TP y TC

 

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA“ANTONIO JOSE DE SUCRE”

VICE-RECTORADO BARQUISIMETO DPO. DE ING. ELÉCTRICA

Integrantes:  María Hani  Adrián Rojas

Barquisimeto, Febrero 2016

 

Transformadores de Potencial El transformador de potencial funciona de acuerdo al mismo principio de otros transformadores. Convierte voltajes de mayor a menor. Tomará los miles de voltios detrás de los sistemas de transmisión de energía y disminuirá el voltaje hacia algo que los medidores puedan man ane ejar. Estos tran tr ansfo sform rmad ador ores es fu func ncio iona nan n pa para ra si sist stem emas as mo mono nofá fási sico cos s y trifásicos, y están unidos conveniente medir el voltaje.

en

un

punto

donde

es

 

Transformadores de Potencial  Cumplen

dos funciones: o   Aislar el circuito de baja tensión (secundario) del circuito de alta tensión (primario). o

 Que los efectos transitorios y de régimen permanente aplicados al circuito de alta tensión sean reproducidos lo más fielmente por el circuito de baja tensión.

 

Normas Técnicas  IEC

60044.

 IEC

60186. Voltage transformers

IEC C  IE

60358 603 58. . dividers

Instrument Instru ment transf transformer ormers s

Coup Co upli lin ng

capa ca pac cit ito ors an and d ca capa paci cito tor r

 IE IEEE EE

Std C5 Std C57.1 7.13 3 IE IEEE EE St Stan anda dard rd Re Requi quire reme ment nts s fo for r Instrument Transformers.

 ANSI/NEMA

C93.1 Requirements for Power-Line Carrier Coupling Capacitor Voltages Transformers (CCVT)

 

Clasificación de los Transformadore Transformadoress de Potencial  Transformador  Tran sformador de Tensión

  de Tensión Inductivo

 Transformador

 Transformador

mixtos.



Capacitivos (Divisor)

de Tensión Resistivo (Divisor), y

 

Transformadores de Potencial Criterios para seleccionar el tipo de transformador •

•

•

•

•

  Para tens nsi iones co com mprendidas entre 600V y transformadores inductivos son predominantes.

72,5

kV

los

  Para tensiones tensiones superiores superiores a 72,5 kV y hasta 145 kV no existe preferencia en la utilización.   En sistemas donde se emplea comunicació comunicación n por onda porta portadora, dora, PLC, se hace necesario la utilización del divisor capacitivo.   Para tensiones tensiones superiores a 145 kV los divisores divisores capac capacitivo itivos s son predominantes.   Costo del Transformador. Transformador.

 

Características para la Especificación de un Transformador de Potencial •

 Tensión primaria asignada:    Según

la nor orm ma IEC 60186 (1987) 7), , es igual a la tensió ten sión n asi asigna gnada da del sis sistem tema. a. Para tra transf nsforma ormador dores es mono nof fásicos con one ectados entre líne nea as y ti tie erra o conectados entre neutro y tierra, la tensión asignada primaria es la tensión asignada del sistema dividida entre √3.

 

Tensión Secundaria Asignada Se selecciona de acuerdo con la práctica seguida en la localidad de utilización de los transformadores.  Basada en la práctica usual de un grupo de países europeos y según la IEC:  100  200

y 110 V V para circuitos largos.  Basado en la práctica usual de USA y Canadá, normas ANSI:  120 V para sistemas de distribución Um ≤ 34,5 kV  115 V para sistemas de transmisión (Um > 34,5 kV)  230

V para circuitos secundarios largos  Par Para a tra transf nsform ormado adores res mon monofá ofásic sicos os con conect ectado ados s fas fase-t e-tier ierra ra en sistemas trifásicos donde la tensión primaria es dividida por √3 la tensión secundaria es uno de los valores mencionados arriba dividido por √3.

 

Potencia de Precisión •

 Es el valor de la potencia aparente (VA) que suministra el transformador en el secundario con la tens te nsió ión n se secu cund ndar aria ia as asig igna nada da y la ca carg rga a de pr prec ecis isió ión n conectada, de conformidad con los requerimientos de la clase de precisión. En un transformador de tensión con varios devanados debe indicarse la potencia simultanea tota to tal l qu que e pu pued ede e su sumi mini nist stra rar r el eq equi uipo po. . Lo Los s va valo lore res s norm no rmal aliz izad ados os de la po pote tenc ncia ia de pr prec ecis isió ión, n, pa para ra un

•

factor de potencia de 0,8 (inductivo) son:  Según IEC: 10-15-25-30-50-75-100-150-200-300-400-500 VA Los valores subrayados son los preferidos

 

Factor de Tensión Asignado •

  Es el factor que multiplica la tensión primaria asignada para determinar la tensión máxima, a la cual el transformador deberá cumplir con los requerimientos de exactitud especificados.

•

•

 El factor de tensión y la tensión máxima de funcionamiento dependen del sistema y de la condición de puesta a tierra del devanado primario del transformador.  Los valores normales del factor de tensión asignado y de la duración admisible de la aplicación de la tensión máxima de funcionamiento están dados en la siguiente tabla para diferentes condiciones de puesta a tierra del sistema.

 

Valores Normalizados de Factores de Tensión Asignados Valores normalizados de factores de tensión asignados Factor de tensión asignado

Duración asignada

1,2

continuament e

Modo de conexión del devanado primario y condiciones de puesta a tierra del sistema

Entre fases en cualquier sistema Entre el neutro de un transformador transformador en Y y tierra, en cualquier sistema.

1,2

Continuament e

1,5

30 s

1,2

Continuament e

1,9

30s

1,2

Continuament e

Entre fase y tierra en un sistema con neutro sólidame sólid amente nte puesto puesto a tierra Entre fase y tierra en un sistema con neutro no aterrizado sólidamente, con disparo automático por fallas a tierra Entre fase y tierra en un sistema con neutro aislado sin disparo automático por fallas a tierra o en un

8h

1,9

sistema aterrizado resonante sin disparo automático por fallas a tierra.

 

Niveles de Aislamiento Los

niveles de aislamiento deben ser seleccionados de acuerdo con lo estipulado en la norma IEC 60186. Los niveles de aislamiento se especifican indepen end dientemente para el devanado primario y para el devanado secundario.    Niveles de aislamiento para el devanado primario: Esta basado en la tensión más elevada del material, Um.  Es

la te tens nsió ión n ef efic icaz az fa fase se-f -fas ase, e, má más s el elev evad ada, a, para la cual cual el tra transfo nsforma rmador dor est esta a diseñ diseñado ado en relación con su aislamiento.

 

Tensión más elevada para el material Um  [kV]

Tension soportada asignada de corta duracion a frecuencia industrial Ud (kV)

Tensión soportada al impulso tipo rayo Up [kVp ]

0,72

3

-

1,2

6

-

3,6

10

20 40

7,2

20

40 60

12

28

60 75

17,5

38

75 95

24

50

95 125

36

70

145 170

52

95

250

72,5

140

325

100

185

450

123

185 230

450 550

145

230 275

550 650

170

275 325

650 750

245

395 460

950 1050

 

Nivel de Aislamiento asignado para devanados primarios de transformadores con tensión máxima Um ≥ 300kV Tensión más elevada para el material Um [kV]

Tensión soportada asignada al impulso tipo ti po man manio iobr bra a Us Us [k [kVp Vp] ]

Tensión soportada asignada al impulso tipo rayo Up [kVp]

300

750

950

850

1.050

850

1050

950

1175

420

1050 1050

1300 1425

525

1050

1425

1175

1550

1.425 1550

1950 2100

362

765

 

Niveles de Aislamiento  Niveles

de aislamiento para el devanado secundario: La Tensión asignada soportada a frecuencia industrial de lo los s de deva vana nado dos s se secu cund ndar ario ios, s, de debe be se ser r 3 kV (v (val alor or eficaz)  Requerimiento de aislamiento entre secciones: En el caso de devanados secundarios divididos en dos o m áscuenci sncia eccaion es, la l tde ensiais ón lamien aiento sigto nadaent soposec rtaciones da nes a frecue fre indust ind ustria rial aislam entre re seccio debe ser de 3 kV (valor eficaz).

 

Precisión  Error

de tensión: es el error que un transformador int in troduce en la medida de una tensión, el cual ref re fleja que la relación de transform rma ación real

difiere de la asignada. El error de tensión expresado en porcentaje.  Desfase: es la diferencia del angulo de fase entre las tensiones primarias y secundarias. Este desp de spla laza zami mien ento to se di dice ce qu que e es po posi siti tivo vo cu cuan ando do el vector de tensión secundaria adelanta al vector de la tensión primaria.  Lo Los s errores de tensión y desfase deberán estar dentro de los límites especificados, para las condiciones de uso especificadas.

 

Clase de Precisión  La

clase de precisión en los TT define los límites de error de tensión y desfase.  Clases de precisión para medición: Normas Norma s IEC: IEC: 0,1 - 0,2 0,2 - 0,5 - 1,0 1,0 y 3,0 3,0   Uso:  Clase 0,1    TT de Laboratorio  Clase  Clase

0,2    Para 0,5    Para  Clase 1,0    Para  Clase 3,0    Para

medidas de precisión medición comercial medición industrial Instrumentación

 

Clase de Precisión  Clases

de precisión para protección:  La cl clas ase e de pr prec ecis isió ión n pa para ra un TT pa para ra pr prot otec ecci ción ón representa el error de tensión máximo, expresado en porcen por centaj taje. e. El err error or esp especi ecific ficado ado deb deberá erá cum cumpli plirse rse para un rango entre el 5% de la tensión asignada y el va valo lor r de te tens nsió ión n co corr rres espo pond ndie ient nte e al fa fact ctor or de tensión asignado y para todas las cargas entre el 25% y el 100% de la carga nominal con un factor de potencia de 0,8 inductivo, este valor es seguido de la letra P. Norma Nor mas s IE IEC: C: 3P y 6P

 

Pruebas Según Normas IEC 60186 (1987):  Pruebas de Rutina:  Verificación de la identificación de terminales  Prueba de tensión a frecuencia industrial en los devanados primarios y medida de las descargas parciales  Prueba de tensión a frecuencia industrial en los devanados secundarios a frecuencia industrial entre secciones  Pruebas de descargas parciales.  Determinación de los errores de acuerdo con los requerimientos de la clase de precisión (esta debe  Prueba

ser la última prueba).

 



Pruebas

Pruebas Tipo:  Prueba de incremento de temperatura  Tensión soportada al impulso tipo rayo   

  

Tensión soportada al impulso de maniobra Prueba bajo lluvia para transformadores tipo exterior Prueba de tensión a frecuencia industrial y medida de descargas parciales en el primario, para transformadores con Um < 300 kV y de tipo maniobra para transformadores con Um≥ 300 kV bajo lluvia en transformadores para uso intemperie. Determinación del error Prueba de soporte al cortocircuito Todas las pruebas dieléctricas tipo deben realizarse sobre la misma unidad. Una vez realizadas las pruebas dieléctricas tipo se deberán realizar las pruebas de rutina.

 

Transformadores de Corriente Un tra transfo nsforrmado madorr de corr rrie ient nte e util utiliz iza a el camp ampo magn magnét étic ico o de una corrie rrient nte e alterna a trav ravés de un circuito para in ind ducir una corriente proporcional en un segu se gund ndo o circ ircuito ito. Las Las fun funció ción pri rinc ncip ipa al de un tr tra ansfo sform rma ador de corr corrie ien nte es, aume au ment ntar ar o dism dismin inui uirr la corr corrie ient nte, e, gene genera ralm lme ent nte e esto esto ul ulti timo mo con con la fina finali lida dad d de que equipos secundarios la censen y ejecuten distintas acciones en func fu nció ión n de la mi mism sma. a.

 

Normas Técnicas  IEC

60044.

 CO COVE VENI NIN N

Instrument Instru ment transf transformer ormers s

2142: 21 42:19 1997 97

Tran Tr ansf sfor orma mado dore res s

de

Corr Co rrie ient nte e

para medición, especificaciones particulares.  IE IEC C 60 6035 358. 8. Coup Co upli lin ng ca capa pac cit ito ors an and d ca capa paci cito tor r dividers  IE IEEE EE

Std St d C5 C57.1 7.13 3 IE IEEE EE St Stan anda dard rd Re Requi quire reme ment nts s fo for r

Instrument Transformers.  IEC 60185

 

Clasificación de los Transformadore Transformadoress de Corriente Tra  Transformador nsformador para uso

  para uso de medición

 Transformador



de protección

 

Transfo ransform rmado adore ress para para protec protecció ción: n: Son los transformadores cuya función es proteger un circuito, requieren conservar su fidelidad hasta un valor de 20 veces la magnitud de la corriente nominal, cuando se trata de grandes redes con altas tas corrientes puede ser necesario requerir hasta 30 veces la corriente nominal.

Trans ransfo form rmad ador ores es pa para ra me medic dició ión: n: Son los transformadores cuya función es medir, requieren reproducir fielmente la magnitud y el ángulo de fase de la corriente, su precisión debe garantizarse desde una pequeña fracción de corriente nominal del orden del 10% hasta un exceso de corriente del 20%, sobr so bre e el valo valorr no nomi mina nal. l.

 

Tipos Constructivos •

•

Tipo devanado primario: este como su nombre lo indica tiene más de una vuelta en el primario, los devanados primario y secundario están comp co mple leta tame ment nte e aisl aislad ados os y ensa ensamb mbla lado doss perm perman anen ente tem mente ente a un nú núcl cleo eo laminado, esta construcción permite mayor precisión para bajas relaciones. Tipo Ti po barr barra: a: los los deva devana nado doss prim primar ario ioss y secu secund ndar ario ioss está están n comp comple leta tame ment nte e aislados y ensamblados permanentemente a un núcleo laminado, el devanado primario consiste en un conductor tipo barra que pasa por la vent ve ntan ana a de un núcl núcleo eo..

 

•

Tipo boquilla o Bushing: El devanado devanado secundario está completamente aislado y ensamblado permanentemente a un núcleo laminado. El conductor primario pasa a través del núcleo y actúa como devanado primario.

 

Utilizando una sola bobina primaria, se pueden tener dos secundarios o más, uno puede ser para medición y otro para protección con sus propias características cada uno. Cada uno con su respectivo núcleo.

 

Según su construcción eléctrica: •

•

Varios núcleos: transformador de corriente con varios devanados secundarios independientes independientes y montados cada uno en su propio núcleo, formando conjunto con un único devanado primario, cuyas espiras enlazan todos los núcleos secundarios. Secundario de relación múltiple o multi-relación: la relación de transformación se puede variar por medio de tomas den las vueltas del devanado secundario, presentan el inconveniente de la disminución de la capacidad en las relaciones más bajas.

 

Elección de un transformador de corriente. Tipo de instalación: si es de interior o intemperie. Se deberá deberá tener en cuenta la altitud para alturas superiores a 1.000 metros sobre el nivel del mar.

•

•

•

•

•

•

•

Nivelicio deUm aislamiento: serv servicio en kV. kV. definido por tensión máxima permanente admisible de Relación de transformación nominal: las relaciones de transformación nominal deberán ser normalizadas, tal y como quedan indicadas en la norma IEC. Se recomienda no seleccionar un transformador de corriente con una corriente primaria excesivamente elevada con respecto a la que le corresponda, dado que de ello depende que se mantenga la precisión del transformador. Clase de precisión: se seleccionará la clase de precisión en función de la utilización que vaya a recibir el transformador. Potencia nominal: según la carga a conectar en el secundario se adoptará uno de valores de potencia de precisión en la norma. Conviene no los sobredimensionar excesivamente laespecificados potencia del transformador. Si el secundario tiene una carga insuficiente, se puede intercalar una resistencia para compensar. Frecuencia nominal: si no se especifica otra distinta, se tomará por defecto 50 Hz caso contrario 60Hz. Número de secundarios: si se desea realizar medida y protección a partir de un mismo transformador, serán necesarios tantos secundarios como usos se

deseen obtener del mismo.  

Uso de los transformadores de corriente según su clase de precisión

 

Valores Estandarizados

 

Requerimientos Requerimie ntos de exactitud Los transformadores de corriente para medida son aquellos especialmente concebidos para alimentar equipos de medición, siendo una de sus características fundamentales el hecho de que deben ser exactos en las condiciones nominales de servicio. El grado de exactitud de un transformador de medida se mide por su clase o precisión, la cual nos indica en tanto porciento el error máximo que se comete en la medida.

La norma IEC especifica que la clase o precisión debe mantenerse siempre y cuando la corriente que circula por el arrollamiento primario se encuentre por debajo del 120% de la corriente primaria nominal, debiendo también mantenerse dicha precisión cuando la carga conectada al secundario del transformador este comprendida entre el 25% y el 100% de la carga nominal.

 

Tabla 2.Clase de precisión en TC de medición bajo diversas cargas en valor porcentual.

Tabla 3.Clase de precisión en TC de protección bajo diversas cargas en valor porcentual. Por ejemplo 10 P 30 significa que el TC de protección presenta un error del 10% a una corriente 30 veces mayor a la nominal.

 

Pruebas a los transformadores de corriente Pruebas estándar: •

Determinación de la característica de magnetización

•

•

•

•

•

• •

•

•

Determinación Determinación de de la la relación exactitudde transformación Determinación de la polaridad Determinación de la resistencia del devanado, devanado, la tensión no disruptiva o la remanencia. Pruebas de aislamiento. Ensayo a frecuencia industrial en devanados primarios. Medición de descargas parciales. Ensayo a frecuencia industrial sobre devanados secundarios. Determinación de errores.