TRANSFORMADORES DE MEDIDA “Los transformadores de medida traducen las intensidades y tensiones de las líneas de A.T. a valores medibles por Contadores y protecciones”.
2081879,, David Andrés Sarmiento Nova 2080281 2080281.. Roger Libardo Mantilla Mejia 2081879 INTRODUCCIÓN Se denomina transformador a una máquina una máquina eléctrica que permite aumentar o disminuir la tensión la tensión en un circuito eléctrico de corriente de corriente alterna, manteniendo alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, esto es, sin pérdidas, es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc. También se puede decir que Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario. Entre los transformadores con fines especiales, los más importantes son los transformadores de medida para instalar instrumentos, contadores y relees protectores en circuitos de alta tensión o de elevada corriente. Los transformadores de medida aíslan los circuitos de medida o de relees, permitiendo una mayor normalización en la construcción de contadores, instrumentos y relees. Los transformadores de medida traducen las intensidades y tensiones de las líneas de A.T. a valores medibles por contadores y protecciones. Sólo así puede disponerse de más de 400.000 unidades instaladas, hasta 765 Kv. Los Transformadores de Medida con aislamiento seco están diseñados para reducir intensidades o tensiones a valores manejables y proporcionales a las primarias originales.
TIPOS DE TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES DE MEDIDA Y CARACTERÍSTICAS Dependiendo del uso se distinguen dos tipos de transformadores de medida y protección. - Transformadores de tensión: su tensión: su relación de transformación viene dada por los valores de tensión en bornes del arrollamiento con relación a la tensión aparecida entre los extremos del bobinado secundario. Son empleados para el acoplamiento de voltímetros siendo su tensión primaria la propia de línea. Dependiendo de las necesidades surgidas en cada momento, pueden disponer de varios arrollamientos secundarios. Transformador de tensión Inductivo
Capacitivo
Descripción Traducen las tensiones con un circuito inductivo, lo que garantiza una precisión exacta e invariable durante toda la vida del transformador. Hasta 525 kV. Traducen las tensiones con un divisor capacitivo y un transformador inductivo de media tensión, ofreciendo alta estabilidad de la precisión. Tienen la posibilidad de transmitir señales de alta frecuencia a través de las líneas de Alta Tensión. Hasta 765 kV.
Figura Anexo 1.
Anexo 2.
- Transformadores de intensidad: En intensidad: En estos transformadores, la intensidad primaria y la secundaria guardan una proporción, siendo ésta igual a la relación de transformación característica del propio transformador. Se utilizan cuando es necesario conocer la intensidad de línea. En este caso se intercala entre una de las fases el bobinado primario de tal manera que éste que conectado en serie a la fase y al secundario se conecta el aparato de medida de la misma manera que en los transformadores de tensión. Constructivamente son diferentes a los de tensión. Tanto para aplicaciones de medida como de Protección; garantizan la máxima precisión y fiabilidad en diferentes diseños. Hasta 765 kV. - Transformadores combinados: Albergan combinados: Albergan un Transformador de Intensidad y otro de Tensión Inductivo.Especialmente indicados para instalaciones donde el espacio o coste no permiten utilizar aparatos independientes. Hasta 300 kV.
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE Un transformador de corriente o “TC” es el dispositivo que nos alimenta una corriente proporcional-
mente menor a la del circuito. Es de aclarar que un transformador de corriente por su aplicación se puede subdividir en transformador de medición y transformador de protección, no obstante los transformadores se diseñan para realizar ambas funciones y su corriente nominal por secundario puede ser de 1 ó 5 Amperios, es decir desarrollan dos tipos de funciones, transformar la corriente y aislar los instrumentos de protección y medición conectados a los circuitos de alta tensión. El primario del transformador se conecta en serie con el circuito cuya intensidad se desea medir y el secundario se conecta en serie con las bobinas de corriente de los aparatos de medición y de protección que requieran ser energizados. Su principio de funcionamiento puede ser obtenido a través del modelo del transformador ideal, haciendo algunas consideraciones derivadas de su diseño y conexión dentro del sistema.
Figura1. Diagrama equivalente del transformador de corriente.
Los transformadores de corriente se utilizan para tomar muestras de corriente de la línea y reducirla a un nivel seguro y medible, para las gamas normalizadas de instrumentos, aparatos de medida, u otros dispositivos de medida y control. Los valores nominales de los transformadores de corriente se definen como relaciones de corriente primaria a corriente secundaria. Unas relaciones típicas de un transformador de corriente podrían ser 600 / 5, 800 / 5, 1000 / 5. Los valores nominales de los transformadores de corriente son de 5 A y 1 A. “El primario de estos transformadores se conecta en serie con la carga, y la carga de este transformador está constituida solamente por la impedancia del circuito que se conecta a él ”. él ”.
- Transformadores de intensidad: En intensidad: En estos transformadores, la intensidad primaria y la secundaria guardan una proporción, siendo ésta igual a la relación de transformación característica del propio transformador. Se utilizan cuando es necesario conocer la intensidad de línea. En este caso se intercala entre una de las fases el bobinado primario de tal manera que éste que conectado en serie a la fase y al secundario se conecta el aparato de medida de la misma manera que en los transformadores de tensión. Constructivamente son diferentes a los de tensión. Tanto para aplicaciones de medida como de Protección; garantizan la máxima precisión y fiabilidad en diferentes diseños. Hasta 765 kV. - Transformadores combinados: Albergan combinados: Albergan un Transformador de Intensidad y otro de Tensión Inductivo.Especialmente indicados para instalaciones donde el espacio o coste no permiten utilizar aparatos independientes. Hasta 300 kV.
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE Un transformador de corriente o “TC” es el dispositivo que nos alimenta una corriente proporcional-
mente menor a la del circuito. Es de aclarar que un transformador de corriente por su aplicación se puede subdividir en transformador de medición y transformador de protección, no obstante los transformadores se diseñan para realizar ambas funciones y su corriente nominal por secundario puede ser de 1 ó 5 Amperios, es decir desarrollan dos tipos de funciones, transformar la corriente y aislar los instrumentos de protección y medición conectados a los circuitos de alta tensión. El primario del transformador se conecta en serie con el circuito cuya intensidad se desea medir y el secundario se conecta en serie con las bobinas de corriente de los aparatos de medición y de protección que requieran ser energizados. Su principio de funcionamiento puede ser obtenido a través del modelo del transformador ideal, haciendo algunas consideraciones derivadas de su diseño y conexión dentro del sistema.
Figura1. Diagrama equivalente del transformador de corriente.
Los transformadores de corriente se utilizan para tomar muestras de corriente de la línea y reducirla a un nivel seguro y medible, para las gamas normalizadas de instrumentos, aparatos de medida, u otros dispositivos de medida y control. Los valores nominales de los transformadores de corriente se definen como relaciones de corriente primaria a corriente secundaria. Unas relaciones típicas de un transformador de corriente podrían ser 600 / 5, 800 / 5, 1000 / 5. Los valores nominales de los transformadores de corriente son de 5 A y 1 A. “El primario de estos transformadores se conecta en serie con la carga, y la carga de este transformador está constituida solamente por la impedancia del circuito que se conecta a él ”. él ”.
El primario del transformador, que consta de muy pocas espiras, se conecta en serie con el circuito cuya intensidad se desea medir y el secundario se conecta en serie con las bobinas de corriente de los aparatos de medición y de Protección que requieran ser energizados. Las espiras del arrollamiento primario suelen ser una o varias, las cuales se pueden a su vez dividir en dos partes iguales y conectarse en serie o paralelo para cambiar la relación, y atraviesan el núcleo magnético, cuya forma suele ser cerrada tipo toroidal o puede tener un cierto entrehierro, sobre el cual se arrollan las espiras del secundario de una forma uniforme, consiguiendo así reducir al mínimo el flujo de dispersión. Este arrollamiento es el que se encarga de alimentar los circuitos de intensidad de uno o varios aparatos de medida conectados en serie. Se puede dar también la existencia de varios arrollamientos secundarios en un mismo transformador, cada uno sobre su circuito magnético, uno para medida y otro para protección. De esta forma no existe influencia de un secundario sobre otro. Si el aparato tiene varios circuitos magnéticos, se comporta como si fueran varios transformadores diferentes. Un circuito se puede utilizar para mediciones que requieren mayor precisión, y los demás se pueden utilizar para protección. Por otro lado, conviene que las protecciones diferenciales de cables o transformadores de potencia y de distancia se conecten a transformadores de corriente independientes. Como se muestra en anexo 4. Los transformadores de corriente se pueden fabricar para servicio interior o exterior. Los de servicio interior son más económicos y se fabrican para tensiones de servicio de hasta 36 kV, y con aislamiento en resina sintética. Los de servicio exterior y para tensiones medias se fabrican con aislamiento de porcelana y aceite, o con aislamientos a base de resinas que soportan las condiciones climatológicas. Para altas tensiones se continúan utilizando aislamientos a base de papel y aceite dentro de un recipiente metálico, con aisladores pasatapas de porcelana. Actualmente se utilizan resinas dentro de un aislador de porcelana, o gas SF6 y cubierta de porcelana. La tensión del aislamiento de un transformador de corriente debe ser, cuando menos, igual a la tensión más elevada del sistema al que va a estar conectado. Para el caso de los transformadores utilizados en protecciones con relés digitales se requieren núcleos que provoquen menores saturaciones que en el caso de los relés de tipo electromagnético, ya que las velocidades de respuesta de las protecciones electrónicas son mayores. TIPO DE TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES DE CORRIENTE Los transformadores de corriente pueden ser de medición, de protección, mixtos o combinados. - Transformador de medición, Los transformadores cuya función es medir, requieren reproducir fielmente la magnitud y el ángulo de fase de la corriente. Su precisión debe garantizarse desde una pequeña fracción de corriente nominal del orden del 10%, hasta un exceso de corriente del orden del 20%, sobre el valor nominal. - Transformadores Transformador es de protección, los transformadores transformador es cuya función es proteger un circuito, requieren conservar su fidelidad hasta un valor de veinte veces la magnitud de la corriente nominal, cuando se trata de grandes redes con altas corrientes puede ser necesario requerir treinta veces la corriente nominal. En el caso de los relés de sobrecorriente, sólo importa la relación de transformación, pero en otro tipo de relés, como pueden ser los de impedancia, se requiere además de la relación de transformación, mantener el error del ángulo de fase dentro de valores predeterminados. - Transformadores Transformador es mixtos, en este caso, los transformadores transformadore s se diseñan para una combinación de los dos casos anteriores, un circuito con el núcleo de alta precisión para los circuitos de medición y uno o dos circuitos más, con sus núcleos adecuados, para los circuitos de protección. - Transformadores Transformador es combinados, son aparatos que bajo una misma cubierta albergan un transtrans formador de corriente y otro de tensión. Se utilizan en estaciones de intemperie fundamentalmente para reducir espacios.
Se pueden clasificar según si construcción eléctrica: - Varios núcleos, transformador de corriente con varios devanados secundarios independientes y montados cada uno en su propio núcleo, formando conjunto con un único devanado primario,, cuyas espiras enlazan todos los núcleos secundarios. - Secundario de relación múltiple o multi-relación, multi-r elación, la relación de transformación transformaci ón se puede variar por medio de tomas den las vueltas del devanado secundario, presentan el inconveniente de la disminución de la capacidad en las relaciones más bajas. También según su utilización: - Transformadores Transformador es de corriente para medida, son los transformadores de corriente utilizados para alimentar instrumentos de medida, contadores de energía y otros instrumentos análogos. - Transformadores Transformador es de corriente para protección, son los transformadores de corriente utilizados para alimentar relés de protección. Dependiendo de las características de su funcionamiento, los núcleos de los transformadores de corriente para protección pueden ser de varios tipos, como en la Tabla 2. Tipo de transfos de corriente
Descripción
Aquellos en los cuales el límite límite de precisión está definido por el error compuesto (Anexo) para una corriente primaria simétrica de régimen estacionario. Sin límite para el flujo Núcleos convencionales Clase remanente. **Son usados para P alimentar relés de protección que no requieren precisión durante los primeros ciclos de la corriente de corto circuito o en instalaciones donde la constante de tiempo de la línea es baja. Transformadores en los cuales el límite de precisión está definido por el límite superior Núcleos convencionales Clase del error compuesto para la corriente límite de precisión PR asignada y la carga asignada, limitando el flujo remanente. ** Se usan cuando se necesita ausencia de flujo remanente. Transformadores en los cuales se limita el error en la relación del número de espiras (< ±25%) y a los cuales se le especifican la f.e.m. asignada de codo y la corriente máxima Núcleos convencionales Clase de excitación en este punto. PX Estos transformadores se utilizan cuando el conocimiento de las características de excitación, resistencia y carga secundaria y relación de espiras. No se saturan debido a la componente aperiódica de la corriente de corto circuito, ni el en caso de recierres de líneas Núcleos linealizados o de de transmisión debido al flujo respuesta transitoria. remanente en el núcleo. Esto se logra sobredimensionando el núcleo o introduciendo gaps (entrehierros). Sus núcleos se clasifican como en Anexo 6. Tabla 2. Nucleos 2. Nucleos TPZ.
CARACTERISTICAS PARA LA ESPECIFICACIÓN DE UN TRANSFORMADOR DE CORRIENTE Para la especificación de los principales requisitos eléctricos de un transformador de corriente deberán describirse, como mínimo las siguientes características: - Corriente primaria asignada . - Corriente secundaria asignada . - Corrientes de cortocircuito asignadas. - Corriente de cortocircuito térmica asignada. - Valor normal de la corriente dinámica asignada - Valor normal de la corriente dinámica asignada . - Potencia de precisión. - Límites de calentamiento. - Tensión máxima del equipo y niveles de aislamiento. - Frecuencia asignada. - Clase de precisión. - Número de devanados secundarios. - Tipo de instalación (interior o exterior).
ESPECIFICACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS En la especificación de un transformador de corriente se deben indicar como mínimo las siguientes características: - Valores normalizados de las corrientes primarias asignadas. - Valores normales de las corrientes secundarias asignadas. - Corrientes de cortocircuito asignadas. - Carga de precisión. - Límites de calentamiento. - Tensión más elevada del material y niveles de aislamiento. - Requerimientos adicionales para transformadores de corriente para medida. - Requerimientos adicionales para transformadores de corriente para protección convencional. - Requerimientos adicionales para transformadores de corriente tipo PR. - Requerimientos adicionales para transformadores de corriente tipo PX. - Transformadores para protección en los que es esencial la respuesta en régimen transitorio.
VALORES NORMALIZADOS DE LAS CORRIENTES PRIMARIAS ASIGNADAS Los valores sugeridos por la IEC 60044-1 (2003) son: 10 – 12,5 – 15 – 20 – 25 – 30 – 40 – 50 – 60 – 75 o sus múltiplos o sus sub-múltiplos decimales. En la Tabla 3 se muestran los valores de corriente para transformadores con una o dos relaciones establecidos por la norma IEEE. Relación sencilla
Corriente asignada Doble relación con devanados primarios serie - paralelo 25 x 50: 5 50 x 100: 5 100 x 200: 5 200 x 400: 5 400 x 800: 5 600 x 1 200: 5 1 000 x 2 000: 5 2 000 x 4 000: 5
Doble relación con derivaciones en el devanado secundario 25 / 50: 5 50 / 100: 5 100 / 200: 5 200 / 400: 5 300 / 600: 5 400 / 800: 5 600 / 1 200: 5 1 000 / 2 000: 5 1 500 / 3 000: 5 2 000 / 4 000: 5
10: 5 15: 5 25: 5 40: 5 50: 5 75: 5 100: 5 200: 5 300: 5 400: 5 600: 5 800: 5 1 200: 5 1 500: 5 2 000: 5 3 000: 5 4 000: 5 5 000: 5 6 000: 5 8 000: 5 12 000: 5 Tabla 3. Corriente asignada para transformadores de corriente con una o dos relaciones. Corriente Taps secunCorriente Taps secunasignada [A] darios asignada [A] darios 600: 5 3 000: 5 50: 5 X2 – X3 300: 5 X3 – X2 100: 5 X1 – X2 500: 5 X4 – X5 150: 5 X1 – X3 800: 5 X3 – X5 200: 5 X4 – X5 1 000: 5 X1 – X2 250: 5 X3 – X4 1 200: 5 X2 – X3 300: 5 X2 – X4 1 500: 5 X2 – X4 400: 5 X1 – X4 2 000: 5 X2 – X5 450: 5 X3 – X5 2 200: 5 X1 – X3 500: 5 X2 – X5 2 500: 5 X1 – X4 600: 5 X1 – X5 3 000: 5 X1 – X5 1 200: 5 4 000: 5 100: 5 X2 – X3 500: 5 X1 – X2 200: 5 X1 – X2 1 000: 5 X3 – X4 300: 5 X1 – X3 1 500: 5 X2 – X3 400: 5 X4 – X5 2 000: 5 X1 – X3 500: 5 X3 – X4 2 500: 5 X2 – X4 600: 5 X2 – X4 3 000: 5 X1 – X4 800: 5 X1 – X4 3 500: 5 X2 – X5 900: 5 X3 – X5 4 000: 5 X1 – X5 1 000: 5 X2 – X5 1 200: 5 X1 – X5 2 000: 5 300: 5 X3 – X4 1 200: 5 X1 – X3 400: 5 X1 – X2 1 500: 5 X1 – X4 500: 5 X4 – X5 1 600: 5 X2 – X5 800: 5 X2 – X3 2 000: 5 X1 – X5 1 100: 5 X2 – X4 Tabla 4. Corriente asignada para transformadores de corriente multirrelación.
VALORES NORMALES DE LAS CORRIENTES SECUNDARIAS ASIGNADAS Los valores normales de corrientes secundarias asignadas son 1 A, 2 A, y 5 A. CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO ASIGNADAS Las corrientes de cortocircuito asignadas son:
Corriente de cortocircuito térmica asignada Es el valor eficaz de la corriente primaria que el transformador puede soportar durante un segundo, con el secundario cortocircuitado, sin que sufra daños. Los valores considerados por la norma para esta corriente corresponden con los definidos para la corriente primaria asignada. -
Valor normal de la corriente dinámica asignada Es el valor de cresta de la corriente primaria que el transformador puede soportar sin sufrir daños eléctricos o mecánicos debidos a los esfuerzos electromecánicos resultantes, estando el secundario cortocircuitado. El valor normal de la corriente dinámica asignada debe ser 2,5 . -
CARGA DE PRECISIÓN
La carga en un transformador de corriente es la impedancia del circuito secundario expresada en ohm, indicando el factor de potencia FP. La carga de precisión es la potencia aparente, en voltamperes, a un factor de potencia especificado, que el transformador puede suministrar al circuito secundario, a la corriente secundaria asignada, para la cual se especifican las condiciones de precisión. LÍMITES DE CALENTAMIENTO Los transformadores de corriente no deben exceder los límites de calentamiento definidos en la Tabla 5, para las condiciones de servicio y las características especificadas. Clase de aislamiento (IEC 60085) Todas las clases de devanados sumergidos en aceite Todas las clases de devanados sumergidos en aceite y sellados herméticamente. Todas las clases de devanados sumergidos en compuesto bituminoso. Clases no inmersas en aceite o compuesto bituminoso de las siguientes clases:
Límites de calentamiento [K] 60
Y A E B F H
45 60 75 85 110 135 Tabla 5. Límites de i ncremento de temperatura.
65 50
TENSIÓN MÁS ELEVADA DEL MATERIAL Y NIVELES DE AISLAMIENTO
La tensión más elevada del material ( ) es la tensión eficaz fase – fase, más elevada, para la cual el transformador está diseñado, en relación con su aislamiento. NIVEL DE AISLAMIENTO ASIGNADO PARA LOS ARROLLAMIENTOS PRIMARIOS. Este está basado en la tensión más elevada del material U m. Para el caso de devanados con tensión más elevada del material igual a 0,72 kV o 1,2 kV, el nivel de aislamiento asignado es determinado por la tensión soportada asignada a frecuencia industrial, de acuerdo con la Tabla 6.
Tensión más elevada para el material U m [kV] (Valor eficaz)
Tensión soportada asignada de corta duración a frecuencia industrial U d [kV] (Valor eficaz)
0,75 1,2
3 6
Tensión soportada al impulso tipo rayo U p [kV] (Valor pico)
20 3,6 10 40 40 7,2 20 60 60 12 28 75 75 17,5 38 95 95 24 50 125 145 36 70 170 52 95 250 72,5 140 325 100 185 450 185 450 123 230 550 230 550 145 275 650 275 650 170 325 750 395 950 245 460 1050 Tabla 6. Nivel de aislamiento asignado para devanados primarios de transformadores con tensión máxima Um <300 kV.
Para el caso de devanados con tensión más elevada del material igual o superior a 3,6 kV pero inferior a 300 kV, el nivel de aislamiento asignado es determinado por la tensión soportada asignada a frecuencia industrial y al impulso tipo rayo, de acuerdo con la Tabla 6. Para el caso de devanados con tensión más elevada del material igual o superior a 300 kV, el nivel de aislamiento asignado es determinado por la tensión soportada asignada al impulso de maniobra y al impulso tipo rayo, de acuerdo con la Tabla 7.
Tensión más elevada para el material U m [kV] (Valor eficaz)
Tensión soportada asignada al impulso Tensión soportada al impulso tipo rayo U p tipo maniobra U s [kV] (Valor eficaz) [kV] (Valor pico) 750 950 300 850 1 050 850 1 050 362 950 1 175 1 050 1 300 420 1 050 1 425 1 050 1 425 525 1 175 1 550 1 425 1 950 765 1 550 2 100 Tabla 7. Nivel de aislamiento asignado para devanados primarios de transformadores con tensión máxima Um ˃300 kV.
Existen otros requerimientos para el nivel de aislamiento del devanado primario de los transformadores de corriente, que son: Los devanados que tienen Um>=300kV deben soportar la tensión a frecuencia industrial, definida en la Tabla 8, de acuerdo con la tensión soportada al impulso tipo rayo seleccionada para ellos. Si se especifica, el devanado primario debe soportar, también, una tensión de impulso tipo rayo recortada, con un valor de cresta igual al 115% de la tensión de impulso tipo rayo plena.
VERIFICACIÓN DEL AISLAMIENTO Para realizar la verificación del aislamiento se efectúan los siguientes chequeos:
Descargas parciales cuyos requerimientos son aplicables a transformadores de corriente con una tensión máxima igual o superior a 7,2 kV. El nivel de descargas parciales no debe exceder los valores definidos en la Tabla 9, para la tensión de prueba definida en esta tabla, con el procedimiento definido por la IEC 60044-1 (2003).
Tipo de puesta a tierra del sistema Sistema con el neutro aterrizado (Factor de puesta a tierra<=1,5) Sistema con el neutro aislado o no puesto a tierra efectivamente (Factor de puesta a tierra >1,5)
Tensión de prueba de descargas parciales [kV] (Valor eficaz)
√ √
Nivel de descargas parciales admisible pC Tipo de aislamiento Sumergido en líquido Sólido 10 50 5
20
10
50
5 Tabla 9. Tensión de prueba de descargas parciales y niveles admisibles.
20
NIVEL DE AISLAMIENTO EN DEVANADOS SECUNDARIOS La tensión asignada, soportada a frecuencia industrial de los devanados secundarios debe ser 3 kV (Valor eficaz). REQUERIMIENTO DE AISLAMIENTO ENTRE SECCIONES En el caso de devanados secundarios divididos en dos o más secciones, la tensión asignada a frecuencia industrial de aislamiento entre secciones debe ser de 3 kV (Valor eficaz).
REQUERIMIENTOS PARA EL AISLAMIENTO EXTERNO En el caso de transformadores de corriente para uso exterior con aisladores de cerámica susceptibles de contaminación, la línea de fuga, para un nivel de polución dado, se indica en la Tabla 10. Distancia nominal de fuga [mm/kV] Ligero 16 Medio 20 Pesado 25 Muy pesado 31 Tabla 10. Distancia nominal de figa específica mínima.
Nivel de contaminación
REQUERIMIENTOS ADICIONALES PARA TRANSFORMADORES DE CORRIENTE PARA MEDIDA DESIGNACIÓN DE LA CLASE DE PRECISIÓN La clase de precisión está determinada por el límite superior del error de corriente, expresado en porcentaje, para la corriente primaria asignada y la carga de precisión asignada. CLASES DE PRECISIÓN NORMALES SEGÚN LA NORMA IEC Las clases de precisión normales para un transformador de corriente son: 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1 – 3 – 5. LÍMITES DEL ERROR DE CORRIENTE Y DEL DESPLAZAMIENTO DE FASE Para los transformadores con clases de precisión 0,1 – 0,2 – 0,5 y 1, el error de corriente y el desplazamiento de fase, a la frecuencia asignada, no deben exceder los valores de la Tabla 9, cuando la carga secundaria está entre el 25% y el 100% de la carga de precisión. Para clases 3 y 5 el error de corriente a la frecuencia asignada no debe exceder los valores de la Tabla 11, cuando la carga secundaria está entre el 50% y 100% de la carga de precisión. Clase de precisión 0,1 0,2 0,5 1,0 Clase de precisión 0,2 S 0,5 S Clase 3 5
± % de error de corriente al % de corriente asignada indicando 5 20 100 120 0,4 0,2 0,1 0,1 0,75 0,35 0,2 0,2 1,5 0,75 0,5 0,5 3,0 1,5 1,0 1,0
± desplazamiento de fase en minutos al % de la corriente asignada indicado 5 20 100 120 15 8 5 5 30 15 10 10 90 45 30 30 180 90 60 60
1
5
20
100
120
1
5
20
100
120
0,75 1,5
0,35 0,75
0,2 ,05
0,2 0,5
0,2 0,5
30 90
15 45
10 30
10 30
10 30
± % de error de corriente al % de corriente nominal indicado 5 20 3 3 5 5 Tabla 11. Límites de error para transformadores de corriente para medida.
El error de corriente se expresa en porcentaje y está dado por la fórmula:
Donde, : Relación de transformación asignada : Corriente primaria real : Corriente secundaria real cuando fluye . El desplazamiento de fase es la diferencia en ángulo entre los vectores de corriente primaria y secundaria.
GAMA EXTENDIDA DE CORRIENTE Es el factor por el cual debe ser multiplicada la corriente primaria asignada para obtener la corriente primaria máxima de un transformador de corriente de medida puede conducir en régimen continuo a la frecuencia asignada, sin exceder los límites de elevación de temperatura especificados. A los transformadores con clase de precisión 0,1 a 1 puede asignárseles gama extendida de corriente, en cuyo caso la corriente térmica continua debe ser igual a la gama extendida de corriente la cual está expresada como un porcentaje de la corriente primaria asignada. En la Tabla 9 el valor superior de corriente se reemplaza por el limite prescrito de la gama extendida de corriente, en caso de que el porcentaje difiera del 120%. Los valores normales para la gama extendida de corriente son 120%, 150% y 200%. FACTOR DE SEGURIDAD ASIGNADO Se especifica para proteger los dispositivos conectados a transformadores de corriente de medida cuando en el primario circula la corriente de falla. Es el factor por el cual se multiplica la corriente primaria asignada determinando la corriente necesaria para que el transformador de corriente se sature, es decir, para que el error compuesto sea mayor del 10%. REQUERIMIENTOS ADICIONALES PARA TRANSFORMADORES DE CORRIENTE PARA PROTECCIÓN CONVENCIONAL FACTOR LÍMITE DE PRECISIÓN Es la relación entre la corriente límite de precisión asignada y la corriente primaria asignada. La corriente límite de precisión asignada es el valor más alto de la corriente primaria para el cual el transformador debe cumplir los requerimientos de la precisión. Generalmente la corriente límite de precisión asignada corresponde con el valor de la corriente de corto circuito térmica asignada. Los valores nominales para los factores límites de precisión son: 5- 10 – 15 – 20 – 30. CLASE DE PRECISIÓN Los transformadores de corriente para protección convencional están caracterizados por la letra “P”, la clase de precisión indica el límite superior del error compuesto para la corriente límite de precisión asignada y la carga de precisión.
El error compuesto se expresa generalmente como un porcentaje del calor eficaz de la corriente primaria de acuerdo con la siguiente expresión.
∫
Donde, : Error compuesto : Valor eficaz de la corriente primaria : Valor instantáneo de la corriente primara : Valor instantáneo de la corriente secundaria : Duración de un ciclo : Relación de transformación asignada
CLASES DE PRECISIÓN NORMALES Las clases de precisión normales para los transformadores de corriente convencionales para protección son 5P y 10P, de acuerdo con la norma IEC. LÍMITES DE ERRORES PARA LOS TRANSFORMADORES DE CORRIENTE CONVENCIONALES PARA PROTECCIÓN. Para la potencia de precisión y a la frecuencia asignada, el error de corriente, el desplazamiento de fase y el error compuesto no deben exceder los valores de la Tabla12. Error de Error comDesplazamiento corriente puesto para de fase para la Clase de para la cola corriente corriente priprecisión rriente prilímite de maria asignada maria asigprecisión [minutos] nada. [%] [%] 5P ±1 ±60 5 10P ±3 10 Tabla 12. Límites de error para transformadores de corriente convencionales para protección.
COMPORTAMIENTO TRANSITORIO DE LOS TRANSFORMADORES DE CORRIENTE CLASE P Los requerimientos para operación de los transformadores de corriente para protección clase P están definidos para una corriente primaria aplicada sinodal y simétrica. Sin embargo, esto no excluye que pueda requerirse una respuesta en régimen transitorio para los transformadores de corriente clase P. La utilización de transformadores de corriente clase P, con requerimientos adicionales para régimen transitorio, se justifica en los caso de transformadores a los cuales se les ha especificado una potencia de precisión muy elevada. La capacidad de un transformador de corriente puede ser definida e n términos de la potencia a ser disipada en el circuito secundario o en término de la tensión de excitación máxima equivalente necesaria para hacer circular la corriente en el circuito secundario. Si se desea conocer el sobredimensionamiento que tiene un transformador de corriente clase P, para estudiar si comportamiento durante el periodo transitorio, se puede utilizar la siguiente formula:
Donde, : Factor de dimensionamiento para el régimen transitorio asignado. Es el valor teórico representativo del dimensionamiento para el régimen transitorio, necesario para satisfacer el ciclo de operación especificado. : Factor límite de precisión asignado : Resistencia del arrollamiento secundario, Ω : Resistencia asignada de la carga, Ω : Resistencia real de la carga, Ω : Factor de corriente simétrica de cortocircuito asignada, que es la relación entre la corriente primaria de cortocircuito asignada, que es la relación entre la corriente primaria de cortocircuito y la corriente primaria asignada.
Una vez encontrado el factor de dimensionamiento se reemplaza en la siguiente fórmula para verificar la tensión de saturación.
Dónde: : Valor eficaz de la fuerza electromotriz secundaria equivalente asignada (en voltios), en el circuito. secundario, a la frecuencia asignada, requerida para satisfacer el ciclo de operación especificado. : Carga resistiva conectada a los bornes secundarios del transformador de corriente. : Resistencia en corriente continua para el devanado secundario. : Potencia disipada en la carga externa en un transformador de corriente. : Potencia disipada en el arrollamiento secundario de un transformador de corriente. : Corriente secundaria asignada.
REQUERIMIENTOS ADICIONALES PARA TRANSFORMADORES DE CORRIENTE TIPO PR Para estos equipos que están caracterizados por las letras “PR” (indican protección contra flujo rem anente bajo), la clase de precisión indica el límite superior del error compuesto para la corriente límite de precisión asignada y la carga de precisión. El límite de error es calculado con base en la ecuación de Ec: Clase de precisión. Las clases de precisión normales para los transformadores de corriente convencionales para protección son 5PR y 10PRm de acuerdo con la norma IEC. Para la potencia de precisión y a la frecuencia asignada, el error de corriente, el desplazamiento de fase y el error compuesto no deben exceder los valores de la Tabla 13. Error de Error comDesplazamiento corriente puesto para de fase para la Clase de para la cola corriente corriente priprecisión rriente prilímite de maria asignada maria asigprecisión [minutos] nada [%] [%] 5PR ±1 ±60 5 10PR ±6 10 Tabla 13. Límites de error ara transformadores de corriente para protección tipo PR
El factor de remanencia no debe exceder el 10%. El valor de la constante de tiempo de loop secundario, Ts, debe especificarse, si se requiere. El valor de la resistencia del arrollamiento secundario, Rct , debe ser convenido entre el fabricante y el vendedor, en caso de requerirse.
REQUERIMIENTOS ADICIONALES PARA TRANSFORMADORES DE CORRIENTE TIPO PX Las especificaciones de funcionamiento de los transformadores de corriente tipo PX están basadas en los siguientes parámetros: -
Corriente primaria asignada, Corriente secundaria asignada, Relación de espiras. El error en la relación de espiras no debe exceder ± 0,25%. F.e.m. de codo asignada, Máxima corriente de excitación a la f.e.m. de codo asignada y/o un porcentaje dado de ella. Máxima resistencia del arrollamiento secundario a una temperatura de 75ºC, . Carga resistiva asignada, Factor de dimensionamiento,
≥ 2kV , debe tolerar una El aislamiento del arrollamiento secundario que posee una tensión de codo < 2kV la tensión soportatensión soportada a frecuencia industrial de 5kV r.m.s. durante 60 s. Para da a frecuencia industrial debe ser 3kV durante 60 s. Para arrollamientos con una f.e.m. asignada de codo de 450 V o menos, la tensión soportada, para el aislamiento entre espiras, no deberá exceder 4,5 V pico. Para los arrollamientos con f.e.m. asignada de codo mayor a 450 V, la tensión soportada para el aislamiento entre espiras, no deberá exceder una tensión pico igual a 10 veces el valor r.m.s. de la f.e.m. de codo especificada ó 10 kV pico, la que sea menor.
TRANSFORMADORES PARA PROTECCIÓN EN LOS QUE ES ESENCIAL LA RESPUESTA EN RÉGIMEN TRANSITORIO GENERALIDADES En los casos donde el sistema de protección requiere, primordialmente, que los transformadores de corriente conserven una precisión determinada, para corrientes hasta varias veces la corriente asignada con una componente aperiódica decreciendo exponencialmente común una constante de tiempo definida, se deben utilizar los transformadores de corriente de régimen transitorio. Las características mínimas que deben especificarse a los transformadores de corriente con régimen transitorio dependen de su tipo y se describen en la Tabla 14, de acuerdo con los requerimientos de la publicación IEC 60044-6 (1992): Clase del transformador de corriente Corriente primaria asignada Corriente secundaria asignada Frecuencia asignada Tensión más elevada para el material y nivel de aislamiento asignado
Relación a la cual se aplica la especificación
TPS x x x x x x x x -
TPX x x x x x x x x x
TPY x x x x x x x x x
TPZ x x x x x x x x x
Ciclo de funcionamiento Simple: Doble: Máxima
a
-
-
-1
-
-
x
x
-
x x
x -
x -
x -
x
-
-
-
Tabla 14. Métodos de especificación para transformadores de corriente. X: aplicable; -: no aplicable.
El dimensionamiento de los núcleos está funcionando en una base teórica que se presenta a continuación. Para la presentación de las fórmulas se tomaron las siguientes convenciones:
: Valor instantáneo de la corriente de cortocircuito con una componente simétrica, : Valor eficaz máximo de la corriente primaria de cortocircuito sobre la cual deben estar basadas las condiciones asignadas relativas a la precisión del transformador de corriente. : Valor especificado de la constante de tiempo de la componente aperiódica primaria ( L/R de la línea) sobre la cual está basado el funcionamiento del transformador de corriente. Puede ser también un valor asignado para los transformadores de corriente clase TPX, TPY y TPZ en cuyo caso su valor deberá ser indicado en la placa de características. : Constante de tiempo del circuito secundario, determinada a partir de la suma de las inductancias de magnetización y de fuga, y de la resistencia del circuito secundario del transformador de corriente (Ls/Rs). ɷ: frecuencia angular, ɷ=2π . Frecuencia asignada del sistema. : Coeficiente de sobredimensionamiento. : factor de régimen transitorio, que es la relación entre el flujo teórico total de acople secundario y el valor instantáneo de cresta de la componente alterna de este flujo, cuando el transformador de corriente está sujeto a una sola energización y la constante de bucle secundario conserva un valor constante durante todo el periodo de energización. : Duración del primer cortocircuito. : Tiempo que debe ser mantenida la precisión especificada para el primer cortocircuito. : Duración del segundo cortocircuito. : Tiempo que debe ser mantenida la precisión especificada para el segundo cortocircuito. : Tiempo de repetición de la falla (tiempo muerto). : Tiempo a máximo flujo, es el tiempo transcurrido durante la energización del transformador de corriente hasta el cual el flujo de corriente en el núcleo adquiere su máximo valor sin que ocurra saturación.
Ciclo de operación del transformador de corriente C – t’ – O (C: Operación de cierre; O: Operación de apertura).
– C – t’’ – O
El factor de dimensionamiento para el régimen transitorio para una corriente de cortocircuito totalmente asimétrica, después de t segundos, está dado por la fórmula:
( ) 1
Cuando se desea obtener compatibilidad entre equipo existente y unidades nuevas, una especificación puede definir valores límites para ciertos parámetros, por ejemplo o .
Cuando el cálculo del factor de régimen transitorio se realiza con propósitos de dimensionamiento, en la ecuación anterior se debe considerar . El factor de sobredimensionamiento del núcleo, para el ciclo de operación C – O está dado por:
( ) Normalmente en líneas de alta tensión, hay que tener en cuenta que tras el primer cortocircuito, existe un re cierre rápido que incrementa el flujo remanente del transformador de corriente. Para el ciclo de operación C – t’ – O - – C – t’’ – O , el valor requerido del factor de dimensionamiento para el régimen transitorio está dado por la expresión:
* ( )+() ( ) Para los transformadores de corriente con respuesta al régimen transitorio el error instantáneo máximo no debe exceder los valores dados en la Tabla 15. Clase TPX TPY TPZ
A la corriente primaria asignada A la condición límite de precisión Error de la relación [%] Desplazamiento de fase [minutos] Error instantáneo máximo [%] Ɛ= 10 ± 0,5 ± 30 Ɛ= 10 ±1 ± 60 Ɛ= 10 ±1 180 ± 18 Tabla 15. Límites de error para transformadores de corriente con comportamiento transitorio.
La selección entre las clases TPS, TPX, TPY o TPZ, será determinada, en la mayoría de los casos, por la práctica habitual de la empresa, considerando los equipos de protección generalmente utilizados. Algunas de las características base de la selección se aplican a continuación. TIPO TPS: Además de ser el transformador de corriente con flujo de pérdidas más bajo, tienen la relación de espiras perfectamente controlada, lo que lo hace muy útil en esquemas de protección basados en la simple circulación de corriente usando relés de alta impedancia. La interrupción de la corriente primaria provoca un decrecimiento muy rápido de la corriente secundaria; por lo tanto, los tiempos de reposición de los relés no son muy afectados por las características de decrecimiento de la corriente en los transformadores tipo TPS. TIPO TPX: Las características básicas de los transformadores de corriente tipo TPX son similares a las de los transformadores de corriente clase TPS, excepto en lo relacionado con los límites de error requeridos y en los posibles efectos que puedan influir en un requerimiento de un factor de construcción mayor que 1,1. TIPO TPY: El flujo remanente debe ser inferior o igual a 0,1 por unidad del flujo de saturación. Durante la transición del estado de saturación al estado de flujo remanente, la corriente en el circuito secundario se mantiene en un nivel bastante más elevado y por un tiempo mayor que en el caso de un transformador de corriente clase TPS o TPX de dimensiones similares y con una carga similar conectada en el secundario. Para el siclo de operación C – O – C – O, el factor de dimensionamiento para el régimen transitorio necesario para los transformadores de corriente clase TPY será muy afectado por la relación entre la constante de tiempo de bucle secundario y el tiempo muerto .
Dado que el límite de error permisible es 10%, el factor remanente es despreciable y los límites de los parámetros de la constante de tiempo de bucle secundario:
TIPO TPZ: Para estos transformadores de corriente el flujo remanente es depreciable y los límites de los parámetros de la constante de tiempo de bucle secundario, son especificados. La corriente secundaria decreciente, después de la saturación total, se mantendrá en una valor más alto que para los transformadores de corriente tipo TPY, durante el periodo inicial a considerar (tiempo de reposición de los relés). El tipo TPZ se utilizará entonces con relés que posean transductores de entrada corriente/tensión, para los cuales, únicamente la componente periódica de la corriente secundaria interviene en el procesamiento de esta señales. Por lo tanto, la característica de tiempo de reposición de los relés, es independiente de la componente aperiódica secundaria del transformador de corriente. PRUEBAS Los transformadores de corriente deberán ser sometidos a las siguientes pruebas: - PRUEBAS DE RUTINA Los ensayos a los cuales serán sometidos todos los transformadores, son los siguientes: Verificación de la identificación de los terminales Tensión soportada a frecuencia industrial en devanados primarios y medida de las descargas parciales Tensión soportada a frecuencia industrial en devanados secundarios Tensión soportada a frecuencia industrial entre secciones Sobretensión entre espiras Determinación de los errores de acuerdo con los requerimientos de la clase de precisión.
PRUEBAS TIPO Las pruebas tipo a las que son sometidos ino o pocos transformadores de cada tipo son: Ensayo de corriente de corto tiempo Ensayo de elevación de temperatura Pruebas de impulso tipo rayo en el devanado primario Pruebas de impulso de maniobra en el devanado primario Pruebas de aislamiento eh húmedo, para equipos tipo exterior Determinación de los errores de acuerdo con los requerimientos de la case de precisión. - PRUEBAS ESPECIALES Estas se definen de común acuerdo entre el comprador y el fabricante y serían: Prueba de impulso tipo rayo recortado Medida de la capacitancia y del factor de disipación dieléctrico Pruebas de múltiples impulsos en el devanado primario Pruebas mecánicas. -
Transformadores de tensión o de potencial PT’s Un transformador de potencial es un dispositivo destinado a la alimentación de aparatos de medición y /o protección con tensiones proporcionales a las de la red en el punto en el cual está conectado. El primario se conecta en paralelo con el circuito por controlar y el secundario se conecta en paralelo con las bobinas de tensión de los diferentes aparatos de medición y de protección que se requiere energizar. Cada transformador de tensión tendrá, por lo tanto, terminales primarios que se conectarán a un par de fases o a una fase y tierra, y terminales secundarios a los cuales se conectarán aquellos aparatos. Desarrollan dos funciones: transformar la tensión y aislar los instrumentos de protección y medición conectados a los circuitos de alta tensión. En esta definición tan amplia quedan involucrados los transformadores de potencial que consisten en dos arrollamientos realizados sobre un núcleo magnético y los transformadores de tensión que contienen un divisor capacitivo. A los primeros los llamaremos en adelante "Transformadores de Tensión Inductivos" y a los segundos "Transformadores de Tensión Capacitivos".
Las razones por las cuales se utilizan los transformadores de potencial son las siguientes:
Aíslan los circuitos primarios y secundarios, dando seguridad a los operarios. Las magnitudes a medir se reducen, haciéndolas manejables por los instrumentos. Los transformadores de potencial transforman las señales primarias en valores secundarios apropiados para su uso en medida, indicación y protección. Esta característica simplifica la construcción de los aparatos de medida, señalización y protección. Hacen posible la instalación de los medidores a distancia del área de la subestación con mayor influencia de campos electromagnéticos.
TIPOS Los transformadores de potencial pueden ser:
Transformadores inductivos. Divisores capacitivos. Divisores resistivos. Divisores mixtos (capacitivo/resistivo).
También se pueden clasificar dependiendo del uso a darles y condiciones de trabajo:
Uso
Portátiles de laboratorio: tensión de aislación adecuada a los niveles de tensión a medir; exactitud alta (≤ 0.5); relaciones múltiples de transformación (por varios arrollamientos primarios).
De línea: de instalación fija; peso y dimensiones de acuerdo al nivel de tensión; son parte de la línea y deben soportar todos los efectos derivados de regímenes anormales de sobretensiones.
Nivel de tensión (de acuerdo a la tensión de la red, lo que define el nivel de tensión de aislación entre bobinado primario y secundario): De baja tensión (hasta 400 V ) De media tensión (hasta 15 KV) De alta tensión (hasta 33 KV) De muy alta tensión (mayor a 33 KV)
Ejecución: depende de la ubicación y define el grado de protección contra agentes atmosféricos
Interior: construidos para tensiones de red de hasta 132 KV (con aislantes especiales). Intemperie: en subestaciones de media tensión (15 KV) a muy alta tensión (500 KV). Los transformadores de potencial se conectan entre fases o de fase a neutro en el circuito de alimentación del cual se va a medir o controlar el voltaje.
Los tipos más comunes son
Con secundario sencillo (ejemplo: 2400/120) Con derivación en el secundario (ejemplo: 2400/120: 69,3) Con doble secundario (ejemplo: 2400: 120/69,3/120:69,3) Con neutro aterrizado (para aplicaciones de línea a tierra) De Voltaje sencillo en el lado de alta (para aplicaciones de línea a tierra) Con dos voltajes en el lado de alta (para aplicaciones de línea a línea)
Clasificación según el destino o utilización Transformadores de tensión para medida : Son los concebidos para alimentar equipos de medida. Una de sus características fundamentales es que deben ser exactos en las condiciones normales de servicio. El grado de exactitud de un transformador de medida se mide por su clase o precisión , la cual nos índica en tanto por ciento el máximo error que se comete en la medida. La norma IEC especifica que la clase o precisión debe mantenerse cuando la tensión que se aplica en el arrollamiento primario se encuentre comprendida en un rango que va del 80 al 120 % de la tensión primaria nominal, asimismo también debe mantenerse dicha precisión cuando la carga conectada al secundario del transformador esté comprendida entre el 25 y el 100 % de la carga nominal y con un factor de potencia de 0,8 inductivo. Las clases de precisión normales para los TT monofásicos para medidas son: 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1,0 – 3,0 Transformadores de tensión para protección: Son aquellos destinados a alimentar relés de protección. Si un transformador va a estar destinado para medida y protección, se construye normalmente con dos arrollamientos secundarios, uno para medida y otro para protección, compartiendo el mismo núcleo magnético, excepto que se desee una separación galvánica. Por esta razón, en la norma IEC, se exige
que los transformadores de protección cumplan con la clase de precisión de los transformadores de medida
SELECCIÓN DEL TIPO Los divisores resistivos y mixtos no se utilizan normalmente en sistemas de potencia sino más bien en circuitos de prueba e investigación en laboratorio. Para la selección entre transformadores inductivos y capacitivos se deben tener en cuenta dos factores:
Necesidad de utilización de PLC (comunicación por onda portadora) en los esquemas de control y protección. Costo del transformador.
Los transformadores para tensiones máximas del equipo inferior a 72,5 kV, serán de tipo inductivo, lo esquemas empleados no utilizan PLC y el costo del transformador es inferior al capacitivo. Para tensiones comprendidas entre 72,5 kV y 145 kV el factor preponderante es la utilización de PLC. Es común utilizar en una subestación de 145 kV divisores capacitivos para las líneas de transmisión en las cuales naturalmente se emplea PLC, y transformadores inductivos en las barras ya que son más económicos en esta tensión. Aunque por consideraciones operativas es mejor tener un único tipo de equipo en la subestación. Para tensiones superiores a 145 kV normalmente se opta por el divisor capacitivo toda vez que los factores mencionados anteriormente son favorecidos por este equipo. A partir de 245 kV el precio del transformador de tensión inductivo se vuelve superior.
DESCRIPCIÓN DE LOS TRANSFORMADORES DE TENSIÓN Los transformadores de tensión no difieren en mucho de los transformadores de potencia en cuando a elementos constructivos básicos se refiere. Los componentes básicos son los siguientes: Núcleo: Los transformadores de tensión, tanto de medida como de protección, se construyen con núcleos de chapa magnética de gran permeabilidad y de rápida saturación que mantienen constante la relación de transformación y la precisión cuando la tensión en el arrollamiento primario se mantiene por debajo de 1,2 veces la tensión nominal. La razón del uso de estos núcleos se basa en que en un sistema eléctrico la tensión no presenta grandes variaciones (caso contrario a la corriente) y no se hace necesaria la utilización de núcleos de gran permeabilidad y saturación débil o lenta, los cuales man-
tienen la relación de transformación para valores muy superiores a la tensión nominal del primario, además el uso de núcleos de saturación débil ocasionaría que ante la presencia de sobretensiones en el arrollamiento primario, éstas se transferirían al secundario con el consecuente daño al equipo conectado al mismo.
Arrollamientos: Son de hilo de cobre electrolítico puro, esmaltado de clase H. Se bobinan en capas de ejecución antirresonante para la distribución uniforme de las sobretensiones transitorias. Las capas de papel intermedias se disponen de modo que las tensiones entre espiras no sobrepasen valores controlados. Bornes terminales primarios: Son de latón o bronce, y de forma cilíndrica. Bornes terminales secundarios: Son de latón y se hallan alojados en una caja de bornes de baja tensión estanca.
Refrigeración/Aislamiento A continuación las siguientes características deberán ser cumplidas por el proveedor y aplicarán a transformadores de voltaje y/o de corriente, según se indique. Aislamiento interno El medio aislante interno de los Transformadores de Instrumentación de AT podrá ser aceite, SF6, papel o resina, o algún material compuesto. Para el caso de los TI’s (transformador de instrument ación) de tipo interior la aislación será preferentemente de resina o aceite/papel. Otros tipos de aislación serán sometidos a la aprobación del Cliente. En particular, para los PTs, el aislamiento interno podrá ser de papel y/o polipropileno. Los equipos aislados en aceite, deberán estar provistos de una cámara de expansión del aceite con fuelles metálicos, a fin de absorber contracciones y expansiones térmicas del aceite. El aceite utilizado deberá ser de base nafténica, sin inhibidores ni aditivos y debe cumplir con los requerimientos de la norma IEC - 60296. Se deberá indicar sus características principales, su composición típica, indicando en porcentaje la cantidad de aromáticos, isoparafinas y nafténicos. En el caso que los transformadores ofertados sean aislados en SF6, deberán cumplir con la norma IEC - 60376. Aislamiento externo El medio externo de aislación de los TI’s podrá ser porcelana, resina, o goma silicona. Otros tipos de
aislación serán sometidos a la aprobación del Cliente.
TRANSFORMADOR INDUCTIVO
Un Transformador de tensión Inductivo (TT) consiste en un arrollamiento primario y un arrollamiento secundario dispuestos sobre un núcleo magnético común. Los terminales del arrollamiento primario se conectan a un par de fases de la red, o a una fase y a tierra o neutro. Los terminales del arrollamiento secundario se conectan a los aparatos de medición y / o protección que constituyen la carga. El tamaño de los TT está fundamentalmente determinado por la tensión del sistema y la aislación del arrollamiento primario a menudo excede en volumen al arrollamiento mismo. Un TT debe estar aislado para soportar sobretensiones, incluyendo tensiones de impulso. Si se debe lograr eso con un diseño compacto, la tensión debe estar distribuida uniformemente a través del arrollamiento, lo cual requiere una distribución uniforme de la capacidad del arrollamiento o la aplicación de apantallado electrostático. Un TT convencional tiene, en la mayoría de los casos, un solo arrollamiento primario, cuya aislación presenta grandes problemas para tensiones superiores a 132 kV. Esos problemas son solucionados con los TT en cascada repartiendo la tensión primaria en varias etapas separadas. En la figura 1 se muestra las partes de un transformador de tensión inductivo con aislamiento papelaceite 1. Indicador de nivel de aceite. 2. Terminal primario. 3. Compensador de volumen de aceite. 4. Borna condensadora. 5. Aislamiento papel-aceite. 6. Arrollamiento de compensación. 7. Arrollamientos primarios. 8. Arrollamientos secundarios. 9. Núcleo. 10. Aislamiento (porcelana o silicona). 11. Toma medida tangente delta. 12. Caja terminales secundarios. 13. Toma de muestras de aceite. 14. Terminal de puesta a tierra.
Figura 1. Comportamiento estacionario En la figura 2 se puede ver esquemáticamente la conexión de un TT a la red y a su carga. Si bien es cierto que esa forma de conexión es similar a la de un transformador de potencia, los requerimientos son totalmente distintos. En efecto, en un TT se plantea la necesidad que la tensión de salida, aplicada a la carga, sea una réplica de la tensión de entrada dentro de un rango especificado. Con esa finalidad, las caídas de tensión en los arrollamientos deben ser pequeñas y la densidad de flujo magnético en el núcleo debe ser establecida muy por debajo de la densidad de saturación, de modo que la corriente de excitación sea baja y la impedancia de excitación sea sustancialmente constante dentro del rango de variación de la tensión primaria que corresponda a la variación esperada, incluyendo algún grado de sobretensión. Eso implica que la relación tamaño - carga de un TT es mucho mayor que en
un transformador de potencia. Por otra parte, la relación corriente de excitación - corriente de carga también resulta mayor que en un transformador de potencia.
Figura 2.
TRANSFORMADOR CAPACITIVO Estos transformadores se componen básicamente de un divisor de tensión capacitivo consistente en varios condensadores conectados en serie, contenidos dentro de aisladores huecos de porcelana, con el fin de obtener una tensión intermedia. En este punto de acceso a la tensión intermedia del divisor de tensión se conecta un transformador de tensión intermedia, igual que uno inductivo, a través de una inductancia que compensa la reactancia capacitiva del divisor. El transformador puede tener 1, 2 ó 3 secundarios de utilización según los casos y modelos.
En la figura 3 se puede apreciar un esquema básico de un transformador de tensión capacitivo: donde U1 es la tensión en el lado primario, Ui tensión intermedia, U2 tensión en el lado secundario, C1 y C2 condensadores del divisor de tensión, Li inductancia de compensación, TTi transformador de tensión intermedia, y Z la impedancia que representa la carga.
Figura 3.
Este tipo de transformador se puede utilizar exactamente igual que un transformador de tensión inductivo, con la salvedad de que en este caso se presentan otros factores que afectan a la precisión del mismo, como por ejemplo, variaciones de frecuencia, variaciones de temperatura y estabilidad en el
tiempo. La respuesta de un transformador de tensión capacitivo en régimen transitorio no es tan rápida como la de un transformador inductivo, por lo que no se recomienda su utilización cuando las exigencias de las protecciones sean las de unas respuestas rápidas por parte del transformador de tensión. Sin embargo, aparte de su utilización para medida y protección, los transformadores de tensión permiten utilizar la línea de alta tensión para comunicación y telemando dada su especial capacidad para la sintonización de ondas portadoras de alta frecuencia. En la figura 4 se puede muestra las partes de un transformador de tensión capacitivo
1. Terminal primario 2. Compensador de volumen de aceite 3. Aislador (porcelana o silicona) 4. Condensadores 5. Toma de tensión intermedia 6. Terminal de alta frecuencia 7. Transformador de tensión inductivo 8. Indicador de nivel de aceite 9. Accesorios de onda portadora 10. Toma de muestras de aceite 11. Terminal de puesta a tierra 12. Caja terminales secundarios
Figura 4. Transformador de potencial capacitivo
CONEXIONES Conexión Y
Las tres fases del secundario se conectan en Υ con el neutro puesto a tierra. Es utilizado para los equipos que necesitan las tensiones Fase – Tierra del sistema; por ejemplo Vatímetros, Relés de dis-
tancia, Contadores de energía activa.
Conexión Delta abierta o triangulo Los secundarios de las tres fases se conectan en delta, pero uno de sus vértices no se cierra. Es utilizado para la polarización de los relés direccionales de falla a tierra, ya que en condiciones de falla se desarrolla una tensión igual a tres veces (3) la tensión de secuencia cero. En condiciones normales, aparece una tensión aproximadamente igual a cero.
Conexión V Es utilizado cuando por razones de economía, se tiene solamente 2 PT en un sistema trifásico y donde la tensión Fase – Neutro no se necesita. Un ejemplo, en sistemas aislados de tierra como de un barra je de generador que solamente necesita la tensión Fase - Fase.
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE UN TRANSFORMADOR DE POTENCIAL Tensión primaria asignada La tensión primaria es elegida de acuerdo a la tensión de la red a la cual está destinado. Si se trata de medir la tensión entre fases, la tensión nominal primaria estará en correspondencia con la tensión asignada del sistema, pero si se trata de medir tensión entre fase y tierra la tensión nominal primaria será 1 / veces la tensión asignada del sistema.
√
Tensión secundaria asignada La tensión nominal secundaria depende del país en el que se utilice, según la IEC se ha normalizado en 100 V y 110 V, o en 200 V para la aplicación en circuitos secundarios extensos; según la ANSI en 120 V, 115 V, 230 para la aplicación en circuitos secundarios extensos, para transformadores usados entre fases. Para transformadores usados entre fase y tierra en sistemas trifásicos donde la tensión primaria es dividida por la tensión secundaria es uno de los valores mencionados anteriormente dividido por .
√
√
Relación de transformación La relación asignada de un transformador de tensión corresponde a la relación entre la tensión primaria y secundaria asignada.
Condiciones de servicio Los transformadores se instalaran bajo las siguientes condiciones a. Condiciones ambientales
Altura sobre el nivel del mar (hasta 1000m) Temperatura ambiente Temperatura máxima 40° C Valor máximo de la media en 24 horas 30°C Humedad relativa del aire máximo. Transformadores para interiores hasta 70% Transformadores para intemperie hasta 100% Temperatura mínima. Transformadores para interiores -5° C Transformadores para intemperie -25° C b. Instalación El montaje se hará de acuerdo a las normas internas de la empresa.
c. Características eléctricas del sistema Tensiones nominales de línea. Numero de fases. Factor de potencia. Servicio.
Normas de fabricación
Los transformadores de potencial deberán ser diseñados y fabricados de acuerdo con lo establecido en las Normas NTC 2207 (IEC 60186) Norma Colombiana para Transformadores de potencial en su última revisión, o ANSI C57.13. De acuerdo con los diseños de los fabricantes, pueden emplearse otras Normas internacionalmente reconocidas equivalentes o superiores a las aquí señaladas, siempre y cuando se ajusten a lo solicitado en el presente pliego. En este caso, se deben enviar con la propuesta 2 copias en español o Inglés de las Normas utilizadas. Las normas aplicables son las siguientes Norma NTC 471 NTC 837 NTC 2076 (IEC 186) IEC 60050 IEC 60038 IEC 60085 IEC 60071 IEC 60028 IEC 60060
Objeto (antecedente internacional). Transformadores. Relación de transformación. Verificación de la polaridad y relación de fase. Transformadores. Prueba del dieléctrico (IEC 76). Galvanizado en caliente (ASTM A 153). Instrumentos de medida científicos e industriales. Standard voltajes. Evaluación térmica y clasificación del aislamiento eléctrico. Coordinación de aislamiento. Norma internacional para la resistencia del cobre. Técnicas para pruebas de alto voltaje.
Sistemas de unidades
Todos los documentos tanto de la propuesta como del contrato de suministro, deben expresar las cantidades numéricas en unidades del sistema Internacional (SI). Si el OFERENTE usa en sus libros de instrucción, folletos o dibujos, unidades en sistemas diferentes, debe hacer las conversiones respectivas.
REQUISITOS TÉCNICOS
Factor de tensión asignado Es el factor que multiplica la tensión primaria asignada para determinar la tensión máxima a la cual el transformador deberá cumplir con los requerimientos de exactitud especificados. El factor de tensión y la tensión máxima de funcionamiento depende del sistema y de la condición de puesta a tierra del devanado primario del transformador. Los valores nominales del factor de tensión asignado y de la duración admisible de la aplicación de la tensión máxima de funcionamiento están dados en la tabla 4 para diferentes condiciones de puesta a tierra del sistema.
Factor de tensión asignado 1,2 1,2 1,5 1,2 1,9 1,2 1,9
Duración asignada
Modo de conexión del devanado primario y condiciones de puesta a tierra del sistema Entre fases en cualquier sistema Continuamente Entre el neutro de un transformador en Y y tierra en cualquier sistema Continuamente Entre fase y tierra en un sistema con neutro sólidamente aterrizado 30s Continuamente Entre fase y tierra en un sistema con neutro no aterrizado sólidamente, con disparo automático por fallas a tierra 30s Continuamente Entre fases y tierra en un sistema con neutro aislado sin disparo automático por fallas a tierra o en un sistema aterrizado re8h sonante sin disparo automático por fallas a tierra Tabla 4. Valores normalizados de factores de tensión asignados
Límite de aumento de temperatura El aumento de temperatura de un transformador de tensión a la tensión especificada, a la frecuencia asignada, para la carga de precisión, o a la carga de precisión más elevada cuando se especifican varias, para un factor de potencia entre 0,8 inductivo y la unidad, no debe sobrepasar los valores establecidos en la tabla 3.
Clase de aislamiento (IEC 60085) Todas las clases de devanados sumergidos en aceite Todas las clases de devanados sumergidos en aceite y sellados herméticamente Todas las clases de devanados sumergidos en compuesto bituminoso Clases no inmersas en aceite o compuestos bituminoso de las siguientes clases: Y A E B F H
Límites de calentamiento [K] 60 65 50
45 60 75 85 110 135 Tabla 3. Límites de incremento de temperatura en transformadores de tensión
Potencia Potencia de precisión Es el valor de la potencia aparente (VA) que suministra el transformador en el secundario con la tensión secundaria asignada y la carga de precisión conectada, de conformidad con los requerimientos de la clase de precisión. En un transformador de tensión con varios devanados debe indicarse la potencia simultánea total que puede suministrar el equipo. Los valores normalizados de la potencia de precisión para un factor de potencia de 0,8 inductivo son: Según IEC: 10- 15- 25- 30- 50- 75- 100- 150- 200- 300- 400- 500 VA. Según ANSI 12,5(W)- 25(X)- 35(M)- 75(Y)- 200(Z)-400(ZZ) VA.
Potencia térmica límite Valor de la potencia aparente, referida a la tensión asignada, que el transformador puede suministrar al circuito secundario, cuando se aplica al primario, sin exceder los límites de calentamiento.
Niveles de aislamiento
Los niveles de aislamiento deben ser seleccionados de acuerdo con lo estipulado en la norma IEC 60186. Los niveles de aislamiento se especifican independientemente para el devanado primario y para el devanado secundario.
Nivel de aislamiento para el devanado primario El nivel de aislamiento asignado del devanado primario de un transformador de tensión inductivo está basado en la tensión más elevada del material,
Para el caso de devanados con tensión más elevada del material igual a 0,72 kV o 1,2 kV, el nivel de aislamiento asignado es determinado por la tensión soportada asignada a frecuencia industrial, de acuerdo con la tabla 5. Para el caso de devanados con tensión más elevada del material igual o superior a 3,6 kV pero inferior a 300 kV, el nivel de aislamiento asignado es determinado por la tensión soportada asignada a frecuencia industrial y al impulso tipo rayo, de acuerdo con la Tabla 5. Para el caso de devanados con tensión más elevada del material igual o superior 300 kV, el nivel de aislamiento asignado es determinado por la tensión soportada asignada al impulso de maniobra y al impulso tipo rayo, de acuerdo con la tabla 6. Existen otros requerimientos para el nivel de aislamiento del devanado primario de los transformadores de tensión que son:
Los devanados que tienen deben soportar la tensión a frecuencia industrial en la tabla 7 de acuerdo con la tensión soportada al impulso tipo rayo seleccionada para ellos. El terminal de puesta a tierra del devanado primario, cuando se encuentre aislado de la cuba o del chasis, debe soportar una tensión asignada a frecuencia industrial de corta duración de 3 kV (valor eficaz). Si se especifica, el devanado primario debe soportar también una tensión de impulso tipo rayo recortada, con un valor de cresta igual al 115% de la tensión de impulso tipo rayo plena.
Tensión más elevada para el material [kV] (valor eficaz) 0,72 1,2
Tensión soportada asignada de corta duración a frecuencia industrial [kV] (valor eficaz) 3 6
3,6
10
7,2
20
12
28
17,5
38
Tensión soportada asignada al impulso tipo rayo [kV] (valor pico) 20 40 40 60 60 75 75 90
95 125 145 36 70 170 52 95 250 72,5 140 325 100 185 450 185 450 123 230 550 230 550 145 275 650 275 650 170 325 750 395 950 245 460 1050 Tabla 5. Nivel básico de aislamiento asignado para devanados primarios de transformadores con tensión máxima 24
50
Nota: para instalaciones expuestas es recomendable seleccionar el nivel de aislamiento más elevado. Tensión más elevada para el material [kV] (valor eficaz) 300
Tensión soportada asignada Tensión soportada asignada al impulso tipo maniobra al impulso tipo rayo [kV] [kV] (valor pico) (valor pico) 750 950 850 1050 362 850 1050 950 1175 420 1050 1300 1050 1425 525 1050 1425 1175 1550 765 1425 1950 1550 2100 Tabla 6. Nivel de aislamiento asignado para devanados primarios de transformadores con tensión máxima
Notas:
1. Para instalaciones expuestas es recomendable seleccionar el nivel de aislamiento más elevado. 2. Como las tensiones de prueba para niveles de 765 kV no han sido aún establecidas, pueden haber cambios en los niveles de aislamiento al impulso tipo rayo y al impulso tipo maniobra. Tensión soportada asignada al impulso tipo rayo [kV] (valor pico) 950 1050 1175 1300
Tensión soportada asignada a frecuencia industrial [kV] (Valor eficaz) 395 460 510 570
1425 630 1550 680 1950 880 2100 975 Tabla 7. Tensión soportada a frecuencia industrial para los devanados primarios de transformadores con tensión máxima
A causa de la baja presión atmosférica se reduce la capacidad de aislamiento principal de los transformadores. Para altitudes superiores a 1000 m se adapta el nivel de aislamiento. Las características que figuran abajo son válidas para tensiones asignadas soportadas a frecuencia industrial y tensiones asignadas convencionalmente a los impulsos
Figura 5 La fórmula para la elección de transformador
U es la tensión asignada soportada convencional a los impulsos bajo condiciones de atmosfera estándar de referencia. Es la tensión asignada soportada a frecuencia industrial en el lugar del montaje. Es el factor de corrección de altitud (según la figura 5)
Niveles de aislamiento en devanados secundarios La tensión asignada soportada a frecuencia industrial de los devanados secundarios debe ser 3 kV (valor eficaz). Requerimiento de aislamiento entre secciones En el caso de devanados secundarios divididos en dos o más secciones, la tensión asignada soportada a frecuencia industrial de aislamiento entre secciones debe ser de 3 kV (valor eficaz). Requerimientos para el aislamiento externo En el caso de transformadores de tensión inductivos para uso exterior, con aisladores de cerámica, susceptibles de contaminación, de línea de fuga para un nivel de polución dado, se indica en la tabla 9.
Nivel de contaminación Ligero Medio Pesado Muy pesado
Distancia nominal de fuga [mm/kV] 16 20 25 31 Tabla 9. Distancia nominal de fuga especifica mínima.
Nota: para los casos más severos a los especificados en la Tabla 9, los fabricantes de aisladores pueden tener las siguientes distancias de fuga: 40 mm/kV extremadamente pesado y 50 mm/kV para casos excepcionales. Precisión Error de tensión Es el error que un transformador introduce en la medida de una tensión, el cual refleja que la relación de transformación real difiere de la asignada. El error de tensión, expresado en porcentaje, está dado por la siguiente formula:
Donde:
Desfase Es la diferencia del ángulo de fase entre las tensiones primaria y secundaria. Este desplazamiento se dice que es positivo cuando el vector de la tensión secundaria adelanta al vector de la tensión primaria. Los errores de tensión y desfase deberán estar dentro de los límites especificados, para las condiciones de uso especificadas. Clase de precisión En un transformador de potencial para medida la clase de precisión se designa por el porcentaje de error de tensión más alto permisible, a la tensión nominal prescrita para la clase de precisión correspondiente. La clase de precisión de un transformador de potencial para medición, está caracterizada por un número (índice de clase) que es el límite del error de relación, expresado en tanto por ciento, para la tensión nominal primaria del transformador alimentando la “carga de precisión”.
Los límites de error de tensión y el desfase a la frecuencia asignada no deben exceder los valores dados en la tabla 1, esta precisión debe mantenerse para una tensión comprendida entre el 80% y el 120% de la tensión nominal con una carga comprendida entre el 25% y el 100% de la carga de precisión, con un factor de potencia de 0,8 inductivo, para las clases de precisión IEC.
Las clases de precisión normalizadas para los transformadores de tensión para medida, son: 0,1- 0,20,5- 1,0- 3,0. Clase de precisión 0,1 0,2 0,5 1,0 3,0
Error de tensión [%] ± 0,1
Desfase [min]
Aplicación
±5
Laboratorio Laboratorio, patrones portátiles, medidores de ± 0,2 ± 10 gran precisión ± 0,5 ± 20 Medidores normales y aparatos de medida ± 1,0 ± 40 Aparatos de tablero No especifica- Para uso en los que no se requiere una mayor ± 3,0 da precisión. Tabla 1.Límites de error para transformadores de tensión para medición
Clases de precisión para protección La clase de precisión para un transformador de tensión para protección representa el error de tensión máximo expresado en porcentaje. El error especificado deberá cumplirse para un rango entre el 5% de la tensión asignada y el valor de tensión correspondiente al factor de tensión asignado y para todas las cargas entre el 25% y el 100% de la carga nominal con un factor de potencia de 0,8 inductivo, este valor es seguido de la letra “P”.
Las clases de precisión normalizadas según la IEC son 3P y 6P. Los límites de error de tensión y el desfase, a la frecuencia asignada no deben sobrepasar los límites establecidos en la tabla 2.
Clases de precisión Error en la relación de tensión [%] Desfase [min] 3P ± 3,0 ± 120 6P ± 6,0 ± 240 Tabla 2. Límites de error para transformadores de tensión para protección Los transformadores de tensión deben ser sometidos a las pruebas de rutina y de tipo que se establecen en la recomendación que se aplique, las cuales están mencionadas en la tabla 2. Esfuerzos por cortocircuito Los transformadores se diseñarán para soportar, durante un segundo, los esfuerzos mecánicos y térmicos debido a un cortocircuito en los terminales secundarios manteniendo, en los primarios, la tensión nominal del transformador, sin exceder los límites de temperatura recomendados por las normas IEC. Ferrorresonacia en transformadores de tensión capacitivos La impedancia de excitación Ze del transformador auxiliar y la capacitancia del divisor capacitivo forman un circuito resonante, el cual oscila normalmente a una frecuencia diferente de la frecuencia asignada del sistema.
Cuando dicho circuito resonante es sometido a un impulso de tensión (el cual puede ser incluso el que ocurre cuando el transformador es energizado), se presenta cierto grado de oscilación que, debido a la naturaleza no lineal de la inductancia, puede tomar diferentes valores de frecuencia. Si la frecuencia fundamental del circuito es ligeramente inferior a un tercio de frecuencia del sistema, es posible que haya una absorción de energía del sistema que ocasione un incremento de la oscilación. A medida que esto ocurre, el incremento en la densidad de flujo del núcleo del transformador reduce la inductancia, llevando el valor de la frecuencia de resonancia a un valor cercano al tercio de la frecuencia del sistema. El resultado es que la oscilación se estabiliza como una componente de tercer armónico del sistema, la cual puede mantenerse indefinidamente. Dependiendo del valor de los componentes pueden presentarse otros armónicos, pero la oscilación del tercer armónico es la más frecuente. La consecuencia principal de tal oscilación es el aumento de la tensión de salida entre un 25% y un 50 % del valor nominal. Si no se contrarresta tal fenómeno, la corriente de magnetización en el núcleo del transformador puede llegar a ser tan alta como para destruir el equipo. Tales oscilaciones ocurren con menor frecuencia cuando las pérdidas del circuito son altas, como en el caso de las cargas resistivas. Algunos diseños TP’s capacitivos incorpor an circuitos antiferrorresonantes de sintonía en paralelo, los
cuales disminuyen sin embargo la capacidad de respuesta del equipo a fenómenos transitorios. Si se instalase en una red con un riesgo alto de ferrorresonancia, puede, como medida de precaución adicional, acondicionarse con una carga de amortiguamiento adicional, sobre un devanado terciario conectado en delta. Como se muestra en la figura 6
Figura 6. Ejemplo Calculo de las características generales de los transformadores de tensión Un sistema de 230 kV
Calculo de la relación de transformación
√
Relación de transformación
√ √ √
Se pide el transformador de dos devanados uno de 115 V y otro de 66 V. Se utilizara el devanado de 66 V para protección a distancia. El relevador que será alimentado por el PT demanda una potencia de 2 VA, la corriente que circulará:
La resistencia de los conductores es
, con una longitud de 50 m
La potencia consumida por los conductores es:
a. b. c. d. e. f. g. h. i.
Tipo: intemperie. Tipo de aislamiento: porcelana y aceite dieléctrico. Potencia: 2,00468VA. Clase de precisión: 1,2. Tensión principal: 230000/ V. Tensión secundaria: 115/ V. Relación de transformación: 2000/1. Altura sobre el nivel del mar: 2200 Numero de devanados: Dos.
√ √
Pruebas EL SUMINISTRADOR garantizará el cumplimiento de las características garantizadas solicitadas en estas especificaciones y realizará a los transformadores las siguientes pruebas: Pruebas de Rutina
De acuerdo con la norma NTC 2207 (IEC 186) los transformadores de tensión deben someterse y pasar satisfactoriamente los siguientes ensayos de rutina: Verificación de las marcas de terminales y polaridad. Prueba de tensión a frecuencia industrial en los arrollamientos primarios y medida de las descargas parciales. Prueba de tensión a frecuencia industrial en los arrollamientos secundarios. Pruebas de tensión a frecuencia industrial entre secciones Pruebas de descargas parciales. Determinación de errores de acuerdo con los requisitos de las clases de precisión apropiada. Ensayo Tipo Son los ensayos a los cuales se someten uno solo o un pequeño número de transformadores de cada modelo. Estos ensayos podrán ser evitados si el fabricante presenta certificados de ensayo de transformadores del mismo modelo por laboratorios de prueba que sean aceptados por La Empresa. Los ensayos tipo son: Prueba de incremento de temperatura. Tensión soportada al impulso tipo rayo. Tensión soportada al impulso de maniobra. Pruebas bajo la lluvia para transformadores tipo exterior. Prueba de tensión a frecuencia industrial y medida de descargas parciales en el primario de los transformadores con y de tipo maniobra para transformadores con bajo la lluvia en transformadores para uso intemperie. Determinación del error. Prueba de soporte al cortocircuito.
El costo de estos ensayos debe estar incluido dentro de los precios unitarios y totales cotizados para cada item. El oferente deberá presentar con la oferta, el certificado de conformidad de producto en cumplimiento con el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctrico.
Características de fabricación Los transformadores de potencial deberán ser construidos con materiales termoplásticos de alta calidad. Los materiales utilizados serán autoextinguibles, no higroscópicos y de características eléctricas inalterables frente a condiciones de servicio. Las piezas deberán ser mezcladas en una sola operación y deberán estar libres de oclusiones gaseosas y cavidades superficiales visibles. Deberán tener alta calidad dieléctrica y gran resistencia mecánica. En estas se deben especificar las características de los siguientes componentes del trasformador de potencial:
Borneras Los bornes de conexión deben aceptar conductores de cobre hasta de calibre Nº 8AWG. Los transformadores de potencial deben de tener en su tapa de bornera secundaria dispositivos para sellos y caja que permita instalar la tubería de conducción de los conductores secundarios. Base La base debe contar con un herraje galvanizado que permita asegurar el transformador a la estructura de montaje mediante cuatro tornill os de ½”. La base deberá estar firmemente asegurada al transformador conformando con éste un solo cuerpo. Aislamiento El aislamiento puede ser del tipo seco, moldeado alrededor del núcleo y los devanados, por medio de inyección sobre las partes del transformador. Este aislamiento es en resinas epóxicas y materiales sintéticos. Accesorios Los transformadores deberán estar provistos y dispuestos con todos los accesorios necesarios para su instalación. Placa de identificación. Conmutador de puesta a tierra. Terminales de fase tipo plano con cuatro agujeros y fabricado de aluminio. Terminales de tierra para conductor de cobre cableado de 70 mm² a 120 mm² de sección, fabricados de bronce Caja de conexiones de cables. Caja de agrupamiento; una (01) por cada tres unidades. Estructura de soporte para tensiones máximas de equipos iguales o mayores a 72,5 kV, con todas las tuercas y pernos necesarios para fijar adecuadamente el equipo. El suministro incluye los pernos de anclaje. Herramientas necesarias. Otros.
Marcación Marca de terminales Las marcas de terminales deben identificar: Los arrollamientos primarios y secundarios. Las secciones de los arrollamientos si las hay. Las polaridades relativas de los arrollamientos y secciones de los arrollamientos. Las derivaciones intermedias si las hay. Método de marca Los terminales deben marcarse en forma clara e indeleble en su superficie o en su vecindad inmediata. Las marcas deben consistir en letras, seguidas o precedidas de números donde sea necesario.
Las letras mayúsculas A, B, C y N indican los terminales del devanado primario y las minúsculas a, b, c y n los terminales del devanado secundario correspondiente. Las letras A, B y C indican los terminales totalmente aislados y la N el previsto para conectar a tierra y cuyo aislamiento es menor al de los otros terminales. Polaridad relativa. Los terminales que tengan las marcas mayúsculas y minúsculas correspondientes deben tener la misma polaridad en el mismo instante.
Marcas en la placa de características Todos los transformadores de potencial deben llevar como mínimo, las siguientes marcas:
El nombre u otra marca con la cual pueda identificarse al fabricante. Un número de serie o una denominación de tipo, preferiblemente ambos. Las tensiones nominales primaria y secundaria. La frecuencia nominal. Las potencias de precisión, las clases de precisión y la designación de los bornes de cada arrollamiento. La tensión más alta del sistema. El nivel de aislamiento. La clase de aislamiento, si es diferente a la clase A. Sí se usan diferentes clases de material aislante, debe indicarse la del material que limita el aumento de temperatura de los arrollamientos. En transformadores con dos arrollamientos secundarios, el uso de cada arrollamiento y sus terminales correspondientes.
Pruebas de puesta en servicio No está previsto que quien suministre el equipo lo monte, lo pruebe y ponga en servicio, se establece que por parte del fabricante se preste la asesoría y supervisión en sitio, en el proceso de montaje, pruebas y puesta en servicio del equipo. El alcance de la asesoría debe ser relacionado en un docu-
mento adjunto a la propuesta, En el formulario de la propuesta se incluye un ítem de pago para esta actividad, se debe presentar el análisis de precios unitario correspondiente teniendo en cuenta el tiempo mínimo por equipo. Después de que los transformadores de tensión hayan sido montados en la subestación y se encuentren listos para operación, se les deben efectuar las siguientes pruebas:
Medida de la resistencia de los devanados secundarios. Prueba de polaridad. Inyección primaria. Medida de la relación de transformación. Medida de las condiciones de aislamiento: Resistencia de aislamiento y medida del factor de potencia y capacitancia.
Características técnicas garantizadas
El FABRICANTE garantiza que los transformadores ofrecidos poseen las características consignadas en el siguiente formato: Características generales Descripción 01 02 03 04
Ítem 1 Ítem 2 Ítem 3
Fabricante Normas de fabricación y pruebas Referencia de fabricación-tipo Características del núcleo. Norma lámina magnética. Espesor de la lámina magnética (mm).
05 Distancia de fuga. 06 Peso (kg) 07 Dimensiones del transformador para transporte LxAxA (largo x ancho x alto) (mm) 08 Número de unidades embaladas superpuestas para almacenamiento en columnas 09 Tiene sello de calidad NTC Características eléctricas Descripción 01 Potencia de precisión a 1000 m y 30°C ambiente (VA) 02 Clase de precisión 03 Relación de transformación 04 Frecuencia nominal (Hz.)
Ítem 1 Ítem 2 Ítem 3
05
Nivel de aislamiento al impulso básico en los devanados (BIL) (kV) A.T. B.T. 06
Clase de aislamiento en los devanados (kV) A.T. B.T.
07
Tensión de prueba a frecuencia industrial durante un minuto en seco (kV)
A.T. B.T. 08 Tensión inducida Frecuencia voltaje 09 Tensión máxima de trabajo
Embalaje El embalaje y la preparación para el transporte estará sujeto a la aprobación del representante del Propietario, lo cual deberá establecerse de tal manera que se garantice un transporte seguro de los transformadores de tensión considerando las condiciones climatológicas y los medios de transporte. Las cajas de embalaje deberán marcarse con el número de contrato u orden de compra y la masa bruta y neta expresada en kg; incluirá una lista de embarque detallando el contenido de la misma. Planos, diagramas y manuales El fabricante deberá proporcionar catálogos, manuales de operación y montaje y dibujos que ilustren ampliamente el diseño y apariencia del equipo que ofrece. Al mes de emitida la Orden de Proceder, el Fabricante deberá suministrar para revisión y aprobación cinco (05) ejemplares de los Planos de DIMENSIONES GENERALES que muestren vistas y detalles de los aparatos y de los Esquemas y Diagramas Eléctricos. Esta documentación deberá contener información suficiente para que el Propietario prevea los requerimientos de la obra civil y los trabajos de diseño ligados a él. Antes del embarque de la Unidad, el Fabricante deberá suministrar Cinco (05) ejemplares de los reportes de prueba del Fabricante y de los manuales de Operación y Mantenimiento por cada Transformador de Tensión de características diferentes y seis (06) por cada 2 de características iguales.
Al salir de fábrica, cada equipo deberá llevar un juego adicional de la documentación anterior, perfectamente protegido y guardado dentro del gabinete de control. Los manuales, leyendas y explicaciones de los planos, dibujos y diagramas, deberán redactarse en idioma Español. Será por cuenta y riesgo del Fabricante cualquier trabajo que ejecute antes de recibir los planos aprobados por el Propietario. Esta aprobación no releva al Fabricante del cumplimiento de las especificaciones y de lo estipulado en el Contrato.
Transformadores de tensión inductivo característicos de la marca arteche Dimensiones y peso
ANEXOS
Anexo 1. Transformadores de tención inductivos.
Anexo 2. Transformadores de tención capacitivos.
Anexo 3. Transformadores Combinados.
Anexo 4. Transformadores Combinados.
