Exposicion Transformadores de Instrumentacion

8/18/2019 Exposicion Transformadores de Instrumentacion

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TRANSFORMADORES DE TENSION

Introducción.

En sistemas que manejan tensiones superiores a las 6 ! las mediciones detensión no son "ec"as directamente en la red primaria sino a tra#$s de equiposdenominados trans%ormadores de tensión o potencial.

&ue otras %unciones pueden cumplir adem's de medir tensión(

). Aislar el circuito de *aja tensión+ del circuito de alta tensión.,. -rocurar que los e%ectos transitorios de r$/imen permanente aplicados

al circuito de alta tensión sean reproducidos de i/ual manera en loscircuitos de *aja tensión.

0lasi1cación de trans%ormadores de tensión(

). Trans%ormadores inducti#os-ueden ser construidos para cone2ión fase-tierra (un polo aislado) opara conexión fase-fase (doble polo aislado) 3 estos 4ltimos seutili5an primordialmente en media tensión.-ara los sistemas entre 6 ! ,+78! los trans%ormadores inducti#osson predominantes para tensiones superiores a ,+78! "asta )978!no e2iste pre%erencia en la utili5ación.

-ara la selección de estos trans%ormadores de tensión inducti#os+ sede*e tener en cuenta lo si/uiente(

: Necesidad de utili5ación de -;0 en los esquemas de control protección

: 0ostos de trans%ormador

E2iste una relación entre estos dos %actores+ pues para tensionesin%eriores a ,+78!+ los esquemas empleados normalmente no utili5an-;0 el costo del trans%ormador inducti#o es in%erior al capaciti#o+*rindando as< un empleo *astante acentuado de trans%ormadores detensión inducti#o "asta este ni#el de tensión.

-ara tensiones comprendidas entre ,+78! )978! el %actorpreponderante es la utili5ación del -;0. Es com4n utili5ar en unasu*estación de )978! di#isores capaciti#os para las l


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-ara tensiones superiores a )978! normalmente se opta por el di#isorcapaciti#o+ toda #e5 que los dos %actores mencionados anteriormenteson %a#orecidos por este equipo.

A partir de ,978! el precio del trans%ormador de tensión inducti#o se#uel#e mu superior al del capaciti#o.

Ima/en(

,. Di#isores capaciti#os.Son los predominantes donde se emplea comunicación por ondaportadora+ -;0+ la utili5ación del di#isor capaciti#o se "ace necesaria para tensiones superiores a )978! los di#isores capaciti#os sonpredominantes.

I/ual que para trans%ormadores inducti#os+ para la selección detrans%ormadores de tensión capaciti#os+ se de*e tener en cuenta losi/uiente(

: Necesidad de utili5ación de -;0 en los esquemas de control protección

: 0ostos de trans%ormador


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;a relación entre estos dos puntos es la misma que en lostrans%ormadores inducti#os.

Ima/en(

=. Di#isores resisti#os;os di#isores resisti#os no se utili5an normalmente en sistemas depotencia+ sino m's *ien en circuitos de prue*a e in#esti/ación enla*oratorios.

9. Di#isores mi2tos >capaciti#os?resisti#os@;os di#isores mi2tos no se utili5an normalmente en sistemas depotencia+ sino m's *ien en circuitos de prue*a e in#esti/ación enla*oratorios.

Importante( ;os trans%ormadores de medida para uso e2terior con ni#eles detensión entre ,+78! B 8! >incluido los de tensión@+ "an utili5adotradicionalmente papel impre/nado en aceite para el aislamiento de las*o*inas+ pero /racias a desarrollo tecnoló/ico en el diseCo de dic"os equipos"a e#olucionado "acia la utili5ación de nue#os sistemas de aislamiento talescomo el /as SF6. Este 4ltimo sistema no se en#ejece+ no es amea*le presenta un ries/o menos de %alla.Normati#a(

Estos equipos *'sicamente no necesitan la especi1cación de requisitosespeciales+ por lo cual un conocimiento de las principales normas es de /ranimportancia para el responsa*le del tra*ajo.


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;as normas m's utili5adas son(

: IE0 6 99 Instrument trans%ormer: IE0 6 )B6 !olta/e trans%ormer: IE0 6 =7B 0ouplin/ capacitors and capacitor di#iders: IEEE Std 07 .)= IEEE Standars requirements %or instrument trans%ormers: ANSI?NEMA 0 =.) Requirements %or poGer:line carrier couplin/

capacitors and couplin/ capacitor #olta/e trans%ormers >00!T@

0aracterinducti#o@ la unidad+ no de*e so*repasarlos #alores esta*lecidos en la si/uiente ta*la(


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=@ -otencia

a. -otencia de precisión( Es el #alor de la potencia aparente >!A@ quesuministra el trans%ormador en el secundario con la tensiónsecundaria asi/nada la car/a de precisión conectada+ decon%ormidad con los requerimientos de la clase de precisión. En untrans%ormador de tensión con #arios de#anados de*e indicarse lapotencia simult'nea total que puede suministrar el equipo. ;os#alores normali5ados de la potencia de precisión+ para un %actor depotencia de +B >inducti#o@ son(

• Se/4n IE0() :)7:,7:= :7 : 7:) :)7 :, := :9 :7 !A

;os #alores su*ra ados son los pre%eridos.=*. -otencia t$rmica l


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7@ Ni#eles de aislamiento;os ni#eles de aislamiento de*en ser seleccionados de acuerdo con loestipulado en la norma IE0 6 )B6. ;os ni#eles de aislamiento seespeci1can independientemente para el de#anado primario para elde#anado secundario.

a. Ni#eles de aislamiento para el de#anado primario( El ni#el deaislamiento asi/nado del de#anado primario de un trans%ormador detensión inducti#o est' *asado en la tensión m's ele#ada del materialJm.-ara el caso de de#anados con tensión m's ele#ada del materiali/ual a + ,8! o )+,8!+ el ni#el de aislamiento asi/nado esdeterminante por la tensión soportada asi/nada a %recuenciaindustrial+ de acuerdo con la si/uiente ta*la.


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-ara el caso de de#anados con tensión m's ele#ada del materiali/ual o superior a = 8!+ el ni#el de aislamiento asi/nado esdeterminado por la tensión soportada asi/nada al impulso demanio*ra al impulso tipo ra o+ de acuerdo con la ta*la anterior.

E2isten otros requerimientos para el ni#el de aislamiento delde#anado primario de los trans%ormadores de tensión+ que son(

• ;os de#anados que tienen Jm = 8! de*en soportar latensión a %recuencia industrial+ de1nida en la si/uiente ta*la deacuerdo con la tensión soportada al impulso tipo ra oseleccionada para ellos.

• El terminal de puesta a tierra del de#anado primario+ cuandose encuentre aislado de la cu*a o del c"asis+ de*e soportaruna tensión asi/nada a %recuencia industrial de corta duraciónde =8! >!alor e1ca5@

• Si se especi1ca+ el de#anado primario de*e soportar tam*i$nuna tensión de impulso tipo ra o recortada+ con un #alor decresta i/ual al ))7 de la tensión de impulso tipo ra o plena.

*. !eri1cación de aislamiento

-ara reali5ar la #eri1cación del asilamiento se reali5a los si/uientesc"equeos(

• Descar/as parciales+ cu os requerimientos son aplica*les atrans%ormadores de tensión inducti#os+ con una tensiónm'2ima i/ual o superior a +,8!. El ni#el de descar/asparciales no de*e e2ceder los #alores esta*lecidos en lasi/uiente ta*la para la tensión de prue*a de1nida en dic"ata*la+ con el procedimiento de1nido por la IE0 6 )B6.


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ener/i5ado@+ se presenta cierto /rado de oscilación que de*ido a sunaturale5a no lineal de la inductancia+ puede tomar di%erentes #alores de%recuencia.S) la %recuencia %undamental del circuito es li/eramente in%erior a untercio de la

Frecuencia del sistema+ es posi*le que "a a una a*sorción de ener/


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• Determinación de los errores de acuerdo con losrequerimientos de la clase de precisión >esta de*e ser la 4ltimaprue*a@.

b. Pruebas tipo• A las prue*as tipo se somete uno o pocos trans%ormadores de

cada tipo+ consider'ndose entre estas las si/uientes(• -rue*a de incremento de temperatura• Tensión soportada al impulso tipo ra o• Tensión soportada al impulso de manio*ra• -rue*as *ajo llu#ia para trans%ormadores tipo e2terior• -rue*a de tensión a %recuencia industrial medida de descar/as

parciales en el primario+ para trans%ormadores con Um U = 8! de upo manio*ra para trans%ormadores con U"' ~ = 8! *ajollu#ia en trans%ormadores para uso intemperie

• Determinación del error• -rue*a de soporte al cortocircuito.

Todas las prue*as diel$ctricas tipo de*en reali5arse so*re la mismaunidad. Jna #e5 reali5adas las prue*as diel$ctricas tipo+ se de*er'nreali5ar las prue*as de rutina.

c. Pruebas especiales

• Estas se de1nen de com4n acuerdo entre el comprador el%a*ricante.


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TRANSFORMADORES DE 0ORRIENTE.

Introducción

;os trans%ormadores de corriente son utili5ados para e%ectuar las medicionesde corriente en sistemas el$ctricos. Tienen su de#anado primario conectado enserie con el circuito de alta tensión. ;a impedancia del trans%ormador decorriente+ #ista desde el lado del de#anado primario+ es desprecia*le

comparada con la del sistema en el cual estar' instalado+ a4n si se tiene encuenta la car/a que se conecta en su secundario. En esta %orma+ la corrienteque circular' en el primario de los trans%ormadores de corriente est'determinada por el circuito de potencia.

Clasi cación de los transformadores de corriente

)@ Según su construcción eléctrica

;os trans%ormadores de comente pueden tener las si/uientes #ariantesel$ctricas(

a. 0on #arios n4cleos Trans%ormador de corriente con #arios de#anados secundariosindependientes montados cada uno en su propio n4cleo+ %ormandoconjunto con un 4nico de#anado primario+ cu as espiras >o espira@enla5an todos los n4cleo secundarios.

*. Secundario de relación m4ltiple o multi P relación;a relación de trans%ormación se puede #ariar por medio de tomas (taps)en las #ueltas del de#anado secundario+ presentan el incon#eniente dela disminución de la capacidad en las relaciones m's *ajas.

,@ Según su utilización

;os trans%ormadores de comente+ se/4n su utili5ación. se clasi1can endos tipos+ as


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*. Trans%ormadores de corriente para protecciónSon los trans%ormadores de corriente utili5ados para alimentar rel$sde protección. Dependiendo de las caracter


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: IE0 6 99 Instrument trans%ormers: IE0 6 99 ) 0urrent trans%ormcrs: IE0 6 99 6 Rcquirements or protecti#e curren? trans%ormers %or

transient per%ormance: IEEE Std 07 .)= I [E% Standard Requirements %or Instrument

Trans%ormers.

0aracteristica para la especi1cacion de un trans%ormador de corriente

Especi1caciones de las caracter , =@ son( ) O : ),.7: 15 - , : ,7 : = 9 7 : 6 7 A o sus m4ltiplos o sus su*:m4ltiplosdecimales.

En la si/uiente ta*la se muestran los #aloreV de corriente paratrans%ormadores con una o dos relaciones esta*lecidos por la normaIEF< Std 07 .)= >) =@.

*. Trans%ormadores con m4ltiple relacion de trnas%ormacion


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En la si/uiente ta*la se muestran las relaciones para lostrans%ormadores de corriente multirrelacion de1nida por la normaIEEE Std 0 7 .)= >) =@

,@ !alores normales de las corrientes secundarias asi/nadas

;os #alores normales de corrientes secundarias asi/nadas 2on ) A+ , A 7 A.

=@ 0orrientes de cortocircuito asi/nadas

a. 0orriente de cortocircuito t$rmica asi/nada +"Es el #alor e1ca5 de a corriente pnmaria que el trans%ormador puedesoportar durante ) s+ con el secundario cortocircuitado+ sin que su%ra


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daCos. ;os #alores considerados por la norma para esta corrientecorresponden con os de1nidos para la corriente primaria asi/nada.

*. !alor normal de la corriente din'mica asi/nada I. mEs el #alor de cresta de la corriente primaria que el trans%ormadorpuede soportar sin su%rir daCos el$ctricos o mec'nicos de*idos a loses%uer5os electromec'nicos resultantes+ estando el secundariocortocircuitado. El #alor normal de la corriente din'mica asi/nadade*e ser ,+7 \r"]

c. 0ar/a de precisión;a car/a en un trans%ormador de corriente es la impedancia delcircuito secundario+ e2presada en o"m+ indicando el %actor depotencia F-.;a car/a de precisión es la potencia aparente+ en #oltamperes+ a un%actor de potenciaespeci1cado. que el trans%ormador puede suministrar al circuitosecundario+ a la corriente secundada asi/nada+ para la cual seespeci1can las condiciones de precisión.

d. ;


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%. Ni#el de aislamiento asi/nado para los arrollamientos primariosEst' *asado en la tensión m's ele#ada del material J+++. -ara el casode de#anados con tensión m's ele#ada del material i/ual a + , 8Z o)+, 8Z. el ni#el de aislamiento asi/nado es determinado por la tensiónsoportada asi/nada a %recuencia industrial. de acuerdo con la Ta*ln

B.)=.-ara el caso de de#anados con tensión m's ele#ada del materiali/ual o superior a=+6 8! pero in%erior a = 8Z+ el ni#el de aislarruento asi/nado esdeterminado por la tensión soportada asi/nada a %recuenciaindustrial al impulso tipo ra o+ de acuerdo con la Ta*la B.)=.

-ara el caso de de#anados con tensión m's ele#ada del materiali/ual o superior a= 8Z+ el ni#el de aislamiento asi/nado es determinado por latensión soportada asi/nada al impulso de manio*ra al impulso tipo

ra o. de acuerdo con la Ta*la B.)9.E2isten otros requerimientos para el ni#el de aislamiento delde#anado primario de los trans%ormadores de corriente+ que son(

• ;os de#anados que tienen J+++^ = 8 ! de*en soportar atensión a %recuencia industrial+ de1nida en la Ta*la B.)7+ deacuerdo con la tensión soportada al impulso tipo ra oseleccionada para ellos.

• Si se especi1ca+ el de#anado primario de*e soportar+ tam*i$n+

una tensión de impulso tipo ra o recortada+ con un #alor decresta i/ual al ))7 de la tensión de impulso tipo ra o plena.

/. !eri1cación de aislamiento-ara reali5ar la #eri1cación del aislamiento se e%ect4an los si/uientesc"equeos(Descar/as parciales cu os requerimientos son aplica*les atrans%ormadores de corriente con una tensión m'2ima i/ual osuperior a ., 8!. El ni#el de descar/as parciales no de*e e2ceder los#alores de1nidos en la Ta*la B.,). para la tensión de prue*a de1nidaen esta ta*la+ con el procedimiento de1nido por la IE0 6 99:)>, =@.


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h. Nivel de aislamie nto en devanado s secundariosLa tensión asignada. Soportada a f recuencia ind ustrial de los devanado ssecundar ios de be se r 3 kV (va lor eficaz).

i. e!u er imiento d e aislami ento entr e secc iones"n el caso de devanados secundario s divid idos en dos o m#s secciones$ latensión asig nada so portada a fre cuen cia in dustrial de ai slamie nto entre s eccione sde be ser 3 kV (valor e ficaz).

%. e! uerimi entos par a el aislamiento e&terno"n el caso de tr ansformador es de corriente para u so e&terior con aislador es decer #mica susce ptibl es de contamin ación$la l'n ea de fuga. para un ni vel de

polución dado$ se indi ca en la abla .*+ (,a p' tulo ).

9@ Requerimientos adicionales para trans%ormadores de corriente paramedida

a. Desi/nación de la clase de precisión;a clase de precisión est' determinada por el l


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c. ;


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Error detensión = K n I s − I p

I p x 100

Donde(

n( relacion de trans%ormación asi/nadaIp( 0orriente primaria realIs( 0orriente secundaria real cuando u e Ip

El despla5amiento de %ase es la di%erencia en 'n/ulo entrelos #ectores de corriente primaria secundaria.

e. -a ma e&tendida de corriente" s el fac tor por e l cual debe ser multiplica da la co mente primar ia as ignada paraobtener la corrie nte pr imaria m#&ima !ue un transformado r de come nte demedida puede co ndu cir en r gimen continuo$ a la frecuencia asignada$ sin

e&ceder los l'm ites de e levac ión de te mpera tura es pecificados./ los t r ansformadores con clase de precis ión 0$ 1 a * puede asign#rscles gamae&tendida de co rriente$ en cu2o caso la corr iente t r mica con tinua debe se r iguala la ga ma e&tendida d e corr iente la cual est# e&presada como u n porce nta%e delacorriente pr imar ia as ignad a."n la a bla .4* el valor superior de co rr iente se r eem plaza por e l l'mi te

pr esento de la ga ma e&tendid a de corr iente$ en caso de !ue e l por cen ta%e difieradel *456. Los va lores normales para la gama e&tendida de comente so n *456.*756 2 4556

f. 8actor de seguri dad as ignado

Se es pecifica para protege r los dispos itivos conecta dos a transformadores decorriente de me dida cuando en el pri mario circu la la corrie nte de falla. Es elfacto r por e l cual se m ultipli ca la co r r iente primaria asig nada deter minando lacorriente necesaria para !u e e l tran sfor mador de corrien te se sature$ es decir$

para !ue el erro r com pues to sea ma2or de l *5 6.

7) Requerim ientos adi c ionales para transformadore s de corriente paraprotección convencional

a. 8actor l'mite de precisión" s la re lación entr e la corrie nte l' mite de pr ecisió n asignada 2 la corr iente

pr imaria asignada .La cor riente l'm ite de precisió n asignada es e l valor m #s al to de la co mente

pr imaria para el cual el transformador debe c ump lir los re !u er imientos de la precis ión. -enera lmen te la corri ente l'mit e de precisió n a signada corr espo ndecon el valor de la co rriente de co rto ci r cuito t r mica asignada.Los valor es normales para los fac tores l' mites de precisió n son95 - *5: *7 : 4 5 :35.


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b. ,lase de precisiónLos transformador es de corri ente pa ra pr otecció n convencional est#ncar acterizados por la letra ;


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La capacidad d e un tr ans f ormador de corrien te pue de se r definida en t rminos de la potencia a >1, disipada en e l cir cuito secundario o e n t rmin os de la te nsión dee&citació n m #&ima e!uiv alente necesaria para hacer c ircular la corriente en e l cir cuitosecun dario.Si se desea conocer e l so bredimensionamiento !ue t iene un transformador de corrie nteclase

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