transformador de corriente turco

transformador de corriente turco

Los transformadores de corriente están constituidos por toros colocados en el gas en el interior de una envoltura cilíndrica. El arrollamiento primario está constituido por el conductor principal. El número y las características de los toros estarán adaptados a los valores de corriente estipulados. Las características principales de los transformadores de intensidad que se instalarán en las celdas de línea y el acoplamiento de barras son:

• Tensión nominal 145 kV

• Relación de transformación 800- 1600/ 5-5-5 A

• Potencias y clases de precisión:

  • Arrollamiento de medida 20 VA Cl.
  • 0,5 Arrollamiento de protección 2×30 VA 5P20

• Tensión de prueba a frecuencia industrial durante 1 minuto, sobre el arrollamiento primario 460 kV

• Tensión de prueba a onda de choque tipo 1,2/50 µseg 1.050 kV. Cresta

• Sobreintensidad admisible en permanencia 1,2 x In A

 

El número de transformadores de intensidad de este tipo que se instalan es quince.

En las celdas de transformador se instalarán transformadores de intensidad con las siguientes características:

• Tensión nominal 145 kV

• Relación de transformación 150- 300/ 5-5-5 A

• Potencias y clases de precisión:

  • Arrollamiento de medida 20 VA Cl. 0,5
  • Arrollamiento de protección 2×30 VA 5P20

Los valores de sobretensiones son los mismos que en el caso de los transformadores de intensidad para las celdas de línea. El número de transformadores de intensidad de este tipo que se instalan son

La conexión del cable estará diseñada para incorporar los aisladores de extremo de cable a las dimensiones de la norma CEI 859.

Los pasatapas del transformador están cubiertos, del lado de la subestación blindada, por una envoltura llena de SF6, y materializan la frontera entre los dos medios separando el gas SF6 de aislamiento de la aparamenta del aceite de aislamiento del transformador. Si es necesario, se suministra un fuelle con el fin de poder aceptar en obra tolerancias importantes en el posicionamiento del transformador.

Se dispondrá de interruptores de potencia de autosoplado térmico. Configurarán el sistema una cámara de corte, un sistema de alivio de presión con pernos calibrados y de retención, densímetros compensados por temperatura, con dos niveles de alarma, válvula de retención de SF6 en cada polo, resortes de apertura en cada columna polar debidamente protegidos, mecanismos de accionamiento de reducida solicitación dinámica.

transformador de corriente turco

Transformadores

Transformadores

El transformador de potencia

El transformador es un aparato que realiza una función muy poco vistosa –no realiza ningún trabajo mecánico (salvo vibrar)– pero en cambio sí muy útil para el transporte de la energía eléctrica. La función de los transformadores es la de cambiar los parámetros de la energía eléctrica.

De forma tal, que no sea preciso generar, transportar y consumir la energía a una misma tensión. El primer sistema de distribución de electricidad lo puso en servicio Edison, en Nueva York, en el año 1882. Se trataba de una pequeña central eléctrica que suministraba corriente continua a 120V.

Esta tensión tan baja requería que por los cables circulasen grandes corrientes, lo que daba lugar a enormes caídas de tensión y enormes pérdidas. De modo que en la práctica una central sólo podía alimentar a una manzana de edificios. La invención del transformador y los desarrollos de las fuentes de corriente alterna, resolvieron los graves problemas que tenía la distribución de energía eléctrica en corriente continua. Si se eleva por ejemplo en diez veces la tensión en la distribución, la corriente se reduce justamente en esas diez veces, con lo que las caídas de tensión también se reducen en ese factor, y las pérdidas en los cables en 100 veces (102 ). En los sistemas de generación modernos, la tensión oscila entre 15kV y 30kV, el transporte se puede hacer hasta los 380kV, mientras que los consumos más usuales son en 380V. La relación entre las tensiones de consumo y la de transporte puede llegar a ser, por tanto, de 1000; con lo que las pérdidas en los cables de transporte se reducen un millón de veces, respecto de las que se tendrían si el transporte se realizase en baja tensión.

Constitución

Núcleo.

  • Columnas.
  • Culatas.
  • Transformadores acorazados y transformadores de columnas.
  • Chapas magnéticas.

Devanados.

  • Alta y Baja.
  • Concéntricos o alternados.

Refrigeración.

  • Seco.
  • Baño de aceite. (Depósito de expansión).
  • Pirelanos prohibidos. Ahora aceite de siliconas.
  • Radiadores para potencias grandes (más de 200kVA).

Aislantes y Otros.

Aisladores pasantes.

(pasa-tapas o pasa-muros).

Relé de gas (relé Buchholtz), para detectar el aceite vaporizado en los transformadores de gran potencia. Designaciones. Alta: A, B, C. Baja: a, b, c. Puntos homólogos:

  • Dos puntos (h) situados en uno de los extremos de cada bobina.
  • Si la tensión en el primario es más positiva en el extremo que tiene el punto que en el que no lo tiene, entonces, la tensión en el secundario es también más positiva en el extremo punteado. Si la corriente en el primario entra en el transformador por el extremo punteado, en el secundario la corriente saldrá del transformador precisamente por el extremo donde se sitúa el punto. (Es decir, se ha tomado el criterio de transporte de energía: lo que entra por un lado sale por otro.)

Potencias comerciales: (múltiplos de 21/3) (nominal equivale a plena carga):

TRANSFORMADORES

resim2

Placa de características:

  • Potencia nominal.
  • Tensiones nominales.
  • Frecuencia e impedancia equivalente en tanto por ciento, o caída de tensión relativa de cortocircuito.
  • Tensiones de las derivaciones (si las hay) Esquema de conexión interna.
  • Tipo de transformador, clase de refrigerante, fabricante, serie, código, etc.

Normas:

  • CEI-76
  • UNE 20-101-75.

 

Condiciones de operación del Transformador de Corriente

Condiciones de operación del Transformador de Corriente

 Condiciones de operación normal

Bajo condiciones normales de operación, la corriente secundaria será 1/N veces la corriente primaria del “TC” y su diagrama vectorial de operación será aproximadamente el
siguiente:

trasformeresitas

Esto también se puede entender si nos enfocamos en el nodo “c” de la figura 1, como ya sabemos el primario es conectado abriendo el circuito del cual se tomara la muestra de corriente teniendo así la corriente IH, que al ser reflejada al lado secundario por la misma relación de transformación del transformador 1:N se tiene a nivel secundario IH/N, esta es la corriente que entra al nodo “c”, si observamos hay dos corrientes que salen del mismo
nodo, las cuales son IL y IM, por lo cual estas corrientes se relacionan vectorialmente como:

untitled-4

Donde el error de relación que representan la corriente de magnetización IM y el ángulo 𝜃
son despreciables, en la figura 2 han sido exagerados para poder ser observados, es decir
que bajo condiciones normales de operación la corriente IH/N es prácticamente la misma corriente IL debido a que el desfasamiento 𝜃 entre ambas es despreciable y la corriente de
magnetización es muy pequeña.

Condiciones anormales de operación

La capacidad de transferencia de energía entre el circuito primario y el secundario,
depende de las características de diseño y construcción del “TC”, como son:  La capacidad de sus conductores, el nivel máximo de voltaje que debe soportar el “TC”  entre espiras y las características magnéticas de su núcleo.

Como sabemos en todo material magnético la permeabilidad se puede suponer como una función lineal de la densidad de flujo para determinados valores de esta ultima y que rebasando este rango de valores, varía en forma no lineal haciendo tender la densidad a  un máximo dado por las características propias del material.

En el análisis que sigue representaremos este efecto considerando la impedancia de magnetización ZM como constante para los valores de transferencia de energía que están dentro de las características de diseño y disminuyendo no linealmente para valores fuera de los mismos, logrando un efecto similar al observado en el comportamiento real del “TC”.

Condiciones de operación del Transformador de Corriente

Como ya sabemos la curva de histéresis nos muestra para determinados materiales  magnéticos utilizados en los núcleos de los transformadores los niveles de flujo magnético  máximo a que estos pueden llegar, así como el nivel de flujo magnético en el cual el  núcleo está saturado (en la figura) y nos muestra el comportamiento del circuito magnético ante una señal de corriente alterna, lo cual es de mucha utilidad para los transformadores de corriente, debido a que estos utilizan estos parámetros para poder ser diseñados.

Ahora para poder entender con mayor detalle la siguiente parte es de definir un concepto fundamental para el siguiente análisis el cual es la corriente de magnetización IM la cual es la corriente requerida para producir flujo magnético en el núcleo del transformador, es ecir que si esta corriente aumenta también se incrementa el flujo magnético del transformador lo cual provocaría efectos que podrían poner en peligro al “TC” debido a
que a mayor flujo magnético puede haber mayor inducción de voltaje en el secundario y sobrepasar los límites de tensión previamente calculados por el fabricante, así también si esta corriente es llevada a niveles demasiado altos puede sobre saturar el núcleo lo cual provocaría que este se caliente y traiga consigo mas perdidas lo cual provocaría que los niveles de corriente ya no estarían relacionados con la relación de transformación, estos efectos se verán mas a detalle en la siguiente parte donde se analizan diversos casos de operación anormal del transformador de corriente.

transformadores de corriente tc

transformadores de corriente tc

Un transformador de corriente o “TC” es el dispositivo que nos alimenta una corriente proporcionalmente 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.

 

Circuito equivalente del Transformadores de Corriente tc

Refiriéndonos al diagrama que se muestra y haciendo las siguientes consideraciones:

Transformadores de Corriente

En el diagrama:

ZH = Impedancia propia del devanado de alta tensión.

ZL = Impedancia propia del devanado de baja tensión.

ZM = Impedancia de magnetización del transformador.

ZC = Impedancia de carga en el secundario.

IH = Corriente primaria.

IL = Corriente que alimenta a la carga.

IM = Corriente de magnetización. 1:

N = Relación de transformación “RTC”.

 

Consideraciones:

  • El devanado primario está conectado en serie con la línea o alimentador, por lo que la corriente primaria IH es la misma de la línea y la impedancia ZH es lo suficientemente pequeña que puede ser despreciada.
  •  La impedancia de carga ZC es la resultante de la conexión en serie de las bobinas de corriente de los equipos de protección y medición que el “TC” debe alimentar, esta tendrá siempre una magnitud pequeña para ofrecer una oposición mínima al paso de corriente y no sacar al “TC” de sus características de diseño

 

Transformador de corriente

Transformador de corriente óptico

Transformador de corriente óptico

Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo 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 y tamaño, entre otros factores.
El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario 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.

Los transformadores de corriente se utilizan en la práctica, para medir la corriente sin interrumpir a las líneas de corriente. Por lo tanto la medición de la corriente con la ayuda de los transformadores de corriente es muy segura. Los transformadores de corriente utilizan el campo magnético natural del conductor activo para determinar la corriente. El rango de corriente medible es de unos pocos mA hasta varios mil amperios. Así es fácil y seguro medir corrientes en el rango de 1 mA a 20 mA y también corrientes grandes de hasta 10000 A. Hay diferentes tipos de transformadores de corriente: Transformadores de corriente  flexibles para la corriente alterna, pinzas de corriente para la corriente alterna y pinzas de corriente para corriente continua y alterna. Los transformadores de corriente pueden ser conectados a diferentes dispositivos. Por lo tanto, es posible conectar las pinzas de corriente con un conector BNC a un osciloscopio para visualizar la corriente en la pantalla. También es posible adaptar todos los transformadores de corriente a multímetros.

Transformador de Corriente de tipo

Transformador de Corriente de Tipo

a) Tipo devanado primario. Este como su nombre lo indica tiene mas de una vuelta en el primario. Los
devanados primarios y secundarios están completamente aislados y ensamblados permanentemente a un
núcleo laminado. Esta construcción permite mayor precisión para bajas relaciones.

b) Tipo Barra. Los devanados primarios y secundarios están completamente aislados y ensamblados
permanentemente a un núcleo laminado. El devanado primario, consiste en un conductor tipo barra que pasa
por la ventana de un núcleo.

c) Tipo Boquilla (Ventana o Bushing). El devanado secundario está completamente aislados y ensamblado
permanentemente a un núcleo laminado. El conductor primario pasa a través del núcleo y actúa como devanado primario.

Tipo de Instalación:

Los aparatos pueden ser construidos para ser usados en instalaciones interiores o
exteriores. Generalmente, por razones de economía, las instalaciones de baja y media tensión, hasta 25 KV.,
son diseñadas para servicio interior. Las instalaciones de tipo exteriores son de tensiones desde 34.5 KV a 400
KV., salvo en los casos donde, por condiciones particulares se hacen instalaciones interiores para tensiones
hasta 230 KV. Es conveniente examinar además, el tipo de TC que se pueda instalar, dependiendo de las
facilidades de mantenimiento.

Tipo de Aislamiento:

Los materiales que se utilizan. para el aislamiento dependen del voltaje del sistema al
que se va a conectar, la tensión nominal de aislamiento debe ser al menos igual a la tensión mas elevada del
sistema en que se utilice. Los tipos de aislamiento se divide en tres clases:

a) Material para baja tensión. Generalmente los TC’s son construidos con aislamiento en aire o resina
sintética, suponiéndose que lo común son las instalaciones interiores.

b) Material de media tensión. Los transformadores para instalaciones interiores (tensión de 3 a 25 KV) son
construidos con aislamiento de aceite con envolvente de porcelana (diseño antiguo), o con resina sintética
(diseño moderno).
Hay que hacer notar que la mayoría de los diseños actuales emplean el material seco, los aparatos con
aislamiento en aceite o masa aislante (compound) se utilizan muy poco y sólo para instalaciones existentes.
Los aparatos para instalaciones exteriores son generalmente construidos con aislamiento porcelana−aceite,
aunque la técnica mas moderna está realizando ya aislamientos en seco para este tipo de transformadores.

c) Materiales para alta tensión. Los transformadores para alta tensión son aislados con papel dieléctrico,
impregnados con aceite y colocados en una envolvente de porcelana.
Es importante definir la altitud de la instalación sobre el nivel del mar, ya que las propiedades dieléctricas de
los materiales y del aire disminuyen con la altitud. Normalmente todos los equipos se diseñan para trabajar
hasta 1000 Mts sobre el nivel del mar, si la altitud es mayor el nivel de aislamiento debe ser mayor.
Potencia Nominal. La potencia nominal que se debe seleccionar para los transformadores de medición, está
en función de la utilización a que se destina el aparato.
Para escoger la potencia nominal de un transformador de corriente, se hace la suma de las potencias nominales
de todos los aparatos conectados al secundario. Se debe tener en cuenta por otro lado, la impedancia de las
líneas, si las distancias entre los transformadores y los instrumentos de medición, son importantes. Se escoge
la potencia normal inmediata superior a la suma de las potencias. Los valores normales de las potencias de
precisión y de sus factores de potencia, según ANSI.

 

 

Transformador de corriente

Transformadores de corriente

Transformadores de corriente

En esta sección se presentan los parámetros mas importantes en la definición de los Transformadores de
Corriente, así como las diferentes funciones que desempeñan y sus opciones.
DEFINICIONES IMPORTANTES RELACIONADAS CON LOS TRANSFORMADORES DE CORRIENTE

a) Relación (Ratio).  Es la relación de la corriente nominal de servicio del transformador y su corriente
nominal en el secundario, el estándar más usado es de 5 Amps. en el secundario.

b) Precisión (Accuracy). Es la relación en porciento, de la corrección que se haría para obtener una lectura
verdadera. El ANSI C57.13−1968 designa la precisión para protecciones con dos letras C y T. “C” significa
que el porciento de error puede ser calculado, y esto se debe a que los devanados están uniformemente
distribuidos, reduciendo el error producido por la dispersión del flujo en el núcleo.

“T” significa que debe ser determinado por medio de pruebas, ya que los devanados no están distribuidos
uniformemente en el núcleo produciendo errores apreciables.

El número de clasificación indica el voltaje que se tendría en las terminales del secundario del TC para un
burden definido, cuando la corriente del secundario sea 20 veces la corriente nominal, sin exceder 10% el
error de relación.

c) Burden o Potencia Nominal de un Transformador de Corriente. Es la capacidad de carga que se puede
conectar a un transformador, expresada en VA o en Ohms a un factor de potencia dado. El término “Burden”
se utiliza para diferenciarlo de la carga de potencia del sistema eléctrico. El factor de potencia referenciado es
el del burden y no el de la carga.

d) Polaridad. Las marcas de polaridad designan la dirección relativa instantánea de la corriente. En el mismo
instante de tiempo que la corriente entra a la terminal de alta tensión con la marca, la corriente secundaria
correspondiente esta saliendo por la terminal marcada.

e) Capacidad de Corriente Continua. Es la capacidad de corriente que el TC puede manejar constantemente
sin producir sobrecalentamiento y errores apreciables. Si la corriente del secundario de un transformador de
corriente esta entre 3 y 4 Amps., cuando la corriente del primario esta a plena carga, se dice que el
transformador esta bien seleccionado. No se recomienda sobre dimensionar los TC’s porque el error es mayor
para cargas bajas.

f) Capacidad de Corriente Térmica de Corto Tiempo. Esta es la máxima capacidad de corriente simétrica
RMS que el transformador puede soportar por 1 seg., con el secundario en corto, sin sobrepasar la temperatura
especificada en sus devanados. En la práctica esta se calcula como:

I Térmica (KA) = Potencia de Corto Circuito (MVA)/ (1.73* Tensión (KV)).

Como la potencia de precisión varía sensiblemente con el cuadrado del número de Ampere−Vueltas del
primario, para un circuito magnético dado, la precisión de los TC’s hechos para resistir grandes valores de
corrientes de corto circuito, disminuye considerablemente.

g) Capacidad Mecánica de Tiempo Corto. Esta es la máxima corriente RMS asimétrica en el primario que
el TC puede soportar sin sufrir daños, con el secundario en corto. Esta capacidad solo se requiere definir en los TC tipo devanado. En la práctica esta corriente se calcula como:

I Dinámica (KA) = 2.54 * I Térmica

 

 

Transformador de corriente

Transformador de corriente

Transformador de corriente

Estos son diseñados para suministrar la corriente adecuada a los instrumentos de medición como a los amperímetros y wattimetros así como a los equipos de protección como los relevadores. El devanado primario del transformador de corriente se conecta en serie con el circuito donde circula la corriente que se desea medir, mientras que los instrumentos de medición se conectan en serie a su devanado secundario.

 

Circuito Magnético

El circuito eléctrico esta constituido por los devanados (primario y secundario), estos son realizados sobre horma y cubierta de cinta aislante, tratadas al vacío, impregnadas de barniz aislante y cocido. La función que desempeñan cada uno de los devanados, da origen al funcionamiento del transformador y esto es posible con el uso de la corriente alterna.

Sistema de aislamiento

Los transformadores están constituidos mediante una serie de elementos aislantes, los
cuales son:
Cartón prensado
Papel kraft normal o tratado.
Papel manila y corrugado.
Cartón prensado de alta densidad.
ING. PEREZ Pedro A., Tercera Edición; Transformadores de Distribución Teoría, Calculo,
Construcción y Pruebas, Pág. 12-13.

Collares de cartón prensado y aislamientos finales.
Partes de cartón prensado laminados.
Esmaltes y barnices.
Recubrimientos orgánicos.
Porcelanas.
Recubrimientos de polvo epóxico.
Madera de maple.
Fibra vulcanizada
Algodón, hilos, cintas.
Plásticos, telas, cintas adhesivas y cintas de fibra de vidrio.
Fluido líquido dieléctrico.
Este sistema tiene como finalidad aislar los devanados entre si y a tierra, es por esta
razón que el sistema de aislamiento debe cumplir con ciertas cualidades.

1. Cualidad para soportar los voltajes relativamente elevados.
2. Cualidad para soportar esfuerzos mecánicos y térmicos.
3. Cualidad para prevenir excesivas acumulaciones de calor.

Tanques y accesorios

Los transformadores que emplean refrigeración por líquido deben tener necesariamente sus núcleos y devanados inmersos en tanques, entre una temperatura de menos 5 °C a una máxima de 105 °C.

Los transformadores no sólo son provistos con protecciones contra las descargas, también han de considerarse las protecciones contra sobre intensidades las cuales le dan los fusibles y disyuntores, estos abren el circuito cuando la corriente es superior a la corriente nominal del transformador.

Importancia

La importancia de realizar este tipo de pruebas es garantizar un sistema eléctrico confiable, para el desarrollo de este tipo de prueba se utilizará las normas técnicas ANSI, IEEE y la Norma Técnica Ecuatoriana INEN, las cuales están dirigidas a las pruebas en transformadores de distribución y potencia.

Según la Norma Técnica Ecuatoriana NTE-INEN 2111:2004 en su primera revisión en la sección de transformadores de distribución y pruebas eléctricas recomienda realizar la prueba de aislamiento con MEGGER para transformadores de distribución y las disposiciones generales son las siguientes:

  1. Las pruebas pueden hacerse a los transformadores a cualquier temperatura ambiente comprendida entre 10°C y 40°C y a aquellos con enfriamiento por agua (si se requiere) a cualquier temperatura que no exceda de 25°C.
  2. Todos los componentes y accesorios externos que puedan afectar el funcionamiento del transformador deben estar colocados en su lugar.
  3.  En los devanados con derivaciones a menos que se acuerde otra cosa entre fabricante y comprador, y a menos que la prueba específicamente requiera otra cosa, las pruebas deben efectuarse en la derivación principal

 

La Norma Técnica American National Standards Institute (ANSI) C.57.12.00, determina los niveles y la clase de aislamiento de acuerdo a la temperatura para los transformadores en aceite.

Transformadores de intensidad

Transformador de corriente características