Ingeniería de transformadores elevadores para plantas solares FV, eólicas y sistemas BESS

Diseño de devanados secundarios múltiples (Dual LV / Split), mitigación de armónicos de inversores, pantallas electrostáticas puestas a tierra, dimensionamiento

1. Desafíos operativos en transformadores acoplados por inversor

Los transformadores elevadores que interconectan inversores solares de servicios públicos, turbinas eólicas y convertidores BESS funcionan bajo distorsión armónica y ciclos térmicos continuos PWM.

2. Arquitectura técnica Dual-LV (bobinado dividido)

CaracterísticaConfiguración doble LV (Dy11y11)Unidad estándar única-LV
Entradas del inversorInversores independientes 2 (2 × 1500 kVA)Entrada de inversor único
LV-LV DesacoplamientoAlta impedancia (ZLV1-LV2 ≥ 1.8 × ZHV-LV)Riesgo de diafonía directa
Escudo electrostáticoLámina de cobre entre HV y cada devanado LVBarrera aislante estándar

3. Cálculo del factor K armónico (IEEE C57.110)

Las pérdidas por remolinos en el devanado del transformador bajo corrientes de carga del inversor no sinusoidales se calculan mediante el Factor K:

K = ∑h=1h_{max} Ih2 · h2

Definiciones de parámetros:

  • h: Orden armónico (h = 3, 5, 7, 9, 11, …).
  • Ih: Corriente armónica normalizada como fracción de la corriente fundamental (Ih = ih / I1).

Los transformadores solares PV y BESS deben especificar K ≥ 4 a K ≥ 9 con conductores de bobinado CTC transpuestos.

4. DC Inyección de polarización y mitigación de saturación del núcleo

Para evitar la saturación de medio ciclo debido a las compensaciones del inversor DC, la densidad de flujo de diseño del núcleo se reduce en 5% - 8% (Bop ≤ 1.55 T).

*Referencia: IEC 60076-16:2018; IEEE Std C57.110-2018.*