Transformadores de Medida y Protección - Climatización de Ambientes

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

(Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA) FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA E.A.P. INGENIERÍA ELÉCTRICA Tema:

Transformadores de Medida y Protección - Climatización de Ambientes

Curso:

Diseño de Subestaciones Eléctricas

Profesor:

Ing. Huber Murillo Manrique

Alumnos: Pichilingue Chalco Steven Quiquia Rodríguez Edgardo Giovanni Zegarra Chamorro Anthony

Semestre :

2018-II

Ciudad Universitaria, Universitaria, 13 de Septiembre del 2018

ÍNDICE CAPÍTULO I: TRANSFORMADORES DE TENSIÓN PARA MEDIDA Y PROTECCIÓN 1.1 Definiciones generales 1.2 Transformador de tensión para medida 1.2.1 Clase de precisión 1.3 Transformador de tensión para protección 1.3.1 Clase de precisión

2 2 3 3 4 4

CAPÍTULO II: TRANSFORMADORES DE CORRIENTE PARA MEDIDA Y PROTECCIÓN 2.1. Clase de precisión para protección y medida 2.2. Datos Característicos para Transformadores de corriente

5 5 6

CAPÍTULO III: CLIMATIZACIÓN DE AMBIENTES 3.1 Calentamientos admisibles 3.2 Objeto de la ventilación 3.2.1 Renovación del aire 3.3 Aberturas de ventilación 3.3.1 Ejemplo aplicativo del nomograma DATOS:

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ANEXOS

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BIBLIOGRAFÍA

DISEÑO DE SUBESTACIONES ELÉCTRICAS

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CAPÍTULO I: TRANSFORMADORES DE TENSIÓN PARA MEDIDA Y PROTECCIÓN Los transformadores de tensión tienen como característica general un único núcleo magnético, y normalmente se diseñan con uno o varios arrollamientos en el secundario. La diferencia entre los transformadores de tensión para medida y protección radica en la alimentación del arrollamiento del secundario.

1.1 Definiciones generales Tensión máxima para instalaciones (Um): Tensión entre fases máxima asignada con respecto a su aislamiento.

Tensión asignada (Un): Tensión del primario y secundario especificada en placa del transformador.

Error de tensión y de fase admisible: Es la desviación que se encuentra en la tensión y la desviación de fase entre los vectores de las tensiones del primario y del secundario, El límite según la NORMA IEC 60044-1 no deben sobrepasar los valores de la siguiente tabla con una tensión comprendida entre el 80% y el 120% de la tensión asi gnada y para una carga secundaria comprendida entre el 25% y el 100% de la carga de precisión con un factor de potencia 0.8 inductivo.

Clase de precisión

Error de tensión ± __%

Desfase ± __minutos

0.2

0.2

10

0.5

0.5

20

1

1

40

Potencia asignada(Sn): Valor de potencia aparente que el transformador tiene que cumplir según su clasificación en la tensión secundaria asignada.

Carga asignada(Zn): Potencia nominal de las cargas que se van a conectar al secundario del transformador.

Factor de tensión asignado: Factor por el que es preciso multiplicar la tensión primaria asignada a fin de poder determinar la tensión máxima para la que el transformador de tensión debe responder a los requisitos de calentamiento, durante un tiempo especificado, así como a los requisitos de precisión correspondiente.

Altitud: A causa de la baja presión atmosférica se reduce la capacidad del aislamiento principal de los transformadores. Para altitudes superiores a 1000m se adapta el nivel del


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aislamiento. Las características que muestra la figura son válidas para tensiones a frecuencia industrial y para tensiones asignadas soportadas tipo impulso.

Factor de corr ección por altitud

Fórmula para la elección de transformadores:

Donde U es la tensión asignada soportada convencional a los impulsos bajo condiciones de atmósfera estándar de referencia Uk es la tensión asignada soportada a frecuencia industrial en el lugar de montaje. Ka es el factor de corrección de altitud. Ejemplo: Para una Tensión asignada soportada convencional de 75kV (1,2/50 μs) en una altitud de 2500 m se calcula un nivel de aislamiento en atmósfera estándar de referencia mínima de 90kV (75 kV · 1,2 = 90 kV)

1.2 Transformador de tensión para medida En éstos la tensión secundaria es, en las condiciones normales de uso, prácticamente proporcional a la tensión primaria y desfasada con relación a la misma un ángulo próximo a cero, para un sentido apropiado de las conexiones.

1.2.1 Clase de precisión La clase de precisión de un transformador de tensión para medida, está caracterizada por un número (índice de clase) que es el límite del error de relación, expresado en tanto por ciento, para la tensión nominal primaria estando alimentado el transformador con la “carga de precisión”. Esta precisión debe mantenerse para una tensión comprendida entre el 80% y el 120% de la tensión nominal con una carga comprendida entr e el 25% y el 100% de la carga de precisión. Las clases de precisión para los transformadores de tensión son: 0,1, 0,2, 0,5, 1 y 3. Guía de aplicación: Clase 0,1 - Laboratorio. Clase 0,2 - Laboratorio, patrones portátiles y contadores de precisión. Clase 0,5 - Contadores normales, aparatos de medida.


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Clase 1 - Aparatos para cuadro. Clase 3 - Para usos en los que no se requiera una mayor precisión.

1.3 Transformador de tensión para protección Son los transformadores de tensión destinados a alimentar relés de protección. Si un Transformador de tensión(TT) va a ser utilizado para medida y para protección, normalmente no es necesario que existan dos arrollamientos separados como en los Transformadores de corriente(TC) salvo que se des ee una separación galvánica. Por ello, en la norma IEC, a los TT para protección se les exige también que cumplan una clase de precisión como TT para medida.

1.3.1 Clase de precisión Los TT para protección, salvo los arrollamientos de tensión residual, deben especificarse también como TT para medida. La clase de precisión, como TT para protección, está caracterizada por un número que indica el error máximo, expresado en tanto por ciento al 5% de la tensión nominal. Este número va seguido de la letra “P”. Las clases de precisión normales son: 3P y 6P.


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CAPÍTULO II: TRANSFORMADORES DE CORRIENTE PARA MEDIDA Y PROTECCIÓN 2.1. Clase de precisión para protección y medida Según Norma IEC

Según Norma ANSI

Clase

Utilización

0.1

Calibración

0.3

Medición en Laboratorios, alimentación de integradores de sistemas de potencia.

0.6

Instrumentos de Medición e Integradores. Watthorímetros para Facturación

1.2

Amperímetros de Tableros. Amperímetros de Registradores. Vatímetros de Tableros. Watthorímetros Indicadores. Fasímetros Indicadores. Fasímetros Registradores Frecuencímetros de Tableros. Protecciones Diferenciales. Relevadores de Impedancia. Relevadores de Distancia, etc.

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Relevadores de Protección en general

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2.2. Datos Característicos para Transformadores de corriente Corriente nominal primaria (Ipn) Corriente nominal secundaria Corriente nominal de cortocircuito ( Ith) Corriente nominal dinámica (Idyn), normalmente 2.5Ith Corriente térmica nominal permanente, normalizada a 150% de Ipn Factor Límite de precisión (FI),para protección, relación entre el valor de la corriente primaria en la cual la saturación del núcleo provoca errores compuestos hasta el 5% (clase 5P) yel 10% (clase 10P) y el valor nominal de la corriente primaria ● Factor de seguridad Fs, para medida, el valor normal de Fs es 5-10-15 ● Prestación, referido al valor nominal de corriente secundaria, calculado considerando la carga real del instrumento más la carga resultado de la resistencia que se conecta. ● ● ● ● ● ●

● Norma de referencia Nota: Es importante que el secundario del transformador esté siempre con la carga de su prestación nominal o en su defecto cortocircuitado.

CAPÍTULO III: CLIMATIZACIÓN DE AMBIENTES DISEÑO DE SUBESTACIONES ELÉCTRICAS

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3.1 Calentamientos admisibles - En Transformadores en baño de aceite Los transformadores de distribución MT/BT en baño de aceite son, salvo excepciones, de circulación natural del aceite por convección y bobinados con aislamientos clase A. Los calentamientos admisibles,

∆ Ө,

son:

-Arrollamientos con aislamiento clase A y circulación natural del aceite:

65° C

-Aceite en su capa superior, en transformadores con depósito conservador o bien de llenado integral: 60 ° C

- En transformadores secos Los transformadores MT/BT secos son casi siempre arrollamientos con aislamiento clase F. -Calentamiento máximo admisible:

100° C

3.2 Objeto de la ventilación El objeto de la ventilación de los CT (centros de transformación) es evacuar el calor producido en el transformador o transformadores debido a las pérdidas magnéticas (pérdidas en vacío) y las de los arrollamientos o pérdidas en el cobre por efecto Joule (pérdidas en carga). A título orientativo se especifican a continuación las pérdidas en transformadores de distribución MT/BT, en aceite y secos, mostrados en la parte de anexos

3.2.1 Renovación del aire El volumen de aire necesario por segundo ( ) para absorber las pérdidas del transformador, o los transformadores será:

 = /(1.16 ∗ )m3/s siendo: las pérdidas totales del o de los transformadores en kW, y Ө el aumento de temperatura admitido en el aire (máximo 20° C: pero UNESA recomienda no sobrepasar los 15° C.


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3.3 Aberturas de ventilación La determinación de la superficie de las aberturas de entrada (q1) y salida (q2) del aire, en función de la diferencia de altura entre ambas y del aumento de temperatura del aire, puede realizarse mediante un nomograma. El nomograma se encuentra en la parte de anexos. Este nomograma se puede utilizar de distintas formas. ya que conociendo tres de las 5 magnitudes, quedan determinadas las otras 2. Las 5 magnitudes son: Pérdidas(W), caudal de aire, sección q2, altura(H), elevación de la Temperatura (t2-t1).

3.3.1 Ejemplo aplicativo del nomograma

DATOS: ● ● ●

W=10 Kw, H= 5 m, t2 - t1 = 15° C

SOLUCIÓN: - Se enlaza W = 10 con t2- t1 = 15 y obtengo un punto de intersección Q=35;

- H = 5 enlazando con el punto de intersección en la línea de toma (Z), da un valor q2 = 0,78 m2.


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ANEXOS Cálculo de transformadores. -

Cálculo de transformadores de protección y medida

Catálogo de transformadores de protección y medida -

Transformadores de protección y medida en media tensión

Cuadro de cargas para transformadores de tensión -

Cuadro de cargas para transformadores de tensión

Otros anexos -

-

Selección y Especificación de transformadores de corriente y potencial en instalaciones eléctricas industriales Ingeniería Básica para el diseño de subestaciones Términos y Definiciones Dimensionamiento de Subestaciones Eléctricas en media tensión aplicativo Java


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BIBLIOGRAFÍA ARTECHE. Teoría y Tecnología de los Transformadores de Medida. Cuaderno de formación: 2. Recuperado de https://www.arteche.com/de/cmis/browser?id=workspace://SpacesStore/c837f000-c4d04097-a672-2b2f8baa1d4c&entity_id=3527

RITZ. Transformadores de medida en media tensión. Transformadores de medida estándares. Recuperado de http://ritz-international.com/wp-content/uploads/2015/12/RITZTransformadores_de_medida_tension_standard_ESP_2014_01.pdf

SIEMENS. Transformadores de protección y medida 4M. Equipos de media Tensión. Datos de selección y pedido. Catálogo HG 24 -2009. Recuperado de https://w3.siemens.com/powerdistribution/global/SiteCollectionDocuments/en/mv/indoordevices/protective-measuring-transformers-m4/catalogue-protective-and-measuringtransformers-m4_es.pdf

Transformadores de corriente: RITZ. Transformadores de medida en media tensión. Transformadores de medida estándares. Recuperado de https://www.arteche.com/de/cmis/browser?id=workspace://SpacesStore/c837f000-c4d04097-a672-2b2f8baa1d4c&entity_id=3527 HUBER MURILLO MANRIQUE. Transformadores de medida y protección WILFRIDO OSORNO RIVERA. Selección y Especificación de Transformadores de Corriente y Potencial en Instalaciones Eléctricas Industriales.

Climatización: SCHNEIDER. Centros de transformación MT/BT, Ventilación de subestaciones. Recuperado de https://www.schneider-electric.es/es/download/document/CT-PT-004-Z002/


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