1 Descripción generalEl transformador de 3 devanados es un elemento de 3 puertos que conecta 3 cubículos en la red. PowerFactory viene con un modelo incorporado para transformadores de tres devanados que se explica en este documento. La Sección 2 presenta los modelos secuenciales equivalentes del transformador de tres devanados, incluidos los cambiadores de tomas generalizados (para fase y magnitud). Los parámetros de entrada también están cubiertos en esta sección. En la Sección 3 se explican los problemas específicos de manejo de PowerFactory. La Sección 4 discute aplicaciones típicas de transformadores de tres devanados en sistemas de potencia. 2 Diagramas modelo y parámetros de entrada 2.1 Modelos de secuencia positiva y negativa Los modelos detallados de secuencia positiva con impedancias en cada unidad se muestran en la Figura 2.1 y la Figura 2.2. Los modelos de secuencia negativa son idénticos a los modelos de secuencia positiva. Cada uno de los devanados HV, MV y LV tiene una resistencia y una reactancia de fuga designadas por rCu y X� junto con las iniciales de devanado correspondientes. Un transformador ideal con una relación de vueltas de 1: 1 une los tres devanados en el punto de estrella magnética. Los modelos también incluyen una reactancia de magnetización y una resistencia a la pérdida de hierro designadas respectivamente por xM y rFe. La reactancia de magnetización y la resistencia a la pérdida de hierro se pueden modelar en diferentes posiciones (por defecto: punto estrella, lado HV, lado MV o lado LV). También la posición de los grifos se puede cambiar desde el punto de estrella (Figura 2.1) a los lados del terminal (Figura 2.2) con la posición predeterminada siendo el punto de estrella Figura 2.1: modelo de secuencia positiva PowerFactory del transformador de 3 devanados, tomas modeladas en el punto de estrella Figura 2.2: modelo de secuencia positiva PowerFactory del transformador de 3 devanados, tomas modeladas en terminales 2.2 Parámetros de entrada de secuencia positiva Las siguientes secciones describen brevemente las mediciones realizadas para determinar los parámetros de un transformador de tres devanados. 2.2.1 Medición HV-MV Figura 2.3: Cortocircuito en el lado MV, circuito abierto en el lado LV El devanado cortocircuitado (lado MV) debe llevar la corriente nominal de acuerdo con: La tensión de cortocircuito de secuencia positiva HV-MV puede calcularse a partir de la tensión medida en el lado HV: La parte real de la tensión de cortocircuito se puede especificar de diferentes maneras: • Pérdidas de cobre en kW: El flujo de potencia activo medido en kW se puede ingresar directamente en el campo de entrada correspondiente • Parte real de la tensión de cortocircuito en%: con PCu en kW. • relación X / R: Parte imaginaria de la tensión de cortocircuito HV-MV: Relación X / R para HV-MV: La tensión e impedancia de cortocircuito se refieren al mínimo de las potencias nominales de lado HV y MVside. 2.2.2 Medición de MV-LV Figura 2.4: Cortocircuito en el lado LV, circuito abierto en el lado HV El devanado en cortocircuito (lado LV) debe llevar la corriente nominal calculada como: La tensión de cortocircuito de secuencia positiva MV-LV puede calcularse a partir de la tensión medida en el lado MV como: La parte real de la tensión de cortocircuito se puede especificar de diferentes maneras: • Pérdidas de cobre en kW: El flujo de potencia activo medido en kW se puede ingresar directamente en el campo de entrada correspondiente • Parte real de la tensión de cortocircuito en%: con PCu en kW. • relación X / R: Parte imaginaria de la tensión de cortocircuito HV-MV: Relación X / R para HV-MV: La tensión e impedancia de cortocircuito se refieren al mínimo de las potencias nominales del lado MV y lado LV. 2.2.3 Medición LV-HV Figura 2.5: Cortocircuito en el lado LV, circuito abierto en el lado MV El devanado en cortocircuito (lado LV) debe llevar la corriente nominal calculada como: La tensión de cortocircuito de secuencia positiva LV-HV puede calcularse a partir de la tensión medida en el lado HV como: La parte real de la tensión de cortocircuito se puede especificar de diferentes maneras: • Pérdidas de cobre en kW: El flujo de potencia activo medido en kW se puede ingresar directamente en el campo de entrada correspondiente • Parte real de la tensión de cortocircuito en%: con PCu en kW. • relación X / R: Parte imaginaria de la tensión de cortocircuito LV-HV: Relación X / R para LV-HV: La tensión y la impedancia de cortocircuito se refieren al mínimo de las potencias nominales del lado LV y del lado HV. 2.2.4 Medición de la impedancia de magnetización Figura 2.6: Medición de pérdidas de hierro y corriente sin carga en el lado LV La corriente sin carga en% referida a la potencia nominal del lado HV se calcula de acuerdo con la siguiente ecuación :: I0 no midió la corriente de carga en kA PFe midió las pérdidas de hierro en kW Sref = Sr; HV en MVA ⇒ potencia de referencia en PowerFactoryis igual a potencia nominal en el lado HV La potencia activa medida PFe en kW se ingresa directamente en el campo de entrada de PowerFactory correspondiente. 2.2.5 Relación entre los parámetros de entrada y las impedancias absolutas La relación entre los parámetros de entrada en los diálogos de tipo y elemento y las impedancias absolutas se describe a continuación: Impedancia ZHV - MV visto desde el lado HV: Impedancia ZMV -LV vista desde el lado MV: Impedancia ZLV -HV vista desde el lado LV: 2.3 Modelos de secuencia cero El modelo de secuencia cero de un transformador de tres devanados depende del grupo vectorial de cada devanado. Las siguientes secciones describen los diferentes grupos de vectores, la medición de los datos de secuencia cero y los parámetros de entrada. Tenga en cuenta que las conexiones punteadas a los terminales neutros existen solo si la opción Punto Estelar Externo está habilitada (ver diálogo Transformador). La opción solo es posible si un lado (HV, MV o LV) está en estrella aterrizada (estrella conectada a tierra) o conexión a tierra Z. 2.3.1 Parámetros de entrada de secuencia cero De acuerdo con la Figura 2.7, las impedancias de secuencia cero no tienen influencia en la tensión de secuencia cero. Se recomienda que un transformador D-d-d configure la tensión de cortocircuito de secuencia cero igual a la tensión de cortocircuito de secuencia positiva. La Figura 2.8 muestra que el lado LV y el lado MV no tienen conexión de secuencia cero con los terminales. Ambos devanados delta están en cortocircuito en el sistema de secuencia cero. 3 Manejo de PowerFactory En PowerFactory cada bobinado de un transformador puede tener derivaciones, sin embargo, solo uno de los cambiadores de tomas puede controlarse en el cálculo del flujo de carga. La especificación de los cambiadores de tomas para cada devanado se realiza en la página de flujo de carga del tipo de transformador. Luego, en la página de flujo de carga del elemento, se especifica un cambiador de tomas para el control automático. Tenga en cuenta que para que el algoritmo de flujo de carga ajuste los grifos mientras se intenta encontrar una solución, en la página "Opciones básicas" del comando de flujo de carga, se debe habilitar la opción Ajuste de grifo automático de transformadores. Al ingresar voltajes de secuencia cero y positivos para un transformador de tres devanados, se debe tener en cuenta que se refieren a la potencia nominal mínima de los dos devanados. Por ejemplo, para un transformador 60/60/10 MVA, 132/22/11 kV, se especifica un valor del 10% para los voltajes de cortocircuito de secuencia positiva HV-MV y LV-HV. El valor de impedancia (referido al lado HV) de la impedancia entre los terminales HV y MV es mientras que el valor de impedancia (referido al lado HV) de la impedancia entre los terminales HV y LV es Es posible utilizar los fabricantes o cualquier otro dato de medición disponible para el cálculo del flujo de carga. Al hacer clic en la flecha hacia la derecha en la página de especificación de flujo de carga de un elemento de transformador, el usuario accede a una nueva ventana donde se muestra la opción Según el Informe de medición. Al marcar esta opción, se muestra una tabla donde los datos de las mediciones se pueden ingresar directamente (Figura 3.1). Figura 3.1: Página de entrada de datos de medición para el transformador de tres devanados 4 Aplicación en Power Systems el impacto de las corrientes de tercer armónico desde un lado conectado a estrella al otro lado conectado a estrella se reduce porque estas corrientes ven el lado conectado delta como un devanado cortocircuitado. El efecto se puede explicar usando los diagramas de secuencia cero en la Figura 2.9 y la Figura 2.11. Supongamos una fuente de tercer armónico en el lado de HV y una carga en el lado de MV. Para simplificar, las impedancias de magnetización y conexión a tierra se ignoran. Si las resistencias de bobinado de MT y BT y las reactancias de fuga se refieren al lado de AT, se obtiene el circuito de la Figura 4.1. La impedancia de la pierna media es normalmente mucho menor que la de la pierna derecha, por lo que se reduce el contenido de corriente de la tercera armónica de la carga. En esta aplicación, el devanado terciario puede ser interno sin terminales provistos para la conexión. Sin embargo, si los terminales se sacan del tanque del transformador, entonces el devanado terciario también se puede usar para conectar reactores en derivación, condensadores o SVC (Figura 4.2). En la figura 4.2, los devanados conectados en estrella se muestran como devanados separados; sin embargo, esta aplicación es común también en el caso de autotransformadores. Figura 4.1: Carga de secuencia cero conectada al secundario del transformador YN-yn-d Figura 4.2: Devanado terciario pequeño para secuencia cero y compensación reactiva Los transformadores Step-up especialmente para centrales hidroeléctricas pueden ser transformadores de tres devanados en los que hay un lado de alta tensión y dos lados de baja tensión con la misma capacidad de voltaje. Esto es rentable porque solo se necesita una celda para el lado de alta tensión (Figura 4.3). El mismo argumento se aplica a los transformadores de red, por ejemplo, en redes de distribución. Figura 4.3: Devanado terciario para ahorrar en la aparamenta de alta tensión Otra aplicación de los transformadores de tres devanados es cuando en algún lugar de la red se deben conectar tres niveles de tensión diferentes, por ejemplo, 132 kV, 22 kV y 11 kV. En los sistemas HVDC, se usan tres transformadores de bobinado para combinar dos rectificadores de 6 pulsos en uno de 12 pulsos para proporcionar un voltaje de CC más uniforme. En esta aplicación, se emplea el desplazamiento de fase 30_ entre un devanado conectado en estrella y un devanado conectado en delta (figura 4.4). Figura 4.4: Devanado terciario para 30_ cambio de fase