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Maniobras en transformadores con relés de maniobra controlada

La energización no controlada de un transformador de potencia puede generar efectos no deseados para el sistema eléctrico que no están exentos de riesgo para la seguridad del suministro.

Uno de los efectos más críticos de esta maniobra es la profunda caída de tensión mantenida en el tiempo  que se puede llegar producir en determinadas circunstancias cuando las corrientes de energización en un transformador  resultan muy elevadas y saturan su núcleo magnético, haciendo que pierda las propiedades que presenta en sus condiciones normales de funcionamiento.

Este proyecto de I+D ha tenido como objetivo abordar este fenómeno investigando y validando soluciones tecnológicas e innovadoras que permitan evitar estos efectos no deseados, incrementando con ello la fiabilidad del sistema eléctrico.

Esquemas de maniobras en transformadores con relés de maniobra controlada

Actuación:

En la red de transporte española peninsular es excepcional que se puedan llegar a presentar problemas asociados a las corrientes de energización; no obstante, la situación en los sistemas insulares y sus interconexiones es distinta, concentrándose en ellos las mayores posibilidades de riesgo asociado a este fenómeno.

Tras un análisis exhaustivo de las diferentes alternativas factibles, se optó por adquirir experiencia con la maniobra controlada en transformadores. Para ello se seleccionó un relé de maniobra controlada que monitorizase en todo momento el flujo magnético de cada una de las columnas del transformador a fin de calcular el instante óptimo de energización del transformador y así evitar que se produzcan las mencionadas elevadas corrientes de energización.

Se modeló el sistema eléctrico insular a analizar en un programa informático de análisis de transitorios (ATP-EMTP) considerando: el transformador, equivalente de la red y el interruptor (considerando los tiempos de cierre y tensión de ruptura dieléctrica del interruptor real).

Se realizaron un total de 60 000 simulaciones al azar para identificar los peores casos de energización. Posteriormente se reprodujeron en el laboratorio de Calibración y Ensayos de Red Eléctrica que está provisto con un RTDS (Real Time Digital Simulator). En dichas simulaciones en el laboratorio se incorporó el relé de maniobra controlada real y se verificó como mediante su uso se reducía a valores seguros la corriente de energización del transformador.

Tras la validación en laboratorio se llevaron a cabo las pruebas de campo (en Mallorca) sobre un transformador de 160 MVA y tres columnas YNyn0d11 230/70,9/24 kV. En total se realizaron 26 maniobras de energización durante dos días y a través de los registros se pudo verificar que tras el ajuste del relé, las corrientes de energización resultaron muy pequeñas. Se repitieron los ensayos nueve meses después con cinco maniobras, todas de nuevo virtualmente ausentes de corrientes de energización.

El resultado satisfactorio de cada una de estas etapas, desde la investigación hasta la demostración en campo, ha concluido con la validación de la tecnología.

Estudios posteriores han valorado positivamente la incorporación de esta tecnología en proyectos reales de ingeniería de Red Eléctrica, por lo que después de pasar el preceptivo proceso de normalización se ha homologado para su uso. Así, el primer proyecto real de aplicación de esta tecnología va a ser en los transformadores de la interconexión de 132 kV Mallorca-Ibiza. Adicionalmente se está analizando su uso en futuros desarrollos insulares, cables y reactancias.

Periodo:

El proyecto se ha desarrollado entre los años 2012 y 2014 inclusive.

En colaboración con:

Universidad de Sevilla. Socio tecnológico: VIZIMAX.

Beneficios que reporta al sistema eléctrico:

Este proyecto supone una solución innovadora que permitirá a Red Eléctrica:

  • Incrementar de la fiabilidad del sistema eléctrico.
  • Incrementar de la seguridad de suministro.
  • Alargar la vida útil de los activos de transporte, mitigando los efectos nocivos generados por las corrientes de energización.