Simbologia, diagramas unifilares- GAMA- FIME UANL.pdf

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SIMBOLOGÍA, DIAGRAMAS UNIFILARES

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Subestacion Electrica Un conjunto de elementos, que sirve para transformar la energía Eléctrica, cuidando el ecosistema y el impacto ambiental.

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NOMENCLATURA Y COLORES DEL EQUIPO DE SUBESTACIONES Y LINEAS 1.- GENERADOR - TRANSFORMADOR. 2.- TRANSFORMADOR – AUTOTRANSFORMADOR. 3.- LINEAS 4.- REACTORES 5.- CAPACITORES 6.- EQUIPO ESPECIAL 7.- INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA 8.- ESQUEMA DE INTERRUPTOR Y MEDIO 9.- ESQUEMA DE INTERRUPTOR DE AMARRE 0.- ESQUEMA DE DOBL E INTERRUPTOR BUS-2 (VARIAB LE DE 00 A

ZZ)

ALTA TENSION

MEDIA TENSION NUMERO DE BANCO IDENTIFICACION DE VOLTAJ ES POR COLORES PARA TA BL EROS DE CASETA 400KV AZUL 230KV AMARILLO DE 161 HASTA 138KV VERDE DE 115KV HASTA 60KV MORADO MAGENTA DE 44 HASTA 13.2KV BLANCO MENOR DE 13.2KV NARANJA

1 KV 2 3 4 5 6 -

de 0 a 2.40

78 9 A B

aa 115 161 KV KV a 230 KV a 499 KV a 700 KV

--

a 4.16 KV a 6.99 KV a 16.5 KV a 44.0 KV a 70.0 KV

0.- INTERRUPTOR 1.- CUCHILLAS A BUS 2.- CUCHILLAS A BUS 2 3.- CUCHILLAS ADICIONALES 4.- CUCHILLA FUS IBLE 5.- INTERRUPTOR DE GABINA 6.- CUCHILLAS DE ENLACE 7.- CUCHILLA S DE TIERRA 8.TRANSF ERENCIA 9.- CUCHILLA CUCHILLA S S DE LADO EQUIPO O LINEA

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ADEMAS B1-BUS1 B2-BUS2

BT - BUS DE TRANSFERENCIA U - UNIDAD (GENERADOR)

T-TRANSFORMADOR

AT-AUTOTRANSFORMADOR

FUENTE DE INFORMACION: REGLAMENTO INTERNO PARA LA OPERACIÓN DEL SISTEMA ELECTRICO NACIONAL CAPITULO IX DEL 1 AL 15 Y REGLAS DEL DESPACHO Y OPERACIÓN DEL SISTEMA ELECTRICO NACIONAL CAPITULO X, ARTICULO 171 AL 185

R-REACTOR

C-CAPACITOR

SUBGERENCIA DE DISTRIBUCION SOM – 3560 DE 1991

IDENTIFICACION DE VOLTA JES POR COLORES EN FRANJA S DE EQUIPOS 115KV ROJO OXIDO 85KV AZUL MARINO 66KV MORADO MAGENTA 34.5KV NARANJA 23KV 13.2KV 6.6KV

BLANCO VERDE BANDA CAFE

DIMENCIONES DE LAS FRA NJAS TRANSFORMADOR DE POTENCIA 30CM INTERRUPTOR DE POTENCIA 20CM INTERRUPTORES, RESTAURADORES,CAPACITORES, TRANSFORMADORES DE SERVICIOS PROPIOS,TP,RESTAURADORES 15CM

ORJM

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SIMBOLOGIA BASICA EN MEXICO

CUCHILLA FUSIBLE

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ING.OBED RENATO JIMENEZ MEZA EUROPEA AMERICANA INTERNACIONAL

C) SIMBOLOGÍA NEMA: ESTA INFORMACION ES SOLO CON FINES EDUCATIVOS DIN Edición 1980

ANSI

IEC

1-.Transformador con 2 devanados separados 2-.Auto-transformador

3-.Bobina de reactancia 4-.Transformador de Corriente

5-.Transformador de Potencia

6-.Seleccionador de Potencia

7-.Interruptor

8-.Seleccionador de fusible Tripolar

9-.Seccionador Tripolar

10-.Condensador 11-.Fusible 12-.Tierra

13-.Batería

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Relé de Alarma. Este dispositivo es diferente al relé anunciador (con No. 30), y que se usa para operar en conexión con una alarma visual o auditiva.

76

Relé de sobrecorriente C.D. Aparato el cual funciona cuando la corriente excede a un valor dado.

78

Relé medidor de Ángulo de Fase o de Desbalance.

81

Relé de Frecuencia. Dispositivo que funciona a un predeterminado valor de frecuencia ya sea por arriba o

Es un dispositivo que funciona a un valor predeterminado de ángulo entre dos voltajes, dos corrientes o entre voltaje y corriente.

por abajo o a la frecuencia normal del sistema o relación de cambio de frecuencia.

84

Mecanismo de Operación. Es el mecanismo eléctrico completo o servomecanismo, incluyendo el motor de operación, solenoides., posición de los switches. etc. para un cambio disponible. Regulador de inducción, o cualquier pieza de aparato que no tenga número de función de aparato.

85

Relé receptor de mensaje o de conductor-piloto. Aparato el cual es operado o controlado por una señal usada en conexión con la corriente mensajera o conductor piloto C.D. en una falla de relevamiento direccional.

86

Relé de cierre Forzado. Dispositivo operado eléctricamente que se reajusta manual o eléctricamente que funciona para suspender el funcionamiento de un equipo y mantenerlo así al presentarse condiciones anormales.

87

Relé de Protección diferencial. Dispositivo el cual funciona a un porcentaje, ángulo de fase u otra diferencia cuantitativa de dos corrientes o algunas otras cantidades eléctricas.

90

Dispositivo Regulador. Funciona para regular una cantidad, o cantidades, tales como: voltaje, corriente, potencia, velocidad, frecuencia, temperatura y carga a un cierto valor o valores entre ciertos límites para máquinas, líneas enlazadas u otros aparatos.

91

Reté Direccional de Voltaje. Dispositivo el cual opera cuando el voltaje a través de un interruptor abierto o contactor excede en un valor dado en una dirección dada.

92

Relé Direccional de Voltaje y Potencia. Aparato que permite o causa la conexión de dos circuitos cuando la diferencia de voltaje entre ellos excede a un valor dado en una dirección predeterminada y causa que estos dos circuitos se desconecten el uno del otro cuando el flujo de potencia entre ellos exceda a un valor dado en la dirección opuesta. Ing. Obed Renato Jimenez Meza 9 Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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21 es Z= V/I,

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52 a 52 b Tc´s

87 L

63B 63B

(PROTECCION BUCHHOLZ)

63P 63P

(VALVULA DE SOBREPRESION)

49 49T

(PROTECCION POR SOBRETEMPERATURA)

64N EN LOS GENERALES NO UTILIZAN 50

51 F/N 100 amp G

80 amp

52

52

52

CARGA

T1 51

67 21

50/51

87 T TP´s

52 c 86

52 a 52 b

49Q 49Q

Relevadores de protección 52 c

1

2

3

Al armas del B anco T1 Banco AL ARMA DE TEMPERATURA DE LIQUIDO

49T 49T

AL ARMA TEMPERATURA DE DEVANADO

71Q 71Q

AL ARMA DE NIVEL DE LIQUIDO.

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DIAGRAMAS UNIFILARES Es l a represe ntación abst racta de una subesta ció n en u na sola fase EN EL DIAGRAMA UNIFILAR SE MUESTRAN LAS CONEXIONES ENTRE DISPOSITIVOS, COMPONENTES, PARTES DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO O DE UN SISTEMA DE CIRCUITOS, REPRESENTADOS MEDIANTE SIMBOLOS 







PARA DEFINIR EL DISEÑO DE LA SUBESTACIÓN SE DEBE CONSIDERAR EL ARREGLO DE BARRAS, Y EL GRADO DE FLEXIBILIDAD Y CONFIABILIDAD REQUERIDO EN LA OPERACIÓN EXISTEN VARIACIONES PARA LOS ARREGLOS DE BARRAS, SU SELECCIÓN DEPENDE DE FACTORES COMO:  TENSIÓN DEL SISTEMA, POSICIÓN DE LA S.E. EN LA RED, FLEXIBILIDAD Y CONFIABILIDAD DE OPERACIÓN, CONTINUIDAD EN EL SUMINISTRO Y COSTO DE LA INSTALACIÓN DEBEN CUMPLIR CON LA ESPECIFICACIÓN CFE 00200-02 “DIAGRAMAS UNIFILARES DE ARREGLOS PARA SUBESTACIONES” (EN LO APLICABLE) LOS ARREGLOS A UTILIZAR SON LOS SIGUIENTES:  BARRA PRINCIPAL  BARRA PRINCIPAL – BARRA DE TRANSFERENCIA  ANILLO  ARREGLO EN “H”

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RADIAL

G

ANILLO

c G

G

MEDIO ANILLO

ANILLO COMPLETO

G

G

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DIAGRAMAS UNIFILARES BARRA PRINCIPAL



SE RECOMIENDA SU CARACTERÍSTICAS USO ÚNICAMENTEDEEN ÁREA EN RURAL SEMIURBANA CON LAS OPERAR FORMAO RADIAL O INTEGRÁNDOSE AL ANILLO DEL SISTEMA ELÉCTRICO; CON PREVISIÓN DE MANTENIMIENTO PARA APARTARRAYOS Y TRANSFORMADORES DE CORRIENTE A LA LLEGADA DE LA LÍNEA DE A.T. (OPCIÓN B) 

SIN PREVISIÓN DE MANTENIMIENTO PARA ESTOS EQUIPOS (OPCIÓN A)

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DIAGRAMAS UNIFI LARES BA RRA PRINCIPAL OPERACIÓN RADIAL , (OPCIÓN A)

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APARTARRAYOS APARTARRAYOS

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APARTARRAYOS; Es un equipo que drenan a tierra los efecto de esfuerzos dieléctricos transitorios producidos por sobré tensiones por descargas atmosféricas, sobretensiones por maniobra y sobré tensiones a la frecuencia del sistema por fenómenos de ferróresonancia. Los cuales se instalan en: 1.- Las Subesta ciones Elé ctri cas -A la entrada y salida de Cada línea que entra a las Subestación -En el equipo principal de una subestación osease en el lado de Alta y baja de un transformador

2,. En las línea s en las tr ansic io nes aéreo-sub terráneas Ver v id

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Existen dos tipos de apartarrayos: 1.- Los que se conectan dir ectame nte a través de la s c adenas de aisladores Estos se encuentran permanentemente conectados a la tensión de línea a tierra y en condiciones normales de operación se encuentran sometidos a la circulación de la corriente de fuga. En caso de líneas debe de ser: ligeros en peso, con un diseño que los haga mecánicamente adecuados a las condiciones de intensos vientos a los que se podrán ver sometidos en áreas abiertas y que no sean susceptible a daño por impacto de proyectiles lanzados en acciones de vandalismo. Esto prácticamente excluye la utilización de apartarrayos con envolvente de porcelana. En caso de subestaciones no hay tanto problema. 2.- los que se instala n co n un entrehie rro externo en serie . Los segundos son unos apartarrayos que incluyen en su diseño un entrehierro externo en serie que cumple varias funciones: - Proporcionar un camino a tierra únicamente cuando se produce una sobretensión por impulso de rayo. - Conjuntamente con la acción del apartarrayos, interrumpir la corriente de 60 Hz una vez cesado el transitorio. - Aumentar la vida útil del apartarrayos. Esto se consigue como consecuencia de te Obed Renato Jimenez Meza 19 el apartarrayos desconectado Jefe Ing. de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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2.6.7 aparta rrayos sub terrá neos media tensión

El voltaje maximo de operación continua MCOV = (V(entre fases) √3)(factor TOV) De acuerdo con la Norma ANSI C62.11-1987 se toma en normas subterráneas TOV= 1.06 El factor de aterrizamiento (FA) del sistema considera el aumento transitorio de tensión a que se someten las fases no falladas durante una falla a tierra y el cual depende del tipo de aterrizamiento del neutro del sistema. En un sistema con neutro sólidamente aterrizado este factor es típicamente de 1.3 a 1.4.

Tensión nominal = (MCOV) (FA) del apartarrayos. MCOV = 13.8/-V3 (1.08)= 8.44 kV Tensión nominal =(8.44) (1.4) = 1 1.82 kV, deberá de ser clase 1 2 kV.

5.5.6 COORDINACIÓN DE PROTECCIONES CONTRA SOBRETENSIÓN ALTA TENSION. Típicamente, en un sistema multiaterrizado se recomienda utilizar un factor de 1.35 en el ya se incluye un 5% de sobretensión por regulación de voltaje. De esta forma, para sistemas de 115 kV, los apartarrayos a utilizar serán con voltajes de designación Va iguales a: Va = 69 /((√3) *1.35) = 53.78 kV Va = 115/((√3) *1.35) = 89.63 kV Va =138 /((√3) *1.35)= 107.56 kV De la especificación CFE-VA400-17 para selección de apartarrayos de oxido de zinc, se seleccionan los apartarrayos con una tensión igual o mayor a este valor, lo cual resulta en las selecciones de apartarrayos: - Para 69 kv, apartarrayos de clase 54 kV, con un voltaje máximo de operación continua de 42 kV. - Para 115 kv, apartarrayos de clase 90 kV, con un voltaje máximo de operación continua de 76 kV. - Para 138 kv, apartarrayos de clase 108 kV, con un voltaje máximo de operación continua de 84 kV. Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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DIAGRAMAS UNIF ILARES BA RRA PRINCIPAL OPERACIÓN RADIAL , (OPCIÓN B)

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DIAGRAMAS UNIFI LARES BARRA PRINCIPAL OPERACIÓN EN ANILL O, (OPCIÓN A

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DIAGRAMAS UNIFI LARES BA RRA PRINCIPAL OPERACIÓN EN ANILL O, (OPCIÓN B

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DIAGRAMAS UNIFILARES BARRA PRINCIPAL – BARRA DE TRANSFERENCIA





BARRA PRINCIPAL – BARRA DE TRANSFERENCIA ES UTILIZADO CON ESTRUCTURAS METÁLICAS DEL TIPO “IIE” NORMALIZADAS, PARA AREAS RURALES Y NIVEL DE CONTAMINACIÓN NORMAL



CON ESTRUCTURAS TIPO “A”, EN BAJO PERFIL PARA ÁREA URBANA



SE EJECUTA EN TRES ETAPAS:  UN BANCO CON UNA LLEGADA DE LÍNEA DE A.T. (OPERACIÓN RADIAL OPCIONES A Y B)  



DOS BANCOS Y DOS LLEGADAS DE LÍNEA DE A.T. DOS BANCOS Y UN BANCO DE CAPACITORES EN A.T., O MÁS DE DOS LLEGADAS DE LÍNEA DE A.T., CON EL INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA LA OPCIÓN B PERMITE LA LIBERACIÓN DE APARTARRAYOS Y TRANSFORMADORES DE CORRIENTE PARA SU MANTENIMIENTO; EN LA OPCIÓN A NO SE PREVEE Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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DIAGRAMAS UN IFILARES BARRA PRINCIPAL – BARRA DE TRANSFERENCIA OPERACIÓN RADIAL, (OPCIÓN A)

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DIAGRAMAS UN IFILARES BARRA PRINCIPAL – BARRA DE TRANSFERENCIA OPERACIÓN RADIAL, (OPCIÓN B)

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DIAGRAMAS UN IFILARES BARRA PRINCIPAL – BARRA DE TRANSFERENCIA OPERACIÓN EN ANILLO, (OPCIÓN A)

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DIAGRAMAS UN IFILARES BARRA PRINCIPAL – BARRA DE TRANSFERENCIA OPERACIÓN EN ANILLO, (OPCIÓN B)

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DIAGRAMAS UN IFILARES BARRA PRINCIPAL – BARRA DE TRANSFERENCIA OPERACIÓN EN ANILL O, (OPCIÓN A), (BCO. CAPA CITORES Y 2 LÍNEAS EN A-.T.)

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DIAGRAMAS UN IFILARES BARRA PRINCIPAL – BARRA DE TRANSFERENCIA OPERACIÓN EN ANILLO, (OPCIÓN B), (BCO. CA PACITORES Y 2 LÍNEAS EN A-.T.)

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DIAGRAMAS UNIFILARES ARREGLO EN ANILLO 

ÚNICAMENTE SE UTILIZA EN BAJO PERFIL, TANTO EN ÁREA NORMAL COMO EN ÁREA DE ALTA CONTAMINACIÓN, PREFERENTEMENTE CON TABLERO METALCLAD EN BAJA TENSIÓN, TAMBIÉN PUEDE SER UTILIZADO EN ARREGLO TRADICIONAL EN BAJA TENSIÓN

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DIAGRAMAS UNIF ILARES ARREGLO EN ANILL O ARREGLO EN ANILLO EN A.T. Y BARRA PRINCIPAL EN B.T. CON TABLERO METALCLAD

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DIAGRAMAS UNIFILARES ARREGLO EN “H” 



ES UTILIZADO EN SUBESTACIONES SIN CRECIMIENTO EN A.T., LIMITADO A DOS ALIMENTADORES Y DOS BANCOS DE TRANSFORMACIÓN POR LA CANTIDAD DE EQUIPO PRIMARIO QUE REQUIERE ES UNO DE LOS ARREGLOS MÁS ECONÓMICOS, YA QUE PARA 4 SALIDAS EN 115 kV (2 LÍNEAS DE SUBTRANSMISIÓN Y 2 TRANSFORMADORES DE POTENCIA) SOLAMENTE REQUIERE TRES INTERRUPTORES DE POTENCIA CON SUS ESQUEMAS DE PROTECCIÓN Y EQUIPO DE SECCIONAMIENTO RESPECTIVO

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DIAGRAMAS UNI FILARES ARREG LO EN “ H” ARREGLO EN ANILLO EN A.T. ABRIENDO EL ANILLO, CON FALLA EN TRANSFORMADORES, (OPCIÓN A)

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DIAGRAMAS UNI FILARES ARREGLO EN “ H” ARREGLO EN ANILLO EN A.T. ABRIENDO EL ANILLO, SIN FALLA EN TRANSFORMADORES, (OPCIÓN A)

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TRANSFORMADORES DE POTENCIA Y PARTES DE ACUERDO CON LAS NORMAS Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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Un transformador es un dispositivo eléctrico sin partes en movimiento, que se basa en el principio de la inducción electromagnética, para transferir la energía eléctrica en C. A. De un circuito a otro, sin que exista contacto físico entre ambos, ni variación en la frecuencia. La necesidad de elevar el voltaje en los centros de generación para llevar a cabo la transmisión de la energía y reducirlo al llegar a los centros de consumo (centros de carga). El dispositivo ideal para llevar a cabo esta función es el transformador, cambiándose con ello, el uso de la corriente directa a corriente alterna, dado que el transformador funciona solo con corriente alterna.

Para poder llevarde la energía a loses centros de consumo desde los centro generaciòn, necesarios el uso de cuando menos cuatro transformadores los cuales tienen un funciòn determinada.

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OPERACIONES TRIFASICAS Y CONEXIONES DE TRANSFORMADORES EN PARA LELO.





Marcas de polaridad de un transformador.

El ASA (American Standards Association) ha elaborado un sistema patrónLos parademarcar las terminales losy H2 , transformadores. alto voltaje se marcandeH1 y las de abajo se marcan X1 y X2 la terminal H siempre esta situada del lado izquierdo cuando el transformador se ve del lado de baja tensión. Cuando H es instantáneamente positivo, y es también instantáneamente positivo. H1 H2 H3 Xo

X1 X2 X3 Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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1. 2. 3. 4.

Transformadores conectados en paralelo. Razones de operación de transformadores en paralelo. capacidad de generación es muy grande y no se fabrican transformadores de esa capacidad o bien se requiere repartir la carga. Se aumenta la capacidad de una industria o sistema ya que resulta más conveniente emparalelar otro transformador que comprar e instalar otro transformador de la capacidad total. Se desea continuidad de servicio en una instalación donde la carga se divide en dos o más transformadores en paralelo, de tal manera que el servicio no quede interrumpido por alguna falla de operación.

Condiciones de emparalelamiento de los transformadores. los voltajes en los devanados, primario y secundario debe ser igual. Impedancia(Z) (en %) debe ser la misma. Igual relación o reactancia o resistencia (X/R). Igual polaridad. Misma secuencia. Conexiones de transformadores. Conexión ∆ - ∆ Se utiliza normalmente en lugares rurales de poca carga donde se alimentan cargas trifásicas. Conexión Y – Y. Esta se utiliza en lugares de transmisión donde existen o se manejan altas tensiones para reducir el uso del aislamiento. Conexión ∆ - Y. Esta se utiliza normalmente cuando se reduce el voltaje de transmisión a distribución. 1. 2. 3. 4. 5.

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PARA EMPARALELAR TRES BIFASICOS

NORMALMENTE UN BIFASICO A X1

H1 H2

I B

13200 ó 33000

C F D

A

110 X2

A 220

I

110

13200 ó 33000

110

D A

B

TRANSFORMADOR MONOFASICO V / V

I

A

110

B F

X3

X1

C

C

110

X3 X1

T

NOTA: X2 DESCONECTADO INTERNAMENTE asi como se cambia al tap 5 para V=120x1.05=126volts

Van=126V

B

Vbn=126V

110

B

D

X3

T

X1

C

Vcn=126V

F

DELTA / DELTA X1 A

A I

110 I

B

B

I

110 D

A

X3

A I

C

110

Vab= 218V

110

B

D

X3

Vbc= 218V

T

F

Vca= 218V

F

TRANSFORMADOR PS (PARALELO/SERIE)

H1

H2

I A

C

FC

F

B H1

F B C

A

D

H2

I

A

H1

H2

I

F

B C

C

A

D

H2

I

F

B C

H1

D

A

F

B C

D

X1 X2 X3 X1 X2 X3 NORMA 08 TR 13 ó 3TR3B

a b

X1 X2 X3

X1 X2 X3

c T

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PARA EMPARALELAR TRES MONOFASICOS

NORMALMENTE UN MONOFASICO A X1

I

7630V ó 19075 V

A

110

B

X2

C

7630V ó

220

19075 V

110

F

X3

D

A I

19075 V

I

B

I

H2

I

F B C

19075 V

110 D

B

D A

I

C

F

C

I

A

T B

110 D C

X3

T

X1

C

110

110

B

T

X3 X1

110 B

T

A

110

D

F

X3

T

NOTA: X2 DESCONECTADO INTERNAMENTE asi como se cambia al tap 5 para V=120x1.05=126volts

Van=126V Vbn=126V Vcn=126V Vab= 218V Vbc= 218V Vca= 218V

X3

F

TRANSFORMADOR PS (PARALELO/SERIE)

H1 A

B

F

7630V ó

X1

110

T

X1

C

110

7630V ó

DELTA / DELTA FC

I

B

TRANSFORMADOR MONOFASICO V / V

F A

A

A

B H1

H2

I

H1

H2

I

F

C H1

H2

I

F

F

D A

X1 X2 X3

B C

A

D

X1 X2 X3 a b

B C

D

X1 X2 X3

A

B C

D

X1 X2 X3

c T

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NORMALMENTE UN MONOFASICO A

PARA EMPARALELAR 2 TRANSFORMADORES MONOFASICOS EN ESTRELLA INCOMPLETA ALTA Y DELTA ABIERTA SECUNDARIO

X1

I B

7630V ó 19075 V

110

C F

X2

110

D

TRANSFORMADOR MONOFASICO V / V DELTA / DELTA

220

7630V ó 19075 V

X3

A

B

T B

7630V ó 19075 V

A

I C

T

Vbn=120V

F D I

Van=120V

B

Vcn=208V

B

Vab= 240V

C

T F

D

NOTA: tener cuidado de instalar equipos entre la fase c y neutro debido a que es 208 Volts

C

Vbc= 240V Vca= 240V

Estrella incompleta / delta abierta FASE A TIERRA

FASE B

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El efecto que permite al transformador funcionar como tal, se conoce como inducción electromagnética , este efecto solo se presenta en circuitos de corriente alterna. • Transformador elemental compuesto por una parte eléctrica y una parte magnética. La parte eléctrica integrada pory dos bobinas, una que esta recibe la energía se devanados o denomina primario y otra que entrega la energía, denominada como secundario. Entre estos devanados no existe conexión eléctrica. La parte magnética esta formada por un núcleo de acero que enlaza a los dos devanados.

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Efecto de induc ción electrom agné tica.

Al aplicar un voltaje alterno V1 al devanado primario, circula por este una corriente I1 que engendra un flujo magnético alterno. Este flujo viajando a través del núcleo, enlaza al devanado secundario induciendo en este un voltaje V2 que puede ser aprovechado conectándole una carga, misma que demandará una corriente I2. El voltaje inducido guarda una relación directa con el número de vueltas del devanado, esto es, si en el secundario tenemos más vueltas que en el primario, estaremos elevando el voltaje y si por el contrario tenemos menos vueltas en el secundario que en el primario, estaremos reduciendo el voltaje.

A la relaciòn que existe entre las vueltas del primario y las vueltas del secundario se le conoce como Relaciòn de Transforma ciòn.

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Las partes que componen un transformador son clasificados en cuatro grandes grupos los cuales comprenden: 1. Circui to magn ético (N úcl eo). 2. Circui to eléctr ico (Devanados ). 3. Sistema aislante. 4. Tanqu e y accesori os El circuito magnético . Es la parte componente del transformador que servirá para conducir el flujo magnético que acoplará magnéticamente los circuitos eléctricos del transformador. El circuito magnético se conoce comúnmente como Núcleo. En transformadores de potencia existen dos tipos de construcción del núcleo, el tipo column a y el tipo Shell.

Núcleo tipo c olumna

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Núcle o ti po Shell Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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Construcción

Boquillas

Tanque Radiadores

Herrajes

Núcleo Bobinas

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El circ uito eléctric o (Devanados) Los devanados o bobinados son la pa rte que compo ne los circui tos eléctricos (devanados primarios, secundarios y/o terciarios). Estos devanados son fabricados de cobre electrolítico de gran pureza, normalmente de sección transversal en forma rectangular, y aislados con varias capas de papel aislante especial. Los conductores tienen un perfecto acabado; libre de asperezas y cuyos cantos están redondeados para evitar concentración de campos eléctricos. Son diseñados y fabricados en forma cilíndrica para proporcionar una adecuada coordinación de los aislamientos y una óptima resistencia dieléctrica a sobretensiones debidas a maniobras, descargas atmosféricas y las pruebas dieléctricas a que son sometidos los transformadores.

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El aislamiento líquido lo forma en este caso el aceite dieléctrico, que es el que baña el conjunto interno formado las bobinas, el núcleo, los materiales aislantes sólidos así como las estructuras metálicas. Este fluido tiene tres funciones primordiales: Proporciona una rigidez dieléctrica confiable. •Proporciona un enfriamiento eficiente. •Protege al demás sistema aislante. FR3 ACEITE AISLANTE VEJETAL LOS MEJORES ES AISLANTE VEJETAL PERO CON APERTURA DE ARCO EN VACIO

El sistema a islante sólid o lo forman: El cartón prensado (PRESSBOARD) en sus diferentes espesores, papel crepé, papel KRAFT, madera de maple, boquillas, cintas de lino, etc. El sistema a isl ante Este sistema aisla los devanados del transformador, entre ellos y a tierra, así como salidas de fase y terminales de derivaciones contra contactos o arqueos a partes conectadas a tierra como tanque, herrajes del núcleo y otras estructuras metálicas.

En este tipo de transformadores, el sistema aislante se clasifica en dos grupos: Sist ema aisl ante só lid o y si stema a isl ante líquido . Tanqu e y accesor ios El tanque es la parte del transformador que contiene el conjunto núcleo bobinas en su interior así como el líquido dieléctrico refrigerante (en este caso el aceite), además sirve como disipador del calor (conjunto de radiadores y ventiladores) generado por las pérdidas del transformador Los accesorios son dispositivos que el transformador necesita para su correcta operación y poder monitorear el comportamiento del mismo. Ing. Obed Renato Jimenez Meza 49 Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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Cambiador de derivaciones Medio q ue permite ada ptar el transf orm ador a los cambi os de tensió n de la línea de alim entación. Este aumenta o suprime espiras (normalmente en el lado de alta tensión) para bajar o subir la tensión de salida del transformador dependiendo de los requerimientos de la carga. Siempre y cuando el cambiador se encuentre dentro del rango de voltaje de la alimentación. Estos pueden ser de dos tipos: - Cambiador de derivaciones sin carga. - Cambiador de derivaciones bajo carga . El primero se usa cuando la variación de la tensión es poco frecuente y se ajusta únicamente cuando el transformador se encuentra desconectado de la red de alimentación. Este ajuste se lleva a cabo por medio de un dispositivo exterior operado manualmente (volante) o por medio de un dispositivo motorizado.

El segundo tipo de cambiadores se usa cuando la variación de tensión (regulación) debe hacerse sin interrupción del servicio (sin desconectar el equipo de la red de alimentación). Su operación puede ser manual o automática. Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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Radiadores Los radiadores son una parte fundamental del transformador dado que por medio de estos y con ayuda del aceite, se disipa el calor generado por las pérdidas en el transformador. El número y dimensiones de estos se calcula de acuerdo con las pérdidas a disipar.

Radiadordetipooblea

Radiadordetipotubular Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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Boqu illas de alta y baja te nsión Las boquillas o bushings son dispositivos que se utilizan para sacar las terminales del primario y del secundario del interior del transformador hacia el exterior. acuerdo a la se clase de aislamiento potencia delDe transformador utilizan boquillas y del tipo sólido con o sin condensador (en aceite o en resina).

Indicador de tempera tura con contactos de ala rma Este accesorio se utiliza para indicar la temperatura del nivel superior del líquido aislante del transformador y tienen microswitchs internos que pueden ser utilizados para el control de ventiladores, y/o iniciar o energizar una alarma.

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Indicador d el punto m ás caliente de los devanados Este aparato indica la temperatura de los devanados utilizando una resistencia calefactora colocada alrededor de un bulbo sensor de temperatura colocados dentro de un termopozo sumergido en el aceite. La resistencia calefactora está diseñada para elevar la temperatura de la sonda sensora a un valor cercano al alcanzado por el punto caliente del devanado, cuando la resistencia calefactora es conectada al secundario, un transformador de corriente cuyo primario se encuentra normalmente colocado en una de las salidas de la baja tensión.

Cuenta con una serie de microswitchs montados y con al facilidad de calibrarse a diferentes temperaturas para poder ser utilizados en circuitos de arranque de sistemas de enfriamiento, alarma o disparo.

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Indicador de nivel

Este accesorio se utiliza para indicar el nivel del líquido dieléctrico, en el tanque principal del transformador y en los compartimentos asociados. Consiste de un brazo flotante y magnético por el lado donde se encuentra el líquido y un segundo magneto en la carátula indicadora (en la parte exterior). La aguja indicadora se moverá cada vez que el líquido este en o abajo del nivel a 25 ºC.

Releva dor Buch holz La acción del Buchholz esta basada en el hecho de que cualquier accidente que sobrevenga a un transformador esta precedido de una serie de fenómenos, sin gravedad, a veces imperceptibles pero que, a la larga conducen a deterioro del equipo. Por lo tanto, bastará con detectar los primeros síntomas de la perturbación y avisar al hecho mediante una señal acústica u óptica; no es necesario en este caso, poner el transformador inmediatamente fuera de servicio, sino tener en cuenta la circunstancia y desacoplar el transformador cuando lo permitan las condiciones del uso del equipo.

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Calcula tion of G as Conce ntra tions 

Gases measured: O2 Oxygen h

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N2 H2 CO CO2 CH4

Nitrogen Hydrogen Carbon monoxide Carbon dioxide Methane

C2H6 C2H4 C2H2

Ethane Ethylene Acetylene

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Funcionamiento Ahora veamos como funciona el relevador. El receptáculo “a” normalmente lleno de aceite, contiene dos flotadores móviles (b1 y b2) alrededor de ejes fijos . Si, a consecuencia de un defecto poco importante, se introducen pequeñas burbujas de gas, estas se elevan en el tanque principal del transformador y se dirigen hacia al tanque conservador de aceite. Siendo captadas por el aparato y almacenadas en el receptáculo, donde el nivel de aceite baja progresivamente a medida que las burbujas llenan el espacio superior del receptáculo. Como consecuencia, el flotador superior “b1” se inclina y cuando la cantidad de gas es suficiente cierra sus contactos c1, que alimenta el circuito de alarma Si continua el desprendimiento de gas, el nivel de aceite en el receptáculo baja hasta que los gases alcanzan la tubería que lo lleva hasta el tanque conservador.

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Si el defecto se acentúa, el desprendimiento se hace violento y se producen grandes burbujas, de tal manera que a consecuencia del choque el aceite refluye bruscamente a través de la tubería, hacia el tanque conservador. Este flujo de aceite encuentra al flotador b2 y lo acciona, lo que provoca el cierre de los contactos c2, estosdelaccionan a su vezponiendo el mecanismo desconexión f de los interruptores de los lados de alta y baja tensión transformador, a éste de fuera de servicio.

Funcionamiento del relé Buchholz en caso de aparición de un g rave defe cto en el transformador.

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Oil Samp li ng Tech niqu es ASTM D3613 Method

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Valve

Syringe

3-way Luer valve

Plastic tube

Purged oil

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Generation of gas bubbles at high temperature Winding Model

Bubble Emission

Trapped Bubbles V. Davydov EPRI Moisture Seminar 2002 Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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Transformer Asset Management Solutions

Buchholz gas accumulation

Amb ient tem peratur e Leakage cu rrent Load Current Temperature Top Oil Fans Currents Pumps Moisture Temperature Bottom Oil Dissolved gases: HYDRAN ® On-load tap change r Motor Current & Tap positi on On-load ta p changer tempe rature differential

Load Current Temperature Top Oil Input



Integrated transformer monitoring with proper transformer maintenance improves reliability and reduces long term operational costs by giving operators information to make informed decisions.

Hydran M2

Dissolved Gases & Moisture No Wired Input On Lo ad Tap Changer Tap Position On Lo ad Tap Changer Temperat

ure

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HYDRAN M2 Single Valve Installation

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HYDRAN ® M2 Sin gl e Valv e Ins tall ation

Easy Twist -Lo ck Installation

3” Ground C learance Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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The HYDRAN M2 Installation  Hyd ra n S2

HydranS2

 .

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RADIATOR RETURN OIL FILL VALVE RADIATOR INPUT DRAIN VALVE

HydranS2

Hyd ra n S2

Circulating oil Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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Tanque conservador

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Este accesorio es un depósito de expansión de lámina de acero, normalmente de forma cilíndrica o rectangular, soportado en la estructura del tanque principal por encima del nivel de la tapa.

Las funciones que cumplen este accesorio son las siguientes: Mantener co nst ante e l n ivel d el ace ite. En efecto, el aislamiento interno del transformador se establece teniendo en cuenta la presencia del aceite aislante. Por consiguiente, resulta esencial que el tanque principal de transformador esté siempre lleno de aceite, Mantene r el tanque prin cipal a una presión p ositi va . es la función del tanque conservador sobre el tanque principal que siempre se mantendrá a presión positiva y evitará que penetre humedad en el tanque donde se encuentra el conjunto núcleo-bobinas con todos sus aislamientos. Partes principales de un Tanque conservador Clásico

1. ACEITE 2. VALVULA DE DRENE 3. RELE BUCHHOLZ 4. TUBERIA A TANQUE 5. INDICADOR DE NIVELPRINCIPAL 6. TUBERIA A DEPOSITO DE SILICA – GEL 7. VALVULA DE BLOQUEO

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Ventiladores Para atender a potencias superiores durante horas de carga pico y periodos de emergencia, sin rebasar los límites de elevación de temperatura en el aceite y en los devanados, el transformador se equipa con ventiladores. Por la acción del flujo de aire forzado, se obtiene una mejoría en el enfriamiento del aceite Con los ventiladores actuando sobre los radiadores, son posibles los siguientes métodos de Refrigeración

Ventilador normalmente utilizado para transformadores enfriados por aire forzado, colocado en la parte lateral superior de un radiador.

Designació n An ti gua

Designació n Nueva

Descripción

OA

ONAN

Aceite-AireC onvecciónN atu

OA/FA

ONAN/ONA F

Aceite-Aire, Convección Natural y Conve cción forza da de aire

OA/FOA

ONAN/OFA F

Aceite-Aire, Convección Natur al, A ceite-Aire, Convección Forza da

FOW

OFWF

Aceite-Agua,Convección Forzada

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Tipos De Enfriamiento

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OA – Enfriado por aire, convección natural. OA/FA – Enfriado por aire, convección natural y convección forzada. OA/FA/FA – Convección forzada, dos etapas. OA/FA/FOA – Convección forzada de aire, convección forzada de aceite. FOW – Enfriamiento por agua. Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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Válvulas de bloqueo para radiadores Se colocan entre la pared del tanque principal en la parte superior e inferior (normalmente soldadas) y el cabezal superior e inferior del radiador, con la finalidad de que sea embarcada sin radiadores, solo baste con cerrar las válvulas de bloqueo y sellar tanto los radiadores como las válvulas. Además, cuando se requiera realizar un mantenimiento en los radiadores en el cual sea necesario retirar el radiador del tanque, solo se bloquean las válvulas, se retira el aceite del radiador y se separa del tanque principal.

Válvula de bloqueo utilizada en transformadores de potencia.

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Placa de datos La placa de datos consiste de una lámina de acero inoxidable en la cual se encuentran registrados todos los datos del transformador

ENFRIAMIENTO: ONAN/ONAF1/ONAF2

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Válvula mecánica de sobrepresión Este accesorio se monta en la cubierta del transformador, y esta diseñado para liberar presiones peligrosas las cuales se pueden generar dentro del tanque del transformador. Cuando una presión determinada es excedida, una reacción de presión levanta el diafragma y desahoga el tanque del transformador. La presión anormal seguida de un arco, es a menudo suficiente para romper el tanque, si no se instala una válvula de sobrepresión. Se suministran con contactos y sin contactos para mandar normalmente señales de disparo. Transformadores de corriente Los transformadores de corriente se utilizan para reducir los valores de corriente de utilización (normalmente 5 amperes) y como dispositivo de aislamiento. Los secundarios de estos dispositivos se conectan a: Amperímetros, relevadores de sobrecorriente, de protección contra fallas a tierra, elementos de corriente de wattmetros y otros medidores, relevadores direccionales, diferenciales, dedistancia y otros aparatos más

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Apartarrayos Los apartarrayos son los dispositivos empleados para la protección de un transformador conectados en las salidas del secundario o del primario, previniendo al equipo de transitorios srcinados por descargas atmosféricas (rayos directos o indirectos) o perturbaciones en la red srcinadas por ondas viajeras que emiten las maniobras de conexión y desconexión de equipos.

Son elementos que drenan las sobre tensiones por descargas atmosféricas o maniobras en la red. A tierra

Apartarrayos para protección de transformadores de potencia.

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Equipo In ert – air Este dispositivo se utiliza cuando: Las unidades son embarcadas sin aceite y sirven para presurizar el tanque del transformador a una presión positiva; la cual, con ayuda de un cilindro de nitrógeno dota al transformador de un sistema automático que evita la entrada de oxígeno, humedad y otros gases que podrían afectarlo.

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Deshidratador de Si lica – Ge El deshidratador de Silica – Gel está diseñado para eliminar la humedad e impurezas del aire introducido al transformador. Este consiste de un contenedor de Silica – Gel, un filtro con un pequeño depósito de aceite y un tubo para conectar al deshidratador al tanque conservador Pasamuros Los pasamuros son un dispositivo de un material a base de una resina epóxica especial y sirven para pasar las terminales de los secundarios de los transformadores de corriente colocados en el interior del tanque del transformador principal hacia el exterior del mismo EL SISTEMA DE CAPTACION PARA EVITAR DERRAMES DE ACEITE DIELECTRICO DE LOS EQUIPOS ELECTRICOS DE LAS SUBESTACIONES ES ATENDIDO DE ACUERDO AL OBJETIVO AMBIENTAL; ELIMINAR EL RIESGO DE IMPACTOS AMBENTALES CAUSADOS POR DERRAME DE ACEITE DIELECTRICO EN SUBESTACIONES ELECTRICAS Y de acuerdo con la NOM-113-SEMARNAT-1998 la fosa debe captar el 100% del aceite del transformador mas grande Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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REGULADORES : SIRVEN PARA REGULAR EL VOLTAJE DE Ing. Obed Renato Jimenez Meza LADO FUENTE A LADO CARGA Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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¿QUÉ ES EL REGULA DOR DE VOLTAJ E DEL TIP0 PASOS?

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Un regulador de voltaje del tipo pasos es básicamente autotransformador con un cambiador deun derivaciones bajo carga. Un autotransformador es un transformador en el cual los devanados primarios y secundarios están acoplados magnéticamente y eléctricamente, Ver Fig. No.1 La nomenclatura normal cuando se habla de un autotransformador es la de referirnos al devanado que está conectado a través de la línea, como devanado paralelo y al que está en serie con la línea como devanado Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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EL REGULADOR DE VOLTAJE DEL TIPO PASOS Debido al problema que representa la variación de voltaje en las líneas de Distribución, al haber variaciones de carga, se visto la necesidad de utilizar dispositivos deha regulación de voltaje Existen varios tipos de dispositivos para la regulación de voltaje, sin embargo, nos concretaremos a la estructura y funcionamiento de un tipo en especial: El r egulador de volt aje de tipo pasos . Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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EL REGULADOR DE VOLTAJE DEL TIPO PASOS ESTA INFORMACION ES SOLO CON FINES EDUCATIVOS

Ing. Obed Renato Jimenez FIG. No.Meza 1 Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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Si la polaridad del devanado serie cambia con respecto al devanado paralelo, el voltaje de salida cambiará tal como se indica en la Fig. No. 2.

Ing. Obed Renato Jimenez Meza 2 Jefe de laFIG. Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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EL REGULADOR DE VOLTAJE DEL TIPO PASOS

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Ahora bien, si del devanado serie se obtienenocho varias en partes iguales, enderivaciones, total, y si el voltaje del devanado serie es de 10% del voltaje de entrada, cada derivación serà de 1.25% del voltaje de entrada. Si este devanado es conectado de tal manera que se le sume al devanado común o paralelo, la salida puede ser elevada en ocho pequeños pasos de 1.25% cada uno. Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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EL REGULADOR DE VOLTAJE DEL TIPO PASOS 

Sin embargo, ahora el problema es que resultará una pequeña interrupción al cambiar de una derivación a otra.

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Para evitar esta interrupción, cada derivación se conectará a una contacto estacionario y se agregará dos contactos moviles, los cuales deberán estar lo bastante unidos y a su vez lo bastante separados, para que nunca estén desconectados de los contactos estacionarios los dos al mismo tiempo.

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Cuando un contacto móvil está contacto viajando deberá entre dos contactos estacionarios, el otro esta cerrando el circuito, permitiendo la continuidad de servicio, según se muestra en la Fig. No. 3 y Fig. No.4.

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EL REGULADOR DE VOLTAJE DEL TIPO PASOS

Ing. Obed Renato Jimenez Meza FIG. Jefe de la Academia de 03 Iluminacion y Alta Tension FIME

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Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia deFIG. Iluminacion y Alta 04 Tension FIME

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EL REGULADOR DE VOLTAJE DEL TIPO PASOS 

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Para evitar poner en corto circuito las vueltas del devanado serie, los dos conectores moviles estarán conectados a través de un reactor, llamado tambien autotransformador preventivo tienedeuna derivación central que va conectada a, el la cual boquilla la fuente. Esta derivación central del autotransformador preventivo nos da un paso adicional en la posición puente de 0.625% del voltaje de entrada, Ver Fig. No.04 (c), ya que en esta posición, tendremos un potencial de la mitad de la que habrá entre los dos conectores estacionarios. Logrando así con las ocho derivaciones obtenidas del devanado serie tener 16 paso s de 0.625% (5/8) cada u no Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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EL REGULADOR DE VOLTAJE DEL TIPO PASOS 

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Si al autotransformador le acoplamos un interruptor al que llamaremos “Interrupto r reversi ble ”, el cual nos podrá cambiar la polaridad del devanado serie, podríamos disminuir o aumentar el voltaje de salida. Esto se podrá hacer con los mismos 16 pasos, dándonos un total de 32 pasos, cubriendo en rango +- 10% de voltaje de regulación. Para completar la transición del autotransformador al potencial de regulador para voltaje, suministrar es necesario un voltaje agregar al control un devanado y detectard así el voltaje de la carga, y un transform ador d e cor riente el cual proporcionará la señal de corriente al circuito de compensación por caída en la línea, Fig. No.5 Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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EL REGULADOR DE VOLTAJE DEL TIPO PASOS ESTA INFORMACION ES SOLO CON FINES EDUCATIVOS

Ing. Obed Renato Jimenez Meza 05 Jefe deFIG. la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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PRINCIPIOS BÁSICOS DEL FUNCIONAMIENTO DEL REGULA DOR DE VOLTA JE. ESTA INFORMACION ES SOLO CON FINES EDUCATIVOS

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Se puede considerar que el regulador de voltaje basa su funcionamiento en el control, el cual se considera el cerebro del regulador. En la Fig. No. 6, vemos los elementos más importantes del control y su secuencia de operación.

Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

FIG. 06

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PRINCIPIOS BÁSICOS DEL FUNCIONAMIENTO DEL REGULA DOR DE VOLTAJ E. 

Estos elementos son los componentes que van aderivaciones; determinar cuándo operaráely motor si va acambiador aumentar ode disminuir el voltaje en la salida del autotransformador. El transformador de potencial, el transformador de corriente, el motor del cambiador y el cambiador se

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encuentran localizados dentro del tanque del regulador y sumergidos en aceite. Los demas se encuentran en el gabiente de control. Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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PRINCIPIOS BÁSICOS DEL FUNCIONAMIENTO DEL REGULADOR DE VOLTAJE. 

Veamos de una manera sencilla como operan estos elementos.

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El transformador de potencial toma el voltaje de la línea, por ejemplo 7200 volts, y los reduce al voltaje que utiliza el control usulmente de 120 volts. Una variación en el voltaje de la línea se refleja en una variación en el voltaje del secunadario del transformador de potencial, y a su vez, en una variación en el voltaje de entrada al compensador de caída en la línea. La precisión de este transformador es el elemento mas importante en la presición total del control. Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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PRINCIPIOS BÁSICOS DEL FUNCIONAMIENTO DEL REGULA DOR DE VOLTAJ E. 

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Cuando un cambio de derivaciones es requerido, el motor del cambiador de derivaciones recibe el voltaje necesario del transformador de potencial. La función del compensador de caída en la línea es la de minimizar las fluctuaciones de voltaje en un punto determinado de la línea, debido a las variaciones de corriente. Sin el uso del compensador, el voltaje es sostenido constante a la salida del regulador. Sin embargo, al final de la línea podremos obtener variaciones de voltaje dependiendo de la carga y de la impedancia que tenga la línea (Ver Fig. No. 7). Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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PRINCIPIOS BÁSICOS DEL FUNCIONAMIENTO DEL REGULADOR DE VOLTAJE.

Ing. Obed Renato Jimenez Meza FIG.yNO. Jefe de la Academia de Iluminacion Alta 7 Tension FIME

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PRINCIPIOS BÁSICOS DEL FUNCIONAMIENTO DEL REGULA DOR DE VOLTAJ E. ESTA INFORMACION ES SOLO CON FINES EDUCATIVOS

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Ahora bien, si aplicamos el compensador podremos lograr que estas en un rango aceptable, (Vervariaciones Fig. No. 8).fluctue En otras palabras el compensador nos simula la caída de voltaje en la línea debido a su resistencia y reactancia (Impedancia) teniendo

el efecto de aumentar el voltaje a la salida regulador para compensar esta caída (Ver del Fig. No. 9). Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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PRINCIPIOS BÁSICOS DEL FUNCIONAMIENTO DEL REGULADOR DE VOLTAJE.

FIG. NO. 8 Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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La señal de corriente en el circuito compensador de caída en la línea es suministrada por el secundario del transformador de corriente. (Ver Fig. No. 9)

Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME FIG. NO. 9

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PRINCIPIOS BÁSICOS DEL FUNCIONAMIENTO DEL REGULADOR DE VOLTAJE. ESTA INFORMACION ES SOLO CON FINES EDUCATIVOS

FIG. NO. 10

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Una vez corregido voltajecompensador del transformador de potencial, por elelcircuito de caída de voltaje, éste pasa al sensor de voltaje, (Ver Fig. No. 10) el cual lo compara con un voltaje, con cierta tolerancia o ancho de banda (Ver Fig. No. 11). Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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FIG. NO. 11 Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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PRINCIPIOS BÁSICOS DEL FUNCIONAMIENTO DEL REGULADOR DE VOLTAJE.



este Si el ancho voltaje de de banda, entradaelalcontrol sensorordenara está fuera de operar a el cambiador de derivaciones ya sea para elevar o bajar el voltaje de salida del regulador, hasta que el voltaje que llega al sensor esté dentro del ancho de la banda.

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PRINCIPIOS BÁSICOS DEL FUNCIONAMIENTO DEL REGULA DOR DE VOLTA JE. 

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Antes de mandar el control la señal para que opere el motor del cambiador,

lo manda de tiempo,ignore cuya función es al la retardador de que el regulador aquellas variaciones de voltaje que se corrigen por si solas en un tiempo muy pequeño, ya que si el regulador tratara de corregir cualquier variación en la línea, tendríamos muchas operaciones innecesarias, lo tanto este dispositivo permite al reguladorpor corregir aquellas variaciones que existían por un periodo de tiempo, mas o menos largos digamos 30 seg. Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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PRINCIPIOS BÁSICOS DEL FUNCIONAMIENTO DEL REGULA DOR DE VOLTA JE. 

Una vez pasado ese tiempo, operará el

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relevador apropiado para energizar el motor del cambiador de derivaciones, logrando llevar el voltaje dentro del rango deseado. Hay que aclarar que el retardador de tiempo nada más el primer cambio.retardará Si mas de un cambio son necesarios para corregir el voltaje en la línea, estos no serán retardados. Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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ALGUNAS CONSIDERACIONES DE DISEÑO. ESTA INFORMACION ES SOLO CON FINES EDUCATIVOS

Antes de ver algunas consideraciones de diseño del regulador de voltaje definamos cual es su función al estar conectado en la línea. “El regulador de voltaje debe ser capaz de mantener el voltaje de salida constante, cuando el voltaje de entrada sea igual al voltaje de salida con un +- x % del voltaje de salida.”

Partiendo de lo podemos decir que el diseño del regulador esanterior, muy similar al de un autotransformador, (es decir el diseño de los devanados serie y paralelo), con la consideración de que el voltaje del devanado serie debe ser diseñado A . Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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ALGUNAS CONSIDERACIONES DE DISEÑO 

Es = 0.09091 Ea

x Z

(Volts)

Donde: Es = Voltaje del devanado serie  Ea = Voltaje de salida del regulador (valor constante dentro de su rango de regulación)  Z = Factor de corrección debido a la impedancia regulador al estar trabajando apropia plena del carga. 

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ALGUNAS CONSIDERACIONES DE DISEÑO 

La corriente que circulará por los devanados serie y paralelo será igual a :

Corriente devanado paralelo  

Ip N2 = x IaA mp N1+N2 amp

corriente devanado serie N1 Is = ______

N1 + N2



  

X Ia

Donde N2= Numero de vueltas del devanado serie N1= Numero de vueltas del devanado paralelo Ia= Corriente de carga del regulador en amp. (Corriente en la línea a plena carga. Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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ALGUNAS CONSIDERACIONES DE DISEÑO 

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

Los Kva de diseño del regulador de voltaje (para los devanados serie y paralelo) serán igual a: KVA devanado serie= Es x I s 1000 KVA del devanado paralelo = Ea x I p 1000 Sin embargo los KVA del regulador de voltaje están definidos en la norma ANSI C-57-15 como sigue: “las capacidades preferentes del regulador de voltaje deberá estar en base a una operación a 60 Hz y a u rango de voltaje de 10% de elevación y 10% de reducción”. Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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ALGUNAS CONSIDERACIONES DE DISEÑO 











Por lo que los KVA del regulador de voltaje, según la norma ANSI, será igual a: Ea x 0.10 KVA = ------------- (Ia) 1000 10% del voltaje de elevación o reducción Siendo ésta la capacidad que aparece en la placa de datos. La capacidad del regulador considerada como autotransformador será igual a: KVA = Ea x Ia

1000

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Apéndice No. 1 El regulador de voltaje debe ser capaz de mantener el voltaje de salida constante, cuando el voltaje de entrada sea igual al voltaje de salida menos el 10%, en otras palabras se debe mantener la siguiente relación. Ea Ea - Es Donde

=1.1 Ea= Voltaje de salida Es= Voltaje de devanado serie

De la ecuación anterior tenemos. 10% 1.1

= Es = 0.09091 Ea Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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Apendice 1 Debido a que el regulador deberá mantener el voltaje de salida (Ea ) constante a plena carga, debemos d considerar la caida de voltaje debido a la impedanc propia del regulador (su regulaciòn interna) a un 80% de factor de potencia atrasado (Norma ANSI- C-57 15). Porquedando lo que es,ladebe compensar por igual esta caida voltaje, ecuación anterior a: ING.OBED RENATO JIMENEZ MEZA

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

Es = 0.09091 Ea x Z volts 

 

Donde Es= Voltaje del devanado serie

de salida (valor . Ea= Voltaje constante dentrodel de regulador su rango de regulación). Z= Factor de correción debido a la impedancia . propia del regulador al estar operando a plena . . carga y al 80% de factor de potencia Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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Regulador voltaje

FIG. NO. 16

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Apendice 2 

   

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sabemos que sin carga Ea será la suma de los devana serie y paralelo. Ea será igual al voltaje del devan paralelo y la relación entre los voltajes del devanado serie y paralelo depende de la relación de vueltas de los devanados N2/N1 por lo que Ea = Ea +- (N2/N1) Ea Ea Despejando tenemos Ea = (1+- N2/N1) Ea

  

 

. N Cuando en el regulador esta circulando la corriente de carga los Amper- con vuelta del vuelta devanado paraleloserie. debe balancearse los Amperdel devanado Is N2 = Ip N1 = Ia N2 Ia = (N1 / N2 ) Ip Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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Apendice 2.

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       

 

Sabemos que Ia ´= N Ia Sustituyendo las 2 ecuaciones anteriores Ia´ = N Ip N-1 De la ecuación anterior Ip = N2 la´ N1+- N2 Is =

N1 Ia´ N1+- N2 Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta FIG. NO. 17Tension FIME

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PRUEBAS DE REGULADORES DE VOLTAJE 

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 



 

Las pruebas que se le hacen a un regulador, son las mismas de las de un autotransformador, además de las propias del cambiador de derivaciones y del

control. Estas pruebas estan clasificadas en la Norma ANSI C- 57-15 en pruebas de rutina y pruebas de prototipo. Pruebas d e Rutin a 1.- Mediciones de las resistencias de todos los devanados . 2.- Pruebas de relación en la conexión de voltaje nominal y en todas las conexiones de las derivaciones. 3.- La prueba de relación de fase y polaridad. 4.- Medición de las perdidas de exitación a su voltaje y frecuencia nominal Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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PRUEBAS DE REGULADORES DE VOLTAJE ESTA INFORMACION ES SOLO CON FINES EDUCATIVOS

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5.- Medición de la corriente de exitación a su voltaje y frecuencia nominal. 6.- Medición de las perdidas de carga e impedancia a su corriente y frecuencia nominal. 7.- Prueba de potencial aplicado.



8.- Prueba de potencial inducido. Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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PRUEBAS DE REGULADORES DE VOLTAJE  

  

Pru ebas de Pro to tipo A los prototipos además de las de rutina, se les hacen las siguientes pruebas. Prueba de temperatura Prueba de impulso Estas pruebas se hacen de una manera muy similar a la de los transformadores. De la Fig. No. 12 a la Fig. No. 15, se muestran algunas de las posibles conexiones del regulador bajo prueba así como el equipo de prueba. Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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Conexión para la prueba de perdidas de cobre y % de Impedancia. Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de laNO. Academia FIG. 12 de Iluminacion y Alta Tension FIME

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PRUEBAS DE REGULADORES DE VOLTAJE



Conexión para la prueba de perdidas en vacío y % de corriente de exitación. Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

FIG. NO. 13

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Conexión para la prueba de potencial aplicado Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta FIG. NO. 14Tension FIME

.

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PRUEBAS DE REGULADORES DE VOLTAJE

Conexión para la prueba de potencial inducido. Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta FIG. NO.Tension 15 FIME

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CONCLUSIONES

El regulador de voltaje del tipo pasos, es un equipo que puede servir grandemente como una alternativa en la solución desistemas los problemas de regulación de los de distribución de comision federal de electricidad En algunos países se ha venido usando desde hace 50 años aproximadamente, sinsu que haya tenido cambios significativos en diseño y/o construcción. Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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UN REGULADOR DE VOLTAJE, ES BASICAMENTE UN AUTOTRANSFORMADOR CON UN CAMBIO DE DERIVACIONES BAJO CARGA ELEMENTOS INTERNOS NUCLEO: EL NUCLEO PRINCIPAL ES DE TIPO ACORAZADO TRANSFORMADOR DE POTENCIAL: ALIMENTA AL MOTOR Y AL CIRCUITO SENSIBLE DEL CONTROL CUANDO SE REQUIERE CAMBIADOR DE DERIVACIONES: HAY VARIOS TIPOS DEPNDIENDO DE LA CARGA QUE VA A PASAR TRANSFORMADOR DE CORRIENTE: ESTE DETECTA LA CARGA Ing. Obed Renato Jimenez Meza Jefe de la Academia de Iluminacion y Alta Tension FIME

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FOCOS IND. DE VOLTAJE FOCO IND. DE NEUTRAL TIME DELAY

AJUSTE DE ANCHO DE BAND AJUSTE DE CARACT. DE LINEA

AJUSTE DE VOLTAJE AJUSTE MANUAL CONTROL DE FUENTES FUENTE EXTERNA HAY QUE IDENTIFICAR LA TIERRA Y FASE

MONITOREO DE VOLT. RESET

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FOCOS INDICADORES DE VOLTAJE:ESTOS FOCOS NOS INDICAN SI EL VOLTAJE SE ENCUENTRA DEBAJO DE SU NIVEL DE AJUSTE O ARRIBA DEL MISMO

FOCO INDICADOR NEUTRAL: ESTE FOCO NOS INDICA CUANDO EL REGULADOR ESTA EN POSICION CERO O SEA EN NEUTRAL AJUSTE DE CARACTERISTICAS DE LINEA: ESTOS AJUSTES SE DAN SEGÚN LAS CARACTERISTICAS DE LA LINEA MONITOREO DE VOLTAJE: ESTOS PINES SE UTILIZAN PARA DETECTAR MEDIANTE EL VOLMETRO LA PRESENCIA DE EL VOLTAJE QUE EL MISMO REGULADOR NO ESTA DANDO

NOTA: PARAESTAR ABRIR SEGURO CUCHILLAS DE CUALQUIER REGULADOR ES NECESARIO DE QUE SE ENCUENTRA EN POSICION NEUTRAL

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TIME DELAY: ESTE AJUSTE NOS SIRVE PARA DARLE UN TIEMPO A QUE EJECUTE EL CAMBIO DE TAP O PASO AJUSTE DE VOLTAJE: ES EL VALOR AL CUAL QUEREMOS OBTENER A LA SALIDA DEL MISMO AJUSTE MANUAL: CON ESTE REOSTATO PODEMOS SUBIR O BAJAR TAP SEGÚN CONVENGA CONTROL DE FUENTES: ESTE SWITCH NOS SIRVE PARA DETERMINAR QUE FUENTE DE VOLTAJE ESTA ACTUANDO FUENTE EXTERNA: SON LOS PINES EN LOS CUALES PODEMOS ALIMENTAR AL REGULADOR PARA EFECTUAR PRUEBAS AL MISMO RESET: ESTE SWITCH NOS SIRVE PARA RESETEAR LAS MANECILLAS O AGUJAS INDICADORAS DE TAP O PASO

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