Sistema Trifásico Desequilibrado - Causa y Solución

La principal fuente de energía para la mayoría de las instalaciones industriales, así como para numerosos pequeños comercios y talleres, es el omnipresente suministro eléctrico trifásico. Los sistemas de energía trifásicos sirven como marco fundamental para la infraestructura eléctrica moderna, ofreciendo un método resistente y eficiente para distribuir energía eléctrica. Para garantizar tanto la seguridad como la eficiencia, es imperativo planificar meticulosamente la instalación de un sistema eléctrico trifásico.

En este artículo dilucidaremos el significado de cargas desequilibradas en un sistema trifásico y profundizaremos en sus posibles causas . Además, integraremos la discusión con los sistemas de energía solar trifásicos, explicando cómo aliviar dichos desequilibrios. Además, introduciremos la funcionalidad de salida desequilibrada en los sistemas de energía solar para mejorar la estabilidad y eficiencia general del sistema.

¿Qué razones pueden desequilibrar trifásica desequilibrada?

La carga desequilibrada es un fenómeno que ocurre cuando la corriente o el voltaje en cada fase dentro de los sistemas de energía trifásicos es desigual .

En un sistema trifásico perfectamente equilibrado, las cargas en cada fase son idénticas en términos de magnitud y factor de potencia. Sin embargo, en escenarios del mundo real, las cargas conectadas a cada fase pueden tener diferentes requisitos de energía.

Este desequilibrio puede ocurrir cuando ciertos dispositivos demandan energía trifásica, mientras que otros funcionan de forma independiente utilizando energía monofásica. Además, una distribución desigual de la energía entre las fases puede resultar de variaciones en el consumo total de energía de los equipos en cada fase.

Además de la distribución desigual del consumo de energía entre los equipos eléctricos, también es posible que los componentes del sistema de energía contribuyan a cargas desequilibradas, como:

• Impedancias desiguales
  Variaciones en la impedancia de los componentes que pueden deberse a diferencias en longitudes de cables, tamaños de cables o variaciones en las resistencias de los transformadores .
• Fallos en el sistema
  Las fallas ocurren cuando se pierde una de las fases de un sistema trifásico. Esto puede suceder debido a un fusible quemado, un disyuntor defectuoso o un conductor dañado. Las dos fases restantes tienen que soportar toda la carga, lo que provoca un desequilibrio.
• Armónicos
  Los armónicos, que son múltiplos de la frecuencia fundamental, pueden introducir corrientes y tensiones desequilibradas en un sistema trifásico. Las cargas no lineales, como los variadores de velocidad, pueden contribuir a la formación de armónicos.

¿Qué sucede si la salida está desequilibrada en un sistema trifásico?

1. Las cargas desequilibradas en un sistema trifásico pueden causar sobrecarga en algunas fases y subcarga en otras , lo que afecta el rendimiento del electrodoméstico, la eficiencia del sistema y corre el riesgo de sobrecalentar y dañar el equipo.

2. Puede generar corrientes y voltajes armónicos , lo que genera problemas de resonancia en el sistema, lo que a su vez causa distorsión de voltaje, daños al equipo y pérdidas de energía adicionales.

3. Las cargas desequilibradas también pueden provocar un rendimiento deficiente del factor de potencia , donde un factor de potencia bajo genera un mayor consumo de energía y facturas de electricidad más altas.

Protección contra trifásica desequilibrada

1. Compensación de potencia reactiva

En esfuerzos prácticos, recopile y registre datos pertinentes para mejorar la capacidad predictiva con respecto a las condiciones de carga de energía. La utilización de dispositivos de compensación de potencia reactiva , junto con la conexión estratégica de cantidades variables de condensadores entre las fases correspondientes y las líneas neutras, contribuye significativamente a compensar cada fase y mitigar eficazmente las corrientes reactivas desequilibradas.

2. Calcular y Controlar la tasa de desequilibrio

Lograr un equilibrio de carga absoluto en sistemas de energía trifásicos reales suele ser un desafío, y nuestro enfoque está en lograr un equilibrio relativo. Para lograr este objetivo, mida las corrientes de línea trifásicas y redistribuya la carga de la fase con la corriente más alta para equilibrar las corrientes trifásicas lo más cerca posible . Esto asegura que el desequilibrio de las corrientes trifásicas se alinee con los criterios de equilibrio establecidos por las autoridades nacionales y pertinentes. El desequilibrio máximo no debe ser superior al 5% entre fases .

A la hora de calcular el desequilibrio de corrientes trifásicas, la fórmula habitualmente utilizada es la siguiente:

Por ejemplo :
Suponiendo que las corrientes trifásicas son IA = 9 A, IB = 8 A, IC = 4 A, la corriente promedio trifásica es 7 A. Las diferencias entre las corrientes de fase y el promedio trifásico son 2A, 1A, 3A. Tomando la diferencia máxima, es decir, (Corriente de fase MÁXIMA - Corriente promedio trifásica) = 3A, el desequilibrio de corriente trifásica es 3A/7A * 100%.

Los inversores trifásicos suelen contar con funciones de protección contra sobrecargas y sobretensiones. En caso de un fenómeno de desequilibrio severo, el inversor implementará automáticamente las medidas de protección correspondientes. Por lo tanto, hacer referencia al método de cálculo antes mencionado y distribuir adecuadamente las cargas es igualmente aplicable a los sistemas de energía solar trifásicos.

Por eso, antes de activar el inversor trifásico para alimentar la carga, es fundamental planificar previamente los dispositivos eléctricos que se conectarán a cada fase, procurando que la potencia de cada fase sea lo más igual posible . Suponiendo que la potencia de salida total del inversor es de 15 kW, la potencia de cada fase debe constituir un tercio de la potencia total, que es de 5 kW. Durante la operación del sistema, el método mencionado se puede aplicar para el monitoreo.

Para sistemas fotovoltaicos trifásicos recomendamos encarecidamente el inversor híbrido SOLXPOW . Este inversor permite un desequilibrio de carga del 100%/110%, lo que permite a los usuarios asignar cargas de manera flexible y maximizar los beneficios de la energía solar al tiempo que garantiza la confiabilidad y seguridad del sistema.

¿Por qué necesita un inversor can salida desequilibrada trifásica al 110% a nivel de fase individual?

El inversor de la serie SOLXPOW es un inversor híbrido multifuncional conectado a la red, equipado con un medidor de electricidad inteligente dedicado. La plataforma en la nube monitorea y controla todo el sistema de energía, admitiendo una salida desequilibrada del 110%/100% (según el modelo específico).

¿Qué es un inversor con salida desequilibrads 100% o 110%?

Una salida 100% desequilibrada significa que cada fase del inversor trifásico puede generar una potencia que oscila entre 0 y 1/3 de la potencia de salida nominal . En otras palabras, la variación en la producción entre dos fases cualesquiera puede ser hasta 1/3 de la producción nominal.

Una tolerancia de salida desequilibrada del 110% significa que la potencia de salida de cada fase del inversor puede alcanzar 1.1 veces el valor logrado con una salida desequilibrada del 100% (de 0 a 11/30 de la potencia nominal del inversor). La función de salida desequilibrada mejora la flexibilidad y el rendimiento general del sistema solar.

Los beneficios del inversor con salida desequilibrada trifáasica

Si se encuentra con situaciones como limitaciones de exportación en ciertos países o carga de energía de fase individual en ubicaciones específicas, el inversor trifásico SOLXPOW se destaca como la opción óptima por las siguientes razones:

1. Maximizar el autoconsumo

En los países que limitan las exportaciones , la salida desequilibrada del inversor alinea la potencia de salida con el consumo de carga de cada fase. Este enfoque difiere de generar energía limitada en función de la demanda de fase mínima, lo que evita un desperdicio significativo de energía solar .

2. Mínima la factura de la luz

En lugares donde la energía se carga individualmente para cada fase ,
el inversor distribuye energía individualmente a cada fase, independientemente de la fase de carga mínima. Realiza una transición suave a la energía de la red durante condiciones solares insuficientes, lo que reduce la dependencia y proporciona importantes ventajas de costos. El excedente de energía se inyecta a la red para mejorar la eficiencia general.

Conclusión

A continuación se ofrece una descripción general del concepto, las causas, el cálculo y las recomendaciones para mitigar cargas desequilibradas en sistemas de energía trifásicos.

En nuestras próximas entradas del blog profundizaremos en el ámbito de los sistemas fotovoltaicos trifásicos, comparando inversores con salida 100% equilibrada y 100% desequilibrada . Haremos hincapié en las ventajas de utilizar un inversor de salida 100% desequilibrado en varios escenarios , dilucidando su rendimiento superior en diferentes condiciones. No dude en suscribirse a nuestro boletín para obtener más información o comuníquese con nosotros si tiene consultas sobre productos.