Diseño Del Transformador Zig-zag

DISEÑO DEL TRANSFORMADOR ZIG-ZAG EN LA BARRA DE 10.5 KV EN LA SUBESTACIÓN DE CACHIMAYO.

Para el diseño del transformador transformador Zig-Zag, Zig-Zag, se hizo cálculos de cortocircuito cortocircuito trifásico y monofásico con el software Neplan 5.3.51 en barra de 138 kV y 10.5 kV. En la barra de 138 kV. Corriente de falla trifásica:  I  f  3    1406 A

Corriente de falla monofásica:  I  f  1    1882 A

En la barra de 10.5 kV. Corriente de falla trifásica:  I  f  3    3746 A

El transformador de potencia tiene las siguientes características: 138/34.5/10.5 kV.

a V CCAT CCAT  BT 

3 MVA = 3.25% (secuencia positiva y negativa)

a V CCAT CCAT  BT 

3 MVA = 2.44% ( secuencia cero).

Cálculo de la impedancia de la red en138 kV.

V  

 Z1  Z 2 

2

138

……………………..(a)

S  ……………………..(b)

S

3 xI cc 3  xVn  

S

3x1.4 1.406 06x138 138  336 336.07 .07MVA

Reemplazando en la ecuación (a) se tiene:

138 

 Z1  Z 2 

 Z 0 

2

336.07

 56.67 Ω

V  f     Z1  Z 2   I  f  1 

……………………..(c)

3 138000

 Z 0 

3 1882

56.67 7  56.6 56.67 7   56.6

3

 Z 0   13.66 Ω En la siguiente figura se tiene las redes de secuencia, y se tendrá como base:

Sb  100 MVA. Vb  138kV . Con los datos de la potencia base y la tensión base, calculamos la impedancia base.

 Z b 

V b  S b

2



138 100

2

 190.44 Ω

Cálculo de las impedancias del transformador de potencia en 138 kV. 2

 100   138   1.083 p.u.  ZT 1  0.0325 x  x    3   138   ZT 1  ZT  2   1.08 1.083 3x190. 190.44 44  206. 206.31 31Ω De la misma manera para la secuencia secuencia cero (0). 2

 100   138   ZT  0  0.0244 x   x  138   0.813 p.u. 3      ZT  0  0.813 0.813x190.4 190.44 4  154. 154.89 89 Ω Conexión de un transformador Zig-zag a tierra en el nivel de 10.5kV.



Se debe de limitar la corriente de falla a tierra al 10% de la corriente de falla trifásico, a fin de evitar que actúe la protección de fase a fase innecesariamente.

 I  f 1

 10% I f  3 

 I  f  1   0.10 x 3746 A  374.6 A

 I 0



 I 0



 I  f  1  3 374.6 3

 124.87 A

Reflejando la  I 0  en el lado de 138kV.

 I 0

 124.87 x

 I 0 

10.5 138

 9.5 A

………………………………(d)

V   Z1  ZT 1  Z 2  ZT  2  Z0  ZT  0  Z P 

 Z P  

V   I 0



 Z1  ZT 1  Z 2  ZT  2   Z0  Z T  0



………………………………(e)

Reemplazando en la ecuación (e), se tiene: 138000

 Z  P  

3

  56.67 .67  206 206.31  56.6 6.67  206.3 6.31 13.66  154.8 54.89 9

9.5

 Z  P   7689.26 Ω En 10.5kV. 2

 10.5   Z P   7689.26 x    44.51 Ω  138   Z 19 

 Z  P  3



44.51 3

 14.84 Ω

Considerando que el transformador Zig-zag tenga una impedancia homopolar homopolar de 15 Ω.

 Z 19   14.84 Ω 4.84 x3  44.52 .52 Ω  Z P   14.8

En 138kV. 2

 138   7691.61 Ω  Z P   45 x    10.5  Una vez calculado calculado

la impedancia impedancia homopolar homopolar del transformador transformador Zig-zag; Zig-zag;  Z  P  ,

calculamos la nueva corriente homopolar en la ecuación (d). 138000

 I 0 

3 56.67 .67  206.31 .31  56.67 6.67  206.3 6.31 13.66 154 154.89 .89  7691. 691.61 61

 I 0   9.50 A En 10.5kV.

 I 0  9.50 x

138 10.5

 124.86 A

Por consiguiente la corriente de falla monofásica es: 3 Io

 I  f  1   3 x124.86  374.60 A

Si tomamos  I  f  1    374.60 A  como corriente máxima de falla a tierra se tendrá un transformador Zig-zag de: a) Impedancia homopolar: 14.84 Ω b) Corriente nominal en el neutro durante 10 segundos: 374.60 A.  Ahora la potencia equivalente del transformador transformador Zig-Zag será.

 P ZZ 

V  3

xI f  1 xK 

Donde: K: Factor que determina el transformador de dos devanados, conexión Zig-zag, en un tiempo de 10 segundos.(Ver el cuadro siguiente) Escala tiempo

Conexión Estrella - Delta

Conexión Zig-Zag 2.4 a 13.8kV

23 a 34.5 kV

46 kV

69kV

92kV

K3, para tres fases 10 segundos

…..

0.064

0.076

0.080

0.085

0.092

1 minuto

0.170

0.104

0.110

0.113

0.118

0.122

2 minutos

0.240

0.139

0.153

0.160

0.167

0.174

3 minutos

0.295

0.170

0.187

0.196

0.204

0.212

4 minutos

0.340

0.196

0.216

0.225

0.235

0.245

5 minutos

0.380

0.220

0.242

0.253

0.264

0.275

K1, para un simple fase ( uno de los tres) 1 minuto

0.057

0.033

0.037

0.040

0.043

0.046

2 minutos

0.080

0.046

0.051

0.055

0.060

0.064

3 minutos

0.098

0.057

0.064

0.068

0.074

0.080

4 minutos

0.113

0.065

0.073

0.078

0.084

0.091

5 minutos

0.127

0.073

0.082

0.088

0.095

0.102

(*) Estos son valores son calculados calculados sobre la base inicial del promedio de temperatura del bobinado bobinado que no más de 75 ºC, esto es el calor de las pérdidas de carga en todo todo el transformador almacenado, y la temperatura temperatura final no debe exceder los valores permitidos. Los valores son solamente aplicables a los transformadores diseñados a tener 100 de impedancia. (**) Electrical Transmission Transmission and Distribution Reference book by Central Station of the Westinghouse Electric Electric Corporation.

 P ZZ  

3x10.5 10.5x 374. 374.60 60x 0.06 0.064 4  436. 436.01 01kVA