Studying and simulating transformer configuration to improve power quality

Estudio y Simulación de las configuraciones de transformadores para el mejoramiento de la calidad de energía

Este artículo presenta el estudio y la simulación de las configuraciones de transformadores para el mejoramiento de la calidad de energía, mostrando el sustento teórico basado en la expansión de las series de fourier y el análisis de las componentes simétricas. Se implementa un sistema de prueba en el laboratorio, realizando mediciones y verificando la efectividad de las configuraciones en la reducción del contenido armónico del sistema. Las configuraciones son modeladas utilizando el software PSCAD/EMTDC empleando como cargas de prueba rectificadores de 6 pulsos, así como variadores de velocidad.

INTRODUCCIÓN

Los efectos de los armónicos en la red eléctrica son variados, es decir, efectos instantáneos (en los instrumentos de medida y en los sistemas de comunicación) y a largo plazo (pérdidas adicionales en máquinas y transformadores, baterías de condensadores, calentamiento de cables y equipos, etc.). Las consecuencias son múltiples, por ejemplo, la pérdida de capacidad de aislamiento de los equipos (reducción de la vida útil o inoperatividad total) o el funcionamiento inadecuado de los sistemas de protección (que provoca la desconexión de cargas importantes y, por tanto, penalizaciones).

Existen diferentes soluciones para cada problema específico de contaminación armónica en los sistemas eléctricos, como la reactancia de choque, los filtros pasivos, las inductancias antirresonantes y otras soluciones que implican a la electrónica de potencia, como los filtros activos e híbridos.

El uso de transformadores permite reducir el contenido de armónicos de un sistema, especialmente cuando los convertidores se han conectado de forma que sus armónicos se terminan con los producidos por otros convertidores.

En este artículo se analizan diferentes configuraciones de transformadores que permiten reducir la contaminación armónica en un sistema causada por los armónicos 3º, 5º, 7º, 11º y 13º. Se estableció un sistema de prueba en el laboratorio y se utilizó un software para modelar las configuraciones en PSCAD / EMTDC, considerando las cargas no lineales (rectificadores y variadores de velocidad).