Protección De Transformadores
lolita7423 de Septiembre de 2013
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Protecciones de transformadores
INTRODUCCIÓN
La protección para los transformadores de potencia, depende del tamaño, la tensión y la importancia que pueda tener en el sistema.
En la práctica general, adicionalmente a la protección eléctrica contra sobrecalentamiento o sobrecarga, puede haber accesorios térmicos o mecánicos para accionar una alarma, un banco de ventiladores, y en última instancia desconectar los transformadores.
La protección de los transformadores se hace típicamente con fusibles, para potencia hasta de 2,5 MVA, entre 2,5 y 5 MVA con fusibles o relés de sobre corriente; de 5 a 10 MVA, se protegen con relés de sobre corriente y/o protección diferencial simple, y para mayores de 10 MVA se usa necesariamente protección.
PROTECCION CON FUSIBLES
La protección para los transformadores de potencia, depende del tamaño, la tensión y la importancia que pueda tener en el sistema.
En la práctica general, adicionalmente a la protección eléctrica contra sobrecalentamiento o sobrecarga, puede haber accesorios térmicos o mecánicos para accionar una alarma, un banco de ventiladores, y en última instancia desconectar los transformadores.
La protección de los transformadores se hace típicamente con fusibles, para potencia hasta de 2,5 MVA, entre 2,5 y 5 MVA con fusibles o relés de sobre corriente; de 5 a 10 MVA, se protegen con relés de sobre corriente y/o protección diferencial simple, y para mayores de 10 MVA se usa necesariamente protección diferencial
PROTECCION CON FUSIBLES
PROTECCION CON FUSIBLES
(a) Tabla Selección del fusible
PROTECCION CON FUSIBLES
Para transformadores con tensiones superiores a 600 V las normas dan curvas que representan la característica de seguridad. Estas características se usan para la selección de la protección de sobrecarga en transformadores pequeños.
Las curvas se pueden obtener de la tabla (b).
Tabla (b) Capacidad de sobrecarga de los transformadores
Selección para protección de sobrecarga del transformador.
La curva de seguridad (Safe Loading Curve) como se muestra a continuación se superpone sobre la curva del fusible, y si esta está por debajo de la seguridad; el fusible protegerá el transformador adecuadamente, como se ve en la figura (a).
Selección para mantenimiento de producción.
Cuando la curva de sobrecarga está por debajo de la del fusible, este no necesariamente dará protección de sobrecarga al transformador; pero evitará que el sistema se des energice innecesariamente y pierda, por tanto, producción.
Selección del fusible manteniendo producción
Uso de fusibles tipo dual
Existen unos fusibles especialmente diseñados para seguir muy cercanamente la curva de seguridad del transformador, conocidos como clase dual y su característica de comportamiento se muestra en la siguiente figura.
PROTECCIÓN CON RELÉ DE SOBRECORRIENTE
La protección con relé de sobre corriente se emplea en transformadores de mayor importancia donde no pueda justificarse la protección diferencial.
Los criterios de protección y ajuste de estos relés se verán a continuación.
Si la carga en el transformador es diversificada, con motores no muy grandes cuyas corrientes de arranque pudieran ser parámetros limitantes, se considera la corriente del relé 1.5 veces la corriente nominal del transformador, esto es, muchas veces suficientes para permitir que los relés admitan los desbalances de la corriente de carga.
PROTECCIÓN CON RELÉ DE SOBRECORRIENTE
Cuando se tienen varios transformadores en un alimentador sin protección individual primaria, se ajusta la corriente del relé a 1.5 veces la corriente total de plena carga de los transformadores. El ajuste para el relé de sobrecorriente no debe ser mayor que seis veces la corriente nominal de plena carga del transformador más pequeño pues de lo contrario no se puede garantizar su protección.
Para la protección principal (50) de un transformador se debe ajustar la unidad instantánea del relé por encima de la corriente primaria, cuando ocurre un corto cerca de los terminales secundarios, generalmente este ajuste está por encima de la corriente de energización del transformador y puede ser 12 a 14 veces la corriente nominal de la carga.
PROTECCIÓN CON RELÉ DE SOBRECORRIENTE
Los relés de tierra (51) en el neutro del transformador se pueden ajustar normalmente, con una sensitividad del 10 % o menos, de la corriente a plena carga del transformador, asegurándose que esta forma sea mayor que la menor de operación de los relés diferenciales.
PROTECCIÓN CON RELÉ DE SOBRECORRIENTE
Diferentes posibilidades de conexión de los relés de tierra
En un transformador
PROTECCIÓN CON RELÉ DE SOBRECORRIENTE
Diferentes posibilidades de conexión de los relés de tierra en un transformador
PROTECCIÓN DIFERENCIAL
La protección diferencial es mucho más rápida y selectiva que las anteriores, pero más costosa, por ello se utiliza con transformadores grandes para los cuales se podría justificar (Mayores de MVA).
Conexión de transformadores de corriente.
La base de la protección diferencial es la conexión de los transformadores de corriente situados en el primario y en el secundario.
Debido a que las corrientes en el primario difieren de las medidas en el secundario por la relación inversa de transformación; para poderlas comparar se tiene que relacionar las relaciones de transformación de los TC’s para compensar esta luego.
CONEXIÓN DE TRANSFORMADORES DE CORRIENTE
Si los transformadores de potencia son Δ – Y las corrientes primarias y secundarias tendrán una diferencia adicional en magnitud de , y una diferencia angular adicional de 30º para evitar que debido a la conexión del transformador de potencia el relé opere erróneamente, esta se compensa con la conexión de los TC’s, esto es, en un transformador Δ – Y. los transformadores de corriente primarios se conectarán en Y y los secundarios en Δ.
Estas condiciones se muestran en la tabla (b) y se ilustran en el ejemplo mostrado en la figura (b).
CONEXIÓN DE TRANSFORMADORES DE CORRIENTE
Tabla (b) Conexión de los transformadores de Potencia y Corriente
Si se tiene un transformador de potencia el cual se le va a conectar la protección diferencial, el primer paso consiste en conectar los transformadores de corriente de manera que no ocurra el disparo para fallas externas (o cargas), esto se hace fijando unas corrientes de 1, a y a2 en el lado Y , obteniendo las correspondientes del lado delta de la
CONEXIÓN DE TRANSFORMADORES DE CORRIENTE
línea y las secundarias de los transformadores de corriente; luego se conecta los transformadores de corriente del lado delta en Y y llevando los terminales del lado no común a la estrella de cada uno de los relés; la salida de los relés se conecta a los transformadores de corriente del lado Y teniendo el cuidado de sacar del relé la misma corriente que le entro del otro grupo de TC’s como se vé en la figura (b).
Si el transformadores es multidevanado se sigue el mismo proceso por cada par de devanados.
El siguiente paso consiste en probar que opera en caso de fallas internas.
CONEXIÓN DE TRANSFORMADORES DE CORRIENTE
Figura (b) Protección diferencial para un transformador
Corriente de Magnetización
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