Evaluación del calentamiento armónico de los transformadores en las plantas mineras y de procesamiento africanas
En Zisheng Electric, Evaluación del calentamiento armónico de los transformadores Se tiene en cuenta cuando una planta minera o de procesamiento africana cuenta con variadores de velocidad, rectificadores, grandes sistemas SAI, hornos u otras cargas no lineales. Un transformador puede soportar los MVA indicados y, aun así, sufrir un calentamiento adicional en los devanados, el depósito y las conexiones cuando la distorsión de la corriente no se tiene en cuenta en las bases de diseño.
Las instalaciones mineras y de procesamiento también cuentan con alimentadores largos, horarios de producción variables y ventanas de interrupción del servicio limitadas. Una evaluación adecuada relaciona el espectro de carga con las pérdidas del transformador, el margen de refrigeración, la corriente de neutro, los ajustes de protección y la documentación de la prueba de aceptación en fábrica (FAT) necesaria antes del envío.
Por qué es importante evaluar el calentamiento armónico de los transformadores
La corriente armónica aumenta la corriente eficaz (RMS) que provoca pérdidas I²R en los devanados. También puede generar pérdidas adicionales por corrientes parásitas en conductores, abrazaderas y elementos estructurales. El resultado es un aumento de la temperatura local, una reducción del margen de sobrecarga y un envejecimiento más rápido del aislamiento. Un único valor del factor de potencia no basta para describir este riesgo, ya que dos cargas con la misma potencia en kW pueden presentar espectros de corriente muy diferentes.
El estudio debe determinar la corriente fundamental, los órdenes armónicos individuales, la distorsión total de la demanda, el régimen de funcionamiento y las perspectivas de expansión futuras realistas. Las mediciones realizadas en un punto de funcionamiento con carga reducida no deben considerarse como los límites de diseño de la central.
| Artículo de reseña | Pregunta de ingeniería | Pruebas en las que se basa la decisión |
|---|---|---|
| Espectro de carga | ¿Qué órdenes armónicas y niveles de corriente se producen en cada modo de funcionamiento? | Espectro medido o garantizado con condiciones de funcionamiento |
| Pérdidas del transformador | ¿Cómo se tratan las pérdidas adicionales por devanado y las pérdidas parásitas? | Cálculo de las pérdidas y base de corrección aplicable |
| Corriente de neutro | ¿Pueden acumularse los armónicos de tercer orden en la ruta del neutro o en la del triángulo? | Revisión del grupo vectorial y cálculo del conductor neutro |
| Margen de refrigeración | ¿Sigue siendo adecuada la función asignada a la ONAN/ONAF? | Evaluación del aumento de temperatura y de la sobrecarga |
| Protección | ¿Afectará la corriente distorsionada al transformador de corriente, al relé o a la lógica de disparo? | Estudio de protección y plan de pruebas de puesta en servicio |
Elabora el perfil de carga antes de seleccionar el transformador
Empieza por la lista de equipos en lugar de por un factor de diversidad genérico. Anota la potencia nominal del variador, el número de pulsos del rectificador, la topología del convertidor, la frecuencia de conmutación, el ciclo de trabajo, el método de arranque, la regeneración y las horas de funcionamiento. Clasifica por separado las trituradoras, los molinos, las bombas, las cintas transportadoras, los polipastos, las soldadoras, las cargas de los hornos, los sistemas SAI y los servicios auxiliares.
Las plantas mineras suelen funcionar en varios modos operativos: producción normal, puesta en marcha, cambio de mineral, mantenimiento, desaguado y generación de emergencia. Cada modo puede modificar la fuente de armónicos predominante. Por lo tanto, una evaluación del calentamiento por armónicos debería tener en cuenta la peor combinación plausible, y no solo la media anual.
Mide en los terminales del transformador
Cuando se amplíe una central ya existente, se deben medir la tensión y la corriente en el secundario del transformador y en los ramales representativos. Se debe registrar la frecuencia de muestreo, la clase del instrumento, la conexión de fases, el estado de la carga y la marca de tiempo. Si la central aún no está en funcionamiento, se deben utilizar los datos del fabricante, indicando la incertidumbre, y revisar el modelo tras la puesta en servicio.
Opciones de construcción y refrigeración de los transformadores
El diseño del transformador puede adaptarse a una carga distorsionada, pero la solución debe basarse en el espectro real. Se pueden tener en cuenta secciones de conductores más grandes, una transposición adecuada, una sujeción mejorada, uniones con menores pérdidas y un margen de refrigeración adicional. Un factor K o una etiqueta de carga armónica por sí solos no sustituyen a un cálculo del proyecto.
A la hora de elegir el sistema de refrigeración, se deben tener en cuenta el funcionamiento continuo con armónicos, la temperatura ambiente, la altitud, el polvo y las consecuencias de un fallo del ventilador. En emplazamientos remotos, se debe especificar la redundancia de los ventiladores, los contactos de alarma, el bypass manual, los motores de repuesto y los filtros accesibles. En el caso de los transformadores sumergidos en aceite instalados en el exterior, se deben comprobar los detalles del depósito y del radiador para detectar un posible calentamiento por flujo disperso local, ya que las corrientes armónicas pueden aumentar las pérdidas adicionales.
Interfaces de neutro, puesta a tierra y protección
Los armónicos de tercer orden pueden sumarse en el neutro o circular por los devanados conectados en triángulo. Confirma el grupo vectorial, el método de puesta a tierra del neutro, la ubicación del transformador de corriente (TC) del neutro y la disposición de los cables. El conductor neutro y la resistencia, si se utiliza, deben comprobarse en función de la carga real, y no solo en función de la corriente de carga fundamental.
La configuración de las protecciones debe revisarse teniendo en cuenta la forma de onda distorsionada. La selección de los transformadores de corriente (TC), el filtrado de los relés, el umbral de sobrecorriente, la sensibilidad a las faltas a tierra y la lógica de fallo de los interruptores deben comprobarse en función del estudio de faltas y cargas del proyecto. Si un generador o un inversor puede funcionar en paralelo, se debe incluir su contribución armónica y su modo de control.
FAT y verificación in situ
Antes de la prueba FAT, hay que acordar la base de pérdida garantizada, los criterios de aumento de temperatura, la ubicación de los sensores y la documentación. Un paquete de pruebas útil incluye pruebas rutinarias, registros de pérdidas de carga, pruebas del aumento de temperatura, la lógica de refrigeración aprobada, los contactos de alarma y la nota final de diseño del régimen armónico.
| Probar o grabar | Propósito | Pruebas de aceptación |
|---|---|---|
| Prueba de pérdida de carga | Confirma la base de pérdidas eléctricas | Valores corregidos, incertidumbre y comparación con la garantía |
| Ensayo de elevación de temperatura | Comprueba el margen térmico | Aceite, bobinado y mediciones locales acordadas |
| Simulación de un fallo en el sistema de refrigeración | Garantiza una respuesta segura ante un fallo del ventilador o de la bomba | Secuencia de alarma, desconexión o reducción de potencia |
| Plan de control de armónicos | Proporciona una referencia para la puesta en servicio | Ajustes del instrumento y modos de funcionamiento |
| Inyección de protección | Comprueba el CT y el comportamiento del relé | Registros de recogida, horarios, desplazamientos y comunicaciones |
Preguntas sobre la contratación pública para proyectos en África
Pide al proveedor que especifique el espectro armónico previsto, el factor de carga, la temperatura ambiente, el modo de refrigeración y el régimen de sobrecarga. Solicita el cálculo de pérdidas, la disposición de los devanados, el grupo vectorial, el diseño del neutro, el esquema de control de la refrigeración y las piezas de recambio recomendadas. Si está prevista una ampliación de la planta, incluye los futuros variadores y rectificadores en el alcance del diseño.
No se debe especificar una capacidad fija para el transformador sin explicar la naturaleza no lineal de la carga. Un sobredimensionamiento puede ser de ayuda, pero no resuelve automáticamente los problemas de calentamiento local, corriente en el neutro o distorsión de tensión. La decisión final debe basarse en una comparación entre la impedancia del transformador, el nivel de cortocircuito, la estrategia de filtrado, el coste de refrigeración, el perfil de funcionamiento y la facilidad de mantenimiento.
Cómo Zisheng Electric da soporte a los proyectos de transformadores para servicio armónico
Zisheng Electric puede coordinar el diseño de transformadores, la selección del sistema de refrigeración, la revisión del régimen armónico, las interfaces de protección y la documentación de las pruebas de aceptación en fábrica (FAT) para proyectos de minería, procesamiento de minerales, infraestructuras y energías renovables. Envíenos sus planos, fichas técnicas, lista de cargas, especificaciones técnicas, esquema unifilar, parámetros de la red eléctrica y condiciones ambientales. Incluya la lista de variadores, el espectro armónico, la disposición de los generadores y el plan de ampliación, si dispone de ellos. Nuestro equipo de ingeniería le remitirá un plan de revisión práctico y responderá a sus consultas sobre el proyecto en un plazo de 24 horas.
Para obtener información adicional al respecto, consulta nuestro Guía de especificaciones de los transformadores de corriente (TC) para la protección de transformadores y Guía sobre la interfaz de desconexión de carga. Los debates sobre productos pueden incluir el Transformador sumergido en aceite de 10 MVA, 33/11 kV y subestación prefabricada, siempre que se respeten los datos del proyecto aprobados.
Acerca de ZISHENG ELECTRICAL
Zisheng somos un fabricante profesional con más de 19 años de experiencia en la producción de Transformadores Sumergidos en Aceite, Subestación Compacta, Transformadores Montados en Base, Transformadores Montados en Poste y Transformadores de Tipo Seco. Poseemos los certificados de ISO/CE/IEC 60076 y TUV Rheinland.
Los transformadores pasan por rigurosas pruebas FAT y de tipo, y apoyan la personalización de voltaje/capacidad. Bienvenido a consultar por Catálogo y Producto. puede contactarnos por correo electrónico [email protected].
