Subido por jhony.20.m

Laboratorio N° 2

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Laboratorio de Protección Sistemas Eléctricos de
Potencia
TRANSFORMADORES DE PROTECCIÓN
Tema:
Nota:
I.
II.
Apellidos y Nombres:
Nro. DD-106
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Código:
Semestre:
Grupo:
E46613
VI
Lab. Nrº
OBJETIVOS

Determinar las características de transformadores para medición.

Determinar las características de transformadores para protección.

Seleccionar transformadores de instrumento para medición y protección.
INTRODUCCIÓN
Transformadores de Corriente.
Los transformadores de instrumentos tienen la tarea de convertir grandes valores de
corriente y voltaje a valores pequeños que son fácilmente aplicables para los propósitos
de medición. Los relevadores de sobrecorriente se conectan al elemento protegido a
través de transductores primarios de corriente que, proporcionan el aislamiento
necesario entre los circuitos primarios y secundarios y suministran a los relevadores
señales reducidas de corriente o voltaje proporcionales a la corriente primaria.
Existen en la actualidad, distintos tipos de transductores primarios de corriente, entre los
cuales están: los electromecánicos que transforman corriente en corriente, los
transductores que transforman corriente en voltaje, transductores magnéticos que son
sensores de campo magnético de los conductores de línea, los opto eléctricos, en los
que la corriente se convierte en señal lumínica y los denominados discretos la
información se transmite en forma discreta.
Los transformadores de corriente por su aplicación pueden subdividirse en
transformadores de medición y protección, no obstante los transformadores de corriente
en ocasiones se diseñan para realizar ambas funciones. Su corriente nominal por
secundario puede ser de 1 ó 5 Amperios. Este último valor es el más usado en la
práctica.
Las cargas se conectan en serie en los transformadores de corriente, la cual es una
diferencia sustancial con los transformadores de potencial y de potencia.
Transformadores de Potencial.
Las mediciones de voltajes en sistemas con voltajes nominales arriba de 1000 Voltios,
pueden realizarse utilizando transformadores de voltaje. El tipo inducción del
transformador es tan pequeño en construcción con una exactitud de relación de
transformación, que para todos los propósitos prácticos se operan en condiciones sin
carga.
La relación de transformación viene dada por la siguiente expresión, la cual se
determina por el número de vueltas de los devanados:
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La anotación de los terminales usados para transformadores de voltaje, es U-V para el
devanado primario y u-v para el devanado secundario.
Ambos terminales están completamente aislados a tierra. Un solo polo aislado de los
transformadores esta etiquetado con X y el no aislado con U (Figura
Los transformadores no se cortocircuitan, un cortocircuito en el secundario del
transformador destruirá al transformador. Para proteger el lado de alto voltaje se utilizan
fusibles HV y también en el lado del secundario se utilizan fusibles de acuerdo a
capacidad.
Los transformadores de voltaje deben ser aterrizados en el secundario para protegerlo
de altos voltajes en caso de cortocircuitos entre el primario y secundario. Las
conexiones a tierra deben ser seleccionadas de acuerdo a la magnitud de una posible
corriente de cortocircuito. En transformadores de un polo, el terminal X debe ser
aterrizado.
El voltaje de error de un transformador de voltaje es, el porcentaje de desviación del
secundario multiplicado por la relación de transformación del transformador. El error de
voltaje se calcula como positivo, si el valor actual del voltaje secundario excede el valor
de referencia.
El voltaje de error de un transformador de voltaje esta dado por:
Donde:
Fu: error de voltaje en %.
U1: voltaje primario en voltios.
U2: voltaje secundario en voltios.
KN: relación de transformación nominal.
La clase de exactitud de los transformadores de voltaje para mediciones y aplicaciones
de protección, se identifica por un número que da el límite del porcentaje del error de
voltaje del voltaje nominal.
La relación de transformación de cada transformador de voltaje se selecciona para que
bajo condiciones normales de operación (simetría), el voltaje producido en la conexión
serie de los devanados auxiliares es 100 V / 3 = 33.3V, con un cambio de fase de 120º
entre cada devanado. Bajo condiciones normales de operación la suma de los tres
voltajes es cero. El devanado secundario produce un voltaje de 100 V / √3 = 57.8 V.
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La relación de transformación es:
U / √ 3 : 100 V / 3 : 100 V / √ 3.
Polaridad del transformador.
La polaridad de un transformador es la característica que describe la dirección relativa
de las componentes de voltaje y corrientes de carga en los devanados del
transformador. En casi todos los transformadores hay alguna forma de marca,
suministrado por el fabricante, para indicar estas propiedades direccionales. Estas
marcas se conocen como marcas de polaridad. Cuando existe duda de las marcas de
polaridad del transformador puede verificarse con una prueba sencilla, que solo requiere
mediciones de voltaje con el transformador sin carga. En esta prueba de polaridad,
aplica el voltaje nominal a un devanado, generalmente al que resulte más conveniente
para la fuente de voltaje disponible. Se establece una conexión eléctrica entre un
terminal de un devanado y del otro. Por lo general las terminales se conectan
físicamente más próximas de cada devanado. Enseguida se mide el voltaje entre las
terminales restantes, una de cada devanado. Si este voltaje medido es mayor que el
voltaje de prueba de entrada, a la polaridad se le llama aditiva y si es menor, se le llama
sustractiva.
Esta prueba se muestra en la siguiente Figura 2.2.
Otro de los parámetros fundamentales de los transformadores de corriente es su
relación nominal de transformación dada por:
Su selección puede hacerse (como una primera aproximación) sobre la base de que la
corriente máxima esperada por el secundario en régimen normal sea menor que la
corriente nominal del secundario. Es necesario comprobar el comportamiento del
transformador de corriente en régimen de cortocircuito para determinar si en esas
condiciones los errores no son excesivamente grandes, de modo que no afecten el
esquema de protección.
Las normas establecen dos tipos de errores:
_ El error de transformación de corriente (Eti).
_ El error angular de corriente (EA1).
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ntcI2 – I1: es la diferencia angular entre el fasor de corriente real secundaria referida al
primario y la corriente nominal primaria.
ntc: relación de transformación.
I1: corriente primaria.
I2: corriente secundaria.
La corriente residual.
En un sistema de tres hilos, la suma de corrientes es cero, en un sistema de cuatro
hilos, usando este método, la corriente en el cuarto (en el neutro o una corriente de falla
a neutro) puede ser medida.
Para cálculos en cargas asimétricas o fallas en una fuente trifásica, se usa un método
con componentes simétricas en sistemas de cuatro alambres, ocurre un sistema de
secuencia de fase cero, esta corriente de secuencia de fase cero, es:
Puede también ser determinada con una medición de suma de corrientes, como lo
muestra esquemáticamente la Figura 2.3.
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DESARROLLO
1) Con respecto a los transformadores para medición y protección, que tipos de ensayos se
realizan en campo para determinar su estado utilice esquemas de conexión.
2) ¿Qué tipos de transformadores de corriente existen en la actualidad?
3) Existe alguna diferencia entre transformadores de instrumentos de medición y
transformadores para protección.
4) Que sucedería si a un TC´s se le coloca un fusible de protección a la salida del secundario,
es correcto hacerlo, explique.
5) Como se representa simbólicamente en las diferentes normas eléctricas los
transformadores de potencial y los transformadores de corriente.
6) ¿Cuáles son las precauciones que se deben de tener al conectar y manipular los TC's en
un circuito energizado?
7) ¿Qué tan importante es conocer las polaridades de los transformadores de
instrumentos?
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8) Realice la selección de transformadores de medición y protección de tensión y corriente
para una línea en 138 KV, 60 Hz, Scc=150 MVA en la misma salida, IN = 80A, altura de
instalación 4800 msnm.
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