Análisis de los perjuicios de la carga trifásica desequilibrada y medidas de mejora
◴ 2024-08-28
¿Qué ocurre si la trifásica no está equilibrada?
El desequilibrio de cargas en los sistemas eléctricos trifásicos puede provocar una serie de problemas relacionados con la seguridad y la economía de los equipos eléctricos. Los riesgos más destacados del desequilibrio trifásico son:
1. Aumento de la pérdida de potencia de los transformadores de distribución
Los equipos centrales de la red eléctrica de baja tensión son los transformadores de distribución, y el desequilibrio de la carga trifásica aumentará sus pérdidas. Pérdidas en transformadores se clasifican en dos: la pérdida de hierro, también conocida como pérdida en vacío, y la pérdida de cobre, que se denomina pérdida de carga. En caso de desequilibrio, los cambios de carga provocan un aumento de las pérdidas de cobre. Las consecuencias explícitas son:
● Sobrecalentamiento del bobinado: La tasa de envejecimiento del material aislante aumenta, y el rendimiento del aislamiento disminuye.
● Reducción de la vida útil: Por cada 8°C de aumento de la temperatura, la vida útil del transformador puede reducirse a la mitad.
2. Reducción de la potencia de los transformadores de distribución
Los transformadores de distribución están diseñados según el principio de equilibrado de la carga. Un desequilibrio trifásico provocará una carga ligera en una de las fases y un exceso de capacidad en otra. Esto se reflejará en la salida máxima permitida del transformador que puede causar los siguientes problemas:
● También reduce la capacidad de salida. La capacidad de salida no puede producirse al valor nominal y también disminuye la capacidad de reserva.
● Riesgo de sobrecarga: El transformador se sobrecalienta debido a posibles condiciones de sobrecarga que pueden desencadenar quemaduras.
3. Generación de corriente homopolar
Para una carga trifásica desequilibrada, el transformador produce corriente de secuencia cero, cuya magnitud es proporcional al nivel de desequilibrio. La presencia de corriente de secuencia cero producirá los siguientes problemas:
Generación de flujo de secuencia cero: El flujo de secuencia cero que se produce en el núcleo de hierro del transformador aumenta y provoca un aumento local de la temperatura.
Envejecimiento del aislamiento: El sobrecalentamiento acelera el envejecimiento del material aislante del bobinado. Como tal, aumenta la reducción de la vida útil del equipo.
4.Aumento de la pérdida de potencia en la línea
En un sistema de alimentación trifásico de cuatro hilos, la impedancia provoca la pérdida de potencia cada vez que la corriente circula por la línea. Esa pérdida es proporcional al cuadrado de la corriente. Siempre que hay algún desequilibrio en la carga trifásica, la corriente empieza a fluir hacia la línea neutra; esto aumenta aún más la pérdida de línea en la red eléctrica. Cuanto mayor sea el nivel de desequilibrio por el que circule la corriente, mayores serán las pérdidas en la línea.
5. Influir en el funcionamiento seguro de los equipos eléctricos
La tensión de fase desequilibrada provoca varios problemas, como:
● Deriva del punto neutro: La tensión de la fase muy cargada disminuye y la de la fase poco cargada aumenta, lo que provoca un funcionamiento inestable de los equipos.
● Daños en los equipos: el desequilibrio de tensión puede dañar los equipos, más aún la fase que tiene una tensión elevada.
El fenómeno del desequilibrio amenaza seriamente la seguridad y estabilidad de los equipos eléctricos.
6. Reduce la eficiencia del motor
● La carga trifásica equilibrada creará una entrada de tensión desequilibrada en el extremo del motor. El efecto de la tensión de secuencia negativa hace que el motor funcione como los frenos, que tienen los efectos siguientes.
● Ineficiencia: La menor potencia de salida en el extremo del motor resultante de la menor eficiencia global del motor.
● Aumento más rápido de la temperatura y pérdida de potencia reactiva: El aumento de la temperatura, así como la pérdida de potencia reactiva del motor aumentan con la tensión trifásica desequilibrada que puede causar daños a los equipos sin ninguna molestia.
● Por lo tanto, se convierte en económicamente insano para el motor junto con peligroso para ser utilizado cuando los voltajes trifásicos persisten desequilibrados.
¿Cómo mejorar el desequilibrio trifásico?
1.Las cargas trifásicas deben tener una distribución adecuada
Los trabajadores de la energía eléctrica deben recoger los datos de carga muy cuidadosamente para registrarlos para la predicción del estado de la potencia de carga. En el trifásico de cuatro hilos, especialmente de baja tensión, después del uso de equipos de equilibrado, los de compensación reactiva podrían cambiar apropiadamente las corrientes desequilibradas transformadas. Además, en una condición diferente el método de cableado del momento actual cambia apropiadamente, según el cual este método, también, es una medida apropiada para la distribución de carga trifásica razonablemente.
2. Control de la corriente desequilibrada
Cualquier tipo de carga desequilibrada, excepto la puesta a tierra, puede conectarse en paralelo con algunas resistencias y condensadores, basándose en el principio de compensación de la corriente desequilibrada. Los siguientes principios deben guiar el control de la corriente desequilibrada:
● Compensación del factor de potencia y regulación del desequilibrio en corriente trifásica.
● Para evitar la sobrecompensación, debe abrazarse el control capacitivo total.
● El importe de la compensación también debe ajustarse a tiempo.
● Reducción del número de dispositivos de conmutación y equipos de compensación para garantizar la máxima gestión durante todo el día.
3. Comprobación rutinaria y ajuste de cargas trifásicas
Es necesario realizar pruebas periódicas de las cargas trifásicas. Según las normas nacionales, los resultados de las pruebas deben documentarse y comprobarse para identificar y calibrar rápidamente los desequilibrios. En las partes en las que no existen fallos, también es necesaria la vigilancia. Una vez comprobados, los datos deben clasificarse e introducirse en el sistema para poder inferir los ajustes necesarios y las posibilidades de aplicación técnica.
Resumen
El desequilibrio de la carga trifásica tiene un impacto significativo en el sistema eléctrico. No sólo aumenta el consumo de energía de los transformadores de distribución y las líneas, sino que también provoca el sobrecalentamiento de los equipos y reduce la vida útil, lo que afectaría a la seguridad de funcionamiento. La eficiencia de los motores también se verá gravemente afectada. Por lo tanto, deben tomarse medidas eficaces para evitar el desequilibrio de la carga trifásica.
El uso de un estabilizador trifásico de tensión desequilibrada es una solución eficaz. Mientras tanto, puede medir la tensión en tiempo real para permitir la carga equilibrada en las tres fases y, posteriormente, reduce el consumo de energía más la eficiencia de todos los equipos. Mientras tanto, la razonabilidad con la carga de corriente desequilibrada puede ir acompañada de la comprobación para prevenir este fenómeno también. Por último, pero no por ello menos importante, el estabilizador de tensión trifásico que acompaña a todas las medidas de mejora anteriores tiene un papel importante que desempeñar para optimizar y estabilizar el sistema eléctrico.
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