Infraestructura inteligente: las tecnologías de transformadores ofrecen una solución viable para la confiabilidad de la red

Jun 13, 2023

El sector energético de la India evoluciona constantemente y adopta nuevas tecnologías de transformadores para mejorar la eficiencia de la red, reforzar la seguridad energética y facilitar la integración de fuentes de energía renovables. Mientras tanto, las tecnologías de transformadores han experimentado avances significativos para satisfacer los requisitos cambiantes de las empresas de servicios públicos de energía y adaptarse a la naturaleza dinámica de la red. La evolución de los diseños y características de los transformadores ha sido impulsada por varios factores, incluida la necesidad de optimización del espacio, reducción de costos, mayor vida útil de los activos, mejores materiales del núcleo, mejores medidas de seguridad, integración de concentradores digitales, menores tasas de falla y menores niveles de ruido.

Los transformadores de corriente continua de alto voltaje (HVDC), los transformadores de desplazamiento de fase, los transformadores de acoplamiento, los transformadores rellenos de aceite de éster, los transformadores de tipo seco, los transformadores ecológicos y los transformadores inteligentes se encuentran entre las tecnologías de vanguardia que están remodelando el sector energético. A medida que las empresas de servicios públicos priorizan la modernización de la red, invertir en estas nuevas y avanzadas tecnologías de transformadores puede resultar una solución viable para garantizar una red segura, confiable y rentable. Al adoptar estas tecnologías innovadoras, pueden abordar eficazmente la creciente demanda de una infraestructura energética más eficiente y sostenible en el país.

Tecnologías de transformadores nuevas y emergentes.

Transformadores HVDC: Los transformadores HVDC tienen una inmensa importancia en la transmisión de electricidad a largas distancias. Su principal aplicación es en estaciones convertidoras HVDC, donde convierten corriente alterna (CA) en corriente continua (CC), asegurando una transmisión altamente eficiente, con pérdidas mínimas. El valor de la tecnología HVDC se vuelve particularmente evidente cuando se transmite energía desde fuentes de energía renovables distantes a los centros de carga, lo que facilita la integración perfecta de la energía renovable en la red.

Transformadores desfasadores: Los transformadores desfasadores cumplen un propósito crucial en el control del flujo de energía en las líneas de transmisión. Esto se puede lograr permitiendo el ajuste del ángulo de fase entre los voltajes de entrada y salida. A través de este control dinámico del flujo de energía, estos transformadores desempeñan un papel clave en la optimización de la estabilidad de la red y el alivio de la congestión, particularmente en sistemas de energía interconectados.

Transformadores de acoplamiento: Los transformadores de acoplamiento desempeñan un papel vital en los sistemas de transmisión de CA flexibles (FACTS), mejorando el control, la estabilidad y las capacidades de transferencia de energía del sistema de transmisión. Estos transformadores facilitan la conexión entre la red y el compensador estático síncrono (STATCOM), un dispositivo FACTS responsable de suministrar cantidades dinámicas, precisas y ajustables de potencia reactiva al sistema de alimentación de CA conectado. Como STATCOM no se puede conectar directamente a redes de alto voltaje como 220 kV y 400 kV, un transformador de acoplamiento sirve como dispositivo intermediario, permitiendo el flujo de energía bidireccional entre el sistema STATCOM y la red de alta tensión. A diferencia de los transformadores convencionales, el control de voltaje del transformador de acoplamiento lo maneja el sistema STATCOM, eliminando la necesidad de un cambiador de tomas.

En aplicaciones STATCOM, la función elevadora del transformador de acoplamiento es de suma importancia y requiere consideraciones de diseño específicas para cumplir con estos requisitos. Los dispositivos STATCOM colocados correctamente en el sistema mejoran la capacidad de carga y la estabilidad y reducen las pérdidas de la red a través del proceso de optimización. En general, los transformadores de acoplamiento en los sistemas FACTS mejoran la eficiencia y la estabilidad de la red de transmisión de energía.

Transformadores llenos de aceite de éster: Mientras que los transformadores tradicionales dependen de aceites minerales como fluido aislante, los transformadores llenos de éster utilizan ésteres naturales como aislamiento líquido. El uso de ésteres naturales ofrece una ventaja significativa sobre el uso de aceites minerales debido a sus mayores propiedades de resistencia al fuego. Con un punto de inflamación de alrededor de 360 ​​ºC, aproximadamente el doble que el del aceite mineral, y un punto de inflamación de 320 ºC, los transformadores rellenos de éster son mucho menos susceptibles a los riesgos de incendio. Además, en caso de fuga, los transformadores rellenos de éster superan a sus homólogos convencionales porque los ésteres naturales son biodegradables. Esta propiedad minimiza el riesgo de contaminación de los suelos, haciéndolos más respetuosos con el medio ambiente y reduciendo los posibles impactos ecológicos en caso de accidentes.

Transformadores tipo seco: Un transformador de tipo seco funciona sin el uso de ningún líquido como medio aislante o refrigerante para sus devanados y núcleo. En cambio, utiliza aire o gas como medio y utiliza resina epoxi o resina de poliéster como aislamiento. Los dos tipos principales de transformadores de tipo seco son los transformadores de resina fundida y los transformadores impregnados de presión al vacío. Los transformadores de tipo seco ofrecen numerosas ventajas, lo que los hace muy útiles en diversas aplicaciones. Están asociados con una mayor seguridad y confiabilidad, así como con la compatibilidad ambiental. Su instalación es sencilla y los requisitos de mantenimiento son mínimos. Estos transformadores exhiben una excelente capacidad de sobrecarga, ofrecen reducciones de costos, ofrecen un rendimiento excepcional, no presentan riesgos de incendio y ofrecen una resistencia notable. Tienen una larga vida útil y son adecuados para su uso en zonas húmedas y contaminadas. Sin embargo, los transformadores de tipo seco tienen algunas desventajas en comparación con los transformadores llenos de aceite; generalmente tienen un costo más alto. Suelen ser más grandes y pesados, lo que dificulta su manipulación y transporte. Los transformadores de tipo seco pueden ser más sensibles a ciertas condiciones y pueden producir niveles de ruido más altos que sus contrapartes llenos de aceite. A pesar de estas limitaciones, sus beneficios generales a menudo superan los inconvenientes, lo que los convierte en la opción preferida en diversas aplicaciones.

Transformadores verdes: Los transformadores ecológicos emergentes, diseñados para aplicaciones de ruido ultrabajo, incorporan aceite de éster para mejorar la seguridad contra incendios. Estos transformadores respetuosos con el medio ambiente presentan muchas ventajas sobre sus homólogos tradicionales. En particular, contribuyen a una menor huella de carbono y presentan un envejecimiento más lento, lo que promueve un rendimiento más duradero. Uno de los beneficios clave de los transformadores ecológicos es su menor costo de ciclo de vida. Mediante la implementación de tanques herméticamente sellados, eliminan la necesidad de un conservador de aceite y dispositivos asociados. Esta característica reduce significativamente los requisitos de mantenimiento, lo que resulta en ahorros de costos durante la vida útil del transformador.

Transformadores inteligentes: Los transformadores inteligentes están diseñados para ser adaptables, lo que les permite gestionar de manera eficiente las demandas fluctuantes de la red eléctrica. Su capacidad para monitorear y controlar el voltaje, la corriente y el factor de potencia los hace muy adecuados para manejar las incertidumbres que plantean las fuentes de energía renovables intermitentes, como la energía solar y eólica. A diferencia de los transformadores tradicionales que luchan con la variabilidad de las energías renovables, los transformadores inteligentes dan un paso adelante para cerrar la brecha, garantizando un flujo fluido y fluido de energía limpia. Más allá de su aplicación en la red principal, los transformadores inteligentes amplían su potencial a las microrredes y los recursos energéticos distribuidos. Gestionan hábilmente el flujo de electricidad entre la red principal y los sistemas de energía localizados, lo que da como resultado un suministro de energía más resistente y flexible, lo que a su vez refuerza la estabilidad general de la red. Entre las fortalezas clave de los transformadores inteligentes se encuentran su versatilidad y capacidades de comunicación. Apoyan la integración de fuentes de energía renovables y vehículos eléctricos, desempeñando un papel fundamental en el panorama energético moderno. A medida que esta tecnología madure y se vuelva más accesible, los transformadores inteligentes prometen tener un impacto significativo en el sector energético. Tienen el potencial de impulsar hacia un futuro eficiente, confiable y sostenible, donde las demandas dinámicas de una red moderna se gestionen de manera efectiva, allanando el camino para una infraestructura energética más limpia y resiliente.

Otros transformadores: Algunas de las otras tecnologías de transformadores de potencia utilizadas en la India incluyen transformadores de distribución, autotransformadores, transformadores de núcleo amorfo y transformadores móviles, entre otros. Los transformadores de distribución se utilizan ampliamente en las redes de distribución de energía de la India para reducir la electricidad de alto voltaje del sistema de transmisión a voltajes más bajos adecuados para el uso del consumidor. Estos transformadores garantizan un suministro eléctrico seguro y fiable a hogares, empresas e industrias. Los autotransformadores se emplean en situaciones donde se necesita un pequeño ajuste de voltaje, ya que tienen un solo devanado con derivaciones a lo largo de la bobina para variar la relación de voltaje. Se utilizan comúnmente en aplicaciones como la regulación de voltaje, donde la carga fluctúa como en la electrificación ferroviaria. Además, los transformadores de núcleo amorfo están diseñados para reducir las pérdidas de energía y mejorar la eficiencia energética. Utilizan aleaciones de metales amorfos para el núcleo, que tienen menores histéresis y pérdidas por corrientes parásitas en comparación con los núcleos tradicionales de acero al silicio. Estos transformadores contribuyen a la conservación de energía y a la reducción de las emisiones de carbono. Además, los transformadores móviles están diseñados para un despliegue rápido en situaciones de emergencia como desastres naturales o durante el mantenimiento de la red. Estas unidades portátiles proporcionan un suministro de energía temporal a instalaciones críticas y ayudan a restaurar la energía rápidamente en las áreas afectadas.

El camino a seguir

En los próximos años, es probable que seamos testigos de un aumento en la adopción de transformadores inteligentes por parte de las empresas de distribución y transmisión, que se convertirán en componentes vitales de la red eléctrica moderna. Estos transformadores funcionan de forma independiente para monitorear el voltaje y mantener una comunicación fluida con la red inteligente. Esta capacidad permite la gestión remota y ajustes en tiempo real de los parámetros del suministro de energía, lo que facilita una distribución de energía eficiente y receptiva.

En conclusión, las tecnologías de transformadores avanzan continuamente para satisfacer las necesidades cambiantes de los sistemas de energía y abordar los desafíos que enfrentan las empresas de servicios públicos. Al adoptar la tecnología adecuada, las empresas de servicios públicos pueden mejorar la confiabilidad de la energía, reducir las fallas y optimizar la gestión de activos para una infraestructura eléctrica más eficiente y confiable.