Ingeniero Elecrisisa

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IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 8, NO. 6, DECEMBER 2010

Selection of Asymmetrical Transformers Banks with Emphasis in Losses and Efficiency
M. A. de Armas and G. Garcia
Abstract— In many power distribution systems when threephases and single-phase loads are combined is common to use asymmetrical transformers banks. Although different connections can be used, the most usual formixes loads, is the wye/delta-grounded three elements transformer bank where one of the transformers, the one with the higher capacity, is called the lighting transformer and the other two power transformers. The lighting transformer in the secondary side is grounded and also supplies the single-phase loads. In rural and low load systems the open-delta and open-wye connections are frequently used.This paper show an optimization process based on artificial intelligence technique; genetic algorithm, to determinate the most adequate capacity of each transformers of the asymmetrical bank based on losses and life cycle cost reduction. The goal is to increase the efficiency and reduce cost of power transformers banks operating in field conditions. This article exposed as a study case atransformer bank supplying Cienfuegos’s University in Cuba. The procedure can be applied to other transformers configuration as well as to three phase power transformers. The result obtained show increased efficiency and reduced cost of the Cienfuegos’s installation. Keywords— Operational efficiency; transformers bank; artificial intelligence. asymmetrical

Figura 1. Banco Estrella /Delta – aterrada.Para determinar la capacidad de cada uno de los transformadores que componen el banco diversas compañías emplean la experiencia, nomogramas o ciertas reglas empíricas y este procedimiento ha funcionado bien con relación al objetivo de brindar el servicio. Esta cuestión ha sido abordada por otros investigadores sin enfatizar en el uso racional de la energía en varios trabajos [3], [4], [5]. Hoydados los altos precios de los combustibles cerca de lo prohibitivo para muchos y debido al impacto ambiental de los procesos energéticos, dañino para todos, es un aspecto prácticamente obligatorio e importante reducir las pérdidas y mejorar la eficiencia en la transformación de la energía eléctrica. II. DESARROLLO

NA parte considerable de los servicios de distribución que suplen cargas trifásicasy monofásicas utilizan bancos de transformadores asimétricos compuestos por un transformador que lleva la carga monofásica y uno o dos transformadores de menor capacidad, denominados transformadores de fuerza, que complementan el servicio trifásico. Existen varias configuraciones; entre las más comunes: [1], [2] 1. Estrella-aterrada /Delta 2. Estrella /Delta 3. Delta/Delta 4.Delta/Estrella-aterrada 5. Delta y Estrella-abierta La conexión más utilizada para magnitudes de carga superiores a 100 kVA es la estrella/delta-aterrada donde el transformador de alumbrado posee su centro aterrado y sirve las cargas a 110/220 V. Ver Fig. 1.

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I. INTRODUCCIÓN

Diversos son los aspectos a considerar. Con la capacidad del transformador están relacionadas las pérdidas de cobre y de núcleo, laeficiencia nominal, el factor de carga para la máxima eficiencia, el costo inicial, etc. Con el tipo de conexión y las fluctuaciones de carga del sistema se define el estado de carga de cada uno de ellos, la eficiencia, los costos operacionales y la racionalidad en la utilización de la energía. Un análisis integral de la capacidad que deben tener los bancos desde el punto de vista de las pérdidas yla eficiencia energética es el objetivo central de este trabajo y no es tarea común de las compañías, quienes normalmente sólo se dedican a satisfacer determinado nivel de demanda en el servicio. Debido a la propia naturaleza de la carga existe una complejidad adicional ya que generalmente tanto las corrientes como las tensiones pueden estar desbalanceadas. La tradición para abordar los sistemas...