Analizadores de la serie SONEL PQM #14 Transformador en vacío

Las máquinas de inducción, es decir, los motores y los transformadores, no deben funcionar con poca carga o sin ninguna, puesto que entonces su rendimiento es reducido. En general, los motores de inducción de jaula de ardilla más grandes exhiben rendimientos superiores al 80% en el rango de carga de alrededor del 40…100%. Los transformadores de potencia tienen su mayor rendimiento en el rango de alrededor del 30…50% de la carga. El funcionamiento a baja carga provoca ciertos efectos adversos, como un mayor consumo de potencia reactiva y la reducción del factor de potencia.

Descripción del problema identificado

Un transformador de media tensión con una capacidad de 2 MVA suministra energía a una instalación de producción con un ciclo de trabajo diario específico. El transformador permanece inactivo la mayor parte del día. Se deben analizar los efectos y las repercusiones de tal método de alimentar la instalación.

Herramientas de medición utilizadas:

• Analizador Sonel PQM-710
• Juego de alicates F-2A (In=3000 A)
• Programa Sonel Analysis

CONCLUSIONES PRELIMINARES:

1. El análisis del consumo de energía indica el carácter inductivo de la carga a lo largo del funcionamiento de la planta de producción (Figura 3).
2. Durante el funcionamiento en vacío (marca N° 1 en la Figura 2), el coeficiente tg(φ) se sitúa entre el 0,7 y el 1,4, lo que implica una penalización por superar el umbral del 0,4 resultante del Reglamento de Calidad.
3. Durante el funcionamiento bajo carga, la potencia reactiva queda bien compensada (marca Nº 2 en la Figura 2).
4. Un perfil diario similar se aplica a todos los días de la semana, excepto los domingos, durante los cuales sólo funciona el transformador en vacío.

Al analizar los valores de potencia activa y reactiva, y por lo tanto el factor tg(φ), se puede intentar calcular la capacidad que compensa la potencia reactiva inductiva durante el funcionamiento en vacío del transformador.

La fórmula general para calcular la potencia de los condensadores de compensación:

QK = (tg(φ) – tg(φ)Z) * P

donde:
QK – valor de potencia reactiva de compensación
tg(φ) – valor real
tg(φ)Z – valor establecido, nivel asumido del 0.35
P – potencia de carga

El nivel de potencia activa durante el funcionamiento en vacío es en promedio 13 kW con tg(φ)=1.2…1.4 y 11 kW con tg(φ)=0.7 (marcas 1 y 3 en la Figura 2). Por lo tanto, las potencias de compensación calculadas se encuentran en 11…12,5 kvar y 2,5 kvar. Las discrepancias indican que el transformador no funciona en vacío, sino funciona con poca carga. Para este caso, no es posible compensar efectivamente el trabajo con un compensador fijo.

CONCLUSIONES FINALES:

1. La presencia de diferentes valores de potencia reactiva en el estado sin procesos de producción en la planta sugieren claramente que no se trata del típico funcionamiento en vacío, sino de un funcionamiento a baja carga.
2. El nivel de subcompensación del transformador no es despreciable y, a largo plazo, se acumula en un gran valor de energía reactiva, es decir, cargas significativas.
3. Para mantener tg(φ)<0,4 a todas horas, se requiere una compensación de potencia reactiva regulada, no se puede utilizar una compensación de una sola etapa.

RECOMENDACIONES:

1. Se debe considerar la instalación de un compensador dinámico o una batería de condensadores graduada.

Autores:
Krzysztof Lorek, Marcin Szkudniewski