P‚Rdidas en Transformadores
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Ing. Roberto Enrique Pinto [email protected] 1 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, lo que muchas veces no constituye ninguna ventaja operacional, o ser interconectados 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 provocaría un elevado costo de la 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 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 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 tres con las siguientes potencias nominales: S n1 , S n2 y S n3 , y con las siguientes impedancias de corto circuito porcentuales: u cc1 %, u cc2 % y u cc3 %. La potencia de la carga S c se distribuirá de acuerdo a las siguientes expresiones: % ) ( % 1 3 2 1 1 1 cc n n n ccT n c c u S S S u S S S % ) ( % 2 3 2 1 2 2 cc n n n ccT n c c u S S S u S S S % ) ( % 3 3 2 1 3 3 cc n n n ccT n c c u S S S u S S S El valor medio de la impedancia de corto circuito es: % % % % 3 3 2 2 1 1 3 2 1 cc n cc n cc n n n n ccT u S u S u S S S S u
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transformadores
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Ing. Roberto Enrique Pinto [email protected] 1
TRANSFORMADORES en PARALELO
En muchas instalaciones elctricas es necesario instalar ms de un transformador en el mismo
recinto de la subestacin, evitando que se dependa de una sola unidad. Esos transformadores
pueden ser conectados al sistema secundario de la subestacin individualmente, lo que muchas
veces no constituye ninguna ventaja operacional, o ser interconectados convenientemente en el
secundario.
El nmero de transformadores en paralelo debe ser limitado en funcin de las elevadas corrientes
de cortocircuito que obligaran a dimensionar los equipos de interrupcin con gran capacidad de
ruptura, lo que en consecuencia provocara un elevado costo de la instalacin.
Para que sea posible colocar dos o ms transformadores en servicio en paralelo es necesario que
se cumplan las siguientes condiciones:
Grupo de conexin iguales. En nuestro pas es el Grupo 11 (Dy11 o Yd11)
Relacin de transformacin nominal iguales. Todos los transformadores deben tener el conmutador de tensin en la misma posicin.
Tensiones nominales de corto circuito aproximadamente iguales. No deben diferir en ms del 10%; y de ser posible, el transformador con la potencia nominal mas reducida debera
tener la tensin nominal de corto circuito mayor.
La relacin de las potencias nominales no debe ser mayores de 3:1.
Distribucin de cargas en transformadores en servicio
Si dos o ms transformadores, de potencia nominales y dems parmetros elctricos son iguales,
y fueran puestos en servicio en paralelo, la carga se distribuir igualmente por las referidas
unidades. Pero, si los transformadores tienen potencias nominales e impedancias porcentuales
diferentes, lo que es prcticamente comn, la carga se distribuir en forma diferente en cada
transformador.
Para determinar la distribucin de corriente por los distintos transformadores, 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 distribuir de acuerdo a las siguientes expresiones:
%)(
%
1321
1
1
ccnnn
ccTnc
cuSSS
uSSS
%)(
%
2321
2
2
ccnnn
ccTnc
cuSSS
uSSS
%)(
%
3321
3
3
ccnnn
ccTnc
cuSSS
uSSS
El valor medio de la impedancia de corto circuito es:
%%%
%
3
3
2
2
1
1
321
cc
n
cc
n
cc
n
nnn
ccT
u
S
u
S
u
S
SSSu
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Ejemplo de aplicacin
Consideremos que la demanda solicitada es Sc = 1.800 kVA y que la potencia de transformacin
instalada es de 1.930 kVA con los siguientes tres transformadores 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 %
%54,4
5
800
5,4
630
4
500
800630500%
ccTu
kVA 4,5294)800630500(
54,450018001
cS
kVA 9,5925,4)800630500(
54,463018002
cS
kVA 6,6775)800630500(
54,480018003
cS
La distribucin porcentual de las cargas en los tres transformadores sern:
sobrecarga en %9,105100500
4,5291 C
subcarga en %1,94100630
9,5922 C
subcarga en %7,84100800
6,6773 C
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 revs, o sea que el transformador 1 tenga 5% y el 3 tenga 4%,
conservando el transformador 2 el 4,5%, los resultados seran los siguientes:
uccT% = 4,39%
Sc1 = 409,1 kVA C1 = 81,1% en subcarga
Sc2 = 572,7 kVA C2 = 90,9% en subcarga
Sc3 = 818,2 kVA C3 =102,3% en sobrecarga
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Si los tres transformadores en paralelo tuvieran el mismo valor de impedancia porcentual de
corto circuito, ucc%, se podra conectar una carga Sc = 1.930 kVA sin que ninguno de los
transformadores se sobrecargue.
Cuanto menor sea el valor de las ucc%, mayor van a ser las corrientes de corto circuito.
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PRDIDAS
La conexin y desconexin de transformadores que prestan servicio en paralelo no se debe
efectuar nicamente de acuerdo con la potencia demandada por la carga, sino tomando como
base principalmente la mnima potencia de prdida de todos ellos.
Las prdidas totales de un transformador son:
cc
n
c
oT PS
SPP
2
Vamos a realizar la comparacin de las prdidas de un transformador a plena carga con dos
transformadores iguales conectados en paralelo con mitad de carga cada uno.
Supongamos una potencia de carga Sc = 500 kVA, alimentada por dos transformadores iguales
de Sn = 500 kVA, con Po = 1,2 kW y Pcc = 6 kW.
Para un transformador, la prdida total ser:
kW 2,76500
5002,1
22
cc
n
c
oT PS
SPP
Para dos transformadores, la prdida para cada uno ser:
kW 7,2625,02,16500
2502,1
22
1
cc
n
c
oT PS
SPP
kW 7,2625,02,16500
2502,1
22
2
cc
n
c
oT PS
SPP
kW 4,521 TTT PPP
Se puede observar que para Sc = 0 kVA la prdida para un transformador es 1,2 kW, mientras
que para dos en paralelo es 2,4 kW; pero para una carga de Sc = 500 kVA la prdida para un
transformador es 7,2 kW, mientras que para dos en paralelo es menor: 5,4 kW.
Transformadoresde 500 kVA
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
0 100 200 300 400 500
Carga en kVA
P
rdid
as
en
kW
Un trafo Dos trafos
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Con una carga Sc = 500 kVA se puede ahorrar: Eperd. = (7,2 5,4).24 horas.30 das = 1,3 MWh
por mes, si la alimentamos con dos transformadores de Sn = 500 kVA, en lugar de uno de la
misma potencia.
En realidad, para el caso que estamos analizando, resulta ms conveniente la instalacin de dos
transformadores iguales en paralelo para cargas superiores a Sc = 316 kVA, mientras que para
cargas menores es ms conveniente la instalacin de un solo transformador de Sn = 500 kVA, tal
como puede observarse en el grfico adjunto.
Si a esta carga Sc = 500 kVA la alimentamos con dos transformadores de Sn = 250 kVA, Po = 0,7
kW y Pcc = 3,5 kW, la prdida total sera:
kW 4,85,324,15,32502
50027,02
222
22
cc
n
c
oT PS
SPP
Carga Transformadores Prdidas
500 kVA
2 de 250 kVA 8,4 kW
1 de 500 kVA 7,2 kW
2 de 500 kVA 5,4 kW
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SETA de Rebaje en OJO DE AGUA
Desde Sol de Julio se transporta la energa a Ojo de Agua a travs de una lnea area 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
ucc% = 6 %
Transformadores de 2.500 kVA
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
0 500 1000 1500 2000 2500
Carga en kVA
P
rdid
as
en
kW
Un trafo Dos trafos
El punto de cruce de las curvas es para una carga Sc = 1.545 kVA, o sea para corrientes
aproximadas de 27 A en 33 kV y 67,6 A en 13,2 kV. Por debajo de estos valores, es conveniente
desconectar uno de los transformadores.
33 kV
13,2 kV
2,5 MVA 2,5 MVA
