1. Editorial
Hola, ¿Cómo están todos? En esta nueva entrega del Boletín he agregado un nuevo apartado con el nombre de “Comentarios al Editor” en vista de que he recibido verbalmente algunas observaciones aclaratorias al artículo anterior, sobre el Paralelo de Transformadores, que se las transcribo resumidas en esa nueva sección
Me agrada mucho recibir sus comentarios y sería de más beneficio para todos que los mismos me los hagan llegar vía correo electrónico para incluirlos en este Boletín tal como ustedes los envíen y así interactuar más con discusiones de temas que nos beneficien a todos.
El tema desarrollado en el apartado correspondiente al Artículo Técnico obedece a la sugerencia que me hizo el Ing. José Antonio Morales de la firma Tecnoconsult sobre el problema de ferrorresonancia en redes eléctricas.
2. Artículo Técnico
“Switcheo” de Bancos de Transformadores
Mi primera experiencia con el tema de ferrorresonancia fue cuando comencé a trabajar en la Compañía Nacional de Fuerza y Luz, S. A. (CNFL, S. A.), en 1979. Nos encontrábamos realizando un trabajo de instalación de un banco de transformadores para la Imprenta Nacional en la Uruca, cuando al terminar y proceder a energizar los transformadores, uno de los linieros de la cuadrilla cerró el primer cortacircuito (fusible) y luego al cerrar el segundo cortacircuito los pararrayos explotaron, las líneas primarias de la acometida cayeron cerca de nosotros y además de todo esto, el ruido que se escuchó, nos motivo más a correr.
La experiencia de la CNFL, S. A. hasta ese entonces (porque la mía apenas se comenzaba a gestar) con el uso del 34,5 kV, era únicamente para subtransmisión, principalmente para el sistema de interconexión de centrales hidroeléctricas sobre el Río Virilla, con muy poca o escasa distribución. A raíz de las recomendaciones de una firma Canadiense de Montreal, se comenzó a utilizar en nuestro país el 34,5 kV a partir de 1979 como tensión de distribución.
El banco de transformadores de la Imprenta Nacional era uno de los primeros a 34,5 kV con conexión del lado de media tensión en estrella flotante o en otras palabras con el neutro del banco sin conectar a tierra.
Actualmente tenemos gran cantidad de bóvedas de transformadores en áreas industriales y comerciales que utilizan bancos compuestos por tres transformadores de distribución monofásicos o transformadores trifásicos conectados a través de una acometida con cable subterráneo de varios metros y en el punto de transición aéreo-subterráneo, colocamos usualmente cortacircuitos con fusible de operación monofásica. En los casos en que dejemos el neutro flotante, principalmente en 24,94 kV o 34,5 kV, si realizamos la desconexión o cierre del banco en forma monofásica, tenemos una probabilidad muy alta de que nos suceda algo parecido a lo que les describí al inicio. He escuchado que a nivel de 13,8 kV se han presentado casos similares, pero no los he podido comprobar. La literatura sobre el tema menciona que a tensiones inferiores a 15 kV la probabilidad de que se presenten los sobrevoltajes es muy baja.
El problema descrito, conocido como ferrorresonancia, se presenta según se muestra en la Figura 1, cuando la reactancia inductiva de los transformadores se iguala con la reactancia capacitiva compuesta por los cables de potencia y la de los propios transformadores, originándose así el problema de resonancia.
El problema de ferrorresonancia en este caso se elimina cuando aterrizamos el neutro de la estrella del lado de media tensión, ya que estaríamos cortocircuitando las capacitancias mostradas. No obstante, si la conexión del lado de baja tensión es en delta, al aterrizar el neutro de la estrella, el banco de transformadores se convertiría en un banco de tierras y en caso de perderse una fase por falla en el alimentador primario, esta sería realimentada por el banco de transformadores, con el consiguiente peligro para el personal de la empresa eléctrica y casi siempre con el seguro fundido del fusible primario que protege al transformador correspondiente con la fase faltante.
En resumen, el uso de la conexión estrella-estrella, con ambos neutros aterrizados, en bancos trifásicos de transformadores, evita el problema de ferrorresonancia bajo condiciones de switcheo monopolar o falta de una fase.
Una condición importante, de tomar en consideración en la solución planteada, en caso de utilizar transformadores trifásicos, es que estos sean construidos con núcleo de cinco columnas para evitar el calentamiento del tanque bajo condiciones de desbalance. Este aspecto no se analiza aquí, pero podríamos revisarlo en un próximo Boletín.
Si la conexión es en delta del lado de media tensión, podría presentarse el mismo fenómeno de ferrorresonancia y en este caso una solución aceptable pero más costosa, sería que la protección, apertura y cierre del banco de transformadores sea de operación tripolar.
Desde mi punto de vista la solución más segura en los niveles de tensión de 24,94 kV y 34,5 kV es utilizar la conexión estrella-estrella, con ambos neutros aterrizados y cuando se requiera algún voltaje en el nivel de baja de tensión que no pueda lograrse con esa conexión, recurrir a una etapa adicional de transformación. Existen otros métodos utilizados por las empresas eléctricas para mitigar estos problemas, pero en algunas ocasiones se vuelven incómodos de poner en práctica.
3. Libro Recomendado
Hemos encontrado que algunos ejemplares del libro del Ingeniero Ernesto Gallo M., sobre el “Diagnóstico y Mantenimiento de Transformadores en Campo”, tienen un error de compaginación. Revisen las páginas 17 y 147, si están mal, por favor, contacten a la Sra. Elena Ureña, Tel: 222-2789, para cambiarles el libro.
4. Comentarios al Editor
En relación con el artículo anterior sobre la puesta en funcionamiento
de transformadores en paralelo, deseo aclarar, por iniciativa de algunos compañeros,
que el artículo se refiere al paralelo de transformadores monofásicos
de distribución. No obstante, los aspectos mencionados aplican también
a los trifásicos, sólo que cuando se tienen que colocar en paralelo
unidades trifásicas debemos revisar además el diagrama de polaridad
de cada uno para garantizar la correcta secuencia de fases y su polaridad.
Cabe aclarar que cuando se tienen unidades monofásicas debemos adicionalmente
también prestar atención a la polaridad de cada unidad.