REPÚBLICA BOLIVARIANA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR INSTITUTO UNIVERSITARIO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA AGRO-INDUSTRIAL AGRO-INDUSTRIAL PNF INGENIERÍA ELÉCTRICA
Transfora!or"s Transfora!or"s !" #o$"n%&a Pro$"%%&on"s &n$"rnas ' "($"rnas
A)*nos+ L*&s Mo)&na L"o Or$&, "&.&n Var")a V/%$or Lan!&n",
San Cr&s$0.a)1 Mar,o 2345
TRANSFORMADORES DE MEDIDA
El transformador es una maquina estática cuya función es transferir energía eléctrica de un sistema a otro de la siguiente manera:
•
Modificando el valor de la corriente.
•
Modificando el valor de la tensión.
•
Con una frecuencia constante.
Son destinados a la alimentación de instrumentos de medida, Contadores, Relés de rotección, etc., ermitiendo así una searación galvánica entre los instrumentos y la Red Eléctrica de !lta "ensión.
E#isten dos tios $ásicos de transformadores de medida los cuales son:
•
"ransformadores de %otencial o "ensión &"%, "", %", etc.'.
•
"ransformadores de Corriente o (ntensidad &"C, "(, C", etc.'.
TRANSFORMADORES DE POTENCIAL6 Los TP o "ransformadores de %otencial or lo general oseen uno
o dos n)cleos secundarios. *os "% ueden ser de dos tios:
•
+e tios (nductivos utili-ados generalmente en tensiones de /.0 y /1.2 34 donde tanto el rimario como el secundario son devanados y aislados entre sí.
%
%5 Devanado primario
Núcleo magnético Devanado secundario
s
•
s5 5s
5s5
+e tio Caacitivo com)nmente utili-ados en tensiones iguales o sueriores a 2 34., en donde se 6ace un divisor de tensión con dos caacitores en serie ara reducir la tensión rimaria.
TRANSFORMADORES DE CORRIENTE. Los TC son )nicamente del tio inductivo, los cuales:
•
%ueden tener una o varias esiras en el rimario que se conecta serie con el circuito cuya intensidad se desea medir.
en
•
%ueden tener rimarios que se comonen de una, dos o cuatro secciones ermitiendo una, dos o tres intensidades rimarias nominales mediante el adecuado acolamiento de las mismas.
•
%ueden tener uno o varios arrollados secundarios $o$inados cada uno so$re su circuito magnético &o n)cleo'. +e esta manera no e#iste influencia de un secundario so$re el otro.
CARACTERÍSTICAS DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN6 El dise7o de un Sistema de %rotección, deende de la configuración del Sistema de %otencia sin em$argo cualquiera que sea este el Sistema de %rotección de$e tener las siguientes características $ásicas:
A -Sensibilidad :
+e$e tener la suficiente sensi$ilidad ara detectar las fallas que afecten al Sistema de %otencia.
B -Selectividad :
Se dice, que un esquema de rotecciones es selectivo, cuando solo act)an los elementos necesarios ara dese8ar una falla, retirando )nicamente la arte afectada.
C -Velocidad :
+e$e determinar con qué raide- es necesario dese8ar la falla y oseer velocidad adecuada ara 6acerlo.
D -Confiabilidad :
%or cuanto las fallas que afectan al sistema se resentan con relativa oca frecuencia, es necesario que su dise7o garantice que al resentarse una falla su oeración sea correcta. E-Sencillez +
E8ecutar sus funciones con la menor cantidad de elementos osi$les.
F -Mantenibilidad :
9acilidad ara efectuar mantenimiento.
PROTECCIÓN DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA *os transformadores de otencia son de gran imortancia como enlace en los sistemas de transmisión y distri$ución. *a diversidad de características de los transformadores de otencia y los osi$les fenómenos de manio$ra a diferentes condiciones de servicio requieren de un sistema de rotección altamente confia$le, selectiva y fle#i$le.
*a técnica numérica 6a a$ierto la uerta a soluciones novedosas las cuales no se 6an alcan-ado or los medios convencionales or e8emlo la adatación de diferentes gruos de cone#ión, relaciones diferentes de transformadores de corriente
de$ido
rincialmente a
los
distintos
niveles
de tensión
del
transformador, 6oy día son cu$iertas or medio de un softare. %or otra arte la auto;suervisión que cu$re tanto el 6ardare como el softare, tam$ién incrementa la disoni$ilidad del sistema y reduce al mismo tiemo los costos or mantenimiento, ya que la información en línea relativa al estatus de la rotección y
del transformador ermite mantener a requerimiento, resultando esto en a6orros ara la totalidad de la instalación.
*a rotección de$e ser 6a$ilitada ara detectar y dese8ar en forma segura y selectiva las siguientes condiciones:
Cortocircuitos internos y falla a tierra.
9alla entre esiras.
Condiciones anormales de servicio tales como so$recarga y so$re volta8e.
9unciones de rotección de resaldo ara fallas e#ternas en otros alimentadores.
*as rotecciones del tio numérico actualmente están caacitadas ara cumlir con las siguientes funciones adicionales a las de rotección.
Registro de eventos.
(ndicación de valores de corriente y de volta8e.
(ndicación de la corriente de (nrus6.
!uto suervisión.
Registro de la corriente diferencial.
9acilidades ara la rogramación del disaro.
(mlementación de disositivos e#ternos de rotección.
Medición de (, 4, 9, % y <.
Este relé cuenta con un sistema de control local roorcionado or un men) $asado en un rograma el cual ermite llevar a ca$o a8ustes, visuali-ar arámetros, y leer mensa8es y valores de medida. Esto se 6ace a través de un uerto serial accesi$le or el frente del relé a través de un %C. !dicionalmente
cuenta con facilidades ara la comunicación con un sistema de monitoreo y control central vía enlace fi$ra ótica.
Entre otras roiedades del relé destacan:
(nmune a las corrientes de (nrus6:
+iscrimina entre corrientes de falla interna y corrientes de energi-ación en vacío del transformador.
!lta disoni$ilidad.
Esta disoni$ilidad es alcan-ada or un $a8o n)mero de módulos y or el continuo monitoreo.
Redundancia.
El conceto de redundancia uede ser revisto a requerimiento del usuario. En este sentido dos gruos de funciones de rotecciones indeendientes son arreglados con dos gruos de 6ardare tam$ién indeendientes.
9uncionalidad.
El terminal de rotecciones del tio numérico 6oy uede cu$rir las siguientes funciones de rotección.
Pro$"%%&0n !" Transfora!or"s !" Po$"n%&a F*n%&on"s !" Pro$"%%&0n 9unción
D&f"r"n%&a)
%rincia
Resald
*imitador
l
o
a
=
So.r"
=
%orr&"n$" T&"#o In7"rso So.r"
=
%orr&"n$" Ins$an$8n"o D&f"r"n%&a) a
=
T&"rra D&s$an%&a Corr&"n$"
=
!"
=
S"%*"n%&a N"9a$&7a Fa))a a T&"rra
=
R"s$r&n9&!a D&f"r"n%&a)
=
Lon9&$*!&na) :;&)o P&)o$o< So.r" 7o)$a="
=
Ba=o Vo)$a=" >
=
So.r" 7o)$a=" So.r"%ar9a
=
PROTECCION DE TRANSFORMADORES. *os transformadores de otencia de nuestro sistema, están resguardados $ásicamente or un con8unto de rotecciones que ueden su$dividirse ara su estudio como sigue:
• •
%rotecciones internas o roias del transformador. %rotecciones e#ternas del transformador.
PROTECCIONES INTERNAS Son todas aquellas que instala el fa$ricante en el transformador, or normativas articulares o a solicitud del cliente. ! continuación citaremos las más utili-adas o conocidas en el sistema de C!+!9E:
A.--Protección Buchholz : Este es un relé que va intercalado en la tu$ería que une la cu$a del transformador con tanque de e#ansión el cual act)a or acumulación de gases y or flu8o violento de aceite. Este detecta fallas inciientes en el transformador con descargas arciales las cuales roducen gases.
b.--Protección Sobreresión: Es un disositivo dise7ando ara aliviar so$re resiones internas en la cu$a del transformador o en el C.".>.C. ocasionadas or una falla interna, lo cual odría ocasionar un da7o en la cu$a o que el aceite escaara or las ie-as atornilladas del tanque.
c.--Protección !e"eratura de Arrollados (Primario, Secundario, Terciario): *a función es indicar la temeratura de los devanados del
transformador. Esto se logra 6aciendo asar la corriente de uno de los arrollados, a través de un transformador de corriente cuyo secundario se conecta a una resistencia que calienta un $ul$o termo eléctrico u$icado dentro de un deosito con aceite. Este disositivo transmite una se7al a un elemento indicador que disone de tres o cuatro niveles toes de temeratura, normalmente usados ara el arranque de ventiladores, $om$as, alarma y orden de aertura.
D.--Protección !e"eratura de Aceite: *a función es verificar la temeratura
del
aceite
del
transformador,
mediante
un
$ul$o
termoeléctrico que se encuentra en un deósito indeendiente sumergido en aceite el cual está u$icado dentro de la cu$a. Conectado a su ve- a un elemento indicador con dos toes que indican se7al de alarma y orden de aertura del interrutor.
E.--Protección Ba#o $%o Alto &ivel de Aceite !an'ue Princial : Esta rotección consiste en un flotante y un indicador conectado a este.
F.--Protección (ensen )C.!.B.C.*+ *as características del >uc66olsolo que ocurre en la tu$ería del cam$iador de tomas emitiendo solo una se7al de disaro.
,.--Protección Ba#o $%o Alto nivel tan'ue C.B.!.C.+ (gual que el unto &e' solo que ocurre el tanque del C.".>.C.
h.--Protección Masa-Cuba: "oda la cu$a del transformador está aislada y solo e#iste un unto de cone#ión a tierra en el cual se instala un "C, de modo tal que ermita medir la corriente que se drenan a tierra roductos de descargas. .--Protección rotura de Me"brana: *a cu$a del transformador no es 6ermética ya que al elevarse la temeratura el aceite se e#ande ocasionando resiones internas que da7an a la cu$a.
SE?ALIZACIÓN El cuadro siguiente muestra la actuación de las rotecciones internas:
PROTECCIÓN
ALARMA
DISPARO
>?C@@A*B SA>RE %RES(A "!RE%RES(A C.".>.C.ESE (4E* +E !CE("E C.".>.C. M!S! C?>! RA"?R! +E MEM>R!! >*A.C. %ER+(+! +E %!SA C.".>.C. &D' A RECAME+!>*E
=
= = = =D
= = =
OTRO
= =
= =
= =
= = =
= = =
*a se7ali-ación correcta de estas rotecciones en estatus de disaro, son indicativas en la mayoría de los casos de ro$lemas internos graves en el transformador. *a energi-ación inmediata de la unidad no se de$ería reali-ar sin antes asegurarse, mediante un tren de rue$as y ensayos que nada sucedió en la arte activa del equio lo que nos llevaría a calificar la situación como un disaro errático. *a interretación adecuada de las se7ali-ación,
lleva a evitar re energi-ación imrocedentes que solo van a lesionar más el transformador averiado.
PROTECCIONES E@TERNAS. "al y como su nom$re lo indica son disositivos adicionales de rotección al transformador y no forman arte del equiamiento eriférico de la unidad en referencia. Entre las más imortantes y frecuentes están:
A.--Protección Diferencial : Son usados en equios o circuitos, en los cuales se requiere verificar fallas internas y o$tener tiemos de oeración mínimos. "iene alicación como rotección rincial en sistemas de
$a8a,
media
y
alta tensión en transformadores,
autotransformadores y reactores de otencia, motores y generadores.
*a función rimordial consiste en la medición ermanente de las corrientes que entran y salen de un circuito o equio en articular, utili-ando el rinciio de que todas las corrientes que entran a un unto tienen que ser iguales o roorcionales a las que salen.
B6--Protección de sobre corriente: 4er unto 2 c.--Protección Masa Cuba: Este en un relé de so$re corriente con actuación instantánea. Su actuación queda su8eta al valor de corriente a8ustado en el relé. Su alimentación roviene de un "C conectado en el conductor de uesta a tierra de la cu$a cuando la cu$a queda sometida or cualquier causa, a una tensión, e#iste a través del conductor a tierra de la cu$a, una circulación de corriente que es detectada or el relé y si esta suera el valor a8ustado se originara la actuación de la rotección.
D.--Protección Falla a !ierra estrin,ida: Esta rotección se $asa en el rinciio de la rotección diferencial solo que esta considera la sumatoria de las corrientes de fase y la corriente de neutro.
E/Protección de Distancia+ En algunos transformadores de otencia se usan rotecciones de distancia, una u$icada en el lado de alta que ve 6acia el lado de $a8a y otra en el lado de $a8a que ve 6acia el lado de alta y con un esquema de comunicación en so$re alcance ermitido.
USO DEL ACEITE DIELECTRICO Or&9"n !") a%"&$" *os aceites dieléctricos minerales son fracciones de etróleo en cuya comosición entran 6idrocar$uros uros de $a8a volatidad de naturale-a redominante netifica li$re de comuestos olares
Da$os 00F se creó el rimer transformador con G/H se inicia el uso de aceite mineral GFH se genera el uso del aceite dieléctrico
Por *" *san a%"&$" !&")%$r&%o
•
•
+e$ido a que este tio de aceite no es corrosivo a las artes metálicas del transformador es decir en el 6ierro y al co$re >a8a a la solu$ilidad frente a las inturas y $arnices resentes en los transformadores en su interior
•
•
Comati$le con otros fluidos dieléctrico
F*n%&on"s !") a%"&$" !&")%$r&%o
•
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•
•
Medio de aislante y refrigerante or naturale-a ara artes activas del trasformador +isersar el calor roducido %oe transformador !ula las artes energi-adas Conserva las artes metálicas dentro del transformador y las li$ra de la o#idación
E) %o)or !") a%"&$"
*a coloración del aceite nuevo es tan claro como el agua de$ido a la indicación de su grado de refinación, indicando que el 6idrocar$uro redominante, así or e8emlo las fracciones arafinicas o isoarafinica varían de color amarillo u amarillo verdoso
No$a+ no se 6a esta$lecido relación entre las roiedades físico químicas del aceite ero sin em$argo este ayuda a esta$lecer sosec6as cuando el cam$io uede ser acelerado