Gomez, Jua; Amatti, Juan; Campetelli, Gabriel
Universidad Nacional de Rio Cuarto
Los sistemas eléctricos sufren en la actualidad de niveles cada día mayores de contaminación armónica, que afectan a la capacidad de carga y vida útil de los componentes del mismo. Entre los componentes afectados, uno de los más sensibles es el transformador de distribución. La contaminación armónica produce la elevación de temperatura de trabajo del transformador, alcanzando la temperatura nominal con niveles de corriente de carga de valor eficaz inferior al nominal. En caso de tratarse de carga constante tanto para la fundamental como para las armónicas, se logra la mitigación del problema mediante la “desclasificación”, o reducción de potencia nominal del transformador en base a la distorsión armónica, para lo que existen metodologías normalizadas por IEC e IEEE. Si esta carga es ampliamente variable, como lo es en el mundo real, la metodología mencionada no es aplicable. Se presenta una metodología de simple aplicación, que permite resolver el problema mencionado, empleando un software comercial de tipo “hoja de cálculo”, habilitando a determinar el estado de carga del transformador. El estudio se basa en la relación entre temperatura de aislante y vida útil establecida por Montsinger, y estandarizado por IEC. La metodología brinda como resultado la temperatura del punto más caliente del transformador, temperatura máxima del aceite, consumo instantáneo y promedio diario o semanal de vida útil; requiriendo como datos de entrada las curvas de carga para fundamental y armónicas, y la curva de variación de la temperatura ambiente.
Se presentan ejemplos de reducción de vida útil para casos típicos de cargas domiciliarias, comerciales y oficinas, e industriales con importante presencia de variadores de velocidad. Se estudia especialmente el efecto de la aplicación masiva de las lámparas compactas o de bajo consumo, mostrando las consecuencias del empleo indiscriminado de elementos de baja calidad y por ello altamente contaminantes.
El método propuesto, permite además optimizar el consumo de vida útil del transformador mediante la gestión de la carga (load managment), ya sea por desplazamiento de picos de cargas lineales y distorsionadas, a través de la fijación de THDs máximos para las cargas contaminantes más usadas y también mediante la explotación de la “cancelación” de armónicas. Esta metodología es de considerable aplicación futura, para el análisis del comportamiento del transformador frente a la contaminación que se prevé cercana, originada en la generación eólica y en la carga representada por la recarga del automóvil eléctrico.
Se concluye en la existencia de una relación cuadrática entre el THD de la corriente de carga y el consumo de vida útil, determinando además que el valor del THD debe limitarse a no más del 25 % a fin de alcanzar un valor razonable de vida útil.
