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CORRIENTE DIFERENCIAL EN LOS TRANSFORMADORES DE POTENCIA (Abril 2017) Flores Oré, Jhordy Victor Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Universidad Nacional de Ingeniería Lima, Perú
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I.-OBJETIVO La siguiente experiencia utiliza el circuito denominado circuito diferencial, el cual sirve para verificar el funcionamiento correcto de los transformadores de potencia.
II.-FUNDAMENTO TEÓRICO TRANSFORMADORES transformador es una máquina estática de corriente variar alguna función de la corriente alterna, que permite variar Un
como el voltaje o la intensidad, manteniendo la frecuencia y la potencia, en el caso de un transformador ideal. Para lograrlo, transforma la electricidad que le llega al devanado de entrada en magnetismo para volver a transformarla en electricidad, en las condiciones deseadas, en el devanado secundario.
separar ambos circuitos, adaptando al mismo tiempo las magnitudes de la red a la de los instrumentos, que generalmente están normalizados en unos valores de 5 A para los amperímetros y 110-220 V para los voltímetros (a plena escala).
TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES DE CORRIENTE Tienen por misión reducir la corriente de la red a valores más apropiados a las escalas de los instrumentos (5 A en general y a veces también 1 A a plena escala). Se conectan en serie con la línea. En el secundario se conectan en serie los amperímetros y bobinas amperimétricas de los aparatos de medida.
PARÁMETROS DE LOS TRANSFORMADORES DE CORRIENTE Error de intensidad o de relación: Indica la desviación porcentual de l a corriente realmente existente en el secundario I2 con respecto a la que debería existir si el transformador fuera ideal, I1/Ki es decir: I 2
La importancia de los transformadores, se debe a que, gracias a ellos, ha sido posible el desarrollo de la industria eléctrica. Su utilización hizo posible la realización práctica y económica del transporte de energía eléctrica a grandes distancias. Los transformadores eléctricos de potencia sirven para variar los valores de tensión de un circuito de corriente alterna, manteniendo su potencia . Como ya se ha explicado anteriormente en este recurso, su funcionamiento se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética. Como los niveles de corriente del sistema de potencia son muy elevados, los instrumentos de medida y los relés de protección no se pueden conectar en forma directa y lo hacen a través de transformadores de medida. A estos transformadores se los denomina transformadores de medida y se clasifican en: -Transformadores de corriente -Transformadores de tensión.
TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES DE MEDIDA En la práctica es frecuente el empleo de tensiones y corrientes elevadas que conviene medir. Sin embargo, no es posible proceder a una conexión conexión directa de los aparatos de medida a los circuitos de A.T. Debido al peligro que presentaría el personal que se acercara a los instrumentos. Los transformadores de medida permiten
I 1 K i
I 1 K i
Error de fase: Es la diferencia de fase existente entre los vectores I1, e I2, y se expresa en minutos. Clase de exactitud: límite de error admisible tanto en la magnitud como en la diferencia de fase. 0,1 – 0,1 – 0,2 – 0,2 – 0,5 – 0,5 – 1 – 1 – 3 3 – 5 5
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PROTECCIONES DIFERENCIALES La protección diferencial de corriente basa su operación en la primera ley de Kirchhoff, donde la diferencia de l as corrientes en un nodo debe ser igual a cero. Para esto se hace imprescindible medir las corrientes entrantes y salientes a un nodo o elemento dado del sistema.
Principio de acción de las protecciones diferenciales En régimen normal al igual que para cortocircuitos externos (K2), no hay diferencias de corrientes dado que, idealmente, las corrientes en ambos devanados tienen el mismo sentido y la misma magnitud, por tanto, no circula corriente alguna por la bobina de retención del relé. Para el caso de un cortocircuito interno en el transformador de potencia o en los terminales (K1), las corrientes pueden alcanzar magnitudes diferentes y de sentidos contrarios, dirigiéndose al punto de fallo. Por tanto, aparecerá una alta corriente diferencial que circulará por el relé y lo hará operar. “Este método es aplicado como protección principal en los sistemas eléctricos de potencia porque, es insensible (trabajo ideal) a fallas externas, y muy sensible a los fallos internos en el elemento protegido”. Los factores que afectan la protección diferencial de corriente en los transformadores de potencia son:
Corriente de magnetización. Imposibilidad de igualar las corrientes secundarias de los TC, más aún si se incluyen el cambia taps de los transformadores de potencia. Saturación de los TC en presencia de cortocircuitos externos. Apertura de conductores en el circuito secundario de los TC.
III.-CIRCUITO III.-CIRCUITO A UTILIZAR Y PROCEDIMIENTO 1. Primera Parte
Poner R1 y R 2 al máximo y abrir la rama donde se encuentran A3 y R2. Al alimentar el circuito, comprobar que la lectura de A2 sea cero. En caso de no serlo, desconectar la rama de R1 y R2 y tomar los valores de A1 y A0 para este primer punto. Reducir entonces el valor de R1 hasta obtener 10 A en el amperímetro A2. Tome por lo menos 15 juegos de valores de A1, A2 y AD, variación de A2 entre 10 A y cero.
2. Segunda Parte Poner R1 en un valor tal que A2 mida 5 A, y estando conectada la rama de A3 y R2, reducir esta última hasta obtener en A3 una lectura de 5 A. Aumentar entonces R2. Tomando por lo menos 10 puntos para los que medirá los valores de A1, A3 y AD. La variación de A3 será entre 5 A y cero y la lectura de A2 debe mantenerse constante en 5 A. R2 simula una falla dentro del transformador T.
IV.-EQUIPOS O INSTRUMENTOS A UTILIZAR
Relé Diferencial
01 Transformador de 220/110 V, 1KVA. 02 Amperímetro o pinza amperimétrica digital 0 – 0 – 5 5 A (A1, A3). 01 Amperímetro – Amperímetro – Amperímetro Amperímetro de pinza digital de 0 – 10 – 10 – 50 50 A (A2). 01 Amperímetro – Amperímetro – Amperímetro Amperímetro de pinza digital de 0 – 0.2 – 0.2 – 1 – 1 – 5 5 A (AD). 03 Transformadores de corriente 10/5 A. 02 Resistencias de 220 Ω, 10 A. (o carga similar resistiva)
REFERENCIAS
http://www.cucei.udg.mx/maestrias/electrica/sites/def ault/files/proteccion_diferencial_de_transformadores _de_potencia.pdf