PRESENTADOR POR: HUANCA MAQUERA ALEX EMERSON MAYTA VILCA CLAYTON YULIÑO CUTI CONDORI WILIAM SE HABLARA ACERCA DE: TANSFORMADORES FALLAS EN TRANSFORMADORES CRITERIOS DE PROTECCION CRITERIOS CON FUSIBLES TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN Monofásicos: se emplean en zonas rurales o de difícil acceso Trifásicos: tienen menor capacidad de los transformadores de potencia (30KVA, 45KVA, 500KVA. Depende de la carga a conectar (residenciales, comerciales e industriales TRANSFORMADORES OBJETIVOS: En este presente trabajo se tratará de aplicar el sistema de protección asociado a un transformador de potencia. Una vez estudiadas las funciones del sistema de protección, se determinarán los criterios de ajuste aplicable al transformador y se realizarán los cálculos necesarios para la realización de los ajustes de las protecciones del mismo. TRANSFORMADOR: MISION DEL TRANSFORMADOR Su funcionamiento se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética, transformando la electricidad que le llega al devanado primario en energía magnética, que se convierte de nuevo en electricidad en las condiciones deseadas en el devanado secundario. PARTES DE UN TRANSFORMADOR QUÉ ES PROTECCIÓN PROTECCION DE TRANSFORMADOR QUE PASA SI UN TRANSFORMADOR FALLA: Costos de reparación o sustitución Perdida de la producción Periodos de indisponibilidad del equipo Puede afectar a otros equipos Adyacentes CAPACIDAD EN KVA Categoría MONOFASICOS TRIFASICOS I 5 a 500 15 a 50 II 501 a 1667 501 a 5000 III 1668 a 10000 5001 a 30000 IV mayor a 10000 mayor a 30000 OBJETIVO DE LA PROTECCIÓN Objetivo De La Protección Del Transformador: Minimiza el tiempo en el cual el equipo va a soportar las condiciones anormales Pequeños transformadores se protegen con fusibles En transformadores de más capacidad el despeje debe ser instantáneo para la falla interna. TIPOS DE CONEXIONES EN TRANSFORMADORES: Conexión delta - delta: Conexión delta - estrella Conexión estrella - estrella Conexión estrella - delta Conexión de transformadores en bancos Trifásicos Transformadores conectados en paralelo MANTENIMIENTO Y FALLAS COMUNES EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Los transformadores de potencia son elementos clave en la industria, estos se encuentran presentes en subestaciones de generación, transmisión, subtransmisión y distribución de energía eléctrica. Transformador de potencia TIPOS DE MANTENIMIENTO ❑ MANTENIMIENTO PREDECTIVO En este tipo de mantenimiento, suelen realizarse los siguientes tipos de ensayos dieléctricos 1. Prueba de tangente delta: Permite determinar si el aislamiento ha experimentado cambio físico en su estructura, proporcionando una idea de las pérdidas dieléctricas en el aislamiento 2. Resistencia de aislamiento: Permite detectar el envejecimiento y la degradación prematura de las características de aislamiento entre dos elementos conductores del transformador 3. Relación de transformación: Permite evaluar el estado del bobinado para proporcionar la relación de tensión esperada. Este tipo de prueba ayuda a identificar problemas tales como espiras abiertas, cortocircuitadas, conexiones incorrectas, problemas internos del núcleo magnético, etc. 4. Prueba de resistencia óhmica de devanados: Permite verificar que no existan problemas de conexión o daño existente en los devanados del transformador. 5. Análisis físico-químico del aceite dieléctrico: Permite la detección del envejecimiento del papel aislante, formación de lodos, contenido de humedad, rigidez dieléctrica, color (apariencia visual del aceite), entre otros. 4. Análisis cromatográfico: El objetivo es verificar el contenido de gases disueltos en el aceite, los cuales son indicativos de problemas internos que pueden producir una falla. Se utiliza una jeringa de vidrio para la extracción provista de válvulas para el sellado. Recolección de prueba de aceite dieléctrico ❑ MANTENIMIENTO PREVENTIVO: Mantenimiento programado de acuerdo a un cronograma establecido con la finalidad de identificar futuras fallas o averías en las piezas o componentes del transformador; en la mayoría de casos, estas se identifican de forma visual, realizando una inspección a detalle de todas las partes del transformador en búsqueda de indicios de desgaste. ❑ MANTENIMIENTO CORRECTIVO: Es el tipo de mantenimiento que se desea evitar por los costos que representa una parada inesperada de la subestación eléctrica, además del costo por la reparación, reemplazo de piezas, hasta la pérdida total del transformador. Suelen realizarse tras incidentes causados por error humano al momento de realizar maniobras de instalación o puesta en servicio, y también por falta de mantenimiento preventivo. Fallo e incendio de transformador en aceite Entre las fallas mas comunes tenemos: ✓ Falla en el devanado El alto voltaje y la baja corriente eléctrica corren en el devanado primario, y es a través del voltaje de inducción electromagnética que baja al secundario. Los devanados pueden soportar estrés dieléctrico, térmico y mecánico durante este proceso, pero a veces es tanto que resulta en una falla y una posterior ruptura. Estas son los tipos de problemas que pueden surgir: o Falla dieléctrica Caída de un rayo sin contar con descargadores. Las razones de los altos niveles pueden ser: Fallas de voltaje. o Falla térmica o Falla mecánica ✓ Falla del bushing Causa de la falla: por aflojamiento de los conductores causado por vibraciones en el transformador, lo que conlleva a sobrecalentamientos y deterioro del papel aislante y aceite dieléctrico. Por rotura de sellos del cojinete, por presencia de agua o desgaste. ✓ Fallas del núcleo . ✓ Fallas en el tanque ✓ Fallas en el sistema de protección. El sistema de protección se encarga de proteger el transformador eléctrico de cualquier falla que presenta y al instante resolverlo lo más pronto posible. Caso contrario lo aísla para poder evitar el mayor daño posible. falla en el relé buchholz, válvula de alivio, protección contra sobrecargas, entre otros. ✓ Fallas en el sistema de refrigeración. La posible falla en el sistema de refrigeración se debe al incremento de calor y acumulación de gas Protección de trasformadores El trasformador de es uno de los elementos importantes del sistema eléctrico. La elección apropiado puede estar condicionado tanto por consideraciones técnicas, de confiabilidad económicas y por el tamaño del trasformador. En la protección del trasformador se están utilizado técnicas de procesos avanzados a través de señales numéricas y recientemente introducciones artificial, lo cual facilita tener una protección mas rápida, segura y confiable para el trasformador. Esquemas generales de protección de un trasformador. Protecciones mecánicas RELÉ BUCHHOLZ. El relé buchholz protege las fallas dentro del tanque del transformador. El rele buchhlz se instala en la tubería que conecta al cuerpo del trasformador con su tanque conservador. Este relevador produce una señal de alarma y desconexión, es decir desernegisa el trasformador cuando se detecta producción de gases generados por condiciones anormales a la operación del trasformador. El relé buchhlz tiene dos formas de detección las cuales son. En caso de una pequeña sobrecarga, el gas producido por la combustión de gas suministrado se acumula en la parte de arriba del relé y fuerza al nivel de aceite a que baje. Un switch flotante en el relé es usado para disparar una señal de alarma. Este mismo switch también opera cuando el nivel de aceite es bajo, como en el caso de una pequeña fuga del refrigerante. • En caso de producirse un arco, la acumulación de gas es repentina, y el aceite fluye rápidamente dentro del conservador. Este flujo de aceite opera sobre el switch adjunto a una veleta ubicada en la trayectoria del aceite en movimiento. Este switch normalmente activa un circuito interruptor automático que aísla el aparato antes de que la falla cause un daño adiciona. En su interior tiene dos flotadores que al bascular activaran Una alarma. Protección eléctrica del trasformador Relé diferencial 87T. Es un relé diseñado para detectar fallas a través de la medida de la magnitud y la diferencia angular entre las corrientes de los extremos de la zona cubierta por el sistema de protección. En esencia su fundamento se basa en que las sumas de las corrientes que entran y salen de la zona de protección, debe ser siempre cero, excepto cuando exista una falla interna. El relé 87 esta mas ligada al transformador por su uso generalizado, aunque se usa en otro tipos de sistemas. Relé diferencial 87T. Sus características: • • • • • • Selectividad total. Alta velocidad. Estabilidad para falla externas. Se utiliza como protección principal. No necesita señales de tensión. Alta sensibilidad. Relé diferencial 87T- principio de operación. Se basa en la ley de nodos de Kirckhoff. Para esto requiere medir las corrientes entrantes. Funciona cuando el vector diferencia de las cantidades de corriente entrantes al nodo excede la cantidad determinada como ajuste. En un trasformador sano: En un trasformador en falla. potencia entrada = potencia de salida Potencia entrada ≠ potencia de salida PROTECCIONES DE SOBRECORRIENTE –50/51/51N. Con las protecciones hasta ahora el transformador de potencia queda protegido ante faltas internas. Pero puede darse la situación de faltas externas, que no estarían dentro del alcance de la protección principal. Por tanto, han de añadirse protecciones de respaldo que actúen como complemento de las protecciones principales de barras, líneas y cables que alimentan al transformador. La función de protección de sobre corriente 51/51N se emplea para la detección de faltas externas y operación como respaldo ante la no actuación de las protecciones principales del transformador de potencia. El funcionamiento del relé de sobre corriente depende de dos variables: • El nivel de corriente mínima de operación • La característica de tiempo de operación Clasificación de acuerdo de tiempo de operación. Protección de sobre corriente instantánea (50): una vez superado el valor de referencia, operan de manera inmediata, sin tiempos de retardo en su operación. Su ajuste ha de realizarse teniendo en cuenta que no puede actuar ante faltas externas, y su valor debe ser ajustado por encima de la corriente de Inrush. Protección de sobre corriente de tiempo definido (51/51N): El transformador en estudio consta de un devanado terciario. Para protegerlo efectivamente, se utiliza esta función que debe actuar en el caso de que las protecciones de respaldo de los devanados primario y secundario no lo hagan, ya que aparecen corrientes elevadas en el terciario. Función 51: • Detecta faltas polifásicas y/o monofásicas en el sistema y en la acometida del transformador, pudiendo ejercer adicionalmente respaldo para faltas en otros niveles de tensión. • Puede faltas en el terciario (bifásicas y trifásicas) pero los tiempos de actuación serán presumiblemente muy elevados. Las faltas en el terciario se detectarán con la protección diferencial. Función 51N. • No detecta faltas en el terciario • Detecta faltas a tierra en el sistema y en la acometida del transformador. La sobre corriente de tiempo definido puede tener dos tiempos característicos ajustables: • Tiempo fijo: introducen un tiempo fijo ajustable de retardo en la operación, siendo este independiente del valor de la corriente de entrada. • Tiempo inverso: mientras mayor sea la corriente aplicada, menor es el tiempo de operación.
