Transformadores de Proteccion

Protección de sistemas eléctricos industriales industriales

INDICE 1.

INTRODUCCIÓ INTRODUCCIÓN.... N........ ........ ........ ......... ......... ......... ......... ......... ......... ......... ......... ......... ......... ......... .......... ......... ......... ......... ......... ............. ................ ................. ............ ...2 2

2.

TRANSFOR TRANSFORMAD MADORES ORES DE CORRIENT CORRIENTE E (TC) PARA MEDICIÓN MEDICIÓN.... ........ ........ ........... ............... ................. ..............2 .....2 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6.

........................................ ............................ ........................... .............................................. ................................. 5 ERRORES DE MEDICIÓN.......................... FACTOR NOMINAL DE SEGURIDAD.....................................................................................5 ......................................... ........................... ........................... ................................................ ...................................  CLASE DE PRECISIÓN............................ TRANSFORMADORES DE GAMA EXTENDIDA........................................................................! ......................................... ........................... ............................ ........................... ......................... ............ " VERIFICACIÓN DE LA CLASE............................ ........................................ ..........................." ............." TRANSFORMADORES DE CORRIENTE PARA PROTECCIÓN..........................

2.6.1. 2.6.2.

2.7.

Respuesta transitoria.................. transitoria................................ ........................... ........................... ........................... ................................... ...................... 10  Núcleos para los TC de protección....................... protección.................................... ........................... ..................................... ....................... 12  MEDICIÓN  Y PROTECCIÓN...........................................1# ASPECTOS COMUNES A LOS TC DE MEDICIÓN Y

2.7.1. 2.7.2. 2.7.3.

2.. 2.". 2.1#. 3.

Carga (Burden).................... (Burden).................................. ............................ ........................... ........................... .......................................... ............................ 13 Resistencia a los Cortocircuitos................ Cortocircuitos.............................. ........................... ........................... .................................. .................... 1  !peración en circuito a"ierto....................... a"ierto.................................... ........................... .............................................. ................................ 16 

PRUE!AS DE VERIFICACIÓN............................................................................................1 ......................................... ........................... ........................... ............................ ........................... ...................... ......... 1! SELECCIÓN DEL TC........................... ........................... .............. ........................... ............................ ........................... ........................... ............................ ....................... .........1! 1! $EMPLOS DE S E  TC

TRANSFOR TRANSFORMAD MADORES ORES DE VOLT VOLTA$E (POTENC (POTENCIAL). IAL)..... ........ ........ ......... ......... ......... ......... ......... .............. ................. .............1" .....1" 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.. 3.". 3.1#. 3. 3.111.

........................................ ........................... ............................ ........................................ .......................... .... 21 FACTORES DE VOLTA$E........................... ......................................... ........................... ..........................22 ............22 CLASE DE PRECISIÓN PARA TP DE MEDICIÓN............................ CONEXIÓN RESIDUAL DE TRANSFORMADORES DE VOLTA$E...............................................2# ........................................ ............................ ........................... ......................................... ............................ 2$ RESPUESTA TRANSITORIA.......................... ........................................ ........................... ............................ .................................................... ...................................... 2$ TPS CAPACITIVOS ........................... ......................................... ............................ ........................... ..................25 .....25 SO!RETENSIONES Y O!RETENSIONES  Y FERRORESONANCIA........................... USO DE LOS TP COMO DESCARGADORES DE L%NEAS.......................................................2% ........................................ ........................... ............................#2 ...............#2 TP CON EL SECUNDARIO CORTOCIRCUITADO .......................... ......................................... ........................... ........................... ............................ .....................#2 .......#2 PRUE!AS DE VERIFICACIONES........................... ........................................ ........................... ........................... ............................ ........................... ....................... .......... ## SELECCIÓN DEL TP.......................... E&' E&'* *+, +, -' -' /0 /0, ,+/ +/0 0-+ -+/' /', , -' +* +*0 0&' &'.................................................................##

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1 &!'1&'1!

Protección de sistemas eléctricos industriales industriales

TRANSFORMADORES PARA PROTECCION

1.

I/+- Cuando Cuando los (alores (alores de corriente corriente ) (olta*e en un sistema son tan ele(ados ele(ados como como +ara no +ermitir la cone,ión directa de e-ui+os de medición o +rotección se /ace uso de trans0ormadores de corriente corriente o (olta*e sen el caso. caso. 3en su a+licación es+ec40ica )a sea medición o +rotección estos trans0ormadores son diseados con 6ase a est7ndares -ue 0i*an clases de +recisión +ara su a+licación es+ec40ica Esto 67sicamente sini0ica -ue un trans0ormador de medición no ser7 adecuado +ara alimentar un relé de +rotección. 8os trans0ormadores de corriente ) (olta*e se caract caracteri eri9an 9an +or tener tener (alore (aloress secund secundari arios os de la (aria6 (aria6le le res+ec res+ecti( ti(a a 6a*os 6a*os ) estandari9ados adem7s de adecuados +ara alimentar los e-ui+os de medición o +rotec +rotecció ción. n. 8os trans0o trans0orma rmador dores es de (olta* (olta*e e se conectan conectan en el sistema sistema como (olt4metros ) los de corriente como am+er4metros.

2.

T/0, /0,+ +/ /00-+/ +/', ', -' +// +//' ' '' (TC (TC)) 0/0 0/0 '- '-   Para desarrollar la teor4a de los trans0ormadores de corriente tomaremos como +unto de +artida el circuito e-ui(alente de la :iura No.1 el cual muestra las im+edancias del circuito +rimario re0le*adas al circuito secundario.

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Protección de sistemas eléctricos industriales industriales

TRANSFORMADORES PARA PROTECCION

1.

I/+- Cuando Cuando los (alores (alores de corriente corriente ) (olta*e en un sistema son tan ele(ados ele(ados como como +ara no +ermitir la cone,ión directa de e-ui+os de medición o +rotección se /ace uso de trans0ormadores de corriente corriente o (olta*e sen el caso. caso. 3en su a+licación es+ec40ica )a sea medición o +rotección estos trans0ormadores son diseados con 6ase a est7ndares -ue 0i*an clases de +recisión +ara su a+licación es+ec40ica Esto 67sicamente sini0ica -ue un trans0ormador de medición no ser7 adecuado +ara alimentar un relé de +rotección. 8os trans0ormadores de corriente ) (olta*e se caract caracteri eri9an 9an +or tener tener (alore (aloress secund secundari arios os de la (aria6 (aria6le le res+ec res+ecti( ti(a a 6a*os 6a*os ) estandari9ados adem7s de adecuados +ara alimentar los e-ui+os de medición o +rotec +rotecció ción. n. 8os trans0o trans0orma rmador dores es de (olta* (olta*e e se conectan conectan en el sistema sistema como (olt4metros ) los de corriente como am+er4metros.

2.

T/0, /0,+ +/ /00-+/ +/', ', -' +// +//' ' '' (TC (TC)) 0/0 0/0 '- '-   Para desarrollar la teor4a de los trans0ormadores de corriente tomaremos como +unto de +artida el circuito e-ui(alente de la :iura No.1 el cual muestra las im+edancias del circuito +rimario re0le*adas al circuito secundario.

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Protección de sistemas eléctricos industriales industriales

I,

I;

a*o ciertas condiciones de o+eración el TP ca+aciti(o +uede e,+erimentar el 0enómeno de :erroresonancia -ue +uede ser serie o +aralelo. 8a :erroresonancia serie o6edece a una condición del circuito como el mostrado en la :iura No. 12 ) con las res+uestas de la :iura No.1#

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25 &!'1&'1!

Protección de sistemas eléctricos industriales

F 

C

>

F2 F1

F8

E

 B

I1

I2

I

IQ1 IQ2

F8/0 N+. 13 R',',0 -' F'//+/',+00 ,'/'

3ea C   tal -ue la recta &C   corta a -l   en .  es la inductancia satura6le del TP. 3i la tensión nominal -1 en el +unto de o+eración B con corriente &1 al +roducirse una so6retensión su+erior a -2  se +asa del +unto de o+eración B al D a tra(és de los +untos > ) C ) al 6a*ar la tensión a -1 el nue(o +unto de e-uili6ro es E donde &144&1 . 3i el tiem+o -ue dura la nue(a condición de o+eración es +rolonado el TP se caliente e,cesi(amente +udiendo llear a daarse. Para reresar el +unto B se /ace necesario reducir la tensión de la red o carar el TP +ara reducir el e0ecto de :erroresonancia. En la :erroresonancia +aralelo se +arte de -ue el +unto de e-uili6rio es &5&1 en la :iura No.1$ De6ido a una so6retensión se +asa al +unto de

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2 &!'1&'1!

Protección de sistemas eléctricos industriales

o+eración D ) lueo al E donde -144-1 +roduciéndose una so6retensión +ermanente. Para e(itar o reducir el 0enómeno se suele conectar un terciario en Delta a6ierta con una resistencia t4+ica de & o/ms. 8a :iura No.15 muestra el es-uema de cone,ión del terciario del los TPs +ara reducir el e0ecto de la :erroresonancia en +aralelo.

I8  I

I D

> I2

 B

I1

C E

F1

F2

FQ1

F

FQ2

F8/0 N+. 14 R',',0 -' F'//+/',+00 0/0*'*+

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2! &!'1&'1!

Protección de sistemas eléctricos industriales

G 3 P

3 P

T

3 P

T

T

R

F8/0 N+. 15 C+'? -' TP, +/0 /',+00 0/0*'*+

#"&21$!#.doc

2" &!'1&'1!

Protección de sistemas eléctricos industriales

3.7. U,+ -' *+, TP ++ -',0/80-+/', -' *'0, Cuando una l4nea de alta tensión -ueda aislada +or la a+ertura de los interru+tores asociados la ener4a ca+aciti(a almacenada en ella +uede ser causa de so6retensiones al (ol(er a eneri9ar la l4nea mediante el cierre de los interru+tores asociados. El uso de los TP de6idamente dimensionados es 6uena +r7ctica en la descara de las l4neas 6a*o condiciones o+erati(as de a+ertura ) cierre. 3u+oniendo -ue el TP no esta saturado la corriente de descara es des+recia6le ) la tensión de l4nea +ermanece constante. Cuando el TP se satura la reactancia 6a*a al (alor del arrollado +rimario en circuito a6ierto . 8a :iura No.15 muestra el circuito e-ui(alente de la cone,ión del TP

como descarador. 8a ca+acitancia C   es la de la l4nea de transmisión ) R  es la resistencia del arrollado +rimario del TP.



C

8 R

F8/0 N+. 15 C+'? -'  TP ++ -',0/80-+/ -' *'0 3e +ueden cum+lir las siuientes condiciones. 

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 3i R2 CJ$8 la descara de la l4nea es asimétrica ) lenta 2% &!'1&'1!

Protección de sistemas eléctricos industriales



3i R2 CS$8 la descara es oscilatoria.

8a :iura No.1 muestra las 0ormas de descara sen la condición oscilatoria.

Com+ortamiento del Folta*e Com+ortamiento de la corriente

F ima, t1

t

t2

F8/0 N+. 16 D',0/80 +,*0+/0

Para considerar los e0ectos del calentamiento a -ue ser7 sometido el TP se asume -ue toda la ener4a almacenada en la l4nea se in(ierte en calentar el co6re del arrollado +rimario del TP. Esta ener4a se cuanti0ica sen la e,+resión;

  

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1 2

CV  2

#& &!'1&'1!

Protección de sistemas eléctricos industriales

Donde F es la tensión de l4nea cuando se a6re el interru+tor asociado. Para el caso de los es0uer9os mec7nicos se toma en cuenta el (alor  m7,imo de la corriente de descara. 3i la descara es oscilatoria la corriente m7,ima o6edece a la siuiente e,+resión;  R 

V  i"#x   xe 4 !  !. 

 

Donde

 



4 !   R 2 C  2 !C 

8a cual es la 0recuencia natural del circuito. Para calcular el tiem+o de saturación del TP -ue corres+onde al t1 de :iura No.1 ) el tiem+o 15 se usan las siuientes e,+resiones;

t 1 

t 2  

 Bs#t   N   S  V 

 10 8

  2 

Donde > es la densidad del cam+o manético de saturación N es el nmero de es+iras del arrollado +rimario 3 es la sección del ncleo ) F la tensión descara.

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#1 &!'1&'1!

Protección de sistemas eléctricos industriales

3.. TP + '* ,'-0/+ +/+/0-+ Cuando el secundario del TP est7 en cortocircuito la unica im+edancia -ue limita la corriente secundaria es la im+edancia interna del TP. Esta corriente -ue +uede ser til alta de6e ser tal -ue los e0ectos térmicos -ue +rodu9ca no (iolen los +ar7metros de diseo +or lo -ue las normas sólo +ermiten un m7,imo de 1 seundo como tiem+o de e,+osición a la m7,ima corriente secundaria en condición de cortocircuito. 8a  potencia de calentaiento  es el +ar7metro de diseo a no (iolar. Esta +otencia es la m7,ima -ue se +uede suministrar en réimen +ermanente sin -ue se e,cedan los l4mites de calentamiento cuando la tensión secundaria es nominal.

3.". P/'=0, -' '/0+', El TP de6e ser sometido a las siuientes +rue6as de (eri0icación +or el 0a6ricante +ara determinar si el mismo cum+le con los +ar7metros de diseo; 

Ensa)o de Calentamiento +ara (eri0icar si el trans0ormador so+orta la +otencia de calentamiento +ara la -ue est7 diseado



Ensa)o de la resistencia a las ondas de c/o-ue. 8os TP de6en ser  ca+aces de so+ortar cinco im+ulsos consecuti(os a +lena onda de 12'5&s ) la tensión de cresta corres+ondiente a su ni(el de aislamiento.



Ensa)os de +recisión. Para (eri0icar la con0ormidad con los errores m7,imos admisi6les sen las normas +ara diseo a la 0recuencia nominal con caras de 25 ) 1&&A de la +recisión ) a "& 1&& ) 12&A de la tensión nominal.

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#2 &!'1&'1!

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3.1#. S'*' -'* TP Para seleccionar el TP se de6en tener en cuanta los siuientes as+ectos; 

Ti+o de instalación donde se u6icara el TP =interior o es,teriore?



Ni(el de aislamiento



Relación de trans0ormación nominal



Clase de +recisión



Potencia de +recisión



:actor de tensión



:recuencia nominal



No. de secundarios



Detalles constructi(os

3.11. E&'*+, -' /0,+/0-+/', -' +*0&' 8as :iuras No.1! a No.1% muestran e*em+los de trans0ormadores de +otencial

#"&21$!#.doc

## &!'1&'1!