TRANSFORMADORES en PARALELO En muchas instalaciones eléctricas es necesario instalar más de un transformador en el mismo recinto de la subestación, evitando que se dependa de una sola unidad. Esos transformadores pueden ser conectados al sistema secundario de la subestación individualmente, individualmente, lo que muchas veces no constituye ninguna ventaja operacional, o ser interconectados convenientemente convenientemente en el secundario. El número de transformadores en paralelo debe ser limitado en función de las elevadas corrientes de cortocircuito que obligarían a dimensionar los equipos de interrupción con gran capacidad de ruptura, lo que en consecuencia consecuencia provocaría un elevado costo de la l a instalación. Para que sea posible colocar dos o más transformadores en servicio en paralelo es necesario que se cumplan las siguientes condiciones: • Grupo de conexión iguales. En nuestro país es el Grupo 11 (Dy11 o Yd11) • Relación de transformación nominal iguales. Todos los transformadores deben tener el conmutador de tensión en la misma mi sma posición. Tensiones nominales de corto circuito aproximadamente iguales. No deben diferir en más • del 10%; y de ser posible, el transformador con la potencia nominal mas reducida debería tener la tensión nominal de corto circuito mayor. • La relación de las potencias nominales no debe ser mayores de 3:1.
Distribución de cargas en transformadores en servicio Si dos o más transformadores, de potencia nominales y demás parámetros eléctricos son iguales, y fueran puestos en servicio en paralelo, la carga se distribuirá igualmente por las referidas unidades. Pero, si los l os transformadores tienen potencias nominales e impedancias porcentuales diferentes, lo que es prácticamente común, la carga se distribuirá en forma diferente en cada transformador. Para determinar la distribución de corriente por los distintos transformadores, consideremos consideremos tres con las siguientes potencias nominales: Sn1, Sn2 y Sn3, y con las siguientes impedancias de corto circuito porcentuales: ucc1%, ucc2% y ucc3%. La potencia de la carga Sc se distribuirá de acuerdo a las siguientes expresiones: S c1
=
S c2
=
S c3
=
Sc
( S n1
+
+
⋅
S n2
⋅
+
S n3
S n2
+
+
S n2
Sc
( S n1
S n1 ⋅ u ccT %
S n2
Sc
( S n1
⋅
S n 3 ) ⋅ u cc1 % ⋅ u ccT
S n 3 ) ⋅ u cc 2 % ⋅ u ccT
+
%
%
S n 3 ) ⋅ u cc 3 %
El valor medio de la impedancia de corto circuito es: u ccT %
=
S n1 S n1 u cc1 %
Ing. Roberto Enrique Pinto
+
+
S n2
+
S n2 u cc 2 %
S n3 +
S n3 u cc 3 %
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1
Ejemplo de aplicación Consideremos que la demanda solicitada es Sc = 1.800 kVA y que la potencia de transformación instalada es de 1.930 kVA con los siguientes tres transformadores conectados conectados en paralelo: Transformador 1:
Sn1 = 500 kVA Ucc1% = 4 %
Transformador 2:
Sn2 = 630 kVA Ucc2% = 4,5 %
Transformador 3:
Sn3 = 800 kVA Ucc3% = 5 %
u ccT %
=
500 + 630 + 800 500 630 800 4
+
4,5
+
=
4,54%
5 S c1
Sc2
1800 ⋅ 500 ⋅ 4,54
=
=
S c3
(500 + 630 + 800) ⋅ 4
=
1800 ⋅ 630 ⋅ 4,54 (500 + 630 + 800) ⋅ 4,5 1800 ⋅ 800 ⋅ 4,54
=
(500 + 630 + 800) ⋅ 5
529,4 kVA
=
=
592,9 kVA
677,6 kVA
La distribución porcentual de las cargas en los tres transformadores t ransformadores serán: C 1
=
529,4 500
C 2
=
C 3
=
⋅
100 = 105,9%
592,9 630 677,6 800
en sobrecarga
⋅
100 = 94,1%
en subcarga
⋅
100 = 84,7%
en subcarga
Se puede observar que el transformador 1 esta sobrecargado por tener el menor valor de impedancia porcentual de corto circuito. Si las impedancias fueran al revés, o sea que el transformador 1 tenga 5% y el 3 tenga 4%, conservando conservando el transformador 2 el 4,5%, los resultados serían los siguientes: uccT% = 4,39% Sc1 = 409,1 kVA Sc2 = 572,7 kVA Sc3 = 818,2 kVA Ing. Roberto Enrique Pinto
C1 = 81,1% C2 = 90,9% C3 =102,3%
en subcarga en subcarga en sobrecarga
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2
Si los tres transformadores en paralelo tuvieran el mismo valor de i mpedancia porcentual porcentual de corto circuito, ucc%, se podría conectar una carga S c = 1.930 kVA sin que ninguno de los transformadores se sobrecargue. Cuanto menor sea el valor de las u cc%, mayor van a ser las corrientes de corto circuito.
Ing. Roberto Enrique Pinto
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PÉRDIDAS La conexión y desconexión de transformadores que prestan servicio en paralelo no se debe efectuar únicamente de acuerdo con la potencia demandada por la carga, sino tomando como base principalmente la mínima potencia de pérdida de todos ellos. Las pérdidas totales de un transformador son: PT
Po
=
S c + S n
2 ⋅
Pcc
Vamos a realizar la comparación de las pérdidas de un transformador a plena carga con dos transformadores iguales conectados conectados en paralelo con mitad de carga cada uno. Supongamos una potencia de carga S c = 500 kVA, alimentada por dos transformadores iguales de Sn = 500 kVA, con P o = 1,2 kW y P cc = 6 kW. Para un transformador, la pérdida total será: PT
=
Po
S c + S n
2 ⋅
Pcc
500 = 1, 2 + 500
2 ⋅
6 = 7,2 kW
Para dos transformadores, la pérdida para cada uno será: P1T
P2T PT
=
=
=
2
Po
S c + S n
Po
S c + S n
P1T
+
P2T
=
⋅
Pcc
Pcc
250 = 1, 2 + 500
2 ⋅
2
250 = 1, 2 + 500
⋅
6 = 1,2 + 0,25 ⋅ 6 = 2,7 kW
⋅
6 = 1,2 + 0,25 ⋅ 6 = 2,7 kW
2
5,4 kW
Se puede observar que para S c = 0 kVA la pérdida para un transformador es 1,2 kW, mientras que para dos en paralelo es 2,4 kW; pero para una carga de S c = 500 kVA la pérdida para un transformador es 7,2 kW, mientras que para dos en paralelo es menor: 5,4 kW.
Transformadoresde 500 kVA 8,00 7,00 6,00 W k 5,00 n e s 4,00 a d i d r é 3,00 P 2,00
1,00 0,00 0
100
200
300
400
500
Carga en kVA
Un trafo
Ing. Roberto Enrique Pinto
Dos trafos
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Con una carga S c = 500 kVA se puede ahorrar: Eperd. = (7,2 – 5,4).24 horas.30 días = 1,3 MWh por mes, si la alimentamos con dos transformadores de S n = 500 kVA, en lugar de uno de la misma potencia. En realidad, para el caso que estamos analizando, resulta más conveniente la instalación de dos transformadores iguales en paralelo para cargas superiores a Sc = 316 kVA, mientras que para cargas menores es más conveniente la instalación de un solo transformador de S n = 500 kVA, tal como puede observarse en el gráfico adjunto. Si a esta carga Sc = 500 kVA la alimentamos con dos transformadores de S n = 250 kVA, P o = 0,7 kW y Pcc = 3,5 kW, la pérdida total sería:
PT
=
2 ⋅ Po
S c + 2⋅ 2 ⋅ S n
2 ⋅
Pcc
500 = 2 ⋅ 0,7 + 2 ⋅ 2 ⋅ 250
2 ⋅
3,5 = 1,4 + 2 ⋅ 3,5 = 8,4 kW
Carga
Transformadores
Pérdidas
500 kVA
2 de 250 kVA 1 de 500 kVA 2 de 500 kVA
8,4 kW 7,2 kW 5,4 kW
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SETA de Rebaje en OJO DE AGUA Desde Sol de Julio se transporta la energía a Ojo de Agua a tr avés de una línea aérea en 33 kV, y a la llegada hay una SETA de rebaje a 13,2 kV compuesta por dos transformadores de 2,5 MVA.
Sn =
2.500 kVA
Po =
4.100 W
Pcc =
21.500 W
33 kV
2,5 MVA 2,5 MVA
ucc% = 6 %
13,2 kV
Transformadores de 2.500 kVA 30,00 25,00 W20,00 k n e s 15,00 a d i d r é 10,00 P
5,00 0,00 0
5 00
100 0
1500
20 0 0
2 500
Carga en kVA
Un trafo
Dos trafos
El punto de cruce de las curvas es para una carga S c = 1.545 kVA, o sea para corrientes aproximadas de 27 A en 33 kV y 67,6 A en 13,2 k V. Por debajo de estos valores, es conveniente desconectar desconectar uno de los transformadores. t ransformadores.
Ing. Roberto Enrique Pinto
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