiempo real de créditos de carbono y su comercio mediante protocolos de informe alineados con ISO 14064-2.

2.6 Estándares y certificaciones internacionales del proyecto

• Compatibilidad electromagnética y requisitos ambientales

Cumple con los estándares de compatibilidad electromagnética (EMC) EN 55032 (CE) y FCC Part 15, mientras cumple con los requisitos ambientales de RoHS (UE) y REACH (cumplimiento libre de PFAS), reduciendo eficazmente la interferencia electromagnética y la contaminación ambiental.

• Estándares de seguridad eléctrica

Weitzmann Power Solutions cumple con los estándares de seguridad eléctrica IEC 60076 y IEEE C57.12.00, asegurando la seguridad ingenierizada en el diseño y los procesos de fabricación de productos, con una prevención efectiva de fallos eléctricos y lesiones personales.

• Clasificaciones de retardo a la llama y eficiencia energética

Certificado según los estándares de retardo a la llama UL 94 V-0 (EE.UU.) y EN 45545 (UE), mientras cumple con los requisitos de eficiencia energética DOE 2016 (EE.UU.) y EU Tier 3, asegurando una operación segura y un rendimiento de alta eficiencia de los equipos eléctricos.

3. Resultados alcanzados

3.1 Mejora de la confiabilidad del suministro de energía

• Optimización estructural: OLTC avanzado y compensación reactiva reducen las fluctuaciones de voltaje en un 32%.
• Actualización del sistema de protección: A través de un diseño sofisticado de la estructura interna del transformador, combinado con la adopción de reguladores de toma bajo carga avanzados y dispositivos de compensación de potencia reactiva, este enfoque reduce eficazmente las fluctuaciones de voltaje y los problemas de sobrecarga causados por el flujo de energía bidireccional.
• Impacto en el usuario: A través de la optimización estructural de los transformadores y la mejora de las configuraciones de protección, se ha mejorado significativamente la confiabilidad del suministro de energía en microgrids y redes de distribución, resultando en una notable reducción en la duración media anual de interrupciones para los usuarios.

3.2 Mejora de la calidad de la energía

• Control de THD

A través de la funcionalidad integrada de gestión de la calidad de la energía, el contenido armónico en microgrids se controla estrictamente dentro de los límites de los estándares nacionales, evitando eficazmente daños a equipos eléctricos y sistemas de potencia causados por armónicos.

• Supresión de fluctuaciones de voltaje

Tecnología avanzada de supresión de fluctuaciones de voltaje asegura un voltaje estable en el extremo del usuario, reduciendo fallos de equipos y problemas de calidad de la energía causados por fluctuaciones de voltaje.

• Reducción de daños a equipos

La mejora de la calidad de la energía minimiza significativamente el daño a los equipos eléctricos causado por problemas de calidad de la energía, extendiendo la vida útil del equipo, mejorando la eficiencia y entregando energía de alta calidad a los usuarios.

• Mejora de los beneficios económicos del suministro de energía

La mejora de la calidad de la energía reduce los fallos de equipos y los costos de mantenimiento debido a problemas de calidad de la energía, mejorando los beneficios económicos y la calidad del servicio para los proveedores de energía.

3.3 Mejora de la eficiencia operativa

• Control sinérgico

Sistema inteligente ajusta automáticamente los reguladores de toma y la compensación reactiva

Reduce el flujo de energía redundante 15-20%

• Reducción de pérdidas

Regulación de voltaje en tiempo real reduce las pérdidas de los transformadores

Mejora la eficiencia energética en más del 25%

• Optimización de costos

Coordinación de red inteligente reduce los costos de mantenimiento

Asegura la viabilidad a largo plazo de microgrids

• Actualización integral

Impulsa la tasa de integración de energía limpia

Logra un modelo de O&M sostenible

3.4 Mejora de la flexibilidad del sistema

• Integración eficiente de fuentes de energía distribuidas

Los transformadores de distribución de 10 kV actualizados permiten una respuesta rápida a las fluctuaciones de potencia en microgrids, integrando eficientemente fuentes de energía distribuidas. Esto asegura una utilización óptima de la energía y sinergias complementarias de energía.

• Gestión flexible de la carga

A través del diseño optimizado del transformador, se logra una regulación flexible de la carga, equilibrando eficazmente las relaciones entre oferta y demanda en microgrids. Esto mejora la flexibilidad operativa y la capacidad de acomodar la energía renovable.

• Promoción de la adopción de energía limpia

Los transformadores de distribución de 10 kV actualizados impulsan la aplicación generalizada de energía limpia, mejorando significativamente la capacidad de acomodar energía renovable en microgrids. Esto sentará las bases para la transformación futura de la infraestructura energética.

• Mejora de la flexibilidad operativa de microgrids

Con capacidades que incluyen respuesta rápida a fluctuaciones de potencia, integración eficiente de energía distribuida y regulación flexible de la carga, los transformadores de 10 kV actualizados mejoran sustancialmente la flexibilidad operativa de microgrids.

4. Tendencias futuras

4.1 Convergencia inteligente y digital

• Integración de IoT: Diagnóstico en tiempo real de transformadores mediante sensores incorporados y gemelos digitales
• Ahorro de energía y amigable con el medio ambiente

Avance en el reciclaje/reutilización de transformadores para impulsar la sostenibilidad, minimizar residuos y forjar ecosistemas verdes colaborativos.

4.2 Altamente adaptados a nuevos sistemas de energía

• Sinergia colaborativa
  Los transformadores de 10 kV del futuro se integrarán sin problemas con energía renovable,
  almacenamiento de energía, vehículos eléctricos y tecnologías de red inteligente para construir sistemas de energía sostenibles,
  eficientes y resilientes.
• Compatibilidad y adaptabilidad
  Los transformadores de 10 kV del futuro mejorarán la compatibilidad y adaptabilidad para
  flexiblemente satisfacer diversas demandas de la red en diferentes escenarios, asegurando un suministro estable

4.3 Desarrollo de productos verdes y respetuosos con el medio ambiente

• Fabricación de materiales verdes

Los transformadores del futuro emplearán materiales de aislamiento ecológicos y fabricación de alta eficiencia energética para reducir tanto el consumo de energía operativo como la huella ecológica.

• Ahorro de energía y amigable con el medio ambiente
  Avance en el reciclaje/reutilización de transformadores para impulsar la sostenibilidad, minimizar residuos y forjar ecosistemas verdes colaborativos.

4.4 Función integrada y diseño modular

• Función integrada

Los transformadores de 10 kV evolucionarán hacia unidades modulares multifuncionales que incorporarán la gestión de la calidad de la energía, la protección, la comunicación y el control para abordar las demandas de microgrids.

• Diseño modular

Simplifica la instalación, el mantenimiento y las actualizaciones, mientras mejora la versatilidad/intercambiabilidad del producto, permitiendo la rápida sustitución de componentes en campo para reducir costos y aumentar la eficiencia del sistema.