norma técnica ntc colombiana 532

NORMA TÉCNICA
COLOMBIANA
NTC
532
1999-12-17
TRANSFORMADORES.
APTITUD PARA SOPORTAR EL CORTOCIRCUITO
E:
TRANSFORMERS.
CIRCUIT
ABILITY
TO
WITHSTAND
SHORT
CORRESPONDENCIA:
DESCRIPTORES:
transformador
de
distribución;
transformador de potencia.
I.C.S.: 29.180.00
Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC)
Apartado 14237 Santafé de Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435
Prohibida su reproducción
Segunda actualización
PRÓLOGO
El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo
nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993.
El ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es
fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor.
Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas
competitivas en los mercados interno y externo.
La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica
está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último
caracterizado por la participación del público en general.
La NTC 532 (Segunda actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo el 99-12-17.
Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en
todo momento a las necesidades y exigencias actuales.
A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a
través de su participación en el Comité Técnico 383101 Transformadores eléctricos.
ABB
CODENSA
ELECTRIFICADORA DE CUNDINAMARCA
ELECTRIFICADORA DE SANTANDER
EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN
GAMMA
RYMEL INGENIERÍA
SERINCA INGENIERÍA
SIEMENS
TRANSFORMADORES DE COLOMBIA
TRANSFORMADORES SIERRA
UNIVERSIDAD DEL VALLE
Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las
siguientes empresas:
ELECTRIFICADORA DE SANTANDER
ELECTRIFICADORA DEL ATLÁNTICO
ELECTRIFICADORA DEL TOLIMA
ENERCALI
MAGNETRÓN
TESLA TRANSFORMADORES
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE
PEREIRA
El ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados
normas internacionales, regionales y nacionales.
DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
TRANSFORMADORES.
APTITUD PARA SOPORTAR EL CORTOCIRCUITO
1.
OBJETO
Esta norma establece las condiciones mecánicas y térmicas de cortocircuito que deben soportar
los transformadores de distribución, de potencia y reguladores, inmersos en líquido, así como los
requisitos del ensayo que demuestra la aptitud para soportar esas condiciones.
2.
DEFINICIONES Y CLASIFICACIÓN
2.1
DEFINICIONES
Para los efectos de esta norma deben tenerse en cuenta las definiciones dadas en la NTC 317.
2.2
CATEGORÍAS DE TRANSFORMADORES
Para efectos de esta norma se reconocen cuatro categorías de transformadores que figuran en la
Tabla 1.
Tabla 1. Categorías de transformadores
Categoría
I
II
III
IV
Potencia monofásica
kVA
5
501
1 668
Mayor
a
a
a
de
500
1 667
10 000
10 000
Potencia trifásica
kVA
15
501
5 001
Mayor
a
a
a
de
500
5 000
30 000
30 000
Notas:
1)
Los valores en kVA mostrados corresponden a los mínimos de placa o nominales de los devanados
principales.
2)
Se incluyen en estas categorías los autotransformadores con su potencia equivalente (a dos devanados)
aunque su potencia de placa supere la categoría.
3)
En el caso de unidades monofásicas en banco trifásico, el valor de la potencia es la del banco trifásico.
1
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
3.
NTC 532 (Segunda actualización)
CONDICIONES GENERALES
3.1
Los transformadores en servicio están sometidos a las corrientes de cortocircuito
resultantes de fallas externas al transformador. La falla puede ser: trifásica, una línea a tierra,
doble línea a tierra y línea a línea.
3.2
La capacidad mecánica del transformador para soportar los efectos del cortocircuito
puede verificarse mediante el procedimiento de ensayos que se describe más adelante.
La capacidad térmica requiere verificarse mediante cálculos.
3.3
En transformadores multidevanados se consideran aportes simultáneos de corriente de
cortocircuito, máximo en terminales de dos devanados y sólo en aquéllos cuya capacidad supere
al 35 % de la capacidad del mayor.
3.4
Los devanados estabilizadores de transformadores trifásicos deben ser aptos para
soportar las corrientes ocasionadas por las diferentes formas de falla del sistema que pueden
presentarse en servicio, teniendo en cuenta las condiciones de puesta a tierra.
3.5
Se debe tener especial cuidado de considerar todos los posibles aportes de corrientes de
cortocircuito; tal es el caso de máquinas rotatorias. Igualmente deben considerarse todas las
posibles configuraciones de la red y las diferentes formas de falla que pueden presentarse en
servicio.
3.6
En las especificaciones de los transformadores se deben identificar claramente las
características de servicio que impongan condiciones severas de cortocircuito en relación con su
magnitud, duración o frecuencia de ocurrencia. Ejemplos de estas situaciones pueden ser:
-
Transformadores de unidades de generación unitarias por estar expuestos a
conexión al sistema fuera de sincronismo.
-
Transformadores para aplicaciones especiales como hornos eléctricos.
-
Transformadores para servicios auxiliares en centrales de generación donde
pueden someterse a fallas prolongadas.
3.7
Elementos asociados a los transformadores y que conducen corriente en forma continua
como es el caso de terminales, bujes, cambiadores de derivación bajo carga o desenergizados,
transformadores de corriente, etc., deben cumplir los requisitos de duración y magnitud de
cortocircuito que rigen para el transformador.
Sin embargo, en el caso de cambiadores de derivación bajo carga no se espera que efectúen el
cambio de derivación satisfactoriamente durante un cortocircuito.
3.8
Los materiales convencionales y las formas constructivas presentan limitantes inherentes
en su capacidad para soportar cortocircuitos.
En ciertas circunstancias es posible que no se cumplan los requisitos impuestos por la norma o
por las especificaciones del usuario. En tal caso, se deben acordar los medios para limitación de
corrientes de cortocircuito aprobados para tal fin.
Cuando el fabricante no pueda cumplir los requisitos, se deben especificar las desviaciones en su
propuesta e incluir en su placa de características el valor límite garantizado.
2
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
3.9
Los ensayos de cortocircuito están encaminados principalmente a la verificación del
diseño de transformadores nuevos, y no es el objeto de esta norma la aplicación a todo
transformador.
Los ensayos de cortocircuito se clasifican como "especiales" y requieren un previo acuerdo entre
el usuario y el fabricante.
3.10 Los ensayos de cortocircuito usualmente se efectúan en las instalaciones del fabricante o
en laboratorios de ensayo ya que normalmente en el sitio del montaje no se cuenta con las
facilidades requeridas.
3.11
CAPACIDAD TÉRMICA PARA SOPORTAR CORTOCIRCUITO
3.11.1 Al aumentar la corriente en los devanados como consecuencia del cortocircuito, las
pérdidas en el cobre crecen proporcionalmente al cuadrado de la corriente produciéndose un
incremento de temperatura. Al aumentar la temperatura del cobre el calor fluye en el aislamiento
adyacente al conductor. Dicha transferencia depende de la capacidad térmica del aislamiento,
esto determina una capacidad térmica efectiva del conjunto conductor-aislamiento.
El incremento de temperatura en el devanado está definido por la relación de pérdidas del
conductor y la capacidad térmica promedio, de acuerdo con la ecuación (12).
3.11.2 La siguiente nomenclatura se aplica al cálculo de la capacidad térmica para soportar
cortocircuito:
t
=
duración del cortocircuito, (s).
Ts
=
temperatura del devanado al iniciarse el cortocircuito, (°C).
Tf
=
temperatura del devanado al final del cortocircuito, (°C).
Tr
=
temperatura de referencia a la cual aparecen referidos los parámetros eléctricos
del transformador.
Tk
=
234,5 °C para cobre, 225,0 °C para aluminio (Grado EC).
Ws =
pérdidas óhmicas puras (I2R) correspondientes a la corriente de cortocircuito y
a la temperatura inicial, (vatios/kg de conductor).
Wr =
pérdidas óhmicas puras correspondientes a la corriente nominal del devanado y
a la temperatura de referencia, (vatios).
Es =
pérdidas por corrientes parásitas (pérdidas por corrientes de Eddy), a la
temperatura inicial, en p.u., con base en las correspondientes pérdidas óhmicas
puras W s.
Er
pérdidas por corrientes parásitas a la temperatura de referencia, en p.u., con
base en las correspondientes pérdidas óhmicas puras W r.
=
Nota. Debe tenerse especial cuidado con las unidades ya que W s se expresa en: (vatios/kg de conductor),
mientras que W r lo es en: (vatios).
3
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
N
=
relación de la magnitud de la corriente simétrica de cortocircuito a la corriente
nominal del devanado.
M
=
peso del material conductor del devanado, (libras).
C
=
capacidad térmica promedio del conjunto conductor-aislamiento del devanado,
(vatios − segundo )
°C − kg de cond − aislam.
e
base de logaritmo natural (e ≈ 2,718).
=
4.
REQUISITOS
4.1
REQUISITOS DE MAGNITUD Y DURACIÓN DE
VERIFICACIÓN DEL SOPORTE TÉRMICO Y MECÁNICO
4.1.1
Corriente simétrica de cortocircuito
CORRIENTE
PARA
LA
El valor de la corriente simétrica de cortocircuito que el transformador debe soportar en ensayos
será:
4.1.1.1 Transformadores de dos (2) devanados:
Lsym =
1
Z
Lsc = Lsym x lr
Donde:
Isym
=
valor en p.u. de la corriente simétrica de cortocircuito.
Isc
=
valor eficaz en amperios de la corriente simétrica de cortocircuito.
Ir
=
valor eficaz en amperios de la corriente nominal del devanado para la
correspondiente posición de ensayo del conmutador de derivaciones.
(Corriente base).
Z
=
impedancia en p.u. que interviene en el cálculo de la corriente simétrica de
cortocircuito.
en las categorías III y IV, además de la impedancia del transformador,
interviene la impedancia equivalente del sistema.
ZT
=
impedancia del transformador, en p.u., correspondiente a la posición de
ensayo del conmutador de derivaciones, con base en la capacidad nominal
del transformador con enfriamiento natural.
Zs
=
impedancia equivalente del sistema, en p.u., en la misma base de ZT.
4
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
Cálculo de la corriente simétrica:
Categoría I
Z = ZT
I sym =
1
ZT
La corriente de cortocircuito debe calcularse usando únicamente la impedancia del
transformador. Para transformadores con impedancia menor a 2,5 el valor de la corriente
simétrica de ensayo debe ser acordada entre cliente y proveedor.
Categoría II
Z = ZT
Lsym =
1
Z
Categorías III y IV
El usuario debe especificar las siguientes características del sistema:
Z = ZT + Z s
Lsym =
1
ZT + Z s
-
Nivel de cortocircuito en el punto de conexión del transformador. En ausencia de
datos actuales se debe asumir un valor típico representativo.
-
Relación de impedancias de secuencia cero y positiva (Xo/X1). Si no se dispone
del valor actual se puede asumir una relación de 2,0.
Zs =
kVA base
kVA sc
Donde:
kVA base =
kVA del transformador, con enfriamiento natural (OA).
kVA sc
kVA de cortocircuito aportados por el sistema.
=
4.1.1.2 Transformadores multidevanados y autotransformadores. En este tipo de transformadores
el valor eficaz de corriente simétrica en cada devanado debe ser determinado mediante cálculos
basados en las diferentes condiciones del sistema y tipos de falla.
En el caso de autotransformadores, se deben tener en cuenta los respectivos kVA base y
corriente base de cada devanado.
5
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
4.2
NTC 532 (Segunda actualización)
CORRIENTE ASIMÉTRICA DE CORTOCIRCUITO
El valor pico de la corriente asimétrica en el primer ciclo, que debe soportar el transformador en
ensayos será:
Isc (pico asim.) = K Isym (A)
Donde:
K =
2 [ 1 + (e -(φ + π / 2) R/ X ) sen φ ]
φ = arc tan X/R
X/R
=
(radianes)
relación de la reactancia c.a. a la resistencia, ambas en ohmios, en la
impedancia total Z, que limita la corriente de falla.
Cuando interviene la impedancia del sistema Zs, y no se conoce su relación X/R, se asume la
misma relación del transformador.
En la siguiente tabla se muestra una relación de los valores de K con diferentes valores de R/X.
R/X
0,001
0,002
0,003
0,004
0,005
0,006
0,007
0,008
0,009
0,010
0,020
0,030
0,040
0,050
0,060
0,070
0,080
0,090
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0,900
1,000
X/R
1000
500,00
333,33
250,00
200,00
166,67
142,86
125,00
111,11
100,00
50,00
33,33
25,00
20,00
16,67
14,29
12,50
11,11
10,00
5,00
3,33
2,50
2,00
1,67
1,43
1,25
1,11
1,00
6
K
2,824
2,820
2,815
2,811
2,806
2,802
2,798
2,793
2,789
2,785
2,743
2,702
2,662
2,624
2,588
2,552
2,518
2,484
2,452
2,184
1,990
1,849
1,746
1,669
1,611
1,568
1,534
1,509
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
4.3
NTC 532 (Segunda actualización)
DURACIÓN DEL CORTOCIRCUITO
4.3.1 Para efecto de los cálculos del soporte térmico, la duración del cortocircuito definido en el
numeral 4.1, estará limitada a los siguientes valores (a menos que se acuerde una duración
diferente).
Categoría I
t=
1250
l sym 2
(S )
Categorías II, III y IV
t=2s
4.3.2 Cuando un transformador de cualquier categoría sea utilizado en circuitos con recierres
automáticos, debe soportar los cortocircuitos sucesivos resultantes sin enfriamiento hasta la
temperatura normal de operación entre uno y otro cortocircuito, suponiendo que la duración
acumulada no exceda la duración máxima permitida para cortocircuito sencillo.
4.4
NÚMERO DE ENSAYOS DE CORTOCIRCUITO
4.4.1 Cada fase del transformador debe ser sometida a un total de seis (6) ensayos que
satisfagan los requisitos de corriente simétrica definidos en el numeral 5.1. Dos (2) de estos
ensayos en cada fase deben adicionalmente satisfacer los requisitos de corriente asimétrica
definidos en el numeral 4.2.
4.4.2 Cuando el transformador disponga de conmutador de derivaciones en cualquier
devanado, los dos (2) ensayos de corriente asimétrica del numeral 4.4.1 deben ser efectuados en
las dos posiciones extremas de los niveles de variación del conmutador, ya que son los que
normalmente producen los esfuerzos más severos.
4.5
DURACIÓN DE LOS ENSAYOS DE CORTOCIRCUITO
4.5.1 La duración de cada ensayo de cortocircuito es de 0,25 s, excepto que uno de los
ensayos que satisfacen los requisitos de corriente simétrica tiene una duración mayor en las
categorías I, II y III así:
Categoría I
t =
1 250
lsym2
Donde :
t
=
duración del ensayo en seguridad
Isym
=
valor de la corriente simétrica de cortocircuito en p.u.
7
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
Categoría II
t
=
1,0
Categoría III
t
=
0,5
4.5.2 En aplicaciones especiales que impongan tiempos de falla más prolongados, las
especificaciones de compra deben contemplar ensayos de mayor duración.
4.5.3 Cuando se hacen ensayos sucesivos sin permitirle al transformador el enfriamiento de sus
devanados, debe tenerse cuidado de no exceder los límites de temperatura bajo condiciones de
cortocircuito indicados en el numeral 4.6.
4.6
LÍMITES DE TEMPERATURA
La temperatura del material conductor en los devanados del transformador bajo condiciones de
cortocircuito no debe superar los siguientes valores límite:
250 °C para conductor de cobre
200 °C para conductor de aluminio (Grado EC)
Las razones para fijar estos límites son:
4.7
a)
Generación de gases en el aceite o aislamientos sólidos.
b)
Recocido del conductor.
c)
Envejecimiento del aislamiento.
CÁLCULO DE LA TEMPERATURA FINAL DEL DEVANADO
A continuación se describe el procedimiento paso a paso para el cálculo de la temperatura final
del devanado durante un cortocircuito.
Las deducciones de las fórmulas usadas se presentan en los anexos de esta norma.
a)
Temperatura de referencia
Tr = 20°C + θwr
θwr
b)
=
elevación de temperatura promedio del devanado, (°C) 55 °C ó 65 °C
Temperatura inicial:
Ts
=
θa
+ θwr + θhsr-wr
θa
=
temperatura ambiente (diaria promedio) = 30 °C
8
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
=
θhsr-wr
c)
NTC 532 (Segunda actualización)
diferencial de temperatura permitido por el fabricante entre la
temperatura promedio del devanado y la temperatura del punto más
caliente del mismo. Puede tomarse de la Tabla 3.
Capacidad térmica promedio: C
Tabla 3
Elevación promedio del devanado
θwr (ºC)
Diferencial de temperatura
θ hsr-wr (ºC)
55
10
65
15
Para el cobre y el aluminio se han establecido las siguientes relaciones obtenidas
experimentalmente.
C = 174 + 0,0225 (Ts + T f ) + 110
C = 405 + 0,1 (Ts + T f ) + 360
Ai
para el cobre
Ac
Ai
para el aluminio
Ac
Donde:
Ac =
área de la sección del conductor por espira.
Ai =
área de la sección del aislamiento por espira.
La capacidad térmica promedio se calcula iterativamente variando Tf. Para iniciar
el proceso iterativo se asume Tf como el valor máximo permitido:
250 °C para conductor de cobre.
200 °C para conductor de aluminio.
d)
Pérdidas por corrientes parásitas: Er (p.u.)
Er =
Pérdidas por corrientes parásitas a temperatura Tr
Wr
9
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
e)
NTC 532 (Segunda actualización)
Pérdidas por corrientes parásitas: Es (p.u.)
 T + Tr 
ES =  k

 Tk + Ts 
Tk =
2
(véase el Apéndice A)
234,5 para cobre
225 para aluminio
f)
Pérdidas óhmicas puras: W s
N =
Corriente simétrica de corto circuito
L
= sc
Corriente nominal del devanado
Lr
 T + Tr 
ES =  k

 Tk + Ts 
g)
(véase el Apéndice A)
Se define m:
m=
h)
2
Ws t
C (T k +T s )
Temperatura final del devanado: Tf
T f = ( T k + T s )_ e 2m + E s ( e 2m - 1) - 1_ + T s
(véase el Anexo B)
5.
ENSAYOS
5.1
APLICACIÓN DEL CORTOCIRCUITO
5.1.1
Transformadores con dos devanados
El cortocircuito puede aplicarse en los terminales del lado primario o del secundario dependiendo
de la disponibilidad de la fuente; sin embargo, se prefiere simular la falla sobre el secundario ya
que se aproxima más a las condiciones en servicio.
Para obtener la corriente de ensayo y mantener la tensión en terminales del transformador
durante el ensayo, la tensión de la fuente debe ser mayor que la tensión nominal del devanado
conectado (o de la respectiva derivación).
10
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
La aplicación de la falla se hace preferiblemente mediante el cierre de un interruptor que simula el
cortocircuito, estando el transformador previamente energizado.
Otra forma alternativa consiste en hacer el cierre de un interruptor para energizar el
transformador estando previamente en cortocircuito los terminales del otro devanado.
Cuando se aplica el cortocircuito estando el transformador previamente energizado, la tensión de
la fuente no debe exceder del 110 % la tensión nominal del devanado conectado (o su
derivación) a menos que haya un acuerdo con el fabricante.
Cuando se energiza el transformador estando previamente en cortocircuito, tiende a saturarse el
núcleo y la corriente de magnetización se superpone a la corriente de cortocircuito durante los
primeros ciclos. Para evitar este fenómeno en transformadores con devanados concéntricos
sencillos, el devanado más distante del núcleo se conecta usualmente a la fuente. Para
transformadores con disposición baja tensión-alta tensión-baja tensión o doble devanado
concéntrico, este método de energización requiere acuerdo previo con el fabricante.
5.1.2
Transformadores multidevanados
Para transformadores multidevanados o autotransformadores con devanado terciario o
regulador, las condiciones de los ensayos deben ser acordadas con el fabricante.
Si el devanado primario se conecta a la fuente de alimentación, uno o ambos devanados
secundarios, o uno o ambos de los devanados común o terciario en caso de autotransformadores,
pueden ser conectados en cortocircuito para los ensayos.
Para autotransformadores con devanado terciario pueden considerarse otras condiciones de
falla tales como una fase a tierra o doble fase a tierra, bien sea con el devanado común, en serie,
o ambos conectados a la fuente de alimentación.
5.2
CONEXIONES DE ENSAYO
5.2.1
Ensayo trifásico
Para transformadores de dos devanados se prefiere una fuente trifásica.
Para transformadores multidevanados pueden requerirse ensayos de cortocircuito trifásico y
monofásico con el fin de considerar todas las condiciones y conexiones significativas que de
común acuerdo entre el usuario y el fabricante se seleccionen.
En la Figura 1, se muestran las conexiones del ensayo trifásico.
5.2.2
Ensayo monofásico
5.2.2.1 Transformadores trifásicos. Los transformadores trifásicos pueden ensayarse con una
fuente monofásica cuando no se dispone de fuente trifásica de capacidad adecuada.
En la Figura 2, se muestran las conexiones del ensayo monofásico.
Si el punto neutro no es accesible, el nivel de aislamiento del neutro debe tenerse en cuenta
antes de proceder con los ensayos.
Cuando el neutro está accesible, se pueden aceptar ensayos entre terminales de línea y el
neutro, previo acuerdo entre el usuario y el fabricante.
11
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
Figura 1. Ensayo trifásico
Continúa…
12
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
Continuación…
Figura 1. Ensayo trifásico
5.2.2.2 Transformadores monofásicos. Los transformadores monofásicos se deben ensayar con
una fuente monofásica que no exceda de 110 % de la tensión nominal (o de la derivación
respectiva) a menos que se acuerde un valor diferente entre el usuario y el fabricante.
5.3
CONDICIONES Y AJUSTES INICIALES
5.3.1 El transformador que va a ser probado en el ensayo de cortocircuito debe haber sido
sometido previamente a los ensayos de rutina. Adicionalmente se deben efectuar medidas de
impedancia en diferentes derivaciones del devanado.
5.3.2 La instrumentación, osciloscopios, registradores, elementos de protección, etc., deben
estar calibrados y coordinados para la ejecución del ensayo.
5.3.3 Para asegurar la máxima asimetría de la corriente al instante de la iniciación del
cortocircuito, el mecanismo de cierre del interruptor se debe poder controlar sincronizadamente
en el tiempo de tal forma que el ángulo de cierre esté dentro del rango de ± 15° con relación al
instante en que la tensión pasa por cero.
13
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
Figura 2. Falla trifásica simulada con fuente monofásica
5.3.4 Control de la corriente de falla. Para ensayos en fábrica se acostumbra efectuar una
calibración y ensayo de temporización preliminar con el 50 % de la tensión de alimentación
necesario para producir la corriente de cortocircuito especificada.
Todas los ensayos con tensión igual o mayor al requerido para producir el 95 % de la corriente
simétrica de cortocircuito especificada deben contabilizarse dentro del número de ensayos
requeridos en el numeral 5.4.
La magnitud de la corriente de falla inicial es función de: ángulo del cierre, tensión de
alimentación, impedancia total y relación X/R. El método de control de corriente de falla para
pruebas en fábrica incluye el ajuste de uno o varios de los siguientes parámetros:
14
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
5.3.5
NTC 532 (Segunda actualización)
1)
Control de la tensión de alimentación por medio de reguladores de tensión o
cambios de derivación del transformador sin carga y bajo carga.
2)
Control de la capacidad de cortocircuito disponible mediante arreglos o conexión
de generadores, barrajes y líneas.
3)
Control de la iniciación de la falla con respecto al ángulo de cierre de la tensión de
alimentación.
4)
Inserción de resistencia adicional para compensar la reactancia total.
5)
Selección especial de conexiones de falla o puesta a tierra del neutro en el
transformador.
Límites de tensión en terminales
Durante el curso de cualquier ensayo, la tensión en los terminales del lado de la fuente de
alimentación debe ser mantenido dentro de un nivel entre el 95 % y el 105 % del valor necesario
para producir la corriente de cortocircuito simétrica especificada.
5.3.6
Límites de temperatura
Para transformadores inmersos en líquido, la temperatura del líquido en su nivel superior, al
iniciarse el ensayo, debe encontrarse entre 0 °C y 40 °C.
5.4
MEDICIONES DE TENSIÓN Y CORRIENTE
5.4.1
Medición de tensión
Para las mediciones de tensión, el método recomendado es el uso de registradores oscilográficos
de tensión acoplados a los terminales primarios (lado fuente), por medio de transformadores de
potencial.
En los ensayos de transformadores trifásicos, cuando el devanado primario se encuentra
conectado en delta, los transformadores de potencial se conectan entre línea y línea. Para
devanados primarios conectados en Y, con neutro accesible, los transformadores de potencial se
conectan entre línea y neutro.
Cuando el neutro del devanado primario está conectado a tierra o para el caso de ensayos
monofásicos con una línea conectada a tierra, el uso de divisores de resistencia capacitivos se
considera aceptable.
En todas las mediciones, la calibración del trazo oscilográfico de la tensión debe tener una
precisión mínima de ± 5 %.
Cuando el cortocircuito se aplica a un transformador previamente energizado, la medida de
tensión se debe hacer tan cerca como sea posible de los terminales del transformador en
ensayo.
Cuando la energización se efectúa con los terminales secundarios del transformador previamente
en corto, la medida debe hacerse sobre el lado fuente del interruptor primario.
15
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
5.4.2
NTC 532 (Segunda actualización)
Medición de corrientes
5.4.2.1 Las magnitudes de las corrientes deben medirse sobre los terminales del transformador
conectados a la fuente. Las mediciones de corriente deben efectuarse en cada fase del
transformador en ensayo. El método preferido es mediante el uso de registradores oscilográficos
de corriente acoplados a cada fase por medio de transformadores de corriente.
Cuando las medidas de corriente pueden efectuarse en el lado secundario puesto a tierra o para
ensayos monofásicos con una línea conectada a tierra, se pueden usar derivaciones (shunts) de
corriente.
Las conexiones desde los secundarios de los transformadores de corriente a los respectivos
elementos de acople y registro deben hacerse con cable coaxial apantallado.
Durante el ensayo de cortocircuito se recomienda conectar a tierra el tanque o cuba del
transformador en ensayo, a través de un elemento detector de corriente. Puede usarse con este
propósito un transformador de corriente o una derivación (shunts) de corriente acoplada a un
oscilógrafo. Las dimensiones del elemento detector mencionado se establecen de acuerdo con
los valores de cortocircuito del lado primario. En todas las mediciones la calibración del trazo
oscilográfico de corriente debe tener un precisión mínima de ± 5 %.
En el siguiente diagrama se muestran las conexiones típicas de los instrumentos y elementos de
medición para el registro oscilográfico de tensión y corrientes.
Figura 3. Transformador en ensayo
5.4.2.2 Magnitud de las corrientes. El valor pico de la corriente simétrica es un medio (1/2) del
valor pico-a-pico en la envoltura de la onda de corriente, medido en el punto medio del segundo
ciclo de la corriente de ensayo.
16
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
Si el devanado del transformador en ensayo conectado a la fuente tiene conexión en Y, el valor
pico de corriente asimétrica del primer ciclo en cada fase es medido sobre el oscilograma de las
corrientes en terminales. Si el devanado del transformador en ensayo conectado a la fuente tiene
conexión en delta, el valor pico de corriente asimétrica no se puede determinar directamente de
las medidas en terminales del lado fuente, y en tal caso existen dos alternativas:
1)
Si el devanado del lado de la falla está conectado en Y, se puede medir el valor
pico de corriente asimétrica sobre oscilogramas en el lado de falla (cortocircuito) y
convertir este valor al lado primario o fuente por medio de la relación inversa de
espiras.
2)
Si el devanado del lado de la falla también está conectado en delta, se deben
insertar transformadores de corriente en la delta del lado primario o de la fuente y
medir el valor pico de corriente asimétrica a partir de oscilogramas obtenidos en
esta forma.
5.4.2.3 Cuando la aplicación de la tensión de ensayo se efectúa estando el transformador
previamente en corto, como se mencionó en el numeral 5.1.1, partes del circuito magnético se
saturan y como consecuencia la corriente de excitación requerida para mantener el flujo
necesario puede ser mayor de lo normal. Esto tiene el efecto de reducir la impedancia vista
desde el lado de la fuente y aumentar la corriente en el devanado excitado. Por esta razón se
recomienda que todas las corrientes en este tipo de ensayo sean medidas sobre el lado de la
fuente del transformador en ensayo.
5.4.2.4 Tolerancia en medición de corrientes. La corriente medida, simétrica o asimétrica, en las
fases sometidas a ensayo, no debe ser inferior al 95 % de la corriente especificada, después de
haber tenido en cuenta la variación de la impedancia medida.
5.5
ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DEL ENSAYO DE
CORTOCIRCUITO
5.5.1 Los transformadores sometidos a los ensayos de cortocircuito deben ser evaluados y
considerados satisfactorios si cumplen con lo siguiente:
-
Impedancia de dispersión (leakage impedance) según el numeral 5.5.3.
-
Corriente de excitación según numeral 5.5.4.
-
Inspección visual según numeral 5.5.5.
-
Ensayos dieléctricos normales a los niveles de su especificación una vez
concluido el ensayo de cortocircuito, tensión aplicada y tensión inducida (véanse la
NTC 836 y NTC 837).
Existen otros criterios o mediciones recomendadas que pueden efectuarse durante el curso del
ensayo de cortocircuito pero se realizan cuando han sido claramente solicitadas. Estas
mediciones son:
-
Forma de onda de la tensión en terminales y corriente según el numeral 5.5.2.
17
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
-
NTC 532 (Segunda actualización)
Ensayos de impulso según las normas NTC 836 y NTC 837, a continuación del
ensayo de cortocircuito.
Si estas mediciones se efectúan y se cumplen sus exigencias, es probable que el transformador
no haya sufrido daño mecánico durante los ensayos. Una evaluación conjunta de estas
mediciones podrían indicar la necesidad de un mayor o menor grado de inspección visual para
confirmar resultados satisfactorios. La evidencia obtenida puede ser suficiente para juzgar un
resultado satisfactorio sin realizar ensayos dieléctricos completos.
Cualquier decisión al respecto se debe basar en un acuerdo entre las partes involucradas al
establecer los requisitos y al realizar los ensayos.
5.5.2
Forma de onda de tensión y corriente
Los cambios bruscos en la forma de onda de la tensión o de la corriente durante los ensayos
indican una falla interna.
Cualquier incremento o variación inusual mayor del 5 % en la magnitud de la corriente
determinada a partir de oscilogramas es una indicación de una potencial falla interna o mecánica.
5.5.3
Impedancia de dispersión (leakage impedance)
La impedancia de dispersión medida con base en valores por fase antes de los ensayos de
cortocircuito y después de éstos, no debe presentar una variación superior a los siguientes
porcentajes:
Categoría I
ZT (p.u.)
% de variación permitida
0,029 9 o menor
0,030 0 o mayor
22,5 - 500 (ZT)
7,5
Categorías II y III
Variación permitida =
7,5 % para devanados concéntricos no-circulares, 2 % para
devanados concéntricos circulares.
Categoría IV
Variación permitida
=
2%
El equipo de medida usado debe reproducir dos mediciones iguales consecutivas dentro de un
margen de precisión de ± 0,2 % Se recomienda usar instrumentación digital en ambiente de
temperatura controlada.
18
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
Si se presentan cambios de impedancia, se recomienda medirla en alta y baja tensión. Un
aumento en la impedancia en ambas mediciones puede indicar deformación de un devanado en
una columna del núcleo.
Las medidas de inductancia de dispersión deben efectuarse entre cada par posible de devanados
a continuación de cada ensayo de cortocircuito, pero con un lapso de 15 min después de
efectuado el ensayo.
Los aumentos de inductancia pueden ser indicación de movimientos en los devanados.
Pequeños incrementos después de cada ensayo sucesivo podrían indicar movimientos
progresivos que pueden predecir una falla.
Los movimientos axiales, en transformadores de núcleo con devanados concéntricos, pueden
causar pequeños incrementos en la inductancia, pero el fenómeno puede ser progresivo y
ocasionar una falla. En general los movimientos axiales aumentan las fuerzas de cortocircuito, las
cuales a su vez aumentan el movimiento hasta ocasionar la falla del devanado o de su estructura
terminal de soporte. En este mismo tipo de transformador los pequeños movimientos radiales
aunque causan incremento en la inductancia generalmente no traen consecuencias serias.
Los cambios en impedancia son aceptables siempre que se mantenga la integridad del
aislamiento por esta razón aquellos transformadores que posterior al ensayo de cortocircuito
presenten variaciones en la impedancia que sobrepasen los valores permitidos en no mas del
5 % serán aceptadas si se soportan satisfactoriamente un ensayo de impulso.
5.5.4
Corriente de excitación
El valor de la corriente de excitación medido después de la serie completa de ensayos de
cortocircuito no debe aumentar por encima del valor medido antes de los ensayos en más
del 5 % para núcleos apilados y 25 % con núcleos enrollados.
Se recomiendan mediciones de corriente de excitación a tensión nominal. Medidas a tensión
reducida no son confiables debido a la influencia del flujo remanente en el núcleo y sería
necesario desmagnetizarlo antes de cada medición para obtener resultados aceptables.
El objetivo de este ensayo es detectar cortos entre espiras o entre capas de un devanado.
Cualquier reducción en la corriente de excitación no se considera significativa y puede ser
causada por reducción en esfuerzos mecánicos en el núcleo durante el ensayo.
Cualquier corto entre espiras o entre capas en devanados de transformadores de potencia
producirá un aumento en la corriente de excitación en la respectiva columna del núcleo mucho
mayor que el 5 % permitido por la norma. Sin embargo, en transformadores de distribución con
núcleos del tipo enrollado pueden observarse aumentos hasta del 25 % sin que se afecten las
características de desempeño del transformador debido a las pequeñas distorsiones del núcleo.
Cuando se presume una falla del tipo mencionado se debe obtener una confirmación mediante la
comparación de las pérdidas del núcleo a tensión nominal, antes y después de la serie de
ensayos de cortocircuito. Para transformadores trifásicos se recomienda hacer la comparación
monofásica en cada columna del núcleo.
5.5.5
Inspección visual
La inspección visual del núcleo y las bobinas sirve para detectar movimiento o desplazamiento de
conductores o aislamiento. Normalmente requiere sacar la parte activa fuera del tanque.
19
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
Algunos tipos de daño en la parte interna de los devanados no se pueden detectar en la
inspección visual.
Durante la inspección visual se deben revisar las siguientes partes:
5.5.6
-
Cables, puentes, barrajes y conexiones. Especialmente los relacionados con el
cambiador de derivaciones y devanados reguladores. Adicionalmente se revisan
estructuras de madera, aisladores y encintados.
-
Devanados. Especialmente en las conexiones terminales, puentes y derivaciones.
Se deben inspeccionar los elementos de fijación, espaciadores y anclajes.
-
Aislamiento. Se revisa el estado y alineamiento de espaciadores, aislamiento en
general de las bobinas con el fin de determinar si se justifica el desensamble del
devanado.
-
Núcleo. Se trata de detectar desalineamiento de láminas y decoloración de las
mismas por efecto de temperatura. Se inspecciona la cinta o conexión a tierra del
núcleo para detectar recalentamiento.
-
Selector de derivaciones (TAPS). Se revisan los contactos de selección en busca
de evidencia de recalentamiento y desalineamiento.
Ensayos dieléctricos
El transformador debe soportar todos los ensayos dieléctricos normales al 100 % del nivel de los
requisitos inmediatamente después de la serie completa de ensayos de cortocircuito. Se realizan
de acuerdo con lo establecido en la NTC 836 y NTC 837.
6.
APÉNDICE
6.1
NORMAS QUE DEBEN CONSULTARSE
Las siguientes normas contienen disposiciones que, mediante la referencia dentro de este texto,
constituyen disposiciones de esta norma. En el momento de su publicación eran válidas las
ediciones indicadas. Todas las normas están sujetas a actualización; los participantes, mediante
acuerdos basados en esta norma, deben investigar la posibilidad de aplicar la última versión de
las normas mencionadas a continuación.
NTC 316: 1987, Transformadores. Ensayo de calentamiento para transformadores sumergidos
en líquido refrigerante con elevación de 60 °C de temperatura en los devanados.
NTC 317: 1994, Electrotecnia. Transformadores de potencia y de distribución. Terminología.
NTC 836: 1998, Electrotecnia. Niveles de aislamiento y ensayos para transformadores
sumergidos en líquido refrigerante.
NTC 837: 1997, Transformadores. Ensayo del dieléctrico.
20
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
Anexo A (Informativo)
A.1
VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA CON LA TEMPERATURA
La expresión general que relaciona la resistencia con la temperatura es:
R2 = R1 ( 1 + α1 θ2-1 )
Donde:
α1 =
1
Tk + T1
θ2 −1 = T2 − T1
R1, R2 =
valores de resistencia a las temperaturas T1 y T2.
α1
=
coeficiente de cambio de resistencia con la temperatura, a la temperatura
T1.
Tk
=
234,5 °C para cobre
225,0 °C para aluminio
Por lo tanto:
R 2 T k + T2
=
R1 Tk + T1
A.2
(1)
PÉRDIDAS DEL CONDUCTOR EN UN DEVANADO
Las pérdidas del conductor llamadas también "pérdidas del cobre", "pérdidas de carga", "pérdidas
de cortocircuito", están conformadas por dos (2) componentes:
-
Pérdida óhmicas puras que son directamente proporcionales a la resistencia y por
lo tanto crecen al aumentar la temperatura.
-
Pérdidas por corrientes parásitas (corriente de EDDY), llamadas también
"pérdidas adicionales del conductor", ocasionadas por una distribución o densidad
no uniforme de la corriente en el conductor.
Estas pérdidas son inversamente proporcionales a la resistencia y por lo tanto disminuyen al
aumentar la temperatura.
Definiendo:
W 1, W 2 =
pérdidas ohmicas puras (I2R) a las temperaturas T1 y T2, respectivamente.
21
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
E1, E2
=
NTC 532 (Segunda actualización)
pérdidas por corrientes parásitas (corriente de EDDY), a las temperaturas T1
y T2, respectivamente.
W 2=W 1 [
Tk +T2
] = W 1 (1 + α1 θ2 -1 )
T k +T1
(2)
E2 = E1 [
1
T k +T1
] = E1 [
]
1 + α1 θ2- 1
T k+T2
(3)
P
= W +E
(4)
conductor
Aplicando las relaciones deducidas anteriormente a las pérdidas correspondientes a una
temperatura inicial Ts y una temperatura de referencia Tr se obtienen las siguientes relaciones:
a)
Pérdidas óhmicas puras (I2R) ≈ R
Pérdidas por corrientes parásitas (corrientes de Eddy) ≈1/R
(≈ = proporcionales a ... )
Pérdidas óhmicas puras (l 2 R) a temperatura Ts
Pérdidas óhmicas puras a temperatura Tr
Pérdidas óhmicas puras a temperatura Ts
Pérdidas óhmicas puras a temperatura Tr
b)
=
=
Rs Tk + Ts
=
Rr Tk Tr
Rr Tk + Tr
=
Rs Tk Tsr
(5)
(
6)
Considérense las siguientes definiciones:
Ws =
pérdidas óhmicas puras (I2R) correspondientes a la corriente de
cortocircuito y a la temperatura inicial Ts, tomando como unidades:
(vatios/kg de conductor).
Wr =
pérdidas óhmicas puras (I2R) correspondientes a la corriente nominal del
devanado y a la temperatura de referencia Tr. Tomando como unidades:
(vatios).
N=
M
=
corriente simétrica de cortocircuito I sc
=
corriente nominal del devanado
Ir
peso del material conductor del devanado, (kg).
22
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
Ws =
Isc2 Rs/M = N2 Ir2 Rs/M (vatios/kg)
Wr =
Ir2 Rr (vatios)
W s N 2 Rs N 2
T +T s
=
. =
.[ k
]
M Rr
M
Wr
T k +Tr
W s=W r .
c)
Es =
T +T s
N2
.[ k
]
M
T k+Tr
(7)
Considérense las siguientes definiciones:
Es =
pérdidas por corrientes parásitas (pérdidas por corrientes de Eddy) a la
temperatura inicial Ts, en p.u. con base en las correspondientes pérdidas
óhmicas puras W s.
Er
pérdidas por corrientes parásitas a la temperatura de referencia Tr, en
p.u. con base en las correspondientes pérdidas óhmicas puras W r.
=
Es =
Pérdidas por corrientes parásitas a temperatura Ts
Pérdidas óhmicas puras a temperatura Ts
Es =
Pérdidas por corrientes parásitas a temperatura Tr
Pérdidas óhmicas puras a temperatura Tr
Pérdidas por corrientes parásitas a temperatura Ts
Pérdidas óhmicas puras a temperatura Tr
Pérdidas por corrientes parásitas a temperatura Tr
Pérdidas óhmicas puras a temperatura Ts
x
2
E s R r R r  Rr   T k + T r 
=
.
=  =

Er Rs Rs  Rs   T k + T s 
T k +Tr 
E s = Er 

T k +T s 
d)
2
2
(8)
Pérdidas del conductor.
Pconductor =
pérdidas óhmicas puras + pérdidas por corrientes parásitas
23
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
Es =
NTC 532 (Segunda actualización)
Pérdidas por corrientes parásitas a temperatura Ts (W / kg )
Ws
Donde:
Ws
=
Pconductor =
pérdidas óhmicas puras a temperatura Ts, (W/kg)
W s + W s . Es
(vatios / kg de conductor)
A Ts
(9)
Las pérdidas óhmicas crecen con la temperatura mientras que las pérdidas por corrientes
parásitas disminuyen al aumentar la temperatura, de modo que al hacer la respectiva corrección
por temperatura se obtiene:
P conductor = W s (1 + α s θ f - s ) + W s E s [
A Tf
1
1+ αs θ f -s
]
(10)
En W/kg de conductor
O también:
P conductor = W s
A T
T k +T f
T +T s
+E k
T k+T s
T k +T f
(11)
f
24
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
Anexo B (Informativo)
Temperatura final del devanado durante un cortocircuito
Definiendo:
θ
=
incremento de temperatura en el devanado, (°C).
dθ/dt =
tasa de elevación de temperatura, (°C/seg).
C
capacidad térmica promedio del conjunto conductor-aislamiento del devanado,
=
vatios − seg
°C − kg de cond − aisl
El incremento de temperatura en el devanado será el resultado de la diferencia entre los vatios
generados y los vatios disipados.
dθ Pérdidas del conductor
=
dt
C
(12)
y reemplazando las pérdidas totales, usando ecuación (10).
dθ W s
=
dt
C

1 
(1 + αs θ ) + E s x

1 + αs θ 

1+ α s θ
(1+ α s θ)2 + E s
.d θ =
Ws
dt
c
Para resolver esta ecuación deferencial hacemos:
2
µ = ( 1 + αs θ ) + Es
dµ = 2 (1 + αs θ) αs dθ.
dµ 2 α s W s
=
µ
C
25
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
Integrando:
Ln µ =
2 α s Ws
.t + constante
C
Ln [ (1 + αs θ )2 + E ] =
Para
t=o
θ
2 αs W s
+ constante
C
= o Constante Ln (1 + E)
Ln [ (1 + α s θ )2 + E ] =
Ln [
2 αs W s t
+ Ln (1 + E)
C
(1 + αs θ )2 + E
2 αs W s t
]=
1+ E
C
Llamando a =
α s Ws
C
(1+ α s θ)2 + E = e 2 at
1+ E
Despejando θ:
θ=
 1
1 
(1+ E ) e 2 at − E −1 = 


∞S 
  θS
(
)

e 2 at + E e 2 at −1 −1

Haciendo los siguientes reemplazos:
αs =
1
Tk − Ts
θ = Tf - Ts
m = at
T f = ( T k + T s )_  e 2m + E s ( e 2m - 1) −1 + T s


Donde :
m=
Ws t
C (T k + T s )
(14)
Nota. Una posible simplificación de la ecuación (13), fue propuesta por Panl Narbut para valores de m que cumplan:
26
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
m ≤ 0,6
en ese caso:
Tf ≈ ( Tk + Ts ) x m x (1 + E + 0,6 m) + Ts
(15)
características de soporte térmico y mecánico
Categoría I
6
27
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
Categoría I, III y IV
Notas:
1)
En la categoría I sólo se tiene en cuenta la característica de soporte térmico.
2)
Estas características se deben usar para efectos de especificación y coordinación de las protecciones del
transformador.
28
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
Desplazamiento de la característica ANSI de soporte térmico y mecánico (Curve Shift)
La magnitud de las corrientes de cortocircuito reflejadas en el lado primario para una falla en el lado secundario
dependerá de: 1) tipo de falla; 2) conexión del transformador
Tipo de falla
Primario
Secundario
Trifásica
Trifásica
Línea - línea
Línea - línea
Línea - neutro
Nota. Las corrientes mostradas están en p.u. por unidad, tomando como corriente base la línea para falla trifásica en el
lado secundario.
29
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NTC 532 (Segunda actualización)
Factor de desplazamiento para la característica de soporte térmico y mecánico
Conexión del transformador
Primario
Factor de
desplazamiento
Secundario
0,58
0,58 (si se usan
dos relés)
1,0 (si se usan dos
relés)
0,87
(Alta impedancia en el
neutro)
0,87
1,0
1,0
1,0
30
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 532 (Segunda actualización)
Anexo C (Informativo)
Característica de soporte térmico y mecánico de corrientes de cortocircuito externo
Los transformadores deben ser diseñados y construidos para soportar esfuerzos de tipo
mecánico y térmico resultantes de fallas externas.
Los efectos térmicos resultantes de este tipo de fallas son generalmente aceptables, sin
embargo, los efectos mecánicos llegan a ser intolerables cuando las fallas externas tienen un
carácter repetitivo, debido al efecto acumulativo de los fenómenos de comprensión, fatiga y
desplazamientos internos en el material aislante.
El daño ocasionado será una función de la magnitud, duración y frecuencia de las fallas.
Para cada categoría (I hasta IV) se especifica una característica de soporte térmico y mecánico
(ANSI Transformer Protection Curve) definida por tres segmentos así:
(1)-(2) Capacidad de soporte mecánico para cortocircuito.
(2)-(3) Línea de transición.
(3)-(4) Capacidad de soporte térmico para cortocircuito.
Adicionalmente y a continuación de la característica de soporte térmico y mecánico de
cortocircuito se acostumbra incluir la característica de soporte de sobrecarga. Esto con el fin de
cubrir todo el rango posible de sobrecorrientes.
(4)-(5) Capacidad de soporte de sobrecarga.
La característica de sobrecarga es la misma para las diferentes categorías (I hasta IV).
31
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NTC 532 (Segunda actualización)
Características de soporte térmico y mecánico
Categoría
kVA
Monofásico
kVA Trifásico
Ecuación
5 - 25
15 - 75
37,5 - 100
112,5 - 300
167 -500
500
501 - 1667
501 - 5 000
Transición
(2) - (3)
Soporte mecánico
(1) - (2)
k
Ecuación
I
II
III/IV
1668
o mayor
5001
o mayor
I 2t =k
I 2t =k
I = 0,7 I sys
2
2
Z t
2
(Z k + Z s )
2
I = 0,5 I sys
Soporte
térmico
(3) - (4)
Isys
Ecuación
1
Zt
I 2 t =1250
1
Zt
I 2 t =1250
I
Zt + Zs
I 2 t =1250
Punta -(1)
I2
(p.u.)
T2
(s)
1
Zt
2
I
Zt + Zs
2
Punta -(2)
I2
(p.u.)
0,7
Zt
0,5
Zt + Zs
T2
(s)
k
2
I 2
k
2
I 2
Punta -(3)
Punta -(4)
I3
(p.u.)
T3
(s)
I4
(p.u.)
T4
(s)
I/Zt ó 40
----------I/Zt ó 30
----------I/Zt ó 25
1 250
5
50
0,7
Zt
1 250
5
50
0,5
Zt + Zs
1 250
5
50
2
I 3
I 23
I 23
Notas:
Zt
= impedancia del transformador en p.u., con base en los kVA del transformador con ventilación natural (SELF COOLED kVA).
Zs = impedancia del sistema externo en p.u. (en la misma base de Zt ).
Zs =
1.
2.
3.
4.
MVA del trsnaformador con ventilación natural (O A)
MVA de cortocircuito aportados por el sistema
En la categoría I, el cálculo de I S presenta dos opciones de las cuales se selecciona la menor.
En las categorías III y IV interviene la impedancia equivalente del sistema externo adicionalmente a la propia del transformador.
Las características de soporte térmico y mecánico al cortocircuito descritas deben ser modificadas por un factor de desplazamiento (ANSI CURVE SHIFT FACTOR) que depende
del tipo de conexión del transformador, véase apéndice de la norma.
En la categoría I los esfuerzos térmicos son más significativos que los mecánicos, razón por la cual sólo se considera el segmento (3) (4) correspondiente al soporte térmico
32
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Anexo D (Informativo)
kVA Base de un devanado
-
Normalmente es el valor nominal del devanado asumiendo enfriamiento natural o
autoenfriamiento (self-cooled rating, 0A rating).
-
Para devanados sin enfriamiento natural, se obtiene un valor base equivalente,
multiplicando el valor máximo de placa por un factor:
Tipo de Enfriamiento
Factor
0W
1,0
FOA, FOW
0,6
CORRIENTE BASE DE UN DEVANADO
-
En transformadores de dos (2) devanados o multidevanados pero sin conexión
autotransformadora, la corriente base de cada devanado, se obtiene directamente de
sus kVA base respectivos.
-
En caso de conexiones autotransformadoras se hacen las siguientes distinciones:
a)
Para el devanado serie:
I base
b)
serie
=
kVAbase por fase en el terminal serie ( H )
kV L − N mín imo, con plena capacidad , en el termnal serie ( H )
Para el devanado común:
Ibase
común
= corriente de línea en el terminal común (X) - corriente de línea en el
terminal serie (H) bajo condiciones de carga que presenten máximo
desfase.
33