INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO +++++++++++ MARIÑO” “SANTIAGO EXTENSIÓN MARACAYRealizado por: Hernandez Vera Ruben Dario 43-11 501 900 Croquer Isaac 43-07 244 960 Maracay Noviembre 2008 • • • • Transformadores de Medida (TM) Los transformadores de medidas son los que se emplean para alimentar circuitos que tienen instrumentos de medición o protección Su uso se hace necesario en las redes de alta tensión en donde se requiere reducir los valores de voltaje y corriente a cantidades manejables por los instrumentos. El empleo de estos dispositivos: Permiten ajustar valores de la energía (tensión y corriente) a niveles seguros y cómodos para ser manejados. Aíslan masas, es decir aíslan los instrumentos de medición del circuito primario permitiendo medir los altos voltaje y corrientes s con instrumentos de bajas escalas. Es más seguro al no tener contacto directo con partes de alta tensión. Permite la normalización de las características de operación de los instrumentos. Existen dos tipos de transformadores de medida: Los transformadores de de corriente (TC) y los transformadores potencial (TP). Transformadores de corriente. Los transformadores de corriente son aparatos que se usan para reducir a valores normales y no peligrosos, las características de corriente en un sistema eléctrico con el fin de permitir el empleo de aparatos de medición normalizados, por consiguiente más económicos y que pueden manipularse sin peligro. Un transformador de corriente es un transformador de medición, donde la corriente secundaria es, dentro de las condiciones normales de operación, prácticamente proporcional a la corriente primaria, y desfasada de ella un ángulo cercano a cero, para un sentido apropiado de conexiones. El primario de dicho transformador está conectado en serie con el circuito que se desea controlar, en tanto que el secundario está conectado a los circuitos de corriente de uno o varios aparatos de medición, relevadores o aparatos análogos, conectados en serie. Un transformador de corriente puede tener uno o varios devanados secundarios embobinados sobre uno o varios circuitos magnéticos separados. Normalmente estos dispositivos tienen muy baja impedancia y para que el transformador pueda cumplir con su función de indicar exactamente Figura 1 el valor de la corriente circulante en el circuito primario, se debe mantener si es posible, el valor de la carga, por lo cual se trata de reducir al mínimo la corriente magnetizante. Para esto, el diseño debe considerar un núcleo magnético muy compacto, con entrehierros casi nulos y pérdidas en el hierro muy pequeñas. En cualquier transformador se cumplen las relaciones fundamentales de este tipo de circuitos (ver figura 1) ; es decir, N1/N2 = V1/V2 = I2/I1 El número de espiras en el TC se calculan a partir del hecho que los amperes-vueltas del primario y del secundario deben ser iguales. En la práctica, esta relación no es exactamente igual, ya que los flujos de ambos bobinados, no son exactamente iguales, entonces se tiene un flujo magnético resultante, cuyo valor se calcula como : Φr = Φp - Φs Este flujo resultante Φr da origen a una inducción magnética Β en el núcleo del transformador de valor bajo, pero que es suficiente para producir en el devanado secundario un voltaje inducido Εs que mantiene la corriente que se mide. Si por alguna razón se abre el devanado secundario, la variación del flujo con el tiempo (dΦ/dt), induce un valor de tensión alto que puede ser peligroso. Por esta razón el secundario debe estar conectado a tierra y nunca debe estar en circuito abierto. Se recomienda cortocircuitar el secundario ANTES de retirar el instrumento. El diagrama equivalente del transformador de corriente es: Figura 2 Figura 3: Esquema Equivalente simplificado de un transformador de medida. EEl diagrama vectorial de este circuito se expresa como: Figura 4: Diagrama vectorial del transformador de En el caso de un transformador de corriente, el error es igual a Io que es el vector diferencia entre la corriente primaria y secundaria, y será máxima cuando Is e Ip estén en fase. El error se expresa en función de la corriente primaria. ∈ = (R Is - Ip) / Ip ............. Siendo Is = Es / Zt ......... Zt = Zc + Zs Es = 2.22 Ns B S 10-6 Con lo cual, el error será : ∈ = 450000 ( L Zt ) / ( Ns2 S µ ) Por lo tanto, el error dependerá del tipo de material utilizado en el núcleo. Si por la expresión es posible disminuir el error aumentando el número de espiras en el secundario, esto hace aumentar la impedancia del secundario. Por tanto un aumento del error. De aquí se debe llegar a un compromiso entre todos los parámetros en el momento de calcular un TC. Función del transformador de corriente La función de un Transformador de Corriente, llamados TC´s, es básicamente la de cumplir dos tareas: 1Medir grandes valores de Amperaje, o altas magnitudes de Corriente, con aparatos de medida de bajo alcance o rango de trabajo. Esta función se cumple tanto en circuitos de Alta tensión, como en los circuitos de Baja Tensión. Ejemplo para medir la corriente en el lado de baja tensión (en 208 Voltios) de un transformador cuya capacidad sea de 500 KVA, se tiene una intensidad de 1390 Amperios, para este caso se utilizan los TC's, con amperímetros cuya bobina de corriente es para 1 ó 5 Amperios con una escala ajustada convenientemente. 2Brindar separación entre el circuito al cual se le mide la corriente con respecto de los instrumentos de medición. esta segunda función es mucho más importante cuando se hace en Alta Tensión. Por lo cual existen diversos tipos constructivos para cumplir esta función, todos ellos brindado el aislamiento eléctrico requerido por seguridad. En general, se puede decir que los transformadores de corriente se utilizan para tomar muestras de corriente de la línea y reducirla a un nivel seguro y medible, para las gamas normalizadas de instrumentos, aparatos de medida, u otros dispositivos de medida y control. Partes del transformador de corriente de alta tensión En la siguiente figura se enumeran las diferentes partes que conforman un transformador de corriente de alta tensión (entre 65 KV y 800 KV). Protector de la membrana Indicador de posición de la membrana de tensión Tornillo de desaireación de la membrana Membrana de expansión Aislamiento principal Arrollamiento secundario del transformador de corriente Terminales primarios Núcleo del transformador de tensión Arrollamiento secundario del transformador Arrollamiento primario del transformador de tensión Cabeza del transformador Aislador Carcasa Válvula de carga y vaciado del aceite Caja de terminales secundarios Terminales secundarios Los factores que determinan la selección de los transformadores de corriente son: Tipo de Transformador de Corriente. Según su construcción Existen tres tipos de TC: a) Tipo devanado primario. Este como su nombre lo indica, tiene más de una vuelta en el primario. Los devanados primarios y secundarios están completamente aislados y ensamblados permanentemente a un núcleo laminado. Esta construcción permite mayor precisión para bajas relaciones. b) Tipo Barra. Los devanados primarios y secundarios están completamente aislados y ensamblados permanentemente a un núcleo laminado. El devanado primario, consiste en un conductor tipo barra que pasa por la ventana de un núcleo. c) Tipo Boquilla (Ventana o Bushing). El devanado secundario está completamente aislado y ensamblado permanentemente a un núcleo laminado. El conductor primario pasa a través del núcleo y actúa como 2 devanado primario. Tipo de Instalación. Los aparatos pueden ser construidos para ser usados en instalaciones interiores o exteriores. Generalmente, por razones de economía, las instalaciones de baja y media tensión, hasta 25 KV., son diseñadas para servicio interior. Las instalaciones de tipo exteriores son de tensiones desde 34.5 KV a 400 KV., salvo en los casos donde, por condiciones particulares se hacen instalaciones interiores para tensiones hasta 230 KV. Es conveniente examinar además, el tipo de TC que se pueda instalar, dependiendo de las facilidades de mantenimiento. Tipo de Aislamiento. Los materiales que se utilizan para el aislamiento dependen del voltaje del sistema al que se va a conectar, la tensión nominal de aislamiento debe ser al menos igual a la tensión mas elevada del sistema en que se utilice. Los tipos de aislamiento se dividen en tres clases: a) Material para baja tensión. Generalmente los TC's son construidos con aislamiento en aire o resina sintética, suponiéndose que lo común son las instalaciones interiores. Figura 5: Transformador de corriente con resina sintética b) Material de media tensión. Los transformadores para instalaciones interiores (tensión de 3 a 25 KV) son construidos con aislamiento de aceite con envolvente de porcelana (diseño antiguo), o con resina sintética (diseño moderno). Hay que hacer notar que la mayoría de los diseños actuales emplean el material seco, los aparatos con aislamiento en aceite o masa aislante (compound) se utilizan muy poco y sólo para instalaciones existentes. Los aparatos para instalaciones exteriores son generalmente construidos con aislamiento porcelana aceite, aunque la técnica más moderna está realizando ya aislamientos en seco para este tipo de transformadores. c) Materiales para alta tensión. Los transformadores para alta tensión son aislados con papel dieléctrico, impregnados con aceite y colocados en una envolvente de porcelana. Es importante definir la altitud de la instalación sobre el nivel del mar, ya que las propiedades dieléctricas de los materiales y del aire disminuyen con la altitud. Normalmente todos los equipos se diseñan para trabajar hasta 1000 Mts sobre el nivel del mar, si la altitud es mayor el nivel de aislamiento debe ser mayor. Potencia Nominal. La potencia nominal que se debe seleccionar para los transformadores de medición, está en función de la utilización a que se destina el aparato. Para escoger la potencia nominal de un transformador de corriente, se hace la suma de las potencias nominales de todos los aparatos conectados al secundario. Se debe tener en cuenta por otro lado, la impedancia de las líneas, si las distancias entre los transformadores y los instrumentos de medición, son importantes. Se escoge la potencia normal inmediata superior a la suma de las potencias. Los valores normales de las potencias de precisión y de sus factores de potencia. Clases de Precisión. Las clases de precisión normales para los transformadores de corriente son: 0.10 calibración. 0.20-0.30 para mediciones en laboratorios, alimentación de integradores para sistemas de potencia. 0.50-0.60 para instrumentos de medición e integradores, medidores de consumo. 1.20-3.00 amperímetros de tableros , amperímetros de registradores, vatímetros de tableros, vatímetros indicadores, fasómetros indicadores, fasómetros registradores, frecuencímetros de tableros, protecciones diferenciales, relevadores de impedancia, relevadores de distancia, y otros. 5.00 relevadores de protección en general. Esto de acuerdo con las normas ANSI pero depende realmente de las normas usadas. En los sistemas de alta tensión AT y muy alta tensión MAT, resulta imprescindible que los transformadores de corriente sean capaces de reproducir sin dificultades las corrientes de cortocircuito del SEP a fin de evitar falsas actuaciones o retrasos en las protecciones. Para cumplir con esto se han desarrollado tres tipos de transformadores según denominaciones Comité Europeo Industrial, CEI. Tipo TPX : Sobredimensionados ( sin entrehierro) Tipo TPY : Antirremanentes ( pequeños entrehierros) Tipo TPZ : Lineales ( amplios entrehierros) Cuadro 1: Tipos de transformadores por capacidad Icc Factor de sobrecarga. El factor de sobrecarga, es el número N que indica un múltiplo de la corriente primaria, que, debido a la saturación del núcleo produce un error de la corriente de -10 %, cuando la carga secundaria es de su valor nominal. En la utilización de los transformadores de corriente, es muy frecuente que los TM son sometidos a sobrecargas. Cuando se realiza un proyecto, es de vital importancia que los equipos que se instalan sean útiles durante toda la vida operación y no sean necesarios cambios de aparatos los primeros años de funcionamiento. Es por esta razón que las características de los equipos que se van a instalar deben cumplir con ciertos requerimientos de modo que cumplan la función para la cual están siendo usados. En el caso de los transformadores de corriente, surgen dos posibles criterios de selección de acuerdo a la función que estos van a tener antes corrientes de falla: uno como transformador de corriente de medición y el otro como transformación de corriente de protección. El transformación de medición se diseña de modo que Cuadro 2: Corrientes nominales primarias y relaciones de transformación normalizadas Ante corrientes de falla se sature de manera de proteger los instrumentos que se encuentran alimentados por el, en este estado la medición es errónea. Por otro lado el transformador de corriente de protección esta diseñado para que el efecto de la saturación no se observe ante corrientes de varias veces la nominal para así evitar errores en la medición (reflejar correctamente la corriente) y ordenar la acción de protección oportuna. Otro aspecto que se debe tomar en cuenta es que cuando la corriente supera el codo de saturación la precisión cae, el transformador se satura. Es por esto que el transformador de medición tiene que estar cargado en su secundario a lo justo, si está menos cargado que su prestación no saturara en forma que se espera, si está mas cargado perderá precisión. Para el de protección, la carga debe ser mínima de modo que cuando aparezca la corriente de falla el transformador aun no este saturado y refleje sin errores la medición. Estructuras de los transformadores de corriente: Figura 6: Transformadores tipo ventana Figura 7: Modo de funcionamiento de un transformador de corriente tipo ventana Los transformadores tipo Bushing y los tipo ventana diseñados con aislamiento parcial del primario, suelen tener su secundario conectado a la masa de fábrica. Si no fuese así, deberá efectuarse esta conexión en terreno cuando se instale. Figura 8: Transformador tipo barra pasante para tensiones de 6.6KV a 25KV El tipo de conexión. Hay tres formas en las que normalmente se conectan los secundarios de los transformadores de corriente, en circuitos trifásicos: 1) en estrella; 2) en delta abierta o V y 3) en delta. 1) Conexión en estrella. En esta conexión se colocan tres transformadores de corriente, uno en cada fase, con relevadores de fase en dos o tres de las fases para detectar fallas de fase. En sistemas aterrizados, un relevador conectado en el común de los tres TC's detecta cualquier falla a tierra o por el neutro. En sistemas no aterrizados conectados de la misma forma puede detectar fallas a tierra múltiples de diferentes alimentadores. Las corrientes en el secundario están en fase con las del primario. 2) Conexión en delta abierta. Esta conexión es básicamente la misma que la conexión en delta pero con una pierna faltante, usando solo dos TC's. Con esta conexión se puede lograr una protección contra falla entre fases, en las tres fases, pero solo ofrece protección de fallas a tierra para las fases en que se tiene TC y si el ajuste del relevador esta por debajo de la magnitud de la falla. En esta conexión las corrientes del secundario Las pruebas a las cuales deberán someterse son Prueba de aislamiento en baja tensión entre bobinados y tierra están en fase con las del primario. Ya que, con esta conexión no es posible detectar las fallas de secuencia cero, rara vez se usa como única protección del circuito. Frecuentemente se acompaña con un TC de secuencia cero tipo dona. Este TC de secuencia cero se puede aplicar en sistemas aterrizados o flotados, y como estos transformadores y sus relevadores asociados no son sensibles a las corrientes de fase, estos pueden ser de relativa baja capacidad, por lo mismo pueden ser muy sensibles a fallas a tierra. 3) Conexión en delta. Esta configuración utiliza tres transformadores de corriente, pero a diferencia de la conexión en estrella, los secundarios de interconectan antes de conectarlos a los relevadores. Este tipo de conexión se utiliza para la protección diferencial de transformadores de potencia. La conexión en delta de los TC's se utiliza en el lado del transformador de potencia conectado en estrella, y la conexión en estrella de los TC's se usa en el lado del transformador conectado en delta. La Corriente Nominal Primaria. Se escoge generalmente el valor normalizado superior a la corriente nominal de la instalación. La corriente nominal se calcula con la siguiente fórmula In = Potencia Aparente Trifásica / (1.73* Voltaje de Línea). En ciertos TC's se cuenta con doble o triple relación primaria, ya sea por medio de conexión serie paralelo, o por medio de tomas en los bobinados secundarios. La Corriente Nominal Secundaria. El valor normalizado es generalmente 5 Amps.; en ciertos casos, cuando el alambrado del secundario puede representar una carga importante, se puede seleccionar el valor de 1 Amp. Nivel básico de aislamiento al impulso Es un nivel de aislamiento de voltaje de referencia expresado como el voltaje de cresta de una forma impulso estandarte no mayor de 1 ½ x 40 seg. Corriente Térmica Esta es la máxima capacidad de corriente simétrica RMS que el transformador puede soportar por 1 seg., con el secundario en corto, sin sobrepasar la temperatura especificada en sus devanados. En la práctica esta se calcula como: I Térmica (KA) = Potencia de Corto Circuito (MVA)/ (1.73* Tensión (KV)) Corriente Dinámica Esta es la máxima corriente RMS asimétrica en el primario que el TC puede soportar sin sufrir daños, con el secundario en corto. Esta capacidad solo se requiere definir en los TC tipo devanado. En la práctica esta corriente se calcula como: I Dinámica (KA) = 2.54 * I Térmica Transformador de Potencial: Los instrumentos de medidas y relevadores no se conectan directamente a los circuitos de corriente alterna si exceden de 550 voltios, sino que la conexión se efectúa por medio de transformadores especiales. Los transformadores de potencial son análogos a un pequeño transformador de potencia, su teoría y construcción prácticamente es la misma , solo que, de potencia menor y calculada de modo que los errores en la relación de transformación de fase sea mínimo. Además, los aparatos de medida pierden precisión cuando se conectan directamente en alta tensión debido a la fuerza electrostática que actúa sobre el elemento indicador. La función de un Transformador de Potencial, es la de brindar mediante un primario devanado especialmente, o acople tipo capacitivo en otros modelos, una conexión segura con los circuitos de Alta Tensión, para reducir el voltaje y aislar galvanicamente su lado secundario y conectarse de forma segura con los circuitos de medida en el lado de baja tensión. Generalmente los transformadores de tensión tienen una potencia nominal muy baja y su único objetivo es suministrar una muestra de voltaje del sistema de potencia, para que se mida con instrumentos conectados a su secundario. Además, puesto que el objetivo principal es el muestreo de voltaje deberá ser particularmente preciso como para no distorsionar los valores verdaderos. Se pueden conseguir transformadores de potencial de varios niveles de precisión, dependiendo de que tan precisas deban ser sus lecturas, para cada aplicación especial. El primario de un transformador de potencial se conecta en paralelo con el circuito de potencia y en el secundario se conectan los instrumentos o aparatos de protección. De esta forma se obtiene un aislamiento entre el lado de Alta tensión con respecto de los circuitos de Baja tensión donde están los voltímetros o instrumentos de medida, relés o controladores o luces pilotos. Transformador de potencial devanado o inductivo. Es un transformador devanado especialmente, con un primario de alto voltaje y un secundario de baja tensión. Tiene una potencia nominal muy baja y su único objetivo es suministrar una muestra de voltaje del sistema de potencia, para que se mida con instrumentos incorporados. Este deberá ser particularmente preciso como para no distorsionar los valores verdaderos Se pueden conseguir transformadores de potencial de varios niveles de precisión, dependiendo de que tan precisas deban ser sus lecturas, para cada aplicación especial. Parte del Transformador de Potencial devanado: Núcleos y Arrollamientos El núcleo magnético, fabricado de lámina de grano orientado de una aleación de hierro y silicio, lleva en su parte central los arrollamientos secundarios y primarios. Con el fin de conservar una distribución de tensión lo más lineal posible, la bobina primaria esta diseñada como un arrollamiento en capas aisladas con un papel especial. Los circuitos secundarios pueden ser provistos con fusibles de baja tensión diseñados para la potencia de salida límite del transformador. Estanque del Transformador El estanque fundido de aluminio de Figura 9: Transformador de potencial alto grado, lleva la caja de Terminal secundaria, la conexión a tierra, el dispositivo de drenaje de aceite y la placa de valores nominales. La caja de terminales secundarios es de fácil acceso y puede ser equipada ya sea con borneras tipo serie o tipo perno. Para reducir la cantidad de aceite el estanque fue adaptado a las dimensiones de la parte activa (núcleo) del transformador. Arrollamiento Primario El arrollamiento primario consiste en una o más espiras de cable de cobre flexible que se ubica dentro de la cabeza del transformador. El diseño del cabezal permite una fácil conmutación del arrollamiento primario en la relación de 1:2 ó 1:2:4. Esta conmutación se realiza externamente posicionando adecuadamente una pieza de conexión de cobre. Núcleos y Arrollamientos secundarios Dependiendo del propósito de medición, se emplea una aleación de hierro y silicio o ferroníquel para los núcleos anillados. Para obtener un valor de baja reactancia, los arrollamientos secundarios, de alambre de cobre con laca aislante, están distribuidos uniformemente sobre el núcleo. De esta manera, se obtiene una óptima transmisión de los valores medidos. Los núcleos están encapsulados en un casco de aluminio, y los conductores secundarios son llevados hacia la base a través de un tubo que está soldado al casco. Cabezal La cabeza del transformador, fundida de aluminio de alto grado, contiene los núcleos, los arrollamientos primarios y secundarios. Para reducir la cantidad de aceite y el peso, el cabezal fue adaptado a las dimensiones de la parte activa (núcleo) del transformador. Los terminales primarios pueden ser de forma redonda o terminales planos. La cabeza también lleva la conmutación primaria, de fácil acceso. El sellado hermético y libre de presión se mantiene a través de una cámara de expansión de acero inoxidable. La expansión del aceite se indica mediante un indicador visual que puede controlarse desde el exterior. Como resultado del sellado hermético, el transformador no requiere mantenimiento. Figura 10: Transformador de potencial inductivo Transformador de potencial capacitivo Principio de funcionamiento. El Transformador de potencial capacitivo tiene su principio de funcionamiento en el transformador de potencial electromagnético. Un número de capacitores están acoplados en serie entre la línea y tierra para formar un divisor capacitivo, este cuenta con un tap capacitivo con un valor de voltaje conveniente aproximadamente conocido como voltaje intermedio. Este orden hace que los capacitores suplan un circuito electromagnético de inductancia reactiva con una de reactancias capacitivas con un acoplamiento de frecuencias para constituir un circuito resonante. Construcción Los transformadores de tensión capacitivos permiten realizar la medición de altos voltajes en forma precisa y además, la transmisión por OPLAT (limitador de tensión, interruptor de puesta a tierra y bobina de drenaje) en un rango de frecuencias de 30-500 kHz. Actúan simultáneamente como un transformador de tensión y un capacitor de acoplamiento. El capacitor de alta tensión y el capacitor intermedio están formados por elementos conectados en serie. Cada elemento está fabricado con armadura de aluminio, polipropileno y papel de celulosa de alta pureza que forman los electrodos. Los elementos se apilan para formar una unidad dentro del aislador de porcelana. Las unidades se Figura 11: secan mediante temperatura y transformador vacío y, posteriormente, se capacitivo CCV impregnan con aceite dieléctrico de alta calidad seco y desgasificado. El sellado de aceite se logra mediante juntas de hule sintético que no se ven afectadas por el aceite o la contaminación del ambiente. Un fuelle de acero inoxidable permite la expansión del aceite en el interior del aislador a una presión constante en toda la gama de las temperaturas especificadas. El elemento electromagnético, que incluye el transformador de Media Tensión y la inductancia de compensación, está situado en una cuba sellada herméticamente y llena de aceite. Esta parte electromagnética está equipada con dispositivos que la protegen contra las sobretensiones y la ferrorresonancia. La caja de terminales de baja tensión está montada en la cuba. Los accesorios opcionales tales como el equipo AF para OPLAT (limitador de tensión, interruptor de puesta a tierra y bobina de drenaje) también están situados en la caja de bornes secundarios. Se han tomados las precauciones que en caso de Figura 12 cortocircuito la tensión dentro de el elemento de transformación no sobrepase de ciertos valores que podrían ser peligrosos para el personal y el equipo. La mayoría de los tipos de transformadores de tensión capacitivos pueden soportar trampas de onda. Los capacitores de acoplamiento de tipo CC se utilizan junto con transformadores de tensión inductivos. Aislador El transformador de potencial capacitivo está formado por una o varias unidades capacitivas dependiendo del nivel de voltaje. El aislador se fija a la cuba mediante una brida de metal, que está cementada a la porcelana. Este tipo de montaje proporciona una resistencia mecánica muy elevada que permite resistir cargas sísmicas severas. La línea de fuga de diseño estándar es de 25mm/kV, pero puede incrementarse si así se solicita. El capacitor de acoplamiento está formado por una o varias columnas capacitivas situadas en una base sin cuba. El aislador de cerámica y las partes metálicas no corrosivas proporcionan un producto resistente a las condiciones atmosféricas y ambientales, ideal para su ubicación en áreas contaminadas o cerca de las costas. Datos mínimos para cotización 1 Normas aplicables 2 Frecuencia del sistema 3 Tensión máxima del sistema 4 Tensión de prueba de baja frecuencia 5 Tensión de prueba al impulso de rayo. 6 Tensión de prueba al impulso de maniobra, si fuera aplicable 7 Capacitancia nominal Cn en pF 8 Factor de sobré tensión (ej.1,5Un30s) 9 Relación de transformación 10 Número de secundarios 11 Clase de exactitud y carga nominal para cada devanado secundario. 12 Potencia máxima de calentamiento en VA. 13 Condiciones ambientales (altitud, temperatura, contaminación del sitio, condiciones sísmicas). 14 Distancia de fuga necesaria en mm o en mm/kV 15 Accesorios a solicitud: Borne Terminal de AT (material y dimensiones). RECONECTADORES. Se puede definir como reconectador al equipo diseñado para abrir o cerrar un sistema eléctrico bajo condiciones normales de operación o de falla y realizar la reconexión automática del circuito. Sí la falla es permanente abre definitivamente después de un ciclo de operaciones preestablecido. Se clasifican de acuerdo a su sistema de control en: De control hidráulico. De control electrónico. Las partes principales de un reconectador son las siguientes: Ø Interruptores: es donde se lleva a cabo la interrupción del arco eléctrico, estos pueden ser de vacío, aíre comprimido o de aceite. Ø Sistema de control: cumple la función de controlar el tiempo de disparo, el tiempo de reenganche y el número de operaciones, este va de acuerdo al tipo de reconectador; los tipo KFE y GVR poseen un sistema de control electrónico que puede ser a base de electrónica de potencia o a través de PLC’s, para los tipo KF y RV el control es netamente hidráulico donde las señales son percibidas a través de bobinas en serie con los contactos de los interruptores. Ø Manija de operación manual: La manija de operación manual (amarilla) permite un abre y cierre manual del reconectador energizado. Halando la manija hacia abajo dispara y abre los contactos principales del reconectador. Levantando la manija hacia arriba cierra el contactor de la bobina de cierre. Ø Manija de no reconexión: Esta manija de no-reconexión provee al reconectador con la posibilidad de impedir el cierre con la primera operación de disparo, a pesar de las operaciones prefijadas dentro del reconectador. Ø Interruptor inhabilitador del disparo a tierra: Instalado en la cabeza del reconectador al otro lado del guardacellisca, este interruptor inhabilitador, manejado manualmente, anula la operación de disparo a tierra, al ser halado hacia la posición de “BLOCKED” (bloqueada). Puede ser accionado mediante una pértiga aislante y quedará en esa posición hasta ser regresado a su posición normal manualmente. Ø Solenoide de cierre: La energía para accionar el mecanismo del reconectador para cerrar los contactos de los interruptores de vacío, comprimir los resortes de presión de los contactos, y cargar el resorte de abrir, se obtiene del sistema a través de un solenoide de alto voltaje. Este solenoide está conectado fase-a-fase en el lado de la fuente del reconectador mediante un contactor de alto voltaje. TIPOS DE RECONECTADORES. Reconectador tipo KF. El reconectador del tipo KF es un equipo completo de interrupción para corriente trifásica. Los reconectadotes KF protegen sistemas de 2.4KV a 14.4 KV y 34.5 KV y están diseñados hasta para 560 amperios continuos y 10000 amperios simétricos de interrupción. El reconectador KF detecta tanto la corriente de línea como la corriente monopolar de tierra y automáticamente interrumpe las tres fases del circuito de distribución con que está conectado, cuando cualquier corriente exceda el nivel mínimo de disparo reconecta automáticamente para restaurar el servicio si la falla es momentánea. Si la falla es permanente, el reconectador impide el cierre después de dos, tres o cuatro operaciones de disparo prefijadas. Una vez impedido el cierre, el reconectador debe ser reajustado manualmente para restaurar el servicio. Si la falla se corrige antes de que se impida el cierre, el reconectador reajusta automáticamente para otra secuencia de operaciones. El reconectador KF emplea un mecanismo hidráulico simple y comprobado, para contar las operaciones, programar la secuencia de operación, y determinar el tiempo de reconexión. El censo de las corrientes de falla lo realiza a través de tres bobinas de disparo, que tienen un valor fijo de corriente y cuyo valor mínimo de disparo es a partir del 200% de la corriente fijada por la bobina serie, en algunos casos se tienen corrientes mínimas de disparos para el 140% de la corriente fijada por las bobinas especialmente diseñadas para tal fin. La interrupción del arco eléctrico la pueden hacer de dos maneras a través del aceite dieléctrico o en interruptores de vacío. Las corrientes de falla a tierra son por lo general un porcentaje pequeño de la corriente de la bobina serie, aproximadamente un 10%. Reconectador tipo KFE. El reconectador del tipo KFE es un equipo completo de interrupción para corriente trifásica. Los reconectadores KFE protegen sistemas de 2.4 a 14.4 KV y están diseñados para 400 amperios continuos y 6000 amperios simétricos de interrupción. El reconectador KFE detecta tanto la corriente de línea como la corriente monopolar de tierra y automáticamente interrumpe las tres fases del circuito de distribución con que está conectado, cuando cualquier corriente exceda el nivel mínimo de disparo reconecta automáticamente para restaurar el servicio si la falla es momentánea. Si la falla es permanente, el reconectador impide el cierre después de dos, tres o cuatro operaciones de disparo prefijadas. Una vez impedido el cierre, el reconectador debe ser reajustado manualmente para restaurar el servicio. Si la falla se corrige antes de que se impida el cierre, el reconectador reajusta automáticamente para otra secuencia de operaciones. El reconectador KFE emplea un mecanismo hidráulico simple y comprobado, para contar Las operaciones, programar la secuencia de operación, y determinar el tiempo de reconexión. Una electrónica de estado sólido provee precisión, seguridad de funcionamiento, y flexibilidad para percibir el exceso de corriente y la programación de disparos. Los circuitos electrónicos se encuentran en un gabinete separado, montado al tanque del reconectador y están conectados con el reconectador mediante un cable de seis pies. La interrupción del arco eléctrico en estos equipos suele darse a través de interruptores de vacío, y las corrientes de fallas son censadas mediante resistencias que se encuentran en la caja de control, dicha caja posee cuatro resistencias de las cuales tres censan las corrientes individuales de las fases y una cuarta para la verificación de las corrientes de falla a tierra. La corriente mínima de disparo de este tipo de reconectadotes la determina el valor establecido por las resistencias antes mencionadas. Reconectador tipo RV. El reconectador del tipo RV es un equipo completo de interrupción para corriente trifásica. Los reconectadotes RV protegen sistemas de 2.4KV a 14.4 KV y 34.5 KV y están diseñados hasta para 560 amperios continuos y 12000 amperios simétricos de interrupción como valores máximos. El reconectador RV detecta la corriente de línea y automáticamente interrumpe las tres fases del circuito de distribución en que está conectado, la corriente de falla a tierra solo es detectada a través de un dispositivo que se le puede colocar como accesorio al equipo pero que no viene directamente como parte del mismo. Cuando cualquier corriente exceda el nivel mínimo de disparo reconecta automáticamente para restaurar el servicio si la falla es momentánea. Si la falla es permanente, el reconectador impide el cierre después de dos, tres o cuatro operaciones de disparo prefijadas. Una vez impedido el cierre, el reconectador debe ser reajustado manualmente para restaurar el servicio. Si la falla se corrige antes de que se impida el cierre, el reconectador reajusta automáticamente para otra secuencia de operaciones. El reconectador KF emplea un mecanismo hidráulico simple y comprobado, para contar Las operaciones, programar la secuencia de operación, y determinar el tiempo de reconexión. El censo de las corrientes de falla lo realiza a través de tres bobinas de disparo, que tienen un valor fijo de corriente y cuyo valor mínimo de disparo es a partir del 200% de la corriente fijada por la bobina serie, en algunos casos se tienen corrientes mínimas de disparos para el 140% de la corriente fijada por las bobinas especialmente diseñadas para tal fin. La interrupción del arco eléctrico la pueden hacer de dos maneras a través del aceite dieléctrico o en interruptores de vacío. Reconectador tipo GVR. El reconectador GVR es un equipo bidireccional, libre de mantenimiento para 10.000 operaciones, con principio de operación de actuador magnético, que garantiza un muy bajo consumo de baterías, estanque inoxidable, apto para montaje en las condiciones ambientales más agresivas. El Reconectador GVR se provee en tensiones de 15.5, 27 y 38 KV, con aisladores antivandalismo y Control Microprocesado PANACEA. Es un reconectador que se encuentra en un tanque al vacío o contenido de SF6 y utiliza este mismo medio para realizar la interrupción del arco eléctrico, es decir, utiliza interruptores de vacío. El reconectador GVR tiene la particularidad de ser tres equipos en uno, pues se puede programar para que funcione como un Switch, como seccionalizador ó como un reconectador. El reconectador tipo GVR ha sido diseñado para instalación tipo intemperie, como un paquete autoalimentado e independiente. La capacidad del equipo está de acuerdo con las especificaciones y las características normalmente aplicables a los reconectadores con interruptores en vacío. El GVR comprende dos partes: el tanque que contiene el interruptor y el gabinete de control, con la conexión umbilical. Los dos componentes han sido diseñados para funcionar en conjunto. No trate de usar estos dispositivos como piezas de equipo separadas, ni los incorpore a otros equipos sin consultar previamente con el fabricante. De igual modo, los gabinetes de control NO se deben considerar como piezas intercambiables entre interruptores, aún aquéllas de las mismas características salvo que esté descrito específicamente. El GVR es accionado por la potencia contenida en las baterías que son recargables por una fuente de alimentación externa suministrada mediante un transformador de voltaje (TP), montado localmente. DESCRIPCIÓN GENERAL El reconectador GVR comprende un interruptor al vacío y un mecanismo actuador incorporado dentro de un tanque de aluminio sellado. El tanque se llena con gas SF6 a baja presión, cuya finalidad es proporcionar aislamiento y un entorno controlado para los componentes eléctricos y mecánicos. Todas las operaciones de apertura y cierre se realizan en el interior de los interruptores en vacío. En consecuencia, no se generarán productos de descomposición normalmente asociados con la formación de arco en el gas SF6. El interruptor comprende un soporte moldeado sobre el cual se montan las botellas de vacío o interruptores y los resortes. En un extremo del molde se encuentran puntos de pivote para el brazo de mando trifásico y éste, a su vez, se encuentra conectado al actuador magnético ubicado en la cara inferior del molde. Seis bujes moldeados en E.P.D.M. están montados sobre el tanque. Internamente tres transformadores de corriente para fines de protección y medición de corriente están fijados a la base de tres de estos bujes. Estos transformadores son conectados al relé (PANACEA Plus) en el gabinete de control a través del cable umbilical. Todas las funciones de control eléctrico y monitoreo son realizadas vía cable umbilical conectado por medio de un conector pasa-muro (Bulkhead Socket) a un lado del tanque proporcionando una interfaz eléctrica hermética al gas. La palanca manual de disparo y bloqueo está ubicada en la cara inferior del tanque. Se proporciona un visor para el indicador de posición “ON - OFF”. Componentes del reconectador Interruptores (Botellas de vacío). El tipo de interruptor usado en el reconectador GVR dependerá de la capacidad del equipo y la aplicación. Los contactos principales se mantienen juntos por resortes que proporcionan la fuerza requerida bajo todas las condiciones de desgaste de los contactos. Actuador Magnético El Actuador Magnético proporciona la fuerza para cerrar los interruptores y mantener la compresión de los resortes de los contactos principales. Durante la operación de cierre, se aplica un impulso de 60 Vdc. a la bobina del Actuador. La corriente induce un flujo dentro del circuito magnético que produce el movimiento del émbolo a la posición cerrada. El Actuador luego es mantenido en esa posición por la atracción magnética en la superficie polar debido a los imanes permanentes. Cuando se aplica a la bobina un impulso de corriente de la polaridad opuesta, el flujo resultante libera el émbolo de la superficie polar. Entonces, los resortes de apertura y de los contactos principales mueven los contactos móviles de las botellas de vacío a la posición de abierto. Mando El mando entre el Actuador y los interruptores de vacío es proporcionado por un brazo de mando trifásico. Los resortes están dispuestos de forma que actúan sobre este brazo para proveer la presión de contacto y las fuerzas de apertura. Los micro-interruptores ubicados en el actuador se acoplan al mando del reconectador para proporcionar información sobre la posición abierto - cerrado del mismo. Bujes Los bujes comprenden una pieza de moldura de goma de EPDM que encapsula el vástago el conductor y la brida de montaje. Una conexión flexible en el extremo inferior transfiere la corriente a los interruptores en vacío. Transformadores de Corriente Normalmente se utilizan transformadores de corriente de un solo devanado (400:1A) y son usados para los fines de protección y medición. Estos transformadores quedan en cortocircuito, en la eventualidad de desconectar el cable umbilical del tanque, protegiendo al personal. Conector Pasamuro ( Bulkhead Fitting) y Cable Umbilical Un accesorio moldeado en forma de conector pasa-muro que incluye un conector eléctrico resistente a la intemperie está montado en la superficie lateral del tanque, adyacente a la fase R1 y R2. Esto proporciona una interfaz hermética al gas para la salida de los circuitos de corriente y voltajes de operación, los micro-interruptores auxiliares y los transformadores de corriente. Dispositivo Manual de Disparo y Bloqueo Una palanca ubicada en la base del tanque, permite disparar y bloquear manualmente el reconectador. El dispositivo provee una apertura manual independiente. El ajuste de un resorte mantiene la palanca en la posición de bloqueo hacia abajo hasta que es devuelta manualmente a la posición horizontal. El funcionamiento del actuador magnético se inhibe en la posición de bloqueo. Válvula de Alivio de Sobre presión La válvula está ubicada debajo de la cubierta de protección del tanque. El disco es de tipo Níquel Dome. Está diseñado estructuralmente para operar y romper a una presión de gas mayor a 1.5-2.0 bares manométricos. Filtro Molecular Una bolsa de poliéster contiene el filtro molecular y está sujeta en el interior del tanque del reconectador GVR. La bolsa se puede rellenar o reemplazar con material de la especificación correcta. El filtro usado está designado como el tipo Standard 13X con poros de 10 Ángstrom. No se deben usar otros tipos de filtros moleculares, aunque sean apropiados para la absorción agua, ya que no pueden absorber los productos de degradación del SF6. Gabinete de Control Construcción General El gabinete de control aloja el relé, las baterías y el circuito de control. El gabinete de control comprende un conjunto interno y una cubierta externa. Esta cubierta provee la protección contra el calentamiento solar y da protección adicional contra la intemperie. El equipo no debe estar instalado a la intemperie sin la cubierta. En la posición de trabajo, con la puerta cerrada el encerramiento del Gabinete de Control está clasificado como IP55. Todos los componentes están montados dentro del Gabinete. El relé PANACEA Plus está montado sobre la puerta interior. Rele de Control y Proteccion Panacea Plusl El relé PANACEA Plus es un dispositivo de control y protección usado para operar el reconectador GVR. Las conexiones eléctricas son realizadas a través de conectores multipolo en la parte posterior del mismo. Baterías El conjunto de baterías para 60 Vdc se encuentra dentro del Gabinete de Control. Equipo de Control Un contador electromecánico de operaciones de cierre se provee en el panel frontal del Gabinete de Control. Este registra el número de pulsos de cierre enviados hacia el Actuador Magnético. En la parte frontal del relé se dispone de pulsadores de apertura, cierre y bloqueo entre otros, que controlan localmente el funcionamiento del actuador magnético. SECCIONALIZADOR. Los seccionalizadores son usados en conjunto con los equipos de protección del lado de la fuente como los reconectadotes, para aislar automáticamente el tramo de la línea de distribución fallada. Después de que se censa una corriente por encima de un nivel preseleccionado, el seccionalizador cuenta cuantas veces el dispositivo de protección del lado de la fuente desenergiza el circuito. El seccionalizador es capaza de ser abierto en un juego de hasta tres conteos; este no interrumpe corrientes de fallas pero abre la sección de la línea fallada. El seccionalizador puede ser usado en lugar de un fusible o entre un equipo de recierre y un fusible, ellos solo detectan corrientes sobre un nivel específico y no poseen características de tiempo-corriente. Están provistos de un rango de corrientes de coordinación desde los picos mínimos hasta los máximos permisibles por los valores del seccionalizador. TIPOS DE SECCIONALIZADORES Seccionalizador tipo GN3-F2. El seccionalizador tipo GN3-F2 es un equipo trifásico controlado hidráulicamente que puede ser utilizado en sistemas de distribución, éste puede trabajar con tensión nominal de 14.4 KV y corrientes continuas nominales de 200 A y manejar corrientes de fallas de hasta 9000 A. El seccionalizador es operado con un simple mecanismo interno. El mecanismo esta compuesto de unas bobinas series, un pistón y un pistón de disparo; para el conteo y disparo. Este seccionalizador abre automáticamente pero debe ser cerrado manualmente por medio de la manija de operación manual, el seccionalizador puede ser disparado manualmente a través de esta manija. La operación de este tipo de seccionalizador ocurre básicamente en dos pasos, después que este censa una interrupción de sobrecorriente y abre luego de 1,2 o 3 interrupciones ocurridas. Los pasos serían: Cuando el seccionalizador censa una corriente actuando sobre el nivel, éste arma su mecanismo. El conteo ocurre cuando la corriente es interrumpida o cae bajo cierto valor. Sí el número predeterminado de operaciones son registrados con un periodo de tiempo determinado, el seccionalizador abre cuando el dispositivo de reserva a interrumpido el flujo de corriente del sistema. Seccionalizador tipo GN3-E. La electrónica de estado sólido del seccionalizador tipo GN3-E trifásico proporciona una exacta y confiable operación bajo 16 A de corriente de falla a fase y de 3.5 A de falla a tierra. La operación no se ve afectada bajo un amplio rango de temperaturas ambientes, los rangos nominales de este tipo de seccionalizadores se comprende entre 14.4 KV, los 200 A de corriente continua de operación y los 9000 A de corrientes de falla simétrica. La operación de este tipo de seccionalizadores esta controlada, por una electrónica de estado sólido. Este es un seccionalizador que abre simultáneamente las tres fases para cualquiera de los dos casos de fallas bien sea a tierra o de fase, o cuando es utilizado como un switch de interrupción de carga. Tres juegos de contactos aislados en aceite son conectados a un mecanismo de operación común. Un mecanismo de disparo de baja energía, operado por el control electrónico, inicia abriendo, la energía para la apertura es provista por un resorte, cargado cuando el seccionalizador es cerrado manualmente. El seccionalizador censa la interrupción de corriente y abre después de 1, 2 o 3 interrupciones ocurridos. Cuando una corriente por encima del nivel de actuación del seccionalizador es interrumpida por un dispositivo de protección de reserva, un conteo de pulsos es generado y registrado en el control electrónico. Los seccionalizadores de este tipo son autoalimentados, la energía para operar el control y el disparo de baja potencia son obtenidos de la línea a través de los transformadores de corrientes montados en los bushing. ENSAYOS DE RUTINAS. Para poder realizar el mantenimiento de los reconectadores es necesario que este sea primero expuesto a ensayos de rutina que determinen si el reconectador todavía posee sus parámetros dentro de las normativas y requerimientos de la compañía, que en este caso están contenidos en la norma ANSI/IEEE C37.60 se debe tomar en cuenta que los ensayos aquí planteados solo se le realizan a los reconectadores tipo KF, KFE y RV, los reconectadores del tipo GVR son equipos libres de mantenimientos, por eso no es necesario realizar las pruebas. Existen muchas pruebas que se le realizan a los reconectadores pero son tres (3) ensayos fundamentales los que deben ser aplicados para darles la aprobación, como lo son: Ø Ensayo de funcionamiento. Ø Ensayo de rigidez dieléctrica del aceite (opcional). Ø Ensayo de aislamiento. Ensayo de funcionamiento. El objeto de este ensayo es verificar que las condiciones de trabajo para las que esta preparado el equipo y que se encuentran indicadas en la placa del mismo, se cumplen a cabalidad, con este se busca observar el comportamiento de los distintos parámetros del equipo, como los son la corriente mínima de disparo en fases, el número de operaciones, el tiempo de reconexión, en el caso de los reconectadores tipo KF y KFE se verifica también la corriente mínima de disparo a tierra. Todo esto permite saber sí el equipo necesita que se le haga algún tipo de calibración o ajuste a alguno de estos parámetros para que éste funcione con la mayor eficiencia posible. Ensayo de rigidez dieléctrica del aceite. El objeto de esta prueba es determinar la tensión de ruptura del aceite empleado en el reconectador. Todo esto debe realizarse para determinar si el aceite posee alguna clase de impurezas como agua o partículas conductoras y así determinar si puede seguir en operación o necesita un cambio. Esta prueba se realiza solo cuando no se haya decidido hacer cambio de aceite al reconectador por aceite nuevo. Ensayo de aislamiento. Este ensayo se realiza con el objetivo de conocer el estado de todo el aislamiento del equipo, todo esto con la finalidad de poder determinar si el reconectador se encuentra en un estado favorable para poder ser puesto operativo, o si necesita la limpieza e incluso el cambio de las partes aislantes (bushing, papel, aceite, etc.). El criterio de aceptación de este ensayo se basa en el índice de perdida en el tanque (TLI en sus siglas en ingles), la manera de determinar el TLI lo muestra la siguiente expresión: TLI= (vatios del reconectador cerrado por fase)-(suma de los vatios del reconectador abierto para la misma fase del cerrado) CONCLUSION Gran cantidad de energía eléctrica implica gran cantidad de voltaje y/o corriente que deben ser manejados de una manera cómoda y segura. Para lograr esto se emplean los transformadores de medida que se encargan de ajustar los valores a los niveles normalizados para los instrumentos. Los transformadores de medida pueden ser para corriente o para potencial. Los transformadores de corriente se utilizan para tomar muestras de corriente de la línea y reducirla a un nivel seguro y medible para los instrumentos normalizados, aparatos de medida, u otros dispositivos de medida, y control; son de baja impedancia y el ángulo de la corriente en el secundario respecto a la del sistema medido esta muy cerca de cero. Están constituido principalmente por una caja que contiene los arrollados primarios y secundarios, el aceite aislante, el bushing o aislador pasante para la conexión y terminales primarios y secundarios. A la hora de diseñar un sistema es importante donde se incluirá un transformador de corriente es importante tomar en cuenta el tipo de TC según su construcción: devanado primario, barra o boquilla; el tipo de instalación si es en baja, media, alta o extra alta, si es exterior o interior. Es bien importante conocer la carga que va a alimenta para fijar una potencia por encima de la suma de las potencias conectadas y, de acuerdo a esa carga se escogerá la precisión del transformador. En sistemas de mas de una fase se requiere efectuar conexiones entre los secundarios de los transformadores de medida a fin de registrar los valores de sistema completo. En este caso recurrimos a la teoría de conexiones para transformadores y secuencia lo cual no corresponde a este trabajo. Gran cantidad de energía eléctrica implica gran cantidad de voltaje y/o corriente que deben ser medidas, censadas, controladas BIBLIOGRAFIA Ø http://html.rincondelvago.com/transformador-de-corriente.html Ø http://www.taitsa.com.ar/esp/tmat_66_500/tmat_vau.htm Ø Nestor Garcia nestorblack en gmail.com Ø http://library.abb.com/global/scot/scot245.nsf. Ø http://codensa.com.co. Ø http://dmelectricidad.es. Ø http://www.maresa.com. Ø Instrucciones de Instalación del Reconectador de Vació del Tipo KFE Electrónicamente Controlado. Ø MANUAL DE OPERACION Y MANTENIMIENTO RECONECTADOR TIPO GVR.