CASO DE LA VIDA REAL
Falla de un transformador monofásico de 250 KVA en una Industria de ubicación remota y debemos solucionar el problema temporalmente porque el reemplazo no estará disponible durante 5 días.
Acudimos al llamado de la empresa y observamos que tienen una acometida en Media Tensión a 13.8 KV en forma subterránea desde el poste exterior hasta la Caseta de Transformación. En el interior de la Caseta nos encontramos con un Banco de 750 KVA compuesto por 3 transformadores en aceite de 250 KVA con Relación de Transformación de 13.800/120-240V con conexión Delta en el Primario y conexión estrella en el secundario con el neutro sólidamente puesto a tierra.
El sistema de distribución dentro de la industria es a una tensión de 120/208V compuesto por un Tablero Principal y seis Subtableros que alimentan a todas las maquinarias, que en su mayoría son trifásicas; la Demanda pico de industria de del 60% (450 KVA) de la Capacidad nominal del Banco de Transformación.
Conexiones del Banco de Transformadores.
Conexión de los bobinado.
El Gerente de la Industria nos solicita un plan de contingencia y una solución provisional ya que el menor tiempo de entrega del Transformador que se dañó es de 5 días y la producción no debe detenerse por tener un compromiso de entrega perentorio. No hay Generación de Emergencias y el plazo de una posible colocación de un generador provisional de emergencia es de 4 días o sea casi igual al Tiempo mínimo de Entrega del transformador. Está en nuestras manos encontrar una posible solución del problema y así salvar la producción de esta semana.
Qué harías tu?
Solución del Problema:
Como primer paso debemos hacer, junto con el Gerente y los Operarios de la Industria un Plan de Administración de Cargas para minimizar el pico de Demanda de la industria y verificar cuántos KVA son los que real y estrictamente se necesitan para mantener la Producción en forma satisfactoria. Comprobar cuales son las cargas no esenciales a la Producción o que puedan operar acumulando trabajo en horas de no producción (tal como compresores, enfriadoras ó bombas de agua).
Si logramos reducir el Pico de Demanda que actualmente está en un 60% a un valor inferior al 50% (cosa que creemos que no será muy difícil) podemos aplicar la siguiente solución:
Entonces desconectamos en transformador que falló y lo sacamos de la Caseta de Transformación y procedemos a hacer la reconexión de los otros dos transformadores tan como está indicado en el diagrama siguiente:
Sabemos que el secundario de cada transformador tiene dos bobinas independientes x1-x2 y x3-x4 y que están en fase con el primario. Cada una de estas bobinas están en capacidad de manejar, a su tensión nominal, el 50% de la Capacidad del Transformador. En otras palabras tanto la bobina x1-x2 y la bobina x3-x4 pueden manejar en este caso 125 KVA (a 120 V) cada una cuando en el primario se aplica una tensión de 13.8 KV. También sabemos que el ángulo entre las tres fases de un sistema trifásico es de 120 º.
Por lo tanto, las conexiones en Media Tensión las dejamos como estaban (aislando los dos extremos de transformador dañado (ver figura superior izquierda). Rehacemos las conexiones del lado de Baja Tensión tal como se muestra en la figura. Desde las bobinas x1-x2 de cada transformador generamos las fases R y S; la fase T las generamos con la conexión (opuesta en fase) de las dos bobinas x3-x4 de ambos transformadores. La explicación de esto la podemos comprender observando la figura de la derecha.
La capacidad del Banco de transformadores se verá reducido al 50% de la Capacidad Nominal del caso en que están los 3 transformadores conectados. Esta conexión siempre la podemos hacer siempre y cuando ocurran simultáneamente los siguientes casos:
- Todos los transformadores monofásicos tengan doble bobinados en el lado del Secundario.
- Existan las 3 fases conectadas en el lado Primario (ó 2 fases en el primario en caso de transformadores tipo Unicornio).
- La conexión del Secundario sea en Estrella.
Diagrama Fasorial del Secundario en ambos casos:
Fasores en el secundario con 3 transformadores
Fasores en el secundario con 2 transformadores
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