Desbalance de corriente en subestaciones trifásicas con configuración DELTA aterrizada en el secundario.

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Subestaciones Trifásicas con configuración DELTA aterrizada en el secundario

Existen dos tipos de subestaciones trifásicas que poseen la configuración DELTA aterrizada en el secundario:

*Subestación trifásica ESTRELLA-DELTA La conexión estrella-delta o estrella-triangulo, se usa generalmente para bajar de un voltaje alto a uno medio o bajo. Una razón de ello es que se tiene un neutro para aterrizar el lado de alto voltaje lo cual es conveniente y tiene grandes ventajas. Esta conexión no presenta problemas con los componentes en sus voltajes de terceros armónicos, puesto que se consume una corriente circulante en el lado de la delta (triangulo). Esta conexión se establece con respecto a cargas desequilibradas, debido a que la delta redistribuye cualquier desequilibrio que se presente.

*Subestación trifásica DELTA-DELTA: Esta conexión no tiene desplazamiento de fase y tiene la ventaja que no tiene problemas con cargas desequilibradas o armónicos, además se puede quitar un transformador para mantenimiento o reparación y queda funcionando con dos transformadores pero como banco trifásico, este tipo de configuración se llama triangulo abierto, delta abierta o configuración en V, en esta configuración entrega voltajes y corriente de fase con las relaciones correctas, pero la capacidad del banco representa el 57.74% (1/v(3)) de la capacidad nominal total disponible con tres transformadores en servicio.

En el presente Blog nos enfocaremos en la configuración ESTRELLA-DELTA ya que en los sistemas de distribución y para aplicaciones con bancos de transformadores es el tipo de configuración más común debido a los niveles de aislamiento en los transformadores, sin embargo, los conceptos expuestos aplican para ambos tipos de subestaciones.

A continuación se muestra el esquema de conexión de dicha subestación.

Este tipo de subestaciones es ideal cuando se tiene carga de fuerza trifásica como motores industriales, bombas de agua, Maquinaria automatizada para producción en masa, entre otros ya que permite manejar corrientes un poco menores que los sistemas en Estrella a 208V y también reduce los problemas de Armónicos que afectan a los equipos. Los componentes del tercer armónico (los mas considerables en cuanto a magnitud) son co-fase y por lo tanto se cancelan en la línea. Este tipo de subestaciones obliga la realización de sistemas  de distribución monofásico para los circuitos de iluminación y tomacorrientes ya que posee una fase alta a 208V entre linea y neutro.

El problema de desbalance ocurre cuando el diseño de la instalación considera en su mayoría carga monofásica y no se posee carga trifasica o de fuerza, provocando que la corriente en la fase alta sea mucho menor que las corrientes en las demás fases. A continuación se muestra una medición realizada por INESERMA a una subestación que presenta dicho problema

Puede observase que las lineas L1 y L2 están balanceadas entre ellas, sin embargo L3 posee un desbalance de aproximadamente un 300% respecto a las otras lineas. En esta aplicación el problema detectado es la sobreutilización de tableros monofásicos (L1 y L2) para controlar cargas de aires acondicionados la cual representa mas del 60% de la carga demandada por la subestación.

Se recomienda para solucionar este tipo de problemas de desbalance la separación de carga de fuerza de la carga monofásica de luces y tomas por medio de tableros trifásicos de distribución, y realizar un balanceo de corrientes individualmente en cada tablero. De esta manera puede reducirse significativamente esta problemática hasta niveles aceptables por el NEC.

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