UNIVERSIDAD NACIONAL DE SANANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA, INFORMATICA Y MECÁNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA TEMA: TRANSFORMADOR DE CORRIENTE CURSO: MEDIDAS ELECTRICAS II DOCENTE: ING. LUIS ANDRE CUBA DEL CASTILLO ALUMNO: CUSIPUMA GALLEGOS, RUSSEL EDILSON CODIGO: 080131 SEMESTRE ACADEMICO : 2017-II CUSCO – PERÚ 2017 condiciones de operación anormales. así como los tipos de transformadores de corriente según su construcción y según su aplicación ya sea para medición o protección. los equipos de medición y protección. sus condiciones de operación normales. se detallan también las respectivas conexiones tanto en estrella y en delta. La relación de las magnitudes de corriente y potencial logra también una disminución de niveles de aislamiento y capacidad y por lo mismo. detallando un poco unos conceptos como corriente de magnetización y saturación que son indispensables para comprender el funcionamiento de los TC. es que estos son alimentados por magnitudes proporcionalmente menores. INTRODUCCION En los sistemas eléctricos de corriente alterna se manejan normalmente diferencias de potencial e intensidades de corriente considerablemente altas. Existen dos tipos de transformadores de instrumentos: los transformadores de corriente y los transformadores de potencial. iniciando con una breve descripción del circuito equivalente. por ello y para proteger al personal y aislar eléctricamente de los equipos primarios. copiadas fielmente del sistema a través de dispositivos especiales llamados transformadores de instrumentos. El comportamiento y la selección de los transformadores de instrumentos es crítico para la protección y medición. especificaciones generales de un TC entre las cuales se mencionan los aislamientos de porcelana o aceite. del tamaño y costo del equipo. este trabajo pretende enfocarse más a los transformadores de corriente o más bien conocidos como “TC”. . potencia y carga admisible según la clase de TC. ya que esta será solo tan eficientemente exacta como lo sean estos según los parámetros eléctricos que se manejen. además de describir la manera en que se puede conectar el primario para modificar la relación de transformación y finalizando con las especificaciones para la elección de un transformador de corriente. y atraviesan el núcleo magnético. Se puede dar también la existencia de varios arrollamientos secundarios en un mismo transformador. dentro de las condiciones normales de operación. Este arrollamiento es el que se encarga de alimentar los circuitos de intensidad de uno o varios aparatos de medida conectados en serie. cuya forma suele ser cerrada tipo toroidal o puede tener un cierto entrehierro. TRANSFORMADOR DE CORRIENTE Son aparatos en que la corriente secundaria. Si el aparato tiene varios circuitos magnéticos. es prácticamente proporcional a la corriente primaria. que consta de muy pocas espiras. El primario del transformador. Desarrollan dos tipos de función: transformar la corriente y aislar los instrumentos de protección y medición conectados a los circuitos de alta tensión. Los transformadores de corriente se pueden fabricar para servicio interior o exterior. aunque ligeramente desfasada. Las espiras del arrollamiento primario suelen ser una o varias. se conecta en serie con el circuito cuya intensidad se desea medir y el secundario se conecta en serie con las bobinas de corriente de los aparatos de medición y de protección que requieran ser energizados. cada uno sobre su circuito magnético. sobre el cual se arrollan las espiras del secundario de una forma uniforme. uno para medida y otro para protección. consiguiendo así reducir al mínimo el flujo de dispersión. De esta forma no existe influencia de un secundario sobre otro. las cuales se pueden a su vez dividir en dos partes iguales y conectarse en serie o paralelo para cambiar la relación. Los de servicio interior son más económicos y se fabrican para . se comporta como si fueran varios transformadores diferentes. . como pueden ser los de impedancia. los transformadores se diseñan para una combinación de los dos casos anteriores. requieren conservar su fidelidad hasta un valor de veinte veces la magnitud de la corriente nominal. Su precisión debe garantizarse desde una pequeña fracción de corriente nominal del orden del 10%. con aisladores pasa tapas de porcelana. sobre el valor nominal. requieren reproducir fielmente la magnitud y el ángulo de fase de la corriente. En el caso de los relés de sobre corriente. Para el caso de los transformadores utilizados en protecciones con relés digitales se requieren núcleos que provoquen menores saturaciones que en el caso de los relés de tipo electromagnético. mantener el error del ángulo de fase dentro de valores predeterminados. igual a la tensión más elevada del sistema al que va a estar conectado. con sus núcleos adecuados. Actualmente se utilizan resinas dentro de un aislador de porcelana. c) Transformadores mixtos. Los transformadores cuya función es medir. Para altas tensiones se continúan utilizando aislamientos a base de papel y aceite dentro de un recipiente metálico. pero en otro tipo de relés. La tensión del aislamiento de un transformador de corriente debe ser. sólo importa la relación de transformación. o gas SF6 y cubierta de porcelana. Los transformadores cuya función es proteger un circuito. TIPOS DE TRANSFORMADORES DE CORRIENTE a) Transformador de medición. mixtos o combinados.tensiones de servicio de hasta 36 Kv. se requiere además de la relación de transformación. hasta un exceso de corriente del orden del 20%. Los transformadores de corriente pueden ser de medición. y con aislamiento en resina sintética. de protección. b) Transformadores de protección. para los circuitos de protección. ya que las velocidades de respuesta de las protecciones electrónicas son mayores. En este caso. Los de servicio exterior y para tensiones medias se fabrican con aislamiento de porcelana y aceite. cuando se trata de grandes redes con altas corrientes puede ser necesario requerir treinta veces la corriente nominal. o con aislamientos a base de resinas que soportan las condiciones climatológicas. cuando menos. un circuito con el núcleo de alta precisión para los circuitos de medición y uno o dos circuitos más. indicado para potencias de precisión elevadas y grandes intensidades de cortocircuito. está moldeada en resina epoxy. de forma cónica. Se utilizan en estaciones de intemperie fundamentalmente para reducir espacios. niebla. Un caso es aquél en que las partes activas se moldean en resina de epoxy que las fija. d) Transformadores combinados. etc. Esta bajante lleva incorporada en el interior de su aislamiento una serie de pantallas metálicas de forma cilíndrica. Los componentes básicos son: 1) Aislamiento externo: el aislamiento externo consta de una envolvente cerámica con una línea de fuga lo suficientemente larga como para que ningún arco pueda contornear bajo condiciones de contaminación. como lluvia. 2) Aislamiento interno: puede variar según sus características constructivas. Conviene indicar que la parte superior del transformador. y cuando se rellena el transformador se hace bajo condiciones de vacío. El aceite que se utiliza para impregnar el cartón es desgasificado y filtrado. Este conjunto constituye un capacitor que permite un reparto uniforme de tensión a lo largo de toda la aislación interna. existiendo una cámara de aire entre el aislamiento externo de porcelana y el cuerpo de resina. Los transformadores con aislamiento de cartón impregnado en aceite suelen disponer de un depósito de expansión (donde va a parar el aceite sobrante cuando éste se calienta) en su extremo superior. arrollamientos secundarios y la bajante de los conductores que unen los arrollamientos secundarios con sus cajas de bornes. estando todo ello envuelto por un tubo metálico en forma decreciente. donde se halla el conjunto del núcleo y arrollamiento secundario. Esta cámara se sella herméticamente con juntas de caucho nitrílico y se la rellena con aceite aislante o gas SF6. polvo. DESCRIPCIÓN DE LOS TRANSFORMADORES DE CORRIENTE. Son aparatos que bajo una misma cubierta albergan un transformador de corriente y otro de tensión. en que el aislamiento interno suele ser cartón prespán impregnado en aceite para el conjunto de los núcleos. formando una cabeza donde da cabida también al depósito . Existe otro tipo constructivo. las separa y las aísla. Por otra parte. una buena precisión para corrientes primarias no superiores al 120 % de la corriente primaria nominal. Las chapas de las curvas 2 y 3 se llaman comercialmente Mu – Metal o Permalloy. Con estos . la chapa a utilizar será de saturación débil o lenta. de expansión de aceite. cuando se utiliza una chapa de gran permeabilidad y de rápida saturación en los transformadores para medida. con lo que en el secundario se pueden obtener valores proporcionales a las corrientes de sobrecarga y cortocircuito aptos para poder accionar los dispositivos de protección. 3) Núcleo: los transformadores de intensidad. mientras que las sobre intensidades y cortocircuitos no se transfieren al secundario gracias a la rápida saturación de la chapa. Con esta distinción de núcleos se garantiza. se construyen con núcleos de chapa magnética de gran permeabilidad. Chapa de aleación ferromagnética a base de níquel (30% al 70%) de gran permeabilidad magnética y débil poder de saturación. se garantiza el mantenimiento de la relación de transformación para valores de intensidad primaria varias veces superior a la nominal. Cabe diferenciar que cuando un núcleo va destinado para un transformador de medida se utiliza una chapa de rápida saturación. Este tipo constructivo de transformador se utiliza para tensiones desde 36 hasta 765 Kv. mientras que si va destinado para protección. cuando se elige una chapa de gran permeabilidad y saturación débil para transformadores de protección. tanto de medida como de protección. Ídem anterior pero con gran poder de saturación. Veamos las siguientes curvas de imantación: Chapa con alto porcentaje de silicio. Domo metálico.razonamientos en la elección del tipo de chapa para los núcleos se puede comprender que se instalen núcleos separados cuando se desea tener en un mismo transformador un devanado secundario para medida y otro para protección. 7. 3. 7) Bornes terminales secundarios: son de latón y se hallan alojados en una caja de bornes de baja tensión estanca. se puedan obtener diferentes relaciones de transformación. Aceite aislante. 6) Bornes terminales primarios: pueden ser de latón. 6. 4. 2. 5. 4) Arrollamiento primario: es de pletina de cobre electrolítico puro. 1. están ampliamente dimensionados y son de forma cilíndrica. 5) Arrollamiento secundario: es de hilo de cobre electrolítico puro. Arrollamiento primario. planos o con tornillos. Indicador de nivel de aceite. Aislamiento de papel aceite. Diafragma. Bornes terminales primarios. 9. Soportes aislantes. bronce o aluminio. Existe la posibilidad de construir el arrollamiento partido con acceso a los extremos de cada parte para que a base de realizar conexiones en serie o paralelo de las partes del arrollamiento. Bushing interno. uniformemente distribuido alrededor del núcleo. . Existe la posibilidad de cambio de relación de transformación por toma secundaria. 8. en barra pasante o formando varias espiras distribuidas por igual alrededor del núcleo. Arrollamiento secundario. esmaltado. 10. Grampas sujeción aislador. Pueden subdividirse los secundarios con distintas características ya sea para medición o protección. Aislador de porcelana. alimentando los sistemas de medición. 14. 11. Soporta las sobre intensidades de la línea. Transmite sobre intensidades. Soporta las sobretensiones de la línea. CAPACIDADES DE TRANSFORMADORES DE CORRIENTE Tc1Transformador de corriente 100:5 A 600 V Tipo Buje uso Interior Tc2Transformador de corriente 200:5 A 600 V Tipo Buje uso Interior Tc3Transformador de corriente 300:5 A 600 V Tipo Buje uso Interior Tc4Transformador de corriente 400:5 A 600 V Tipo Buje uso Interior Tc5Transformador de corriente 600:5 A 600 V Tipo Buje uso Interior Tc6Transformador de corriente 800:5 A 600 V Tipo Buje uso Interior Tc7Transformador de corriente 1200:5 A 600 V Tipo Buje uso Interior PLACA DE CARACTERÍSTICAS Todos los transformadores de corriente deben indicar. 13. por lo menos. 12. Permite la medición de la corriente. . Base metálica de fijación. Conexiones secundarias. Aísla el sistema secundario de la red primaria. los siguientes datos en su placa de características: a) El nombre del fabricante o una indicación que permita identificarlo fácilmente. 15. FUNCIONES DE UN TRANSFORMADOR DE CORRIENTE Reduce el nivel de corriente. Caja de terminales secundarios. salvaguardando el sistema de medición. clase 5P10). f) La tensión más elevada para el material y su nivel de aislamiento. Se recomienda no seleccionar un transformador de intensidad con una corriente primaria excesivamente elevada con respecto a la que le corresponde para no afectar negativamente la precisión del transformador. se anotará el grado de extensión a continuación de la clase de precisión (ejemplo: 15 VA. d) La frecuencia asignada. b) El número de serie y la designación del tipo. . clase 0. además. Se debe tener también en cuenta la actitud cuando esta supera los 1 000 metros sobre el nivel del mar. las clases de precisión y la designación de los bornes correspondientes a cada arrollamiento. Se recomienda elegir los valores indicados en las normas. e) Las potencias de precisión. Nivel de aislamiento. ELECCIÓN DEL TRANSFORMADOR DE CORRIENTE A título orientativo. extensión 150%). En caso de que sea necesario recurrir a un sobredimensionamiento del valor de la intensidad primaria. Tipo de instalación. interior o intemperie. h) Para los transformadores con varios arrollamientos secundarios. se recomienda tener en cuenta los siguientes puntos para la correcta elección del transformador: 1. Para los transformadores de gama extendida. 3. Los transformadores de corriente para protección también deberán indicar el factor límite de precisión (ejemplo: 30 VA. c) La relación de transformación nominal. el factor límite de seguridad (en la forma Fs < x) correspondiente a la carga de precisión indicada. si procede.5. se puede recurrir a la doble o triple relación y a la gama extendida. g) La intensidad de cortocircuito térmico y dinámica nominal en KA. Los transformadores de corriente para medida deberán indicar. 2. se indicará la utilización de cada uno de ellos y los bornes correspondientes. Las relaciones de transformación asignada deberán ser normalizadas. Relación de transformación asignada. Se trata de realizar un diagnóstico del transformador y sus puntos más críticos: Análisis de incidentes Protocolo de diagnóstico Resolución de problemas operativos El objetivo es transferir al usuario los conocimientos necesarios y recomendar acciones a tomar para evitar que se produzcan problemas. Factor nominal de seguridad. y en consecuencia implantar a continuación un sistema de mantenimiento preventivo. 5. serán necesarios tantos secundarios independientes como usos se deseen. 6. se tomará por defecto 60 Hz. Intensidades límites térmica y dinámica. Detalles constructivos. Conviene no elegir una potencia excesiva. 8. Si no se especifica. 11. Clase de precisión. 9. 10. Frecuencia asignada. Factor límite de precisión. en función de la utilización que se vaya a hacer del transformador. Si se desea utilizar un mismo transformador para medida y protección. Se tendrá en cuenta en caso necesario para los transformadores de intensidad para medida. Se elegirá de acuerdo con las diversas normas. MANTENIMIENTO DE LOS TRANSFORMADORES DE CORRIENTE El mantenimiento de los transformadores de corriente es basado en la determinación de la resistencia de su aislamiento junto con la medición de la rigidez dieléctrica de su aceite. 7. Conviene no especificar valores excesivos para no encarecer mucho el transformador. I. Protocolo de diagnóstico: Incluye las siguientes principales medidas a realizar: Medida de relación de transformación en las diferentes tomas del cambiador o regulador Medida de resistencia de los devanados . Se tendrá en cuenta en los transformadores para protección. 4. Número de secundarios (núcleos). Potencia de precisión. Se seleccionará la clase de precisión de las diferentes normas. Pruebas para obtener un diagnostico acerca del estado del transformador Las más comunes son pruebas del factor de potencia del aislamiento. 4. cuando la falla ocurre inevitablemente se incurre en altos costos de reparación y largos periodos de espera. por lo que se debe contar con un adecuado programa de mantenimiento para prolongar su vida útil. los transformadores son equipos de costoso reemplazo.-Revisiónde la válvula de sobrepresión.-Verificar la existencia de fugas de aceite en tuberías y uniones del tanque. III. . Serie de actividades que se debe efectuar para el mantenimiento del transformador de corriente de los cuales se mencionan a continuación: 1. acidez. Por otro lado. 2. contenidos en la base de datos del propio equipo de medida utilizado. tensión interfacial.-Efectuar la toma de lectura de las corrientes. Los sistemas eléctricos requieren de máxima confiabilidad y aunque el riesgo de falla en un transformador es bajo. IV. contenido de humedad.-Revisióndel nivel de aceites. Los resultados obtenidos en las medidas de capacidad y tangente delta. son comparadas con los de otros transformadores de características similares. II. así como el de las bornas. entre otras. Medidas dieléctricas para determinar el comportamiento del aislamiento del transformador. Para ello es necesario contar con un plan de mantenimiento preventivo donde se establezca todas las actividades a que requiera realizar. 3. de los voltajes de carga y de la temperatura del aceite así como la de los devanados. Importancia del mantenimiento preventivo en los TC El mantenimiento preventivo de los transformadores de corriente representa una herramienta clave en la gestión de las redes de transmisión y distribución eléctrica. -Pruebas eléctricas al cambiador de taps bajo carga (factor de potencia del aislamiento y resistencia DC) para cada tap.-Efectuar una inspección interna al transformador y a las parte mecánicas.). Dirana: Se usa obtener información útil sobre el estado del aislamiento de alta tensión midiendo su respuesta dieléctrica. 9. VI. cambio de empaquetaduras en mal estado. ajuste de conexiones y pernos.-Efectuar una limpieza completa de los equipos de desconexión del transformador junto con la lubricación de los mismos.-Realizar una inspección visual de los pasa tapas/aisladores y pararrayos en busca de rajaduras. 5. Equipo que se usa para realizar mediciones dieléctricas. etc. subproductos y efectos de la temperatura.Realizar pruebas de factor de potencia de aislamiento al aceite y a los pasatapas. Mediante del mismo se pueden determinar el contenido de humedad. así como también se efectuar la revisión el sistema de puesta a tierra. . de conexiones en mal estado. Pruebas que se le aplican a los transformadores de corriente 1. Por otro lado se debe realizar una cromatografía de gases del aceite.Prueba termografía infrarroja.-Realizar reparaciones menores (cambio de pernos en mal estado. porcelana rota. 4.. Se emplea para calcular el contenido de humedad del aislamiento de papel-aceite. 2. contaminación. 7. eléctricas internas y especialmente los contactos del cambiador de taps.Pruebas eléctricas básicas al transformador.-Limpieza del pasatapas y aisladores. 3. Consiste en medir el factor de potencia y resistencia de aislamiento. 6. V. 5.-Las nueve pruebas al aceite dieléctrico. Se realiza para buscar los "puntos calientes". grado de limpieza y contaminación. 8.. etc.. Se efectúa realizando tomas de lecturas de la temperatura promedio del aceite < 80º. sitio de operación de los transformadores de corriente.CONDICIONES AMBIENTALES Las siguientes son las condiciones atmosféricas. que serán tenidas en cuenta por los fabricantes: . aparatos de medida.CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS Las características eléctricas básicas que deben satisfacer los transformadores de corriente son las contempladas en la siguiente tabla. APLICACIONES DEL TRNSFORMADOR DE CORRIENTE Los transformadores de corriente se utilizan para tomar muestras de corriente de la línea y reducirla a un nivel seguro y medible. Nota (1): según IEC 60815: niveles de contaminación III: 25 mm/Kv y IV: 31 mm/Kv. u otros dispositivos de medida y control. . para las gamas normalizadas de instrumentos. 800/5. Usualmente estos dispositivos vienen con un amperímetro adecuado con la razón de transformación de los transformadores de corriente. dependiendo su función.Ciertos tipos de transformadores de corriente protegen a los instrumentos al ocurrir cortocircuitos. 1000/5. GRUPO DE CONEXION . Unas relaciones típicas de un transformador de corriente podrían ser: 600/5. por ejemplo: un transformador de 600/5 está disponible con un amperímetro graduado de 0 - 600A. Corriente nominal: 5 y 1A en su lado secundario. Los valores de los transformadores de corriente son: Carga nominal: 2.5 a 200 VA. se definen como relaciones de corriente primaria a corriente secundaria. arqhys.com/construccion/transformadores-tipos.pce-iberica. http://www.com/trans-trif.minas.es/dep/Sistemas-Energeticos/Tema2.nichese.htm .html http://www. BIBLIOGRAFÍA http://www.upm.PDF http://www.es/instrumentos-de- medida/medidores/transformadores-corriente.