Diseño de métodos de gestión de carga por uso de almacenamiento distribuido y afectación en el nivel de envejecimiento en transformadores de distribución

Abstract

El estudio de transformadores es de primordial importancia, puesto que en el diseño de una subestación de distribución el transformador es uno de los equipos principales que la conforman y un deterioro anormal de los mismos puede significarle la salida prematura de funcionamiento ya sea por fallas externas o internas, estas últimas difíciles de detectar a tiempo, disminuyendo la confiabilidad del sistema. Existen dos métodos que tratan de linealizar la curva de demanda, el uno denominado desplazamiento de carga y el otro denominado almacenamiento distribuido. El enfoque del proyecto será el análisis del método de almacenamiento distribuido con el propósito de disminuir la temperatura interior del transformador, para así evitar un posible desperfecto en su operación. El propósito de este trabajo es realizar un análisis técnico sobre los diferentes parámetros que afectan la vida útil de los transformadores que alimentan a redes urbanas en un sector residencial del cantón Samborondón, y determinar qué tan beneficioso resulta tanto para la empresa distribuidora CNEL Guayas–Los Ríos y para los usuarios finales colocar sistemas de generación fotovoltaicas para extender la vida útil de los transformadores. En los transformadores de potencia en distribución es necesario conocer valores de temperatura, humedad ya que en caso de que estos parámetros se encuentren en valores muy altos representarán esfuerzos eléctricos, mecánicos que a la larga terminaran afectando su vida útil. El factor de utilización del transformador representa el desempeño del equipo en operación, es decir si está sobredimensionado o subdimensionado. Al aplicar el método de linealización de carga se tratará de reducir el mismo, conllevando a una variación de la eficiencia proporcionando un aumento de la vida útil del equipo. En el primer capítulo se detallan los conceptos de la investigación, las variables que lo afectan a través de los años de operación y los efectos que producen en el mismo, además de presentar datos de la vida útil del transformador. En el segundo se expone la metodología del estudio, la asociación de la cargabilidad con la temperatura del punto más caliente del devanado (HOT-SPOT) y el porcentaje de humedad en el interior del transformador. Mediante la curva de demanda diaria vista desde cada subestación se puede determinar la variación real de temperatura que provoca en los equipos a través del tiempo y cómo influirá en su envejecimiento a futuro. En el tercer capítulo se presentan los resultados implementando sistemas de generación solar con almacenamiento de carga distribuida (baterías), con la finalidad de ayudar a disminuir los picos de demanda. Los sistemas de generación solar residencial se diseñaron con seis y nueve paneles solares variando su entrega de potencia diaria mediante diferentes capacidades de inversores determinando que la opción con nueve paneles y un inversor de baja capacidad provoca la mayor reducción de temperatura del punto más caliente del devanado, disminuyéndola en tres y cuatro grados centígrados al pasar los años de funcionamiento del transformador.