Quines són les mesures d’estalvi energètic per a les subestacions?

Actualitza l'equipament antic de la subestació per obtenir guanys d'eficiència

Identifica actius antics amb elevades pèrdues: transformadors, equipaments de commutació i reactors que contribueixen a unes pèrdues paràsites del 12–18 %

Les subestacions més antigues solen tenir tot tipus d'equipaments obsolets, com ara transformadors, equipament de commutació i reactors, que consumeixen energia innecessàriament. Aquests components antics arriben a malgastar entre el 12 i el 18 per cent de l'energia total consumida per la subestació, especialment quan estan inactius i no fan res. Els transformadors amb nuclis desgastats perden més potència degut a problemes de magnetització i a les molestes corrents paràsites (corrents de Foucault). L'equipament de commutació també es deteriora amb el temps, ja que els contactes acumulen resistència, cosa que provoca problemes tèrmics. Els reactors tampoc són eficients, ja que els seus camps magnètics ja no s'acoplaren correctament. Per detectar aquests problemes abans que es facin greus, els tècnics solen fer servir càmeres tèrmiques per identificar zones calentes, realitzar proves de descàrregues parcials per avaluar l'estat de l'aïllament i instal·lar comptadors precisos per mesurar exactament quanta energia es perd. Aquest procés d'inspecció permet als equips de manteniment determinar quins components necessiten atenció amb més urgència. D’aquesta manera poden reparar primer els elements que causen major pèrdua, sense haver de substituir-ho tot alhora, estalviant així diners i reduint el consum innecessari d’electricitat.

Donar prioritat a les reformes amb un alt impacte: els transformadors de metall amorfi i els interruptors de circuit de buit redueixen significativament les pèrdues en buit i les pèrdues per commutació

Centri els esforços de renovació en les àrees que ofereixen el millor rendiment per a la inversió en millores d'eficiència. Dues opcions destacades són els transformadors de metall amorfi i els interruptors de potència al buit. Aquests transformadors de metall amorfi funcionen de manera diferent perquè els seus nuclis estan fabricats amb aliatges no cristal·lins en lloc d'acer convencional. Aquest disseny redueix les molestes pèrdues a buit aproximadament dos terços respecte als models tradicionals, cosa que significa menys energia desperdiciada quan els sistemes no estan en funcionament actiu. Els interruptors de potència al buit són un altre element revolucionari, ja que substitueixen l'aire o l'oli per aturar els arcs elèctrics durant les operacions de commutació. Interrompen el flux de corrent molt més ràpidament i de forma més neta, reduint les pèrdues de commutació uns 40 %. Quan decideixi on invertir, analitzi primer els patrons de càrrega i faci alguns càlculs bàsics de costos. Prengui com a exemple els transformadors de subestacions primàries: substituir aquests equips antics sovint permet estalviar més de deu mil euros anuals només en costos energètics. A més de millorar simplement l'eficiència, aquestes actualitzacions solen tenir una vida útil més llarga entre substitucions, necessiten menys revisions periòdiques i ajuden les empreses distribuïdores a complir els seus objectius medioambientals reduint simplement la quantitat d'energia que consumeixen les subestacions quan estan inactives.

Implementeu el manteniment basat en l'estat per minimitzar el desperdici d'energia a les subestacions

Substituïu els calendaris basats en el temps per un control impulsat per sensors: la imatgeria tèrmica, la descàrrega parcial i l'anàlisi de gasos dissolts (DGA) allarguen la vida útil de l'equipament i redueixen les pèrdues d'inactivitat fins a un 22%

Allunyar-se del manteniment programat cap a la monitorització basada en l'estat redueix el consum innecessari d'energia i fa que els actius duri més temps. La imatgeria tèrmica controla els transformadors per detectar acumulacions anòmales de calor abans que la situació es descontroli. Els sensors de descàrrega parcial detecten problemes d'aïllament en l'equipament de commutació i en les suports des del principi. A continuació, l'anàlisi de gasos dissolts (DGA) supervisa l'equipament ple d'oli per identificar senyals d'alerta precoç, com ara arcs elèctrics, sobrecàrregues tèrmiques o efectes de corona, analitzant gasos com l'hidrogen, el metà i l'etilè. Quan aquests sensors detecten problemes que superen determinats llindars, el manteniment es realitza només quan és necessari. D’aquesta manera, l’equipament sol romandre en servei uns 15 a 20 anys més. També s’acumulen estalvis significatius. Les instal·lacions poden reduir les pèrdues parasitàries en mode d’espera aproximadament un 22 %, el que significa que els seus sistemes funcionen amb major eficiència fins i tot quan comencen a fallar determinades peces. Segons un estudi del 2023 de l’Institut Ponemon, això es tradueix en uns estalvis anuals d’aproximadament 740.000 dòlars només en costos energètics.

Normalitzar les proves crítiques: la resistència de contacte anual i la verificació de la puresa de SF6 eviten una escalada mitjana de pèrdues de càrrega del 7,4 %

Les revisions anuals periòdiques fan tota la diferència en quan a l’eficiència energètica dels sistemes elèctrics. Les dues proves més importants són la mesura de la resistència de contacte als interruptors automàtics i la verificació del nivell de puresa del gas SF6 en els quadres elèctrics aïllats amb gas. Quan la resistència de contacte augmenta per causes com l’oxidació, problemes d’alineació o simplement el desgast normal, es produeixen aquelles molestes pèrdues I²R. Només un augment del 10 % pot suposar uns 3,2 milions de watts-hora perduts cada any per cada interruptor automàtic. D’altra banda, si la puresa del gas SF6 cau per sota d’aquella màgica marca del 99 %, la rigidesa dielèctrica disminueix significativament. Això vol dir que l’extinció de l’arc requereix fins a un 40 % més d’energia, el que fa pujar les tensions de funcionament i genera pèrdues reactives majors en tot el sistema. Fer aquestes proves obligatòries i mantenir-ne els registres ajuda a evitar aquell augment típic del 7,4 % en les pèrdues tècniques que es detecta en les subestacions sense una supervisió adequada. Solucionar els problemes de forma precoç també estalvia diners: durant cinc anys, els emplaçaments poden arribar a perdre més de 220.000 dòlars en energia malgastada. A més, mantenir marges adequats de regulació de tensió esdevé molt més fàcil, una condició absolutament essencial per garantir l’estabilitat de tota la xarxa elèctrica durant els períodes de màxima demanda.

Implementeu l'automatització intel·ligent de subestacions per a l'optimització energètica en temps real

Modernitzeu els sistemes de control: els controladors de vora compatibles amb la norma IEC 61850 permeten l'optimització dinàmica de la potència reactiva (+27 % d'eficiència)

Els controls antics de subestacions es basen en configuracions fixes de bancs de condensadors i commutadors de tapes lents, cosa que provoca problemes constants amb la potència reactiva quan les càrregues fluctuen. Quan actualitzem aquests controladors perifèrics compatibles amb la norma IEC 61850, tot canvia completament, ja que poden prendre decisions gairebé instantàniament directament a la font. Aquests dispositius moderns recullen dades en temps real sobre els nivells de tensió, el flux de corrent i les temperatures per ajustar la compensació reactiva segons calgui. Bàsicament, connecten i desconecten condensadors i ajusten les tapes dels transformadors en funció d’allò que realment està succeint en temps real. En la pràctica, les proves de camp han mostrat un 27 % menys de pèrdues per potència reactiva en comparació amb els sistemes estàtics antics, a més d’un millor control de la tensió dins d’un rang de només ±1,5 %, en lloc de l’interval més ampli de ±3 %. Què fa que això sigui tan valuós? Evita que els relés realitzin treball innecessari quan hi ha caigudes o pics de tensió i prevé problemes costosos de congestió en la transmissió, especialment durant les hores punta més intenses. Si es revisa qualsevol avaluació de xarxa regional, queda clar que els sistemes que no s’han actualitzat enfronten riscos importants, amb pèrdues tècniques que podrien arribar fins al 15 %.

Integreu l'anàlisi impulsada per IA: la detecció predictiva de fallades redueix els esdeveniments de descàrrega d'energia i les aturades no planificades un 31 % (IEEE PES 2024)

Els sistemes tradicionals SCADA simplement no són prou eficients per detectar aquells problemes que es desenvolupen lentament i que, finalment, provoquen fallades en l’equipament. Això sovint comporta aturades d’emergència i el que es coneix com a «descàrrega d’energia», on les centrals elèctriques han de reduir la producció només per mantenir l’equilibri en la xarxa. Les noves eines d’anàlisi basades en intel·ligència artificial combinen tot tipus de fonts d’informació, incloent-hi registres anteriors de rendiment, mesures de temperatura en temps real, senyals de descàrrega parcial i fins i tot les condicions meteorològiques locals. Aquests sistemes poden detectar senyals d’alerta relacionats amb problemes com ara bobinats danys, infiltració d’humitat en les suports o degradació de l’oli en els transformadors. Els algorismes d’aprenentatge automàtic identifiquen aquests problemes entre dues i tres setmanes abans dels punts de fallada reals, donant als operadors temps per resoldre’ls abans que es converteixin en crisis. Segons una recerca publicada l’any passat per la IEEE Power & Energy Society, aquests sistemes avançats redueixen els esdeveniments de descàrrega d’energia i les interrupcions imprevistes en un 31 % aproximadament. En una subestació típica de 500 megawatts, això significa recuperar uns cinc gigawatt-hora cada any, evitant al mateix temps multes costoses per desequilibris en la xarxa. Intervindre de forma precoç també suposa estalviar diners a llarg termini, ja que els transformadors necessiten ser substituïts aproximadament quatre anys més tard del que ho farien altrament, ja que els operadors poden tractar zones calentes i altres defectes abans que esdevinguin prou greus per requerir substitucions completes.

FAQ

P: Què són les pèrdues paràsites en les subestacions?

R: Les pèrdues paràsites fan referència a l'energia perduda per l'equipament ineficient quan les subestacions estan inactives. L'equipament antic pot contribuir fins a un 18 % d'aquestes pèrdues.

P: Per què són més eficients els transformadors de metall amorfi?

R: Els transformadors de metall amorfi tenen nuclis fabricats amb aliatges no cristal·lins, la qual cosa redueix les pèrdues a buit aproximadament en dues terceres parts respecte als models tradicionals.

P: Com beneficien les subestacions les analítiques impulsades per intel·ligència artificial?

R: Les analítiques impulsades per intel·ligència artificial ajuden a detectar de forma predictiva les avaries, reduint les interrupcions no planificades i els esdeveniments de vessament d'energia mitjançant la detecció de problemes amb setmanes d'antelació, prevenint així crisis.