Análisis del rendimiento en una flota de transformadores europeos

Abstract

Los transformadores son máquinas eléctricas que convierten la energía eléctrica a partir de un nivel de tensión a otro. Ellos son una parte esencial de la distribución de la energía eléctrica. Para llevar a cabo estas transformaciones, que dan lugar a un correcto funcionamiento del sistema eléctrico, se requieren diferentes tipos de transformadores en las redes de transmisión y distribución, con una amplia gama de voltajes de funcionamiento. Las pérdidas de energía a lo largo de las redes de distribución de energía varían de un país a otro. Aunque los transformadores son dispositivos muy eficientes, siendo su rendimiento a veces superior al 99%, pero el hecho de estar energizado las 24 horas del día durante todo el año y que su vida operativa lo general oscila entre 20 a 40 años, significa que estas máquinas son el segundo componente con mayores pérdidas en la red de distribución. La mejora de la eficiencia de estas máquinas contribuye a la seguridad del abastecimiento energético y a la reducción de la demanda de recursos naturales. En este trabajo se hará una introducción del funcionamiento del transformador, explicando las pérdidas energéticas que lleva consigo y a que son debidas. Se situará al lector en el marco actual económico y medioambiental. Realizando un estudio sobre datos obtenidos se verá el stock de transformadores actuales y sus características (tipo, potencia, rendimiento,…). También veremos si las ventas realizadas se corresponden a los reemplazamientos o si hay nuevas instalaciones. También se comentarán los precios de los transformadores incluyendo un caso práctico en el que se observa su rentabilidad. Para terminar con la parte de estudio del marco actual de los generadores se describirán nuevos cambios en el diseño de estos que mejoran su eficiencia. Por último este trabajo lleva a cabo una caracterización de la eficiencia energética de los transformadores de potencia a través del uso de un parámetro, que es el máximo rendimiento, el cual se determina cuando el nivel de carga en la máquina es óptimo. El rendimiento máximo es independiente del índice de carga, la impedancia o el nivel de tensión del transformador. Por lo tanto, este valor característico permite una comparación entre los diferentes tipos de transformadores. En el último gran bloque que compone este trabajo se muestra características de una flota de grandes transformadores europeos. En este estudio se analiza la eficiencia energética de los transformadores de la muestra. Los niveles de desempeño que se encuentran en esta población de los transformadores se compara con los límites establecidos por el Reglamento de la UE 548/2014 de 21 de mayo de 2014 se aplica la Directiva 2009/125 / CE del Parlamento Europeo y del Consejo en lo que respecta a las pequeños, medianos y grandes transformadores de potencia. Con los resultados de esta comparación, un escenario futuro en el que todos los transformadores en funcionamiento cumplen con los requisitos legales es emprendido. Esto permite la observación de los ahorros de energía causados por esta nueva Directiva y la reducción en las emisiones de CO2 obtenidas. El efecto de diferente índice de carga en el rendimiento también se evalúa en la última parte de la sección. El objetivo es observar si es necesario definir nuevos límites de eficiencia energética que deben alcanzarse para nuevos transformadores y analizar qué porcentaje de los transformadores en funcionamiento no alcanzar estos nuevos objetivos de eficiencia. Realizaremos este mismo estudio para transformadores de mayor potencia, no comprendidos dentro de esta norma, para poder así observar diferencias entre la eficiencia a distintas potencias y un posible escenario futuro donde se desee aumentar el rendimiento de transformadores de grandes potencias.