Sobrecarga de los transformadores de distribución basado en la normativa International Electrotechnical Commission 60076 en la Zona Sur de Lima

Abstract

Ante la creciente demanda de energía eléctrica surge la problemática de sobrecarga en la infraestructura eléctrica, en específico en el elemento más importante de un sistema de distribución eléctrica, como lo es el transformador. La sobrecarga en los transformadores puede llevar a generar las siguientes dificultades para la empresa distribuidora de energía eléctrica, el incremento en la inversión debido a la necesidad de reemplazar los transformadores sobrecargados y el aumento en los plazos de atención a nuevos clientes. Por lo antes mencionado, en el presente trabajo se busca establecer un correcto enfoque para la sobrecarga de los transformadores de distribución de la zona sur de Lima. Para ello se tomó como base teórica la normativa International Electrotechnical Commission (IEC) 60076, la cual nos indica que los transformadores pueden trabajar bajo sobrecarga siempre que se cumplan ciertos requisitos, como lo son: el tiempo de sobrecarga, la temperatura máxima del devanado (Hot-Spot) y la velocidad de envejecimiento (V). La normativa, también nos brinda ecuaciones para el cálculo de las dos variables claves, las cuales son: el Hot-Spot y V, dando como resultado parámetros que nos permiten determinar si los transformadores pueden trabajar bajo sobrecarga o deben ser reemplazados por otros de mayor capacidad. Con la finalidad de efectuar y verificar las bases teóricas, se tuvo un objeto de análisis, el cual fue el transformador ubicado en la subestación eléctrica de distribución (SED) 03386A. La subestación antes mencionada se encuentra en servicio desde el año 1982, y se encarga de suministrar energía eléctrica a un sector de la población del distrito de Lurín. Debido a la necesidad de seguir atendiendo nuevos clientes, se realizó la venta de un nuevo suministro dentro del radio de acción de dicha subestación, por ello se tuvo que verificar la sobrecarga del transformador y determinar si se requiere su cambio o puede seguir trabajando bajo sobrecarga, sin sobrepasar los parámetros indicados en la normativa IEC 60076, para el cálculo del Hot-Spot y V del transformador se recabó la información de dicha subestación, tal como, el tipo de subestación, el perfil de carga de la subestación, la temperatura ambiente en la subestación y el tiempo de funcionamiento del transformador, todos estos datos fueron obtenidos del Software Explorador, el cual sirve como almacenamiento y visualizador de datos. Y fueron procesados mediante una hoja de cálculo con las fórmulas planteadas por la normativa IEC 60076. Finalmente, al obtener los resultados verificamos que la sobrecarga del transformador no es crítica, por tal motivo puede continuar su operación hasta que el perfil de carga de la subestación se vea incrementado por nuevos clientes o por el incremento progresivo del consumo de energía en la zona.

Given the growing demand for electric power, the problem of overloading the electrical infrastructure arises, specifically in the most important element of an electrical distribution system, which is the transformer. Overloading transformers can lead to the following difficulties for the electrical distribution company: increased investment due to the need to replace overloaded transformers and increased service times for new customers. For the reasons mentioned above, this paper seeks to establish a correct approach to overloading distribution transformers in the southern area of Lima. To do so, the International Electrotechnical Commission (IEC) 60076 standard was taken as a theoretical basis, which indicates that transformers can work under overload provided that certain requirements are met, such as: overload time, maximum winding temperature (Hot-Spot) and aging speed (V). The regulations also provide us with equations for calculating the two key variables, which are: Hot-Spot and V, resulting in parameters that allow us to determine whether the transformers can work under overload or should be replaced by others with greater capacity. In order to carry out and verify the theoretical bases, an object of analysis was used, which was the transformer located in the electrical distribution substation (SED) 03386A. The aforementioned substation has been in service since 1982 and is responsible for supplying electricity to a sector of the population of the Lurín district. Due to the need to continue serving new customers, a new supply was sold within the radius of action of said substation, so it was necessary to verify the transformer overload and determine if it required its replacement or if it can continue working under overload, without exceeding the parameters indicated in the IEC 60076 standard. To calculate the Hot-Spot and V of the transformer, information was collected from said substation, such as the type of substation, the load profile of the substation, the ambient temperature in the substation and the operating time of the transformer. All of this data was obtained from the Explorer Software, which serves as data storage and display. And it was processed using a spreadsheet with the formulas set out in the IEC 60076 standard. Finally, upon obtaining the results, we verified that the transformer overload is not critical, for this reason it can continue its operation until the load profile of the substation is increased by new customers or by the progressive increase in energy consumption in the area.