Análisis armónico en transformadores trifásicos

Abstract

RESUMEN: El fenómeno de distorsión armónica es una de las causas de fallas en sistemas eléctricos de potencia que se llegan a presentar tanto en la red como en los equipos (generadores de armónicos); un transformador trifásico en vacío genera armónicos por medio de las propiedades ferromagnéticas que lo componen, es decir, su propia naturaleza conlleva a la distorsión de las ondas senoidales en tensión entregada en terminales del secundario a causa de la corriente de magnetización y el flujo magnético, lo que representa una problemática tanto en la calidad de la energía con respecto a la red, como en la vida útil del transformador, lo cuál es de suma importancia para las industrias generadoras y para usuarios ya que el transformador es el núcleo que sustenta la energía eléctrica en cualquier sistema eléctrico de potencia. El desarrollo de este este trabajo se concretó a investigar por medio de un analizador de redes, las magnitudes y orden de los armónicos de tensión que se generan en un transformado trifásico por efecto de la corriente de magnetización y por flujos magnéticos de dispersión. Los armónicos de mayor magnitud dentro del transformador fueron de tercer y quinto orden. Se analizaron tres conexiones fundamentales en un transformador trifásico. Así como en un banco de transformación trifásico los cuales son: Delta-Delta. Estrella-Estrella y Delta-Estrella, y las mismas conexiones con neutro flotante y sólidamente y sólidamente aterrizado cuando era el caso. Finalmente se obtuvieron como resultados distintos niveles de distorsión armónica en tensión presentes en cada caso, aunque no todo se cumplen con los estándares de calidad presentes en la norma CFE L000045, además de que la distorsión en tensión varía poco en sus valores pero este se hace notar aún más al analizar la misma conexión pero comparándola cuando se conecta en un transformador trifásico de núcleo tipo columna y en un banco de transformación trifásica con núcleos independientes de tipo acorazado. ABSTRACT: The harmonic distortion phenomenon is one of the causes of failure in electrical power systems that can occur both in the electrical network and in equipment (harmonic sources) a three-phase vacuum transformer generates harmonics by means of the ferromagnetic properties that compose it, that means, its own nature leads to the distortion of the sine waves in voltage delivered in secondary terminals due to the magnetization current and the magnetic flux, what represents a problem both in the quality of the energy with respect to the electrical network, and in transformer´s useful life, which is of great importance for the generating industries and for users since the transformer is the core that sustains the electric energy in any electrical power system. The development of this work was made to analyze by means of a power quality analyzer, the magnitudes and order of the voltage harmonics that are generated in a three-phase transformer by the magnetization current and by dispersion magnetic fluxes. The harmonics of grater magnitude inside the transformer were of third and fifth order. Three fundamental connections were analyzed in a three-phase transformer, as well as in a three-phase transformer bank, which are: Delta-Delta, Star-Star and Delta-Star, and the same connections with floating neutral and solidly grounded when it was the case. Finally, different levels of harmonic distortion in voltage present in each case were obtained, although not all of them comply with the quality standards present in the CFE standard L000045, besides that the distortion in voltage varies little in its when it is values but this is noticeable even more when analyzing the same connection but comparing it when it is connected in a three-phase transformer of core type column and in a bank or three-phase transformation with independent cores of type armored.