Puesta en paralelo de transformadores: condiciones y riesgos
Puesta en paralelo de transformadores: condiciones y riesgos
Poner dos transformadores en paralelo compra capacidad por etapas, redundancia e inversión escalonada, pero convierte dos máquinas en una sola unidad eléctrica. Este artículo separa las tres condiciones que no admiten compromiso, la que se puede calcular y los riesgos de hacerlo mal.
1. POR QUÉ PONER EN PARALELO
La puesta en paralelo compra tres cosas. Capacidad por etapas, para que un emplazamiento que crece añada una unidad en lugar de sustituir toda la estación. Redundancia, para poder sacar un transformador a mantenimiento mientras el otro lleva la carga crítica, lo que importa sobre todo donde un hospital, un proceso de planta o una sala de datos no toleran una interrupción larga. Y dosificación de la inversión, construyendo para la carga de hoy y ampliando para la de mañana sin dejar capacidad varada. El precio es que un conjunto en paralelo se comporta como una sola unidad eléctrica: las condiciones de abajo no son preferencias, son la física de compartir una barra. Donde no se pueden cumplir, las alternativas honestas son una barra seccionada por un enclavamiento o una pareja nueva y emparejada. También vale preguntarse si el paralelo es la herramienta adecuada. Dos unidades más pequeñas en una barra exigen más aparamenta, protección y cable que una unidad grande, y el argumento de redundancia solo se sostiene si cualquiera de las dos puede llevar sola la carga que nunca debe caer. Donde el emplazamiento no tolera una interrupción en ninguna condición, la pareja en paralelo se gana su sitio; donde un paro programado es tolerable, una sola unidad con contrato de mantenimiento puede hacer el mismo trabajo con menos piezas móviles.
2. LAS TRES QUE DEBEN COINCIDIR EXACTAMENTE
Tres parámetros no dejan margen. El primero es la relación de transformación: la relación de tensiones nominales, comparada en la misma posición de toma. Dos unidades con relaciones distintas producen tensiones secundarias distintas, y esa diferencia impulsa una corriente de circulación entre ellas incluso sin carga conectada: una corriente que calienta ambas unidades y no transporta nada. El segundo es el grupo de conexión. Una discrepancia de grupo de conexión introduce un desfase entre los dos secundarios, y cerrar el dispositivo de paralelo equivale entonces a un cortocircuito a través de los propios transformadores. El tercero es la secuencia de fases; si la rotación del lado de alimentación difiere, las unidades se pelean en lugar de repartirse. Estos tres son absolutos: deben ser idénticos, no parecidos. Una discrepancia de grupo de conexión o de secuencia de fases no es un problema de reducción de potencia; es un accidente esperando una orden de cierre. Verificar los tres es un ejercicio de placa de características antes que un cálculo: las tensiones nominales en la misma toma, la designación del grupo de conexión y la rotación de fases aparecen todas en la placa, y una discrepancia en cualquiera de ellas detiene el proyecto en la fase de papel y no en la puesta en marcha.
3. LA QUE SÍ PUEDE DIFERIR: LA IMPEDANCIA
La tensión de impedancia es la única condición con margen, pero hay que calcularla, no suponerla. Dos unidades con tensiones de impedancia desiguales se ponen en paralelo igualmente, pero no reparten la carga por igual: la de menor impedancia lleva más de su parte y la de mayor impedancia se queda holgada. La capacidad útil de la pareja no es por tanto la suma de las placas, y una pareja mal emparejada puede sobrecargar una unidad mientras la otra apenas trabaja. La línea sumergida en aceite S9/10/11/13/20/22 y la línea seca SC(B)9/10/11/12/13 salen de fábrica con informes de ensayo que declaran la impedancia que la unidad tiene realmente. La tensión de impedancia no es un número para negociar a la baja: es una propiedad de diseño, fijada por la geometría del devanado y el camino del flujo de dispersión, y se mide en cada unidad en el ensayo de rutina. La pregunta práctica no es si dos unidades tienen impedancia idéntica, sino si la diferencia es lo bastante pequeña para que el reparto de carga se mantenga dentro de las potencias de ambas en todo el rango de funcionamiento, incluidas las posiciones de toma en uso. Un control de reparto de carga con los valores reales de impedancia de ambas unidades pertenece a toda consulta de servicio en paralelo.
4. RELACIÓN DE CAPACIDAD Y REPARTO DE CARGA
La capacidad misma puede diferir, dentro de límites. Una relación de capacidad dentro de 3:1 entre las dos unidades es la regla práctica habitual: una unidad de 1.000 kVA y otra de 2.000 kVA se aceptan en paralelo; una pareja de 1.000 kVA y 6.000 kVA es otra conversación, porque las tolerancias de relación e impedancia se vuelven imprácticamente estrechas. Cuando las unidades comparten carga, cada una lleva en proporción a su capacidad dividida por su tensión de impedancia, así que una unidad pequeña junto a una grande necesita que su parte se compruebe y no se suponga. También conviene mantener la pareja con el mismo principio de refrigeración. Una unidad seca SC(B)9/10/11/12/13 —envolvente IP20/IP23, aislamiento clase F, hasta 140 % de capacidad de sobrecarga, dimensionada para altitudes de hasta 1.000 m— y una unidad sumergida en aceite S9/10/11/13/20/22 —tanque corrugado, llenado de aceite al vacío, inmersión de 120 ± 10 mm, ambiente de -40 °C a +40 °C— se pueden diseñar para el paralelo, pero mezclar las dos familias es un cálculo de protección e impedancia que la mayoría de los proyectos prefiere evitar en lugar de resolver.
5. LOS RIESGOS DE HACERLO MAL
Los modos de fallo son una lista corta y cara. La corriente de circulación por discrepancia de relación o de impedancia se convierte en calor y pérdida las veinticuatro horas, comiéndose el margen que debería llevar carga. Es peor con carga ligera del sistema: cuando el emplazamiento menos necesita la pareja, la corriente de circulación es proporcionalmente mayor, que es por lo que una pareja mal emparejada funciona más caliente de noche de lo que sugeriría la carga sola. La unidad de menor impedancia puede sobrecargarse cuando la pareja trabaja a fondo, sobre todo si la protección no está ajustada al reparto real de carga. Y la ferroresonancia —un fenómeno de resonancia que puede aparecer en determinadas configuraciones de paralelo, maniobra y cable— es lo bastante serio como para tener su propia literatura técnica. Más allá de los riesgos eléctricos está la cuestión de protección: la puesta en paralelo cambia la corriente de falta vista en la barra y la coordinación de la protección saliente, así que los ajustes de relé pertenecen a la misma revisión que los transformadores mismos.
6. QUÉ ESPECIFICAR AL PEDIR PARA SERVICIO EN PARALELO
Los pedidos para servicio en paralelo se ganan o se pierden en la etapa de especificación. El grupo de conexión en particular es una opción comprable en los transformadores XIAOPAI: declara el grupo de conexión, la relación y la impedancia de la unidad existente, y el nuevo transformador se construye para coincidir, comprobado en la misma posición de toma que la unidad en servicio. Una lista de comprobación práctica antes de que salga la consulta: los datos de placa de la unidad ya en servicio (relación, grupo de conexión, tensión de impedancia, rango de tomas), la posición de toma en la que realmente trabaja, el nivel de falta en la barra y la carga que la pareja debe llevar con cualquiera de las dos fuera de servicio. El informe de ensayo de fábrica documenta después la relación y la impedancia que la nueva unidad tiene realmente, que es exactamente el par de números que necesita el cálculo de paralelo: pide el informe y no el folleto, y contrasta las cifras con la unidad ya en servicio. Esa es toda la disciplina del paralelo: hacer coincidir lo que debe coincidir, calcular lo que puede diferir y dejar que el informe de ensayo pruebe ambas cosas. Documentación de referencia: IEC 60076 · ISO 9001.
UNA LÍNEA
XIAOPAI — Wenzhou Xiaopai Electric Power Technology Co., Ltd. fabrica transformadores de distribución sumergidos en aceite y secos en Wenzhou, Zhejiang, y trabaja con fabricantes chinos de larga trayectoria para la línea de equipos de envase flexible. Páginas de producto: transformador sumergido en aceite · transformador seco.
