analisis condicitrnes corto
TRANSCRIPT
ANALISIS DE TRANSFORÍ'IADORES DE POTENCIA EAJO CONDICItrNES
DE CORTO CIRCUITO
ALBEIRO ERAZO FARFANtl
HELBERT CAI.IACHO ARAGON
.t
\t. i. '...l .. ;
(.i\!
.i \\. v
f"^\': 'lt. .. !.., \
r-)\;i .\ CALI
fi'\"\r.r,\{.f,: '-; coRpoRAcIoN uNIvERSITARIA AUToNoMA DE oecIDENTEt t.
:J '
li \./\,\\ \..
DIVISION DE INGENIERIAS
PROGRAMA DE IN6ENIERIA ELECTRICA
I
'.u
i,\i's\ -,\
t99@
l9f e,SiYci+$ore' ilil[lru|uu!ilJilJilJ
ur!il til Univrrsidtd Auhnomo dr (k¡d^,,r'
f)aoh. libli*xn
'2 J ¿ 8
ANALISiS DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA BAJO CONDICIONES
DE trORTO CIRCUITO
ALBEIRO ERAZO FARFAN
HELBERT CAMACHO ARAEON
Trabajo de qrado presentado como
requisito parcial para optar a1
título de Inqeniero Electricista
Directora: MARTHA C. AMAYA
I.E.
CAL I
CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DE OCCIDENTE
DIVISION DE INGENIERIAS
PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRICA
t99@
+ó/-1, htvp6 fo,12,1
Aprobado por eI comlté de
grado en cumpllmlento
requisftos exlgldos
Corporaelón Autónoma de
para optar eI tltulo de
Electrlclsta
trabaJo de
de los
por la
Occldente
Ingeniero
.Iurado
Ca11 Junlo LZ de 1990
ldente Jurado
.Turado
a1
DEDICATORIA
Por su gran apoyo y constante impulso a nuestros padres:
JOSE DANIEL ERAZO O.
ELOISA FARFAN DE ERAZO
ABEL CAMACHO C.
GLADYS ARAGON DE CAMACHO
A nuestros hermanos: ANDRES FELIPE CAMACHO
JUDITH ERAZO
LUCENY ERAZO
A mi hijo HAROLD ALBEIRO ERAZO porque sacrifique mí
tiempo l ibre que como padre rne correspondia dedicarle.
A LUZ STELLAT poF su interés, preocupación, comprensión
y constante respaldo que me brindó pará culminar con
éx i to.
iii
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan sus agradecLmientos:
A MARTHA CECILIA AIIAYA , I E ¡ , Profesora de tiempo
completo de Ia Corporación Universitaria Autonoma de
Occidente 'y Directora del Trabajo por su lnvaluable
colaboración y constante dedicación en todas las
etapas desarrolladas en esta investigaclón.
A ARNUTFO VARON I E . , Actualmente trabaJando en
C. V. C por los los aportes y apoyo ofrecido sin los
cuales no hubiese sido posible Ia realización de este
trabajo.
A EI Departamento de Sistemas de Ia C. U. A. O
A Los profesores que en e] transcurso de nuestra carrera
nos brindaron sus conocimientos.
A TRANSFORMADORES DE COLOMBIA . T. P. L por su
eolaboración en la realización de este proyecto.
1v
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCION
1. TRANSFOR}IADORES DE POTENCIA
1,1 GENERATIDADES
1. 1.1 Definlclón
L.1.2 Datos de Especificación
T.Z FTUJOS CARACTERISTICOS DEL TRANSFORI-IADOR
1. 3 CARACTERISTICAS DE CONSTRUCCION
1.3. 1 Parte activa
1. 3. 1. 1 Nficleo
1.3. 1.2 Devanados
L.3.2 Tanque Principal1.3.3 Conmutador de Derivación
L.3.4 Tanq"ue de Expansión
1.3.5 Pasatapas
1.3,5 Acelte
1,3.7 Indlcadores
T,4 REFRIGERACION
Z. ANALISIS DE tA FATLAS EN LOS DEVANADOS
Pág
1
2
2
3
4
4
7
7
I13
15
L7
18
18
18
19
19
20
2,L CAUSAS DE FATLAS EN LOS DEVANADOS
2.2 CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
2,3 EXIGENCIAS DEL DISEiIO DE T,OS DEVANADOS
FRENTE A i,OS CORTOS CIRCUITOS
2, 4 ESFUERZOS MECANICOS EN T.,OS DEVANADOS
2.4.t Orlgen de los Esfueraos llecánlcos
2. 4.2 Esfueraos Prlnelpales
2.4.3 Esfueraos Debidos a Ia Disposielón
y Dlmenslones de los Devanados
3. METODOS DE CAICUIO DEL tOS ESFUERZOS
SOBRE tOS DEVANADOS DEL TRANSFORMADOR
3.1 CUANTIFICACION DE fJA CORRIENTE DE
DE CORTOCIRCUITO
3,2 FUERZAS ET.,ECTROHAGNETICAS RADIALES
3. 3 FUERZAS ETECTAOHAGNETICAS AXIAI,ES
3.3. 1 Medlclón de las Fueraas Axlales
3.3.2 CáIculo de E'uerzas Electromacnétlcas
Axiales
3.4 FUERZAS AXIALES PARA DIFERENTES
DISPOSICIONES DE LA DERIVACION
3.4. 1 Transformador con Derlvaclones en laMltad del Devanado Exterior
3.4. 1. 1 Empuje Axial en eI Extremo
3. 4. 1.2 l{áxlma Compreslón
3.4. 1.3 Vueltas ó Bobinas Sometidas a
Esfuerzos lláximos
22
26
31
32
33
36
38
42
42
44
48
48
58
5?,
59
61
61
vi62
3.4.2 Transformadores con Derivaciones en la
l{itad del Devanado Exterior con Adelgazamiento
del Devanado Interlor3.4.2.t Empuje Axlal en eL Extremo
3 , 4.2 . Z lláxima Compres 1ón
3.4.2.3 Yueltas ó Boblnas Sometldas a
Esfuerzos }táximos
3.4.3 Transformadores con Dos Puntos de
Derlvaclón Equldlstantes entre Ia Mltad
y Extremos de1 Devanado Exterlor
3.4.3. 1 Adelgazamlento Euera del devanado
51n Derlvaclón
3.4.3.2 Con Adelgazamlento del Devanado 51n
Derlvaclón
4, CARACTENISTICAS TEN}IICAS DE tOS DEVANADOS
4. 1 ELEVAC ION DE TEI'IPERATURAS EN SOBRECARGA
EXTAE}ÍA - CORTOCIRCUITO
4,3, COARECION FON TE}IPERATURA
5. PROTECCION DE TRANSFORT.'ADORES
5.1 GENERALIDADES
5,2 PROTECCION DE TRANSFOR}IADORES DE GRANDE Y
I,IEDIANA POTENCIA CONTRA DEFECTOS INTERNOS
5.2. 1 ReIé Buchhola
fi.2. t. t Ap1lcae1ón
5,7,. t,? Descrlpclón
5. 2. I. 3 Funelonamlento
53
64
65
65
66
66
68
70
70
7t
75
76
78
7g
79
81
84
vtf
5.2.t.4 Importancia
5.2.2 Imasen Térmlca
F.2,,2,. L Descrlpclón
5. Z. 2,. Z Funclonamlento
5.2.2,3 Utllldad y Apllcaclón
5. ?. 3 Protecclón Dlferenclal
fr,2, 4 Relés de sobrecomlente para protecclón de
fallas lnternas
5.2.5 Re1é de protecclón de puesta a tlerra5.2.6 Protección con relés de sobrecorriente contra
falla externa
5.2.7 Deshumetador de Alre
5.2.8 Termómetro de Contactos
5.3 SECUENCIA DE OPERACION DE tAS PROTECCIONES
5, PRUEBAS Y NOAilAS INCONTEC
6.1 PRUEBA DE CORTOCIRCUITO
86
88
88
90
91
gz
100
102
103
105
109
109
98
99
6.2 APTITUD PARA SOPORTAR EL CORTOCIRCUITO
EN TRANSFORT'TADORES (NORT'IA INCONTEC) 111
6. Z. 1 ObJeto 111
6.2,?, Condlclones Generales 111
6,2.3 Requlsltos LLZ
6.2.4 Condlclones de Sobrecorrlente Aslmétrlca 114
6.2.5 Limltaciones a Ia Capacidad de cortocirculto 115
6.2.6 Duraclón del Cortoclrculto tL7
6.2.7 Número de Pruebas de Cortocircuito Lt7
6.2.8 Duración de la Prueba de Cortoclrcuito LL7
vÍ11
6.2.9 Demostraclón
eI Cortoclrculto
6. U. 10 Ensayos
6.2. 10. 1 ApLlcaclón
6.2. 10. U Pruebas de
6. E. 10.3 Llmlte del
6.2. 10.4 Límltes de
de Ia Prueba
de la Capacidad para Soportar
de las Fallas
Cal1brac1ón
Yolta.le en los
Temperatura aI
termlnales
Comlenzo
118
L22
t22
L22
L22
L23
L24
L24
L29
L32
6.2. 10.5 Medlclón de Corrlentes
6.2. 10.6 Detecelón de Fallas
CC}NCI,US IONES
BIBIIOGRAFIA
ANEXO
Íx
FIGURA 1.
FIGURA 2.
FIGURA 3.
FIGURA 4.
FIGURA 5,
FIGUHA 6.
FIGURA 7.
FIGURA 8,
FIGURA 9.
FIGURA 10.
FIGURA 11.
FIGURA LZ,
FIGURA 13.
TISTA DE FIGURAS
Páe
Proceso de generaclón , transmlslón
y dlstrlbuclón 3
F. e. m induclda en los devanados 5
FLujos de dlsperslón en transformadores IClrculto magnétlco con culata y columnas 10
Transformador de columnas con devanados
concéntrlcos
Transformador tlpo acoraaado
Esfuerzos de corto clrculto en boblnas
rectangulares
Esfuerao de corto clrculto en boblnas
circulares
Devanado heIlcolda} con transposlclón
Devanado tipo dlsco
Corto clrculto cuando Vlnst = Vmáx
Corto elrculto cuando Vlnst = Cero
Dirección de los esfuerzos electrodinámlcos
entre dos conductores
L2
L2
14
14
15
16
29
z9
35
FIGURA 14. Esfuerzos mecánlcos en los devanados
de nn transformador 37
FIGURA 15. Fuerzas mecánlcas en boblnas cireuLares
Ir rectangulares 39
FIGUfiA 16. Curvas de compresión axlal para transformadores con devanados con derivación 51
FIGURA L7, Determlnaclón del dlasrama de amp - vuelta
resldual para un devanado derlvado en un
extremo 53
FIGURA 18. Esfuerzos axlales debldos a Ia poslclón de
Ia derlvaclón 59
FIGURA 19. Determinación del dlagrama de amp - vuelta
resldual para un devanado derlvado en Ia
mltad 50
FIGUFA 20. Curvas de compreslón ax1al para 13.3 %
derlvado fuera de la mltad del devanado
exterlor 61
FIGURA 21. Curvas del empuje en el- extremo y máxima
compresión para derlvacl-ones en 1a mltad
del devanado exterior 63
FIGURA 22. Curva de compresión axial para derivaclones
en dos puntos en el devanado exterlor 66
FIGURA 23. Relé buchholz Bz
FIGURA 24. Montaje de un relé buchholz en latapa de un transformador Bz
FIGURA 25. Imasen térmica 93xi
FIGURA 26. Esquema unifilar de principlo de laprotecclón dlferenclal 96
FIGURA Z?. Caracterlsticas de desconexlón de1
relé dlferenclal compensado. tlpo TG g8
FIGUBA 28. Protecclón de respaldo para eI transform.
conectado a una fuente 101
FIGURA 29. Proteeclón de respaldo con dos fuentes 10U
FIGURA 30. Termómetro de contactos 104
FIGURA 31. Esquema de protecclón de transformadores
de 34. .5 KV 107
FIGURA 32. Esquema de protecclón de transformadores
de 115 KV
FIGURA 33. Clrculto Equlval-ente 110
x1i
TISTA DE TABLAS
TABLA 1 Resultado del diagrama amperio
vuelta residual
TABTA 2 Sobrecargas admlsibles en los
transformadores sumergidos en
aceite
TABLA 3 Capacidad máxlma de cortocircuitosimétrico
TABLA 4 Valores para K
TABLA 5 Valores típicos de m y e
Pág
45
74
116
116
L28
xl-if
HESUMEN
Este t,raba.jo de tesls abarca }¡ da a conoeer amplLamente
los esfueraos que se presentan en las diferentes partes
que conforman un transformador de potencia cuando se
encuentra baJo ]as condlciones de un corto clrculto.
En gran parte. este traba-Jo está enfocado en e1 anál1sis
de los devanados. estableclendo condlclones mecánlcas y
térmlcas baJo las cuales se encuentra eI transformador alser afectado por un corto circuito.
Condlclones mecánicas, como esfuerzos de tipo radial.osea esfueraos de compreslón en el devanado interior y
cle expansión en el devanado exterior. además esfuerzos de
t,lpo axlal. Esfnerac's orlglnados por una ley fundament,at
de Ia teorla electromagnétlca. "[ra ley de Ampere".
Tamblén se tlenen err cuenta los esfuerzos ocaslonados par
Ia dlsposlclón, forma y dlmenslones de los devanados y eInúcleo, asl como eI efecto que tlene Ia ublcaclón de las
xf.v
derlvaclones en las fuerass de tlpo axlal: cual aumenta
más estos esfueraos. se menclonan métodos de cálculo para
los esfuerzos radlales y axlales.
Asi mismo, observar eI comportamiento de las protecciones
encargadas de evltar que el transformador soporte estos
esfuerzos y si los soporta que sea por eI nfnimo tlempo
poslble; protecclones propias y externas aItransformador, se da a conocer un proceso lóglco de
operaclón Ir los efectos que se presentan ante Ia no
operaclón de aLguna de éstas.
Además, es lmportante tener en cuenta eI efecto de un
corto clrculto sobre los materlales alslantes deI
transformador. coma. pastapas, acelte y reeubrlmlentos de
los conductores.
En cuanto al aceite. este se planteó como un ob.ietivo
específico a desarrollar en este trabaJo: pero alconcluirlo se consideró tratarlo de una manera breve.
para no j-ncluir informaclón que puede ser eonseguida en
otros textos. El aceite ante la presencia de un cortoci-rcuito presentara una elevación de temperatura que
deteriora sus condlciones y aeelera su proceso de
enveJeeimiento: los factores que más afectan eI aceite en
ros transformadores son Ia humedad y 1a oxidación. siendo
esta última eI resultado de corto elreitos y sobrecargas,
pues se produce aI calentarse e1 aceite en presencia de
oxígeno. creando ]odos que sobre las bobinas y pasa.jes
limitan eI flu.jo de aeeite e incrementan }a temperatura.
Ios prineinales productores de la oxidación son eI agua.
dióxido de carbono. gases orgánicos. ácidos É{rasosos.
alcoholes y peróxidos.
También 1a humedad puede en ciertos casos ser ocasionada
por un corto circuito pues aI ocurrir éste, s€ produce
una dilatación de los devanados v el- transformador en
Éeneral. que cuando reAresa a su estado normal respira. y
como se sabe. eI aire es el principal productor de lahumedad.
Estos dos factores deterioran 1as característicasrefrigerantes y aislantes del aceite. y con el tiempo sino se cambia. puede ocasionar daños al transformador.
como corto circuitos internos.
En ra prática los bujes o pasatapas en presencia de un
corto eircuito. tienen un deterioro mínimo. se deben
tener en cuenta aspeetos como la imposibilidad de
utirizar materiales aisrantes Laa% homogéneos. por elrose originan corrientes de fuga internas. corrientes de
conducción pequeñas en la periferia de} buje y
xvi
circulación de corrientes parásitas que se
enerqia caIórica.
d isi pan
Et medio ambiente en que se encuentra et buje es
importante, ya que impurezas o residuos deI aire, trueden
impregnarse en el buje f orrnando una pelicula o carnino el
cual permite el paso de corriente entre Ia línea y eI
transformador ocasionando asi un corto circuito, dando
como resultado daños irreparables en eI transforrnador.
cuando el buje soporta descarqas atmos{éricas intensas 1o
mág seguro es se produzca su destrucción.
INTRODUCCION
Fe sabe que los transformadores son los elementos
encargados de dar las dlversas transfornaclones poslbles
de Ia energfa e}éctrlea, y de su dlseño depende en gran
parte la vlda fitlr de éstos. En ra actualldad a] dlseñary construlr un transformador en nuestro medlo no se
tlenen en cuenta aspeetos tan lmportantes como los
esfueraos ocaslonados por un corto elrculto; esfueraos
que recaerán prlnclpalmente sobre los devanados y
materlales alslantes,sl estos no han sldo blen dlseñados
1o más poslble es q.ue el tranformador sea destruldo.
Por Io tanto este trabaJo presenta una extensa
lnformaclón teórlca v detallada sobre Ia dlversldad de
esfueraos que se presentan en eI transformador ante Iapresenela de un corto clrculto y ofrece nétodos de
cáIculo de estos esfueraos: asl como lnformaclón sobre
las protecelones que deben operar cuando se presenta un
corto clrculto. blen sea interno o externo.
1. TRANSFOR}TADORES DE POTENCIA
Un transformador es un dlsposltlvo que :
-Transflere energfa eléctrlca de un clrculto a otro slncamblo de frecuenela.
-to hace bajo un prlnclplo de lnducelón
electromagnétlca.
-Tlene clrcultos eléctrlcos alslados entre si que son
eslabonados por un clrculto magnético común.
1. 1 GENERAIJIDADES
Se sabe que en el proceso de generaclón-consumo de Iaenergla e1éctrlea se emprean dlferentes tenslones,partlendo de la generaclón. transn¡lslón. subtransmislón.
dlstrlbuclón y tenslones de consumo: y los erementos
encargados de darnos esta dlversldad de niveles de
tensl6n'son 1os TRANSFORTIADORES.
Si observamos e} dlagrama de ]a flgura 1 podemos
observar La necesldad de los tranformadores, los caules
pueden ser llamados de distrlbuclón o
dependlendo del empleo que se les de. y
elevadores. reductores o de enlace.
subestaclones requleren protecclón, control ylos transformadores empleados para este flnnombre de transformadores para lnstrumento.
potencla
pueden ser
Como las
medlción,
reclben eI
F IGURA 1. Proceso de generaclón.distribución de energía
transmls 1ón
Donde.
G: freneraclón de ener€rÍa eLéctrlea
1: transformador elevador de tensión. ni.vel transmislón
2: transformador reductor de tenslón. nlvelsubtransmisión
3: transformador reduetor de tensión a niveles de
distribución
4: transformador reductor de tenslón a ni.veles de
eonsumo resldencial e industrial.
1.1.1 Deflnlclón. Un transformador es una náqulna
estát,ica. mediante Ia cual se pueden convertlr por
lnducción electromagnét1ca entre dos o más bobLnas. un
4
voltaje en otro de dlferente valor y de Ia misma
frecuencla. manteniendo 1a potenela aproxlnadamente
constante.
1. 1.2 Datos de especlflcaclón. Exlsten parámetros
báslcos para ldentlflcar el transformador. asl como
datos de placa que nos sirven en eI cálcuIo y
determinación de las fuerzas que ocurren en los
arrollamlentos, tales como :
potencia nominal (KVA) . voltajes prl-mari-os y secundarios
(V), freeuencia fHz), corrientes primaria y secundaria
(A) . tensión de corto circuito (%'t , corriente de
cortocircuito (KA). duración del cortocircuito (seg).
temperatura permisible ('C) y posición deL eonmutador de
derlvaciones.
T.2 FTUJOS CARACTERISTICOS DEt TRANSFOR}IADOR
ta bobina primarla toma }a energla eléctrlca de laallmentación de corriente alterna, Ia que circula por
dicha bobina produclendo un campo magnétlco en eI nrlcleo
en que esta arrollada. Dicho campo es proporcional a l"a
lntensldad que eircule por la boblna: como la corrientees alterna circula tanto en un sentido eomo en elcontrario. de forma que eI campo además de variar de
valor. será a su vez alterno y varlará constantemente de
sentido.
La bobina secundaria. estará sonetida a variaciones de
campo, tanto en intensidad como en sentido. luego se
crearán en e11a fuerzas electromotri.ces inducidas
proporcionales a las variaciones de campo. alternas y de
Ia misna frecuencia que Ia corriente inductora.
Esa fuerza electromotriz inducida es proporcional aI
número de espiras: osea que si se desea obtener una gran
tensión en el secundario. éste comprenderá un gran
número de espiras de hllo de pequeña sección, por elcontrarlo si el transformador no es elevador de tenslón.
el número de espiras es pequeña v Ia sección grande.
FIGURA 2. F. e. m. inducida en los devanados
Ahora, Ia ecuación general de1 transformador es,
Ep = 4.44fNpQrn"x. tO9
donde.
F.e.m. i¡ducids cn el¡r dev¡n¡do secundgrio &
F.e.m. i¡ducidsen cl primario Ep
Ep = voltaje inducido en eI primario
f - frecuencia
Np = número de espiras de1 devanado prlmario
i[max = flu.io máximo.
Para los circuitos magnétlcos puede establecerse tamblén
una ley fundamental similar a Ia ley de ohm. Si € es ]a
f. m. n. a 1o largo de} clrculto magnétlco y 0 el fluJc¡
que elrcula por éL entonces
€
-= R
6
ecuación 1.1
donde.'R es Ia reluctancia
ecuación 2.
y zl. Ia permeancia.
1A=
R
tos elementos del cireuito magnético son las columnas
del núcIeo. alrededor de las cuales se coloean los
devanados y las culatas o yugos que son un especle de
vigas metáIicas que unen las columnas. para cerrar e}
circuito magnétlco: deben formar un con"lunto rigldo para
reslstir las fuerzas electrodinámicas presentes en los
corto circuitos y para evitar vibraclones mecánlcas.
En }os transformadores se encuentran eI fLu.jo principaL
y los flu.ios de dispersión.
7
El f1u.io prlnclpal esta concatenado con los devanados
primario y secundario. transcurre sobre eI hlerro y
slrve de vehículo transmisor de energía entre los varios
clrcuitos elétricos prineipales.
EI flujo de dispersión no interviene dlrectamente en la
transmlsión de energia y su recorrido principal es a
través de1 alre, además son casi directamente
proporclonales a las intensldades de 1as corientes que
los crean. El flujo de dispersión que sucede en los
extremos de los devanados produce esfuerzos necánlcos de
eompresión axial de cada devanado sobre si mismo. ver
figura 3.
1. 3 CARACTERISTICAS DE CONSTRUCCION
La seguridad contra corto cj.rcuitos y de servicio it¡pone
exigencias que aparecen más que nunca en primer término
por la extensión de los territorios a abastecer y la
magnitud del eonsumo de energía cada día creciente,
exigencias que eI constructor debe resolver r satisfaeer
con su experiencia y con el empleo de materiales de alta
calldad. con gran reslstencla mecánlca y eléctrlca.
1.3. 1 Parte activa. tos devanados y el núcl-eo estan
unidos en una estructura llamada "parte actlva":
I
FIGURA 3. FLujos de disperslón en transformadores
conjunto que se encuentra dentro del tanque de]
transformador lnmovl}lzado, evltando las vlbraclones de1
transporte y los esfueraos mecánlcos que aparecen en
caso de eortocircuito q.ue puedan causar desajustes o
deformaelón de las bobinas.
1.3. 1. 1 Núcleo. Constituye eI circuito ¡nagnético que
transfiere energía de un devanado a otro y su funciónprinclpal es La de conducir eI flujo activo. Está sujetopor eI hemaje o bastidor. se construye de laminacl-ones
de acero al silicio de grano orientado (4%l y sus
gruesos son del orden de 0.014 pulgadas.
Un corte de forma perpendicular en las planchas (90" )
produce concentraciones de fluJo en las esqulnas y por
ende un punto callente que fatlgará eI materlal. por Io
tanto eI corte más adecuado es de 45'.
EI núcleo se somete a un prensado q.ue permite reducir aImínimo las coruientes de excitación. Ias vlbraciones v
el nivel de ruido. evitandose eI calentamiento producto
de estos fenómenos. Los paq.uetes de planchas y culatas
se mantienen apretados unos contra otros por medlo de
fuertes pernos convenlentemente aislados. después de
instalado eI tanq.ue se conecta a tierra para evitar lapresencia de tensiones capacitivas, ver figura 4.
W
10
FIGURA 4. Circuito magnético con culata y colurnnas
11
Se tlende a l-a supresión de los tornillos pasantes como
slstema de flJaclón ya que estos ocaslonan deflexiones
del flujo, aumentando las pérdldas en eI núcleo; por
amarres de fibra de vldrlo o flbras slntétlcas.
Desde el punto de vista de la construcclón de Ia parte
activa los transformadores pueden ser :
a. Transformadores de columnas con arrollamientosconcéntricos. Son de construcción más sencilla. una
me.jor repartición de los campos magnéticos y de una
refrigeración más eficaz. constituidos por columnas
verticales unidas por culatas o yugos; a estas columnas
se l-es da una forma circul-ar por que :
-aumentan Ia resistencia mecánica a los esfuerzos
radiales.
-de esta forma el flu.io atravieza la mayor secelón
posible de. hiemo.
-se optlmj-za la longitud de los arrollamientos. ya que
Ia forma circular encierra Ia mayor área.
Por 1o tanto este tipo de construcclón es ]a más
conveniente para soportar los esfuerzos mecánicos
originados por coruientes de corto eircuito.
b. Transformadores acorazados eon arro]lamientos
L2
D EI/AAJADO
DE AT. /ULATA
DEVANA DODE 8T.
FIGURA 5. Transformador de columnas conconcéntricos.
devanados
FIGURA 6. Transforrnador tipo acorazado
13
alternos. Vienen provistos de grandes plezas de
fijaclón, eI núcleo se coloca en forma horizontaL y los
devanados se dlvlden en grupos de boblnas de alta y baja
tenslón dispuestas alternadamente sobre la longitud del
nficleo. EI núrmero de boblnas depende de la potencla del
transformador, slendo slenpre un nfimero par; con esta
subdivlslón Los esfuerzos mecánicos durante un
cortoclrculto dependen fundamentalmente del
transformador lnvolucrado, ver flguras 7 y 8.
L.3.t.2 Devanados. Son los encargados de resistir o
entreE:ar 1a energla eléetrlca. Ios devanados se
construyen con materiales no magnéticos, generalmente
se utlLiza eI co,bre electrolítico; se elaboran con
conductores redondos. rectangulares. barras o flejesforrados en papel, algodón o esmalte. Estos devanados
deben tener una gran resLstencla mecánlea. construcclón
de facll evacuaclón del calor y gran seguridad desde eIpunto de vista eléctrlco.
EI aislamiento de las primeras y últlmas capas de las
bobinas son reforzadas con eI fin de resistlr carEtas
estáticas permanentes y sobretensiones causadas por
ondas errantes. frentes de onda. descargas atmosféricas
o por la conexión y desconexlón del transformador.
L4
FIGURA 7. Esfueraos de cortorectangulares.
FIGURA 8. Esfuerzos de corto eircultocirculares.
clrculto en boblnas
en bobinas
15
Existen fundamentalmente dos tipos de devanados en los
transformadores :
a. Devanados helicoidales. Se emplean prlncipalmente
para fuertes intensidades y por 1o tanto más que todo en
devanados de ba.Ja tenslón. El eonductor que es de
seeclón rectangular se arrolla en héllce contlnua usando
cobre o aluminio desnudo con las esplras algo separadas.
los conductores se transponen durante el curso del
devanado de manera que cada uno ocupe üodas las
posiclones posibles y así repartir las corrientes. 1o
cual- reduce las pérdldas por corrientes parásitas. ver
fiFura 9.
b. Devanado en disco. Existe un gran número de bobinas
de pocas espiras, que se montan separadanente
conectándose después en serie: cada bobina se forma
arrollando cada vuelta una encl-ma de Ia otra con 1o que
se logra aumentar Ia capacldad serle de1 devanado y aslse aumenta Ia protecclón del transfornador contra los
lmpulsos de voltaje y corrLentes de corto clrculto. ver
fisura 10.
L.3.2 Tanque principal. Conformado por chapas lisasláminas de hierro. laminadas en frio o caliente,sección rectangular generalmente. con tapa adherida
de
de
por
16
FIGURA 9. Devanado hellcoidal con transposlclón.
FIGURA 10. Devanado tipo dlsco.
L7
tornlllos o prensatapas, ublcados de tal forma que
seneren un sellamiento hermétlco. a estos se reallzan
algunas pruebas para segurldad sobre eI perfecto
sellamlento, tales corno :
-un chequeo con preslón una vea termlnadas las
soldaduras para asegurar que no haya poros en ellas,-presurlzado. después del acabado flnal y de las pruebas
para detectar fugas.
Alrededor del tanque se unen unas bandas de hieno en
toda la periferia, las cuales sirven para soportar las
presiones ejercidas a causa de la presencia de un
eorto clrcuito.
1.3.3 Conmutador de derivaciones. Son elementos
destinados a cambiar la rel-ación de volta.ies de entrada
y salida. con objeto de regular eL potencial del sistema
o Ia transferencia de energía activa o reactiva entre
los slstemas interconectados. Existen dos tipos de
ellos; e1 senclLlo. de cambLo sin carga y elperfecclonado, de camblo con carga por medlo de señaI. o
automátlco.
Es importante saber que Ia poslción del tap esta
relacionada directamente con Ia nagnitud de los
18
esfuerzos axlales generados durante eI corto circuito.
1.3.4 Tanque de expanslón. Reclpiente conservador de
acelte, eolocado longltudlnalmente o transversalmente;
l-a comunlcaclón al tanque prlncipal es a través de uno o
dos tubos de secclón clrcular, el tanque puede llevarincorporado un relé buchholz, rrn lndicador de nivel de
aceite, además posee dispositivos para purga de acl_te.
también puede acoplarse un deshumectador de alre. e¡1 Iaparte superlor puede llevar un orlflclo con su
respectiva tapa, el cual facilltaría la sallda y entrada
de alre cuando eI transformador respira, permLtiendo
tamblén la sallda a los Bases que oeasionalmente se
forman y sirve para llenar de acelte eI transformador.
1.3.5 Pasatapas. O buJes de alta y baJa tenslón, elmaterlal es de porcelana sóllda. completamente
vltriflcado v para er seLlado entre tanques y hemaJes
se utlrlzan empaques de caucho slntétlco. reslstente araceite y la interperie. Entre la base y Ia parte
superior de Ia corumna de alsradores. se dlspones una
pareJa de cuernos de arqueo para Ia protecclón contra
sobrevoltaJes.
1.3.6 Acelte. La experiencLa a demostrado que laduraeión de un transformador depende en gran parte de la
19
cal"ldad del acelte que se utlllaa para su llenado.
calldad que se Juzga baJo }as slgulentes caracterlstlcas:
-baJa vLseosldad para obtener una buena transferencta de
ealor,
-alta rlgidez dleléetrica,
-auseneLa de ácidos lnorgánleos,álcaIls y azufre
eorroslvo para prevenlr un deterioro en Los alslamlentosy los conduetores,
-reslsteneia a Ia oxldaclón y a Ia formaclón de lodos.
-reslstencLa a emulslones con aftua,
-ba.io punto de conelelaclón.
Es importante ante la presencla deL corto circuito por
sus excelente comportamiento como elemento aislante y
refrigerante.
1.3.7 fndicadores. Son aparatos que nos señalan e1
estado del transformador. por e.iemplo marcan el nl-veL
del líquido, Ia temperatura, la presión, etc.
L.4 REFRIGERACION
EI calor origlnado por Las pérdldas y absorbldo por
aceite debe ser transmltldo a un agente o elemento
refrlFeraclón. eI aire ambiente o aguat para
e1
de
5er
20
evacuado seguidamente: cualquier perturbación que sufra
el slstema de refrlBeraclón puede llegar a poner fuera
de servlclo eI transformador de una manera completa y
tal vez definitlva.
La refrlgeraclón de los
de tres maneras a saber
exterior de aceite.
transformadores
- refrlgeración
refriseraclón
refrigeración
puede efeetuarse
natural
con ventilaelónpor circulación
2. ANALISIS DE FALLAS EN LOS DEVANADOS
ta adaptaclón de 1as máqulnas de las grandes centrares
al consumo creelente de energla eléctrlca I¡ la tendencla
a me.iorar er rendlmlento. han orlglnado el aumento de lapotencla de los transfornadores.
se llega a1 easo en que los transformadores de gran
poteneia deben poder soportar en ciertas sltuacionescorto elrcultos, tales que, no tlenen más rlmltaclonesque su impedancia, Iuego es necesarlo tener en cuenta
Ios efeetos mecánicos y térmicos que resultan de estos
accldentes.
En cuanto a los devanados. para eI disenador, elproblema tiene dos aspectos, primero, eI eálculo o
medlción de las fuerzas electromagnétlcas, y segundo. eldlseno mecánlco de 1os devanados del transformador para
soportar estos esfuerzos. Esto requlere un connoclmlento
de las propledades de los materlales usados en raconstrueción. que son cobre. alumlnl_o y materlales
22
als lantes .
2.1 CAUSAS DE FALLA EN tOS DEVANADOS
Los devanados pueden ser afectados por corto clrcultos
debldo a las slguientes causas :
-Un eorto elrculto entre vueLtas adyacentes de una
boblna. usualmente en los devanados de alto vo1ta.le
puede ser causado por bordes defectuosos en Los
conductores de cobre. Sl eI transformador vlbra cuando
esta ba.io carga o si los devanados estan su.ietos a
choques electromagnétlcos repetltlvos, por corto
clrcultos o eonmutaclón. estos bordes defectusos danan
eI aislaniento y permiten el eontacto metálLco entre
vueltas adyaeentes.
-Un corto elrculto entre vueltas puede resultar del
desplaaamlento de una o más vueltas de una boblna.
causado por un corto clrculto externo lntenso a través
de los devanados. la avería puede no ocurrLr
lnmedlatamente después del desplazamlento de las
vueltas, pero podrfa eL transformador vlbrar por un
tiempo bajo careta debido a la soLtura de los pernos del
núcleo 6 podría el transformador reciblr choques
electromagnéticos intensos y repetitivosi la abrasión
23
del aislamiento entre vueltas adyacentes desplazadas
puede produclr una averÍa repentlna.
-A veces el recubrimlento de los conductores de alambre
rectanelular puede no estar bien lr¡pregnado alamollamiento de cobre, debldo a esto eI devanado tieneuna tendencia a combarse sobre cada cabeza del
conductor. Por consigulente el devanado de la bobina
tiene dificultad de fabricación: eI conductor no debe
torcerse en el proceso de devanado, pues eorto
clrcultos entre vueltas levantan eI recubrlmlento como
resultado de esta torsión. La averfa se acentua sl los
bordes del conductor son puntia8udos en vez de redondos.
-Los transformadores en grandes sistemas son usualmente
construidos con bobinas aJustadas y sujetas con elpropósito de ocupar menor espaclo. A menos que elajustamiento del soporte de las bobinas este ejecutado
muy culdadosamente, de modo que. se apllque una presión
eorrecta a los devanados. algunos de los conduetores
pueden desplazarse y un corto circuito entre vueltaspuede ocurrir.
-La insuficiencia en la lmpregnación del aislamiento en
1as bobinas faclllta 1a penetrael-ón de humedad la cual
tarde o temprano puede orlellnar un corto clrculto entre
24
vueltas,
-St se aplica el volta.je normal o volta.le de prueba por
un eorto tlempo, osea que eI proceso de secado de los
devanados es aeortado lndebfdamente. ta reslstencla del
alslamlento de los devanados es aun ba.ia, el alslamlento
entre vuertas adyacentes esta propenso a farlar debido a
Ia presencla de vapor de humedad.
-sl un transformador está suJeto a fluctuaclones de
carga nás o menos bruseas, la expanslón y contracclón de
los conductores de los devanados aLternativamente
incrementan y decrecen Ia preslón mecánlca sobre elaislanLento entre vueltas. como Ia resr-steneia
diel-éctrica del aisramiento decrece eon el aumento de lapreslón mecánlca, los devanados se vuelven ¡nás
suceptlbres a daños y pueden estar su.ietos a ehoques
electromagnéticos .
-En boblnas lndlvidual-es. particularmente las de altovoltaJe. apareeen puntos callentes en el lnterlor de lasboblnas, esto produce fragllldad en el alslamiento de1
conductor, y un eorto clrculto entre vuertas puede
suceder eventualmente ahl. Este pellgro es mayor si eIdiseño de1 sistema de circulaclón de aeelte es
inadecuado. y también si los duetos de aceite son
25
estrechos.
-I¡as corrlentes de foucault pueden ser producldas en los
conductores de boblnas. usualmente boblnas de alto
vo1ta.ie, donde varlos alambres en paralelo forman cada
conductor. Estos alambres son usualmente rectangulares,
y ellos pueden estar arrollados de modo que en el lado
más corto de cada trno se presentan corrlentes de fluJo
de fuga entre los devanados prlmarlo y secundarlo. Por
e.lemplo. en transformadores tlpo nrlcleo ' enpleando
devanados concéntrlcos el lado más corto puede ser
perpendlcular a }a trayectorla del flu.lo de dlsperslón y
el lado más largo paralelo con é1. 51 esto es Ínverso.
se produce exceslvo fluJo de corrlentes de foucault en
el conductor y puntos callentes en los devanados. Las
dlferentes capas de1 conductor subdlvldldo pueden
transponerse durante eL proceso de devanado, de nodo que
eada porclón en paralelo en esta trayectotla de borne a
borne ocupa dlferentes posiciones.
-Las sobrecargas pueden sostenerse por períodos largos 'l/
solo estan llmltadas por Ia elevaclón de }a temperatura
permitlda en 1os devanados y por eI medlo de
enfrlamiento. La sobrecarga excesLva ocaslona el-
deterloro de1 alslamiento y otras fallas subsecuentes.
26
E,Z CORRIENTES DE CORTO CIRCUITO
Esta anormal corrlente puede ocurrlr en el devanado
prlmarlo baJo clertas condlelones adversas cuando es
eonectado un transformador sln carBa, tamblén fluyen
corrlentes por los devanados prlmarlo y secundarlo
cuando un transformador momentáneamente sumlnlstra su
más lntensa carga; esto es cuando ocr¡rre r¡n corto
clreulto a través de los bornes secundarlos.
Se deflnen cuatro dlstlntas condlclones de comlentes a
las eualeg un transformador puede estar suJeto, estas
son ;
a. Corrlente in-rush momentánea en conexión sin carga
b. Comlente flJa sln carga
c. Corulente flJa en carga normal
d. Corrlente momentánea de corto circuito.
De estas las que representan mayor pellgro para los
devanados son a y d, I¡ de estas dos la rlltlma es frentea Ia cual se debe tener especlal precauclón, pues
establece fuerte egfueraos mecánlcos en los devanados.
2.2.L La roás desfaborable eorrlente de corto clreuito.ta comlente de corto circulto es dada por Ia slgulente
27
ecuaclón :
donde. Isc
In
Yz
100Isc = IfL
corrlente de corto circulto
corrlente de pfena carga
lmpedancla de voltaJe en porcentaJe.
(2. 1)Yz
Se debe recordar que Ia corriente de corto clrcuito
derlvada dB Ia anterlor ecuaclón presume el mantener eI
voltaje de línea pleno baJo condicl-ones de falIa, pero
en realldad eI voltaje de Ifnea es generalmente
mantenldo solo por los prlmeros clclos después del
prlmer instante de corto elrculto. Por 1o tanto. en eI
prlmer lnstante de corto clrculto Ia corrlente alcanza
un valor dado por Ia ecuaeión (2.1), pero como eI
voltaje de lfnea baJa entonces eI valor de 1a corrlente
de corto clreuito tamblén desclende hasta que eI
transformador es automátlcamente deseonectado del
circuito.
EI valor inieial de la corriente de corto circuito de
entrada puede además ser modlflcado por las condiciones
exlstentes en el lnstante del corto clrcul-to, y en elpeor caso eI valor lnlclal de la corriente alcanza dos
veees Ia cantidad dada por la ecuación (2.1). por 1o que
28
es denominado el "efeeto doble"
Este efecto doble ocurue cuando e1 corto clrculto sucede
en el lnstante cuando eI voltaje deI clrculto es
cero; ahora podemos conslderar dos casos extremos cuando
el corto clrculto ocurre en el instante (a) cuando eI
voltaje esta pasando a través de su máxlmo valor. y (b)
euando el voltaje esta pasando a través de cero. En Ia
flgura (11), V representa Ia onda de tensión, Bm Ia onda
de f luJo y I ru Ia onda de comlente de plena earga,
Si un corto ci.rcuito toma lugar en eI instante marcado I
en eI dlagrama, el f1uJo prlnclpal del voltaje por 90'
es cero , y como en corto circuito Ia coruiente
resultante esta en fase con eI flujo o muy
aproximadamente. Ia corriente de corto clrcuLto debe
tener una similar relación de fase. En eI instante I la
corriente de corto clrcuito deberfa ser cero, y si no
exlste corriente en eI clrculto en ese lnstante l-a
conlente de corto circulto siBue su curso normaL.
aLcanzando un valor máxlmo inlclal correspondlente a la
ecuaclón (2.L't, Eradual y slmétrlcamente termlna aba.Jo
hasta que el transformador es sacado de1 elrcuito, está
condlclón se muestra por Ia onda de corrlente Isc en 1a
fisura (11).
29
FIGURA 11. Corto circuitocuando Y= Vmax
FIGURA 12. Corto circrritocuando != cero
30
A causa de Ia presencia de Ia corriente normal de
plena carga, Ia eual posee un valor deflnido en el
instante I, la corriente de corto circuito debe
lnlclalmente arrancar desde ese punto y Ia onda
resultante debe ser algo aslmétrlca, dependlendo de ]a
relaclón entre las corrlentes de plena carga y corto
clrcuito y sobre sus relatlvos factores de potencla:
esta onda es IÁe en Ia flgura (11).
Ahora. si eI corto clrculto ocurre en eI lnstante
marcado II. figura (12). el voltaje es cero v el flujotiene un valor máxlmo negatlvo. asi Ia corrlente inleialde corto clrcrrlto debe tamblén estar en o cerca a 3u
máxlmo valor negatlvo. Esto. no puede ocurrlr' plres la
corriente de corto circulto no puede lnstantáneamente
alcanzar eI valor correspondiente a la posición y valor
de la onda de flujo, Porque en un slste¡na con
inductancia eonstante la corriente no Puede cambiar
instantáneamente. pero en lugar de ello debe amanear
desde un valor correspondiente en slgno y nagnitud a la
corriente que hay en el eirculto en ese i-nstante
particular, osea la corriente normal de plena carga en
eI instante II.
ta corriente de corto circulto debe varlar desde un
valor máxlmo negatlvo hasta un vaLor máxlmo posltlvo,
31
este cambio total doble ocurre cuando un corto circuito
toma lugar en el voltaJe máxlmo y fluJo eero.
Esta anormal onda de corriente comlenaa desde eI valor
de Ia corrlente de plena carFa en el clrculto en eI
lnstante II, y sube hasta un valor aproxlmadamente doble
obtenldo con un corto clrculto simétrico. como muestra
Isc" en Ia fisüra (t2). Asl expllcamos el llanado efecto
doble , aunque la corrlente de corto crculto no alcanza
el valor pleno doble a causa de la calda de tenslón en
la resistencla. Esta onda es aslmétrlea pero cae
rápidamente, dando Ia misma distribución de las onda
simétrlca, como cuando un corto circulto toma lugar en
eI instante eorrespondlente al voltaje máximo.
2.3 EXIGENCIAS DEt DISEñO DE tOS DEVANADOS FRENTE A tOS
CORTO CIRCUITOS
Desde el punto de vlsta del dlseño I¡ de acuerdo a las
exlgenclas de corto clreulto los transformadores deben
cumpllr 1o s1*ulente :
-Precisión en el cálcuIo de las fuerzas axiales que
permitan el comportamiento dinámlco deL devanado.
-Los devanados de cada fase deben ser de construcción
32
mecánlcamente riglda de tal mánera que formen una unidad
fuerte, y fljaclón de Ia poslclón del extremo de los
soportes, espacladores de boblnas. cllindro y capas.
para prevenlr gue sean dañados o q.ue cuando esten
trabajando se afloJen y poslblemente fa1len.
-Optlmos preapretados axl-ales de los devanados. tenlenclo
en euenta eI proeeso de lnpregnaclón y secado para
obtener Ia preslón deseada durante Ia operaclón.
-Ensamble culdadoso de }os soportes de los devanados
para prevenlr eI encorvamlento de los conductores debldo
a fuerzas radlales actuando lnterlormente.
-Neeestdad absoluta de lncrementar Ia preclslón en Ia
fabrlcaclón. tas longltudes axlales de los devanados en
Ias cuales se basa eI cáIculo, deben mantenerse hasta el
final, €s decir después de apretado e inPregnado para
asegurar mínimos esfuerzos axiales.
2,4 ESFUERZOS I.IECANICOS EN LOS DEVANADOS
En los devanados deI transformador se establecen
esfuerzos mecánlcos según e1 cuadrado deI fluldode eorriente. por eso. el efecto doble Puede tener
serlas consecuencias. Por ejemplo, en un transfornador
33
con lmpedancia deI 51i. eI esfuerzo lnlclal bajo
eondfclones de corto clrculto puede ser 400 veces más
grande que los presentes en condicLones normaLes de
plena carfra cuando el corto clrcuito se hace en V= Vmax.
pero cuando oerlrue en f = 0 (cero) los esfueraos
resultantes en Ios devanados son del orden de 1600 veces
más grandes que los presentes bajo condlclones normales
de plena carga. esto es por eI efecto doble.
2.4.L Origen de los esfuerzos mecánLcos. Si un conductor
transporta corrlente se establece un campo magnético
alrededor del conductor en forma de circulosconcéntrlcos. la densidad de campo en un punto es
directamente proporcional a Ia corriente en eI conductor
e inversamente proporcional a Ia distancia entre eI
conductor y eI punto conslderado. Sl dos conductores
ambos transportan corrientes y estan en proximldad eluno al otro, ellos deben estar sujetos cada uno a lalnfluenela del campo magnétlco clrcundante aI otro, y en
el caso de conductores adyacentes transportando
corrlentes en }a mlsma dlrecclón los canpos magnétlcos
producen una fuerza de atracclón entre los dos
conductores. mientras q.ue con corrlentes circulando en
dirección opuesta los campos magnétieos se repelen
mutuamente y una fuerza de repulsión se establece entre
los dos conductores. Para una corriente y espacio dados
34
entre los conductores eI valor de las fuerzas es
mlsma. lndependlente de sl ellas son de atracclón
repulslón. ver flgura (13).
Sl, ahora. los anterlores prlnclplos los apllcamos a las
bobinas del transformador, sea en el primario o elsecundarlo. cemo las corrlentes en lados opl¡estos
clrculan en dlrecclones opuestas, se establecen fueraas
de repulslón entre los lados opuestos y las bobinas
tlenden a expandirse radlalmente de lgual manera que un
aro glratorlo u otra estruetura debldo a la fueraa
centrífuga.
ta boblna tiende a asumlr una forma circular baJo lainfluencla del esfuerzo de corto clrculto. y por eso es
obvlo que una boblna clrcular es fundamentalnente Ia
meJor forma I¡ la menos probable a ser dlstorclonada ba.io
condiciones de falla; desde este punto de vlsta las
ventajas de construcl6n circular tipo núcleo son obvlas.
En una bobina compuesta de un núnero de al.ambres
colocados en un número de capas. eada una tlene un
número de vueltas por capa, tal como es a menudo en los
devanados de alta tenslón. Los alambre sltuados en elmismo lado de una bobina transportan corrlente en lamisma dirección. y por 1o tanto se atraen uno al otro y
Ia
o
35
df
FORl'ilJLA DE
AMPERE
df -- (La.at t
Er = ,. N. BL
ttIItltl\\IfI
(o)
FIGURA 13. Dirección de los esfnerzosentre dos conductores.
(b)
e Iectrodinárnicos
36
tlenden a mantener Ia homogeneldad de la bobina.
2.4.3, Esfueraos prlnclpales. Los esfuerzos mecánicos de
mayor lmportancla en eI transformador ocurren con gran
lntensldad en los devanados cuando por ellos lleguen a
circular corrlentes de corto circuito.
En Ia flgura (14) se presentan estos esfuerzos en un
transformador de dos devanados tipo concéntrico En
condlclones de falla las fueraas Fl y FZ son
proporclonales a la corrlente de corto circulto y tlenenpor consiguiente un carácter periódlco varlable. Estas
se descomponen en las fuerzas radiales ['x1 y E'xZ. y en
las fuerzas axlales Fyl y FyZ: las prlmeras tlenden a
expandlr eI devanado exterlor y a comprlmlr el devanado
1nterlor, las segundas tlenden a desplazar los devanados
en dlrecclón axial.
En ]a práctica los esfuerzos más desfavorables son los
axLales. no obstante de ser mucho nenores que los
radiales, resultando de la disposición de los devanados
principalmente cuando exlsten derivacl-ones re€ruladoras
de tenslón, los cuales deberán ser equilibrados por los
esfuerzos Fi que proporeionan los elenento's de su.ieción
como anll}os o tacos alslantes.
37
Frr
F¿
D¿vonodcs óc
igi;ol oliuro.
F¡
Frt
Devoncdos ocorlodcsgn orilbos crtrtrnos
FrFr
Ft
F2
Dcvonodo¡ con dcrivocionesIürnáot"t o lo milod cic
lo cliuro.
Seccidn trcnwerrol de lcs deYonodoc
Esfr-rerzos mecánicos entransformador.
tFil
FIGURA 14 lcs devanados de un
38
7,.4,3 Esfuerzos debldos a
de los devanados. Además
dlsposlclón y dlmenslones
las fueraas establecldas
Ia
de
1.
2.
anterlormente, exlsten otras fueraas de repulsión entre
los devanados prlmarlo y secundarlo, la dlrecclón de
estas fueraas de repulslón se muestran en Ia flgura (15)
para boblnas clrculares y rectangulares bajo las
condlciones de :
Centros eIéetrlcos coincidentes
Centros eléctricos no colncldentes.
cuando los centros e1éctrlcos coinclden esto puede verse
sl las bobinas son de lguales dlmenslones, soro exlstenlas fuerzas de repulslón normales a la superflcle de labobina. pero sl los centros eléctrlcos no colnciden. se
lntroduee una componente en ángulo recto a Ia fuerzanormal a Ia superflcle de Ia boblna, la cual tlende a
haeer desllzar las últlmas boblnas, una componente en
ángulo recto slmllar a Ia componente normaL es
lntroducida. aun cuando los centros eléctrlcos no
colncidan y las dimensiones de las bobinas sean
diferentes. En este caso el sistema conslstente de
bobinas del primarlo y secundarlo es balanceado como un
total. pero los lados adyacentes de las boblnas delprlmarlo y secundarlo estan propensos a distorsión a
causa de las componentes deslizantes introducidas.
39
-+_TlTTT-Y7f'.l¡¡, ¡tf
?_Lil
Tronsfurmodor
rectonguror
tipo ocorozado
Ttons{ormo&tciratlartipo nucleo
Tro¡sforrndorcirallorfipo rucleo
circul-ares
TFr--r|f
t_r_Tl
T¡onstormoürrec,angular
tiyc acorazodo
v?ffi,lit ht .r--t-,
Ftieraas mecárric.es en h-robinasrectanetrl¡rres.
fl,-i*",
F IGI-]RA 15 .
1r:_a:¡:_ni¡*=t,*€
rj,# Auhnon:c C. -t,ffi'l
Depts, libl'a¡n I
40
causa de las componentes deslizantes introducLdas.
En la práctica actual. en ambos tipos de transfornadores
acorazado y núcleo, Ia eomponente desllaante de 1as
fueraas mecánlcas entre las boblnas del prlmarlo y
secundarlo es la responsable por muchas roturas baJo
condlclones externas de corto clrculto. De paso se
recuerda que a menudo no es poslble conservar Iaeolncldencla de los centros eléctricos en todas las
proporciones cuando los transformadores son provlstos de
voltajes ajustados con derivaclones.
Los altos esfuerzos mecánlcos son responsables por los
daños en los extremos de las boblnas de alta tenslón de
transformadores tipo núcleo con devanados dispuestos
concéntrlcamente, aunque en estos transformadores elesfuerzo radial en los devanados es soportado por eI
}ímlte de elastlcldad de los conductores. slmllarmente
los esflreraos de comprenglón en }os devanados lnternos
son reslstldos por la rlsldea mecánlca lnherente en
tales devanados.
En e1 transformador rectangular tipo acorazado que
utiliza bobinas rectangulares achatadas y colocadas en
forma intercalada. se presenta una severa distorsión y
la posterlor ruptura de los extremos de 1as bobinas.
4L
Fartlcnlarmente con transformadores de baja reactancla.
los extremos de Las boblnas de alta tenslón y tamblén laboblna sujeta a Ia estruetura son deformadas, pero como
las fueraas que van hacla el lnterlor se hacen más y más
grandes. Ia reactancla del transformador tlene q.ue ser
incrementada, y Ia bobina sujeta a la estrutura mejor
diseñada y más reforzada. TaI boblna suJeta es apllcada
para comprimlr las boblnas en dlreeclón axlaI y para
contener movimientos baJo condiciones de corto circulto:excepto en casos muy especlales los soportes radiales en
]as bobinas no son necesarlos. aunq.ue aqul es más
justificado por ser boblnas tipo rectangular.
Ante el temor por estos esfuerzos hay eue recordar Ia
existencla de modernos disyuntores automátlcos, con Elran
rapidez de desconexlón; sl por alguna causa los recursos
automáticos provlstos no operan, eI transformador puede
Ilegar rápidamente a ser recalentado, y exhibir todos
los sl-nto¡nas asociados con severas sobrecargas. en un
muy corto espacio de ti-empo puede tener lugar eI corto
circuito entre espiras y los devanados pueden llegar a
ser destruidos.
3. METODOS DE CALCULO DE LOS ESFUERZOS SOBRE LOS
DEVANADOS DEIJ TRANSFOR}IADOR
un transformador de potencla debe estar construfdo de
ta1 forma que sea capa¿ de soportar esfueraos mecánlcos
causados por fallas del slstema externo. se encuentran
dos tipos de fuerzas, 1as producldas por la componente
radlal de las fuerzas electromagnétlcas que actuan en
ángulo recto hacla el e.le del núcr.eo. son enteramente
dlferentes de las produeldas por las componentes que
actuán paralelas al e.ie "y", por esto es convenlente
considerar las dos componentes separadamente.
3.1 cuANTrErcAcroN DE LA C0RRTENTE DE coRTo crRcurro
Es usual determlnar las fueraas electromagnétleas qr¡e
actuán en un transformador de potencla con la conlentecoruespondlente a1 prlmer punto máxlmo de1 flu.io de
eomlente de corto clreulto en los devanados. asunlendoque er transformador esta conectado a un slstema de
suminlstro de eapaeidad infinlta de falla se considera
43
un factor de aslmetrfa
condlciones probables
de 1.8. qrre representa las peores
a presentarse en la práctlca.'
En base
clrcultovalor de:
al
de
prlmer punto máxlmo Ia corrlente de corto
un transformador trlfáslco tlene un máxlmo
1.8 .t2 uVA 106Isc = Amperlos (3.1)
{3VEz
donde. \/ = VoltaJe de extremo de ]fnea
Ea = Impedancla de tenslón fraeclonarla (p. u)
La impedancia de tensión Ez es dependiente de laposlclón de Ia derlvaclón. y para calcular las fuerzas
correctamente es necesario usar eI valor de la
lnpedancla correspondlente a la pos1clón de Ia
derlvaclón qr¡e está slendo conslderada. Para t¡na
posiclón normal de la derivaclón eI camblo en porcenta.'ie
de lmpedancla debldo a las derlvaclones es de1 orden del
L0% y sl esto es olvldado la fuerza puede tener un error
de más o menos un 20%.
Para eáleulos prellmlnares. o sl se requlere un margen
de sesurldad, debe usarse eI poreenta.le mf nlmo de
lmpedanela que se obtenga en una derlvaclón, y en eI
caso de la poslclón de Ia derlvaclón mostrada en la
44
colllmna uno de la tabla 1" ésta corresponde a la
derlvaclón que da eI mejor balance de amperlo-vueltas a
1o lergo de la lonsltud del nrleIeo. S1n embargo, para
transformadores grandes donde se requlere un buen
balanee de amperlo-vue1tas. eI camblo en porcentaJe de
la lmpedancla es pequelto y puede usualnente ser
despreclado.
Cuando a1 ealcular 1as fuerzas, las conlentes
magnetlaacLón del transformador son desprecladas
asume que los devanados primario y secundario tlenen
amperlo-vueltas lguales y opuestos; todas las fueraas
son proporclonales al euadrado de los amperlo-vueltas,
para cualquler poslc1ón de los devanados.
3. 2 FUERZAS ELECTRO}IAGNETICAS RADIALES
de
se
Estas fueraas
puesto que e1
con exactltudpara calcular
earga en elconprenslón en
son relatlvamente fáclles de calcular
campo axlaI producldo esta representado
por un slmple cuadro bidlmensLonal usado
reactanclas. Ellas produeen un aro de
devanado exterlor, y una carga de
el devanado lnterlor.
EI aro de carga
devanado exterlor
pronedlo o en
en eI punto máxlmo
el conductor deI
de la prlmera media
III
uIdF¡ dttn'nltt¡tt tlt-¡ ¡l.t{ ¿r,TN¡¡l
(o@(o9(c(o$(o
o(o3ErO
K)
ol¿<l-
^l lx6losft c
=l r
ol .El-
N
xgE
2
otr
fiila
tl
c'JC\J
Iv
ilil il[all d 43{
rtj r[6(J
<lc\¡ I
?lEl
zF-l oI ol-
lilIl¡l(
il
Nl -^¡xule EEl o
=l : =ol * o¡rtr
¿t
loG¡tt\aE
EIE51.;18¡t53l
c\¡\ütt
olEEI E6l E>l oel3ct:3l
25ñ
g
EE-E Jgor lEtgEgL
--cü.PEÉ:g '58Eo..gsOJ
E5:ctut(l)
E
(u
Io(ua-EC'oEegr.gEc,!orto==.AoE
j
¡{J@
F
46
ondñ de corrlente de corto clrcuito, asumlendo un faetor
de aslmetria de 1.8 y un slstema de capacldad lnflnlta.es dado por :
0. 031 llcuKN./mmE f punto náxlmo) (3. Z )
h Ear
donde. Wcu = I'Rdc pérdldas en eI devanado en KW a pl.ena
carga v 75 'C.
h = altura axlal de los devanados en mm.
Normalmente estos esfuerzos aumentan eon 1os KYA pero
esto es lmportante solo para rangos por enel¡ua de 10
MVA. EI cobre recocldo tlene muy ba.la fuerza meeánlca y
una gran parte de 1a fuerza del conductor de cobre
depende del traba.lo en frlo que este reclbe despúes de1
recocido. De acuerdo a esto el 0.054 KN,/m¡na representa
e1 náxlmo esfuerzo permislble en el cobre, asl se
evita la excesiva y permanente defornación en e1
devanado.
La fuerza electromagnética radlal es más grande
conductor lnterno y decrese llnealnente a cero
eonductor más externo.
Para devanados de varlas capas, euando la construcclón
es semeJante a aquelLa de bl-oques espaclados entre
capas. son capaces de transmitlr Ia preslón eflcaz de
por eIpor el
47
una capa a Ia siguiente. si esto no es asi entonces Ia
tensión en la capa siguiente aI conducto es dos veces eI
valor promedio. El devanado interior tiende a hacer
comprensión contra el núcleo, y es práctica común
soportar el devanado desde eI núcleo y traüar el
devanado como una viga continua con soportes
eq.uidistantes. l-Elnorando eI leve aumento de Ia tensión
debida a la curvatura.
La carga
eonductor
a.W=
Dw
ó alternatl-vamente.
promedio radial por milímetro de Longitud del
de una bobina circular es :
aTl G l¡cKN,/mm (3.3)
W=
donde.
SLAVKN/run (3.4)
Ez. f. d1. n. Dm. N
Ac = área transversaL de un conductor
cual Ia fuerza es requerida. mn¿
Dw = diámetro medio del devanado. mm
E = valor del punto máximo del-
carga, KN,/mm'
U = proporción de KVA por columna
f = frecuencia. Hz
dl = anchura equivalente del conducto,
Dm = diámetro medio del transformador,
N = número de vueltas del devanado.
sobre Ia
de
mm
nm
48
ta anterior ecuación nos da Ia carga total por milfmetro
de longitud en una vuelta ó conductor ocupando eI pleno
espesor radial del devanado. En un devanado de varias
capas, con K capas. eI valor para La capa si8uiente aI
conducto debe ser (2k-L)./k veces este valor, para Ia
segunda capa (2k-3't /k, y asi sucesivamente. Cuando Los
esfuerzos no pueden ser transferidos dl-rectamente aI
núcleo. eI devanado mismo debe ser bastante fuerte para
soportar Ia presión externa. Alguna parte del trabajo
debe ser transferida afuera. pero no existe aún un
método de cálculo probado por ensayo.
3, 3 FUERZAS ETECTROMAGNETICAS AXIALES
Las fuerzas en dirección axlal pueden causar ruptura.
por el hundimiento producido en el devanado. rotura en
eI anillo final o sl.stema de sujeceión. y flexión de los
conductores entre espaclos. o compresión del
aislamiento hasta eI punto de ocurrir flojedad.
avanzando hacia un desplazamiento de espacios y Ia
subsecuente rotura.
3.3. 1 Medición de las fuerzas axiales. Un método simple
es aprovechable, para la medida de 1a fuerza axialtotal sobre el total o parte de un devanado concéntrico.
este método no indica como está distribuida la fuerza
49
alrededor de Ia circunferencia del devanado. pero es una
desventaja menor. Si el flujo axial se enlaza con cada
bobina de un devanado circular, y se traza corrientecontra la posiclón axlal. la curva representa. a una
escala que puede ser calculada. la curva de compresión
axial de1 devanado. con esta curva puede leerse
directanente Ia fuerza axial total sobre el total o
alguna parte deI devanado.
La densidad de fluJo de Ia componente radial de fuga
magnética es proporcional aI porcentaje de eambio de
frujo axiar con la distancia a lo largo del devanado. La
curva der flujo axiar trazada contra distanciarepresenta ra integración de la densidad de flujo radial,/ da Ia curva de compresión de1 devanado si 1os puntos
de compresión cero estan marcados.
El voltaje por vuelta es una medida del flujo axial. l¡
en Ia práctica se mide eI voltaje de cada bobina
circular. y eI voltaje por vuelta se traza contra eIpunto medio de ra bobina en un diagrama con la longitudcomo abclsa. er método puede ser aplicado a devanados de
disco continuo.
La prueba r¡ás conveniente se reaLiza con eItransformador cortoeircuitado para la prueba de pérdidas
5A
en eI cobre.
Para convertir los voltajes medl-dos en fuerza ba.io
condiciones de corto circuito los valores deben sermultiplicados por (1.8 Isc/It)¿ donde Isc es Iacorriente de corto circuito simétrica e rt ra corrienteen que se realiza la prueba.
Para obtener ra curva de compresión es necesario
conocer los puntos de compresión cero. y estos tienenque ser determinados por inspección. esto no es diflcilpuesto que cada corocación del devanado produce puntos
eeros en posiciones bien definidas.
ta figura 16 muestra l-as curvas típicas de compresión
axiar obtenidas en un üransformador con devanados sinderivación. de lgual altura. ahí no hay fuerzastendientes a separar ras vuertas en dlrección axial. Las
ordenadas representan Las fuerzas entre las bobinas en
todos los puntos. debidas a ra corriente en ros
devanados. La curva de puntos es ra suma de losesfuerzos de compresión axial (interior i exterior). y
tiene un máximo valor dado por :
5LAüPe= (3.5)
Ez. f. hEsta es Ia fuerza en el punto máximo deI primer
51
semlclclo de
de aslmetrfa
la
de
corrlente de falla. asumiendo
1. 8.
un factor
zY
Eq)x
c30C)'ta(l,
FzcEo(J
€tcoN(u
'io
Sumo de Ccmpresiones-|----\l-'
lntericr
Superior lnferíor
Figura 16. Curvas de compresión, axial para
transformadores con devanados sin derivación.
Para asegurar un exacto balance de amperio-vueltas a 1o
Iargo de Ia longitud total de los devanados. los
devanados primario y secundario constan de bobinas
circuLare.s idénticas en todo respecto. excepto e1
diámetro. y los espacios de sectores comu¡]es a ambos
rlevanados Fron usados de tal modo que cada boblna este
exactamente en Ia misma posición axial eomo la
correspondlente bobina en eI otro devanado. Debe notarse
que Ia f uer¿a en los devanados del tra¡rsf ormaclor
depende¡r solo en las proporciones y en el tota] de
amperio-vueltas, y no sobre su tamaño físico.
II Devonodb Exterior
I
52
EI nétodo de volüaje por vuelta demuestra ser útil en
descubrir pequeños accidentes de desplazamLento axial de
dos devanados de Ia posiclón normal.
3.3.2 Cálculo de fuerzas electromagnéticas axiales. EI
problema de calcular Ia magnitud de Ia fuga magnética
radial y por consiguiente las fuerzas axiales de los
devanados de transformadores tienen que recibir una
atención considerable y soluciones precisas. Estos
métodos son complejos. eI método de l-os amperio-vuelta
residual nos da resultados confiabLes y tentativos para
producir aproximaciones cercanas, no nos da Ia fuerza en
bobinas individuales pero se aprovechan formulas simples
de razonable exactitud para este propósito.
Método de anperio-vueltas residual. Las fuerzas axiales
son calculadas asumlendo gue eI devanado esta divididoen dos grupos, cada uno tlene amperio-vueltas
balanceados. Los amperio-vuelta radial son asumidos
produciendo un flujo radial eI cual causa las fuerzas
axiales entre devanados.
Los amperio-vuelta radial en algrln punto de1 devanado
son calculados tomando la suma aLgebráica de Los
amperio-vuelta de los devanados primario y secundario
entre ese punto y uno u otro extremo de los devanados.
53
Una curva trazada por todos los puntos es un restdual o
desbalanceado dlagrama de amperlo-vueltas del cual el
método derlva su nombre. Esto es claro para devanados
sin derlvaclón de lgual longltud y desplazados afuera.
no hay amperlo-vueltas resldual o fueraas entre
devanados. Sin embargo. aunque ahl no hay empuje axlal
entre devanados. estan presentes fuerzas de compresión
lnterna y fnerzas en el extremo de las troblnas.
El método de determinar Ia dlstrlbución de los amperio-
vueltas radlales es llustrado en Ia figura t7. para un
caso común de un devanado concéntrico teniendo una
fraceión (a) de la longitud total con derivación afuera
en el extremo del devanado exterior.
rH
il
In
( N I Mor.)
ililr (b)
FIGLIRA 17 . Det,ermirraciórrresidual para Llrl
deI diasralr¡a derievanado clerivado
(c)
arnperio-vue Itaen tln extremo.
(o
t
i
)
54
Iras dos componentes I y II de Ia flgura 17(b) ' ambos
grupos de amperlo-vuelta están balanceados y cuando se
superponen, producen Ia dlsposlclón de amperlo-vueltas
dada. El dlagrama g.ue muestra los amperlo vueltas
radlales trazados contra dlstancla a Io lar8o del
devanado es un triángulo. cottto muestra Ia flgura 17fc)
tlene un valor máximo de a(NImax), donde (NImax)
representa los amperio-vuelta de uno de los devanados '
prlmarlo o secundario.
Para determlnar la fuerza axial. es necesario halIar el
flujo radial producido por 1os amperlo-vueltas radiales
ó en otras palabras. eonocer Ia longitud efectlva del
eamlno para el fluJo radlal por todos los puntos a 1o
Iargo del devanado. Suponenos que esta longltud es
constante y no varfa con la poslclón axlal en eI
devanado. ta prueba muestra que esta aproxLmaelón es
raaonablemente acertada y eso hace el flujo. de hecho.
slgue una curva de dlstrlbuelón trlangular de una forma
slmllar a }a curva de amperlos-vuelta resldual.
EI cáIculo del enpuie axlal en el caso mostrado en la
flcura t7 puede ser hecho como sLgue. sl Leff es Ia
lonsltud ef leaz del camlno para eI f lu.'lo radlaI, y como
el valor medlo de los amperlo-vueltas radlal es
L/2.a(Nlmax), 1a densldad media del flujo radLal en e1
55
dlámetro medlo deI transformador es :
4n a (Nlmax)Er = ---Z-
10' Z, Irefff teslas) (3.6)
u otro devanado de (Nlmax)y Ia fuerza axlal en uno
amperlo-vueltas es :
Zna(NImax)' nDmPa --
(KN) (3.7)10ro teff
El segundo faetor de esta expresión, rDm/Leff, €s Ia
permeancla por unldad de longltud axlal del núcleo para
eI f lu"io radlal. ref erlda aI dlámeetro medlo del
transformador. Esto es lndependlente del tamaño flslcodel transf ormador y depende rlnicamente de ]a
configuración deI núcleo y devanados. Las fuerzas
mayores estan en la columna nedia de un transformador
trifásico, y por 1o tanto solo necesita considerarse
ésta.
ta eeuaclón 3.7 escrita como :
2na (Nfmax)'Pa = A (KN) (3.8)
1010
donde A = nDm,/teff y es la permeancla por unldad de
longltud axlal de1 núcIeo. que nos da la fuerza por todo
el traniormador tenLendo la ml-sma proporsión
lndependlente de su tamaño ffslco. Como los amperio-
vueltas pueden ser determinados sln dl-ficultad, para
56
cltbrlr en orden todos los casos es necesario estudiar
solo como La eonstante A varfa con Ia proporslón del
nitcleo , pos lc1ón de Ia derlvaclón ' dlmens lones del
conducto del devanado y proxlmldad del tanque.
Reduclendo }a anchura de1 conducto lncrementa }a fueraa
axlal un poco, y este efecto es nayor con las poslclones
de Ia derlvaclón eI cual da amperlo-vueltas reslduales.
Sln embarga por la varlaclón de Ia anchura del conducto
usado en Ia práctlca eI efecto es psqtretlo.
Donde la anchura equlvalente del ducto es anormalmente
ba,la, osea menos de 8% de1 dlárnetro medlo. Ias fuerzas
que se ealculan usando Ios valores dados en Ia tabla 1
se lnerementan aproxlmadamente un 2096 para derlvaclones
en dos puntos equldlstantes de Ia mlt'ad y extremos ' y
1096 para derlvaclones en Ia mltad, lras fueraas axlales
son tamblén lnflueneladas por eI espaclo entre eI
devanado lnterlor y eI núcIeo. Ia cercanla del núcleo es
la mayor fueraa para los devanados.
EI efecto de proximidad de} tanque es un lncremento de A
en todos los casos, y para las columnas exterlores de un
transformador trlfáslco por trna apreelable cantldad; 31n
embargo, Ia columna medla permanece prácticamente
lnafectada a menos que los lados del tanque esten muy
57
cerc&nos a está. Iruego Ia presencla del tanque tlene
mayor efecto para las derivaclones en un extremo del
devanado. y eI menor con derlvaclones en dos puntos
eculdlstantes del medlo y extremos del devanado. Hasta
donde esta prrreba puede mostrar, Ia presencla de1 tanqtte
nunca lncrementará los esfuerzos en las columnas
exterlores a valores mayores que los de la columna
medla. y no tlene efecto apreclable sobre la columna
medla. EI únlco caso en g.ue el tanque tlene efecto
apreclable, es en un transformador monofáslco arrollado
en una columna y en este caso puede suceder que eI valor
de A no exceda el valor para Ia fase medla de un
transformador trlfáslco.
La locallzaclón de Ia derlvaclón es de predomlnante
influencia en las fuerzas axlales puesto que controlan
e1 diagrama de amperio-vuelta residual. tas fuerzas
debldas a la posición E en Ia tabla 1 son únLcamente
aLrededor de L/32 de aquellas debldas a Ia poslclón A.
EI valor de A es llgeramente afectado por Ia poslclón de
la derivaclón. y varia llgeramente con la relaclón de la
Longltud de Ia columna a el- dlámetro del nficleo
clrcular, y tamblén sl las columnas son anchas.
En la tabla 1 los valores de A son dados para las
dlstlntas posl-clones de Ia derivaclón y para dos valores
58
de la relaclén (altura de ra ventana./dlámetro der nrlcleo
clrcular). [.,a formula para calcular la fuerza axial en
Ia porelón de Llno u otro devanado baJo cada trlangulodel dlagrama amperlo-vuerta resldual es dada en cada
caso. I¡os varores de A son aprlcables a ra columna media
eon excltaclón trlfás1ca y para Ia seeclón de derlvaclónen eI devanado exterlor.
3.4 FUERZAS AXIATES PARA DIE'ERENTES DISPOSICIONES DE tADERIYAC ION
tos devanados de una columna han de estar en ro poslbre
centrados. De otra forma en caso de corto cLrculto. se
produclran fuertes esfuerzos axlares. esfueraos qrre
ponen en peligro el transformador.
En la flgura 18 sedan representaclones gráfleas de 1os
esfuerzos que actúan, según los casos. ElIo conduce a
qr;e ras varlaclones de1 número de esplras no sea
recomendable reallaarlas en 10s extremos de 10s
devanados, si no en su parte medla. Asl se ineurre en
menores aslmetrÍas axlales.
tas fuerzas axlaLes adlclonales debldas a lasderlvaclones pueden ser evltadas dlsponiendo laderlvaclón en una bobtna separada de modo que cada
59
A
I
Rlo,l
E
A
I
Flo,
l
A
,-T
tfiFL¡ IO'
tCorrecto, supresiónde espiras en zonacentral.
Incorrecto. mayoresesfuerzos axiales.
Me.iorado
FIGTJRA 18. Esfuerzos axlales debidos a Ia poslclón de laderivaclón.
sección de la derivaciólr ocupe Ia altura plena de1
devanado. BaJo estas condiciones rlo hay amperio-vueltas
actuando radialmente y las fuerzas son las mismas que
para los devanados sin derivació¡r de igual longitud:
otro método es colocar e] devanado sin derivación en un
número de seeciones paralel,qs de ta1 modo que hay
redistrlbuclón de amperlo-vueltas cua¡rdo se cambia Iapo.g lclón de la derivación y se emplea ull completo
bal,rnce de amperl.t vr.lelt.e,s.
3.4. 1 Transfor¡nador con derivacione.s en Ia mitad del
devanado exterior. Para calcular eI campo radial los
Uninrsidal {ulonorno da ftti*rrtrtcfto 8rbt,¡'f¿to
devanados se divlden en
fieura 19. EI devanado
I
50
muestra Ia
un diagrama
ilil
LJH
(o)
nl morJ----é
FIGURA 19. Determinación deI diagrama de amperio-vueltare-qidr.ral para un devanado derlvado en Ia mltad
de campo radial mostrado en (c), Ias dos mitades de}
devanado exterior estan sujetas a fuerzas en direcciones
opuestas alrededor de las culatas a la vez que hay una
compresión .cxial de magnltud simllar en el medio del
devanado lnteri-or.
La flgura 20 muestra lds crlrvas medidas para eL easo del
13.337o derivedo fuera de la mltad de1 devanado exterlor.
La compresión máxima en el dev"tnado exterlor es solo
ligeramente más Erande que eI empu.je axial. y esto
ocurre en cuatro o cinco bobinas de l-os extremos. l-a
máxima comprensión del devanado interior esta en eI
nil
ilH(b)
+
dos componentes como
del grupo II produce
I
tl
"11-Fil
(c)
OEVANADO
61
medlo.
FIGURA 20. Curvas de compresión
derlvado fuera de la mltad
lnferior.
axial para 13.3%
del devanado exterl-or
3.4. 1. 1 EmpuJe axlaI en eI extremo. Es dado por
na (N Imax) a APa= (KN) (3.9)
2 x 10'o
3.4. L.2 Háxima compres j-ón Si Pc es }a suma de ambas
comprensj-ones según l-o dado por la ecuación (3.8) y se
asume que las dos terceras partes de esto son del
devanado interior. entonces l-a comprensión máxima de1
devanado interior es dada por :
2 51UPrnax=---x--
3 Ezfir
na (NImax) = A
2 x 10lo(KN ) (3.10)
62
Ira comprenslón máxima en eI devanado exterlorligeramente menor que esto.
es
nr'9:rlrna
mlted
ta flgura 2t muestra las curvas de comprenslón máxima en
Ios devanados lnterlor y exterlor. y eI empuje en elext,remo trazado contra la fracción de devanado derlvado
f uer*q. para eI mlsmo transformador. La ecuaclón (8. g )
represer¡ta Ia lfnea por eI orlgen.
/zY
too
oo
oxoN,qr'5u- 50 O-O Enpuje en ele¡tremo
Q- O Ccmpresicn moximo enel devo. exterícrTj .gcnpresicn moxirpo en el dev. inte¡ior
)utTtct oe cofnpfes,ones
+gFraccíon
tz t6 20 2v
de devqnoú derivodcqfuero 7"
FIGT]RA . 21. Curvas del
eompres ión
del rCevanado
etnpuje en eL extrerno
p'tr'l derlv.qclt--rrres en
exterlr-¡r.
v
1.1.
3 , 4. 1.3 Vueltas ó bobinas sornetidasa
L.1 fner¿a electrr-¡rragrrética ln,qyor es
i'roiri¡ras inmediatament,e adyacent,es
esfueraos maximos.
e.jercida sobre Ia-s
a Ia porción del
ir//
63
devanado
esfuerzos
sectores
bobina o
adyacente
derivado afuera y en estas bobinas los
flexionales máximos ocurren cuando Ios
espaciados son usados. La fuerza sobre una
vuelta en eI devanado exterior inmediatamente
a éL espacio. es dada teóricamente por :
Pa = 7.|g.q.Pr r 2a': Los [ ;=
+ 1] (KN) (3.11)
Pr = fuerza totaL de reviente radial del transf. . KN
q = fracción de amperio-vueltas total en una bobina o
devanado
[{ = longitud axial de Ia bobina más e] aislamiento. mm
a' = lonFitud axial de1 devanado con derivación fuera.
Hay una razonable concordancia entre eI cáIculo y La
fuerza medida. Ios valores calculados son de un tA% á
2go6 altos. las bobinas en eI devanado interiorexactamente opuestas a las bobinas más esforzadas en eI
devanado exterior tienen fuerzas actuando sobre ellas de
la misma manera. pero algo inferior en nagnitud.
3.4.2 Transformadores con derivaciones en Ia mitad del
devanado exterior eon adelgazamiento del devanado
inüerior. Las fuerzas en esta disposición pueden ser
partidas en dos, por adelgazamiento haeia aba.io l-os
amperio-vueltas por unidad de longitud hasta 1a mitad
64
del vaLor normal en Ia porción del devanado sinderivación opuesto a Las derivaciones. Arternativamente.
un espacio puede partir en el devanado sln derivaciónpor la mltad Ia longitud del máximo espacio en eIdevanado derivado. con estas disposiciones hay un empuje
axial en el extremo del devanado sln derivaclón cuando
todo el devanado derivado esta dentro der circuito. r uD
empu.ie en el extremo de similar magnitud en er devanado
derivado cuando todas las derivaciones estan fuera delcircuito. En la posición nedia hay fuerzas adicionalesno apreciables comparables con los devanados sinderivación.
3-4-2-t Empuje axiar en el extremo. cuando todas ras
derivaciones estan en el circuito er empuje del extremo
der devanado sin derivación puede ser calculado por
medio de la ecuaeión (3.9). sustituyendo por (a) ralongitud fraccional der espacio en el devanado sinderivación, cüando todas las derivaciones estan fueradel eircuito eI empu.ie del extremo es dado por :
ra (NImax) 2 APa= (KN) (3.12)
4(t - a/ZlLúo
Donde (a), 1a fracción de la rongitud axiar derivadafuera. es parciarmente compensada por una rongitud (a/z\
65
:)E
omitida del devanado sin derivación. La constante A
tiene eL mismo valor que en la ecuación (g.g). Las
fuerzas son similares cuando los amperio-vueltas son
adelgazados en lugar de usar un espacio fijo.
3.4.2.2 Máxima compresión. En cualquiera de los
anteriores casos la compresión máxima exeede el empuje
en eI extremo por una cantidad un poco menor que Ia
fuerza dada por Ia ecuacl.ón (3.5).
3.4.2.3 vuertas ó bobinas sometidas a esfuerzos máximos.
cuando todas las derivaeiones estan dentro del eircuito.la fuerza sobre la bobina o vuelta adyacente a elespacio de compensación en er devanado sin derivaciónse puede calcuLar aplicando la ecuación (3. 11): en ta1
easo (a) puede ser Ia longitud del espacl_o expresada en
fracción. Puede notarse. sin embargo. 9u€ eIadelgazamiento o provisión de un espacio compensatorio
es usuarmente llevado en el devanado interior. rapresencia del núeleo incrementa Ia fuerza muy poco. por
lo tanto es posibre que esta ecuación de resultados un
poco bajos en este caso. €ñ el otro caso. usando eIadelgazamiento, la fuerza sobre la bobina adyacente a laporción adergazada afuera de1 devanado es un poco menor
que la dada por la ecuación (3.11).
66
3.4.3 Transformadores con dos puntos de derivaclón
equidistantes entre Ia mltad y extremos del devanado
exterior.
3.4.3. 1 Adelgazamiento fuera de1 devanado slnderlvación. Un tfpico e.iemplo de Ia comprensión en los
devanados interno y externo se muestra en la flgura ZZ.
para aproximadamente eI 13% de devanado exterlorderivados afuera. estando en medio de cada uno de 1os
dos puntos equidistantes entre Ia mltad y extremos del
devanado.
Superior Inf erior
FIGURA 22. Curva de compresión axlal para derivacio¡les
en dos puntos en el devanado exteri_or. Las
curvlt,s puntuadas muestran la f uerza con
adelsazamie¡rto del clevanado int,erlor opr:est;rs
a cad.e purrto derivado.
zY
Ero<50
lE¿ctt,
IsoF2c8roFo(u
ri
',-''-/><:
67
Hay tres puntos de máxima compresión en eI devanado
exterior. siendo eI intermedio el mayor. En eI devanado
interior hay dos máximos iguales opuestos a los espacios
en eI devanado exterior.
La fuerza axial sobre cada punto de uno u otro devanado
debida a las derivaciones es dada por :
ra (NImax) 2 APa= (KN) (3.13)
8 x lato
Donde (a) es Ia fracción total de longitud axialderivada afuera. y la constante A tiene eI valor dado en
Ia tabla 1.
Esta fuerza actua alrededor de las eulatas en las dos
seceiones finales del devanado exterior. Ia eeuación
(3.9) nos da el empuJe axlal en el extremo para Ios
valores grandes de (a). [..ra eurva del empuJe en elextremo traaada contra la fracclón derlvada afuera puede
ser estlmada sln dlflcultad. puesto que esta desvlada
solo un poco de Ia lfnea recta de la ecuaclón (3.13).
Las fueraas con estas dlsposlclones de las derlvacloneg
son solo cerca de LlLE de las fuerzas debldas a
derlvaclones en un extremo del devanado, y eIlas son del
68
mlsmo orden g.ue las f ueraas
derlvaclón.
en los devanados s1n
Las vueltas ó boblnas sometldas a esfuerzos máxlmos son
aquellas adyaeentes a l-os puntos de derlvaclón. y Ias
fueraas pueden ser ealcul-adas de Ia ecuaclón 19.11),
sustltuyendo (a/?'l por (a).
3.4.3.2 Con adelgazamlento del devanado sin derlvación.
Este eJerclclo representa el método optlno para reduclrlas fueraas cuando una seeclón es derlvada fuera del
devanado. ra curva puntuada en la flcura zz muestra ras
fuerzas obtenldas cuando el_ devanado lnterlor es
adelgazado, opuesto a cada uno de 1os dos espaelos en eldevanado exterlor hasta un 5096 de la extensión totalderlvada. ta fuerza sobre cada punto de uno u otrodevanado es :
¡a (NImax)'APa= (KN) (3.14)
estan dentro del circuito:16 x 10¿o
cuando todas las derivaciones
Y:
ra (NImax)'APa= (KN) t3.15)
16(1 a/2\ 1010
cuando todas las derlvaclones estan fuera del clrculto.
69
En estas ecuaclones A tiene eI valor dado en la tabLa 1
y (a) representa Ia fracelón total derlvada afuera. Lag
fuerzas sobre las boblnas lnmedlatamente adyacentes a
los espaelos pueden ser calculadas con Ia ecuaclón
(3.11), puesto que estas fueraas son determlnadas por
Ias longltudes de los espaclos y no por sus poslclones
en los devanados.
m
4. CARACTERISTICAS TERI.IICAS DE tOS DEVANADOS
Estas varían según eL punto (carga) de funcionamiento de}
transformador. Iras elevaclones de temperatura en éste
se presentan en los casos de funcLonanlento estable
normal. en las sobrecarEras temporales de 1arga duraclón y
sobreearga extrema de eorta duración (corto eirculto).
4.T ELEVACION DE TEI,IPERATURAS EN SOBRECARGA EXTREI.ÍA-CORTO
CIRCUITO
si un corto circui.to se inieia estando 1os devanados deltransformador con la máxima temperatura de régimen normal
1105'C). el üiempo que deberán soportar éstos en éste
estado deberá ser tal que no sobrepase el valor de máxima
temperatura fijado por las nor¡nas para tal sltuaclón.Según las normas VDE este valor no debe pasar de ZZ\'Cpara los transformadores sumergidos en aceite. es decir.que er exceso de temperatura en corto circuitos sobre lamáxlma de régimen normal es de 115'C (ver tabla Z\. La
lntensa coniente de corto circulto origina un
7L
cal-entamiento tan rápido que eI ealor dislpado en taltlempo es despreciable y se puede asumir que en este
lntervalo la energla térmlca produclda es acumulada en eI
conductor,
4,2 CORRECCION POR TEI'TPERATURA
lra reslstencla de los devanados aumenta apreclablemente
eon Ia temperatura y como está varla con la lntensldad de
corrlente. cuando eI transformador esta en operación. es
necesario ajustar eI valor de resistencla eq.uivalente
obtenido mediante una prueba de corto circuito.
La norma INCONTEC establece:
Rt(T2 + 235) (235 + T1)Req' = (Rt - Req) -(T1 + 235) (235 + T2 )
Donde:
T1 = Temperatura a que se realiza la prueba de corto
elrculto. generalmente a la temperatura amblente.
TZ = Temperatura de operaclón de1 transformador.
Rt = Resltencla medida con un tester a Ia T1.
Req = Resistencla equivalente referlda al pr1marlo,
calculada eon la prueba de corto circulto.Req' = Resistencia equivaLente correglda real referida a1
72
prlmarlo.
La car*a de un transformador debe eonservarse dentro de
1os llmltes admltldos, asl obtendremos la vlda normal- de1
devanado. En Ia placa deL fabrlcante generalmente se
especlflca la elevaeión de temperatura per¡nLslble.
dependiendo de1 tipo de alsLamiento I¡ de la crase de
transformador. si el transformador esta provisto de un
lndleardor de punto caliente. esta elevaeión de
temperatura es rimitada a 65'c para aislaniento crase A.
sl er transformador únicamente tiene indleador de ra
temperatura del liquido. Ia elevación permlslble es hasta
50'c. A estas lecturas 1a amblente o temperatura der alreclrcundante. para La unldad eon eI lndleador de
temperatura llquldo es normal sunarle 1b'c. a concederpor e} punto callente: para la operael_ón contlnua eIcalentanlento en los punto no debe exeeder gb.C de
temperatura.
Si eI transformador es refrigerado con agua, é1 a8rua
entra y sale a temperatura que deben ser ehequeadas
diariamente por sf hay algún.cambio anormal. urr cambio
semejante puede lndlcar Ia reducclón deL flujo de agua
refrlgerante o sedlmentos deposltados que implden al agua
absorver ealor.
73
La cantidad de calor generado depende de Ia carga de
corrlente transportada por el transformador. este calor
debe ser dislBado s1la temperatura esta contenlda dentro
de Ifmltes seguros.
74
a? Ér
gvcta?r
cc ñl (5
F
Es
i-{
rA
ro (.o r-
o
c)+
31
=,J
Fl
r..1
¿
I --.rar :"_H
-
LL0J .¡rr \-/
I rrtdvo0J
(!E
i \ tY
-ü(iq¡i<.a!
i\'i
fr
tn
L
fFL
(.t,L
(J:
¡ñ
-L
t
.¿
l<
v)
¡. 'i
ÍI
(LL
5. PROTECCION DE TRANSFORMADORES
En un sistema de fuerza, Ios equipos más importantes son
los generadores y los transformadores.
En estos aparatos las fallas oeurren con menor frecuencia
que en las lfneas. pero Ia reparaelón de los datfos que
ocaslonan requlere mucho más tlempo y dlnero que lo que
se neceslta para reparar los dafios debldo a fa1las en las
Iíneas.
En las IÍneas es posible restablecer rápidar¡ente los
disyuntores y eso ayuda a aminorar La nagnitud del daño.
En cambio. euando oeurre una fa]]a en un generador o en
un transformador. slempre se neceslta la atención del
personal de supervisión.
Sln embargo. eI rápldo aislamlento de las fallas ayuda a
minimlzar eI daño sufrido por los aparatos y reduce
tamblén la lnterrupclón de1 servl-cLo debldo a Ia
reducción de voltaJe y a la lnestabllldad.
76
5, 1 GENERAT,IDADES
Para la protecclón de Srandes transformadores. que JueFan
lmportante papel en Ia contlnuldad del servlcl-o. en ]a
actualldad se emplean solamente dlsposltlvos selectlvos.
senslbles y de acclón ráplda, es dec1r. Ia protecclón
diferenclal y Ia protecclón buchhol-2. En caso de pequeñas
untdades y de transformadores de media potencla para
allmentaclón únlcamente unllateral. bastará con la
protecclón buehholz y fuslbles, o blen, con relés
temporizados de máxima lntensidad v fuslbles. La
proteceión contra sobrecargas puede reallzarse con 1nágen
térmiea y con relés térmicos.
Flnalmente, resulta muy conveniente Ia vlgllancla de Ia
temperatura de1 acelte. para 1o que se utl}laatermómetros especlales. ta técnlca de construcción de los
transformadores ha llesado. en la actualldad. a un nivel-
tan elevado. que pueden eonslderarse entre Los elementos
de las lnstalaclones eléctrlcas que tlenen mayor
fiabilfdad. es declr. nayor seguridad de serviclo.
Las dos causas principales de efectos de aislamiento
están constituidas por l-as sobretensiones de orlgen
atmosférieo y por el calentamiento inadml-sible de ]os
arrollamientos deI transformador. tas sobrecaretas
77
permanentes o temporales repetitivas que pueden tolerarse
en explotación normal conducen. sin enbargo . a un
envejecimlento prenaturo de los alslantes de los
arrrollamientos y finalmente a corto circuitos entre
espiras o entre fases.
Los transformadores de fuerza. slendo estáticos.
totalmente cerrados, y sumergidos en accite. presentan
fallas soló en raras oeasiones. pero las eonsecuencias de
una falla, por esporádiea que sea. pueden ser graves si.
el transformador no se desconecta rápida¡nente del
sistema.
tas fallas pueden divldirse en tres clases principales :
a. Fal]as en el equipo auxiliar que forma parte del
transformador.
b. EaIIas en los devanados y en las conexiones del
transformador
c. Sobre cargas y corto circuitos externos.
Principalmente tomaremos encuenta
devanados del transformador.
las falIas en los
5.2,
78
PROTECCION DE TRANSFORMADORES DE GRANDE Y I-IEDIANA
POTENCIA CONTRA LOS DEFECTOS INTERNOS
Para todos }os transformadores de una potencla superior a
los 10000 KVA equlpados con dlspósltlvos de expanslÓn.
puede recomendarse e1 empleo de los reIés buchhola
comblnados con relés dlferenclales. Estos relés aseguran
Ia protecclón proplamente dlcha contra los' defeetos
lnternos de alslamlento, los corto clrcultos entre fases'
los cortoclrcultos entre espl-ras y los defectos a masa
recorridos por eorrientes intensas. Estos dispositivos
hacen poslble una desconexlón ráplda, presentan gran
segurldad de servlclo y selectividad tota}.
5,2.t Relevadores accionados por gas. Cuando ocurre una
falla dentro de tanque de un transformador. generalmente
se genera gas, generaelón que es lenta para una fallalnclpiente y vlolenta para fallas fuertes. La mayorla de
los corto clrcultos que se desaruollan. ya sea por
rupt,ura deblda a los lmpulsos entre las valvulas
adyacentes de las vueltas extremas del. devanado o como
contactos lnlciales de punto muy débiles , se eallentan
inmedlatamente hasta Ia temperatura del arco. EI calor
producldo por Ia alta eorrlente Local hace que se
descomponga eI acelte del transfornador y se produzca
un gas que puede aprovecharse para detectar faIlas en los
79
devanados Con base en 1o anterior . se fabrlcan los
slgulentes relevadores .
a. Relevador acumulador de gas . aI q.ue se Ie conoce como
relevador buchholz . que es occionado por eI gas formado
b. Relevador eon réglmen de elevaclón de preslón. que
actúa medlante Ia medlelón de }a velocidad de formaclón
deL gas
c. Relevadores de preslón y dlsposltivos de
allgeramiento de presión . que actúan a partir de una
medida de ]a preslón total aeumulada.
5.2.1 Réle buchholz La protección buchhoLz es simple y
eficaz, y deberla empLearse en todos l-os transformadores
en acelte . equlpados con dlspósltos de expansión y
cualqulerá que fuera su potencla. Sin embargo , como no
detecta más que los defectos orlginados en e1 interlorder transformador, debe completarse con dispositlvos para
Ia protección de los defectos que se orlginan en elexterior de la cuba del transformador
5.2. 1. 1 Apllcaclón La acción del rel-é buchholz esta
basada en eI hecho de que cualquler accldente que
sobrevenga a un transformador , está precedldo de una
serle de fenómenos . sin Fravedad . a veces imperceptiblepero que , I Ia larga . conducen a la destrucclón de1
80
transformador Por 1o tanto bastará con detectar los
prlmeros slntomas de Ia perturbación y avlsar eI hecho
medlante una seña1 acústlea u óptlea: no es necesarlo ,
en este caso, poner eI transformador lnmedlatamente fuera
de servlclo, slno tener eneuenta Ia clrcunstancla y
desaeoplar e1 transformador cuando Io permltan Ias
condlclones de Ia explotaclón.
lros aparatos e]éctrlcos con carga de acelte o askarel.
tales como transformadores y boblnas de reactancla. asl
como l-os pasatapas y la eaja de conexlón de los cables
corespondlentes . pueden vigllarse en cuanto a defectos
interlores y a pérdlda de lfquldo aislante por medlo del
relé buchholz incorporado en la tuberia del recipiente de
expansión. Dado que eI relé buchholz reacciona incluso en
eI momento en que se inician los defectos . ofrece aI
personal de servicio la posibilidad de reconocer
permaturamente estados de anenaza de pellgro e lmpedlr
con ayuda de medidas adecuadas . daños mayores en los
aparatos vlgilados.
Iras descargas parclal-es de déb1l energÍa l¡ las corrientes
de fuga . asi eomo ]os ealentamientos local-es debidos a
espiras en corto circuito . resistencias de transiciónelevadas o corrientes parásitas fuertes en piezas
netá]icas conducen a descomposiciones ]entas de los
81
materlaLes ai-slantes llquidos y sóIidos en estos lugares.
con formaclón de gases
Si debldo a una falla de estangueldad en eI aparato
vlgilado desciende eI nlvel deI Ifquldo en el relébuchholz. reacclona prinero eI sistema de flotadorsuperior. En caso de una pérdida adictonal de llquido. se
produce tambien la reacción del sLstema de frotadorinferlor sl er nivel ha decendtdo hasta aproximadamente 5
mm, por deba"jo de] centro de Ia tuberia.
5.2. I.2 Descripción
aspecto exterior de
firma ACEC
La figura 23 se representa
relé buchholz fabricado porun
e1
1a
Como puede apreciarse eI relé buchhoLz es un aparato de
poco volumen y de fáci] montaJe. provlsto. generaLmente
de bridas de empalme de entrada y salida . que permlten
montarlo en serie sobre la canal-ización que une eItransformador con depósito conservador de aceite. es
decir , tal como se encuentra en 1a fiEura 24.
Lleva dos flotadores uno de alarma , y otro de
desconexlón . y un receptáeulo de captación de 1os gases
eontenidos en eI aceite. Una pequeña ¡nlrilla sltuada en
82
F'IGURA 23. ReIé buchholz (ACEC) : 1- Llave de evacuaciónde los gases. 2- Flotedor de alarma. 3- Mlrilla graduadade vidrlo. 4- Brida de unlón aI transformador.5- Agujeros roscados para circuitos. 6- Flotador dedesconexión. 7- Brida de unlón aI depóslto conservadorde aceite. 8- Llave de vaciado.
I'fonta.'ie de nn relét.rans f ormador.
un
r:! .;...;l' .i!:' 11:-
F IGL]RA 24 Buchholz en l-a tapa cie
83
el receptáculo permite examinar el gas y juzgar la
naturaleza del defeeto por color y la cantidad de este
gas. Una váIvula de purga permlte reeoger eI gas
acumulado como elemento de Ju1clo de la lmportancla del
defecto y su eventual agravaclón; Ia cantldad de gas
recogido en un tiempo dado. es función de estos dos
factores.
La posición de
el receptáculo ,
la presión de los
alarma, depende del nivel de aeeite
siendo este nivel función . a su vez,
gases que contiene eI aceLte.
en
de
En cuanto al
depende de 1a
que eirculan
conservador.
flotador de
velocidad del
desde eL
desconexión , sü posici-on
caudal del acelte y de gas
transformador al depósito
Para una determlnada poslclón de los flotadoresprevlamente flJada . basculan los contactos de mercurlo
uno para cada flotador , que asegurán . respectlvamente
la puesta en marcha de 1a al-arma y de la protecclón.
sobre Ia tapa de} aparato . se fi.ian los bornes de
conexlón contra los agentes atmosférlcos.
ta pequeña llave de paso situada en la parte superior del
84
relé . puede
funcionamlento de
utlllaarse para
Ios flotadores.
Ios ensayos
Conectando una bomba
provi.sta de un record
puede lntroduelr Ia
lnelinar e1 flotador
cerrar los contactos.
de aire a esta llave de Paso.
especial . con algunos golpes . s€
cantldad de aire necesarla Para
de alarma . y por Io tanto' Para
5.2. 1.3 Funcionamiento En estado de disposición para
entrar en servicio y durante eI serviclo ordlnarlo del
aparato vigllado , e1 relé buchhoLz está totalmente lleno
de aceite: Ios dos flotadores están efevados por la
fuerza ascensorlal de líquldo alslante a su posición
extrema superior (poslción de partida).
En caso de perturbación o corto circuLto en el
transformador vigilado . las burbuJas de gas que se
producen en el interior del recipiente de acelte se
desplazan hacla amiba . se acumulan en su recorrido
hacia el recipiente de expanslón en Ia caJa del relé
buchholz y desplazan alli un volumen de aceite
coruespondlente Con eIlo deelende eI nlvel de la caJa
del relé y eI flotador superlor . l-o mlsmo ocurre si
debido a un punto de fuga en e1 transfornador . se vacla
eI reci.piente de expanslón y persiste aun Ia pérdida de
85
aceite. Según Ia conexlón como " contacto de apertura " o
" contacto de clerre " el lmán permanente provoca Ia
apertura o cleme del contacto (de avlso) conducldos a
los bordes de conexlón.
En caso de un descenso adlclonal del nlvel de acelte en
la caja del re]é debldo aun pérdida perslstente el
flotador inferior (de desconexión) se mueve también hacla
abajo J¡ da lugar . como se a descrito en 1o que antecede.
a que se abra o cierre el contacto (de desconexlón)
conducido a los bornes de conexión.
En easo de un desamollo violento. de gases, motivado por
un defecto de importancla en el transformador . se
produeen ondas de preslón en eI líquldo aislante que
11egan al relé buchholz antes que Ias burbujas de gas.
Estas ondas. provocan una reacclón deI contacto (de
desconexlón).
En las condlclones de servlcio que se encuentra en }a
práctlca . muchas veces se produce corto clrcultos de
corta duraclón . por ejemplo . producclon de un arco
entre aisladores de polos diferentes o contactos entre
1os conductores de línea Estas sobrecarEas no
accionarán eI relé buchholz si su duración es
suficientemente corta para que no sea alcanzada Ia
86
temperatura de 150'C en eI lnterior de los bobinados. Sin
embargo sl en eI momento de produclrse estos
eorto clrcultos . el transformador estaba fuertemente
cargado Ia temperatura de los boblnados podrla alcanzar
esta temperatura crftlca de 150'C , aLrn para sobrecargas
de muy corta duraclón Et relé buchholz entrarÍa en
funclonamlento y pondrla fuera de servlClo a}
t,ransformador Por 1o tanto y , hasta clerto punto
este dlsposltlvo puede conslderarse tamblen como una
protecclón selectlva,
Ira protecclón buchhol-z no funclona por la aeelón de los
movlmlentos del acelte . que resultan de su calentamlento
normal Tampoco funclona bajo la acclón de los
movlmlentos de1 acelte que resultan de los esfuerzos
electrodinámlcos sobre las boblnas Para que funclone e1
flotador de desconexión es necesarlo un brusco
desplazamiento del aceite debldo a un fuertedesplazamj-ento gaseoso
5.2.t.4 Importancia En resumen veremos la relación de
los defeetos más lmportantes que pueden ser captados por
eI relé buchhola :
ProteFe contra pequeños eortos entre espiras. En caso
ruptura de una conexlón . se produee un arco . que se
a.
de
87
fllarga rápldamente por fuslón de los conductores y que
cebándoce ensegulda en otra parte del boblnado . puede
provocar un corto clreulto con dallos en el transformador.
Este areo volatlllza eI acelte v los defectos de este
tlpo tamblén quedan sefialados por las humaredas de
acelte que se escapan de Ia cuba.
b. Sobrecalentamlento por deposltos de lodos En caso de
defectos de alslamlento a La masa ante todo se produee
un arco entre este punto del bobinado y la euba o
cualquier otra parte del cuerpo del transformador Este
arco volatlliza y descompone eI aceLte . gue afluye a
haela este sitio del boblnado . romplendo eI arco . Io
g.ue provoca serias quemaduras. Frecuentemente , este
defecto a masa está ocaslonado por sobretenslones
c. En caso de corto cireulto o sobrecargas bruscas se
produce , antes que nada , un fuerte aumento de
tenperatura , princlpalmente en }as capas lnterlores del
boblnado El acelte contenldo en las boblnas queda
bruscamente volatlllaado y descompuesto Los gases que
resuLtan son }anaados vlolentamente aI exterior de los
arrollamlentos como si se tratara de una explosión bajo
Ia forma de pequeñas burbujas , reehazando una cantidad
de aceite correspondiente
88
d. Conexlones flojas o sueltas en parte lnterna del
transformador. 51 las Junturas entre los núcleos y las
culatas están mal reallaadas o sl el alslamlento de los
remaches que aprletan Ios paglretes de chapas está
deteriorado pueden produclrse intensas corrlentes de
foucault.
Este accldente tamblen provoca un aunento local de
temperatura , vaporlaando el acelte y provocando
formaclón de Fas.
e. Slrve como control o pérdlda de estanquledad del
transformador (eontra fugas) tamblén slrve como prueba
de deshumetador de aire.
embargo . una llmitaclón importante es que no protege
cables de eonexión . los cuales . por ello . tlenen
tener protecclón por separado.
5.2.2 Imagen térmica
5.2.2.1 Descripción La lmagen térnica este constituidapor un portaboblna netálico en la cual se introduce una
sonda de temperatura del termómetro de reslstencia con
contactos. E} bulbo está lntlmanente rodeado por eIportaboblna . de nanera que entre ambos se establece una
1a
La
5in
los
que
89
muy buena eonducción de calor
Sobre et portaboblna se encuentra eI arrollamlento
calecfaetor o de caldeo , eI cual está conectado a}
transformador de conlente La constante de tlempo y eI
salto de temperatura " boblna acelte " de este
arrollamlento de caldeo . equivalen con gran aproxlmación
a los valores correspondlentes a la boblna del
transformador
Una resistecia de calibración está conectada en paralelo
eon la boblna de ealdeo y permite La adaptaclón a las
condici.ones de temperatura de cada caso.
Toda esta disposieión se fija a una brlda y se incorpora
através de una abertura en Ia tapa del transfor¡nador.
ta imagen térmica está conectada por medi-o de dos cabLes
flexibles con eI transformador de eorriente lncorporado
en eI transformador.
Dado que no exlsten plezas expuestas a desgaste . no
extraen conexlones sobre la tapa del transformador
para flnes de controL y prueba.
parte integrante de La imagen tér¡¡ica , s€ incluye
se
es
Unirrsidcd Autonomo ds Otcid¡¡h
90
un termómetro con cuatro Juegos de contactos dlsponlbles
para alar¡na dlsparo y control de ventlladores en caso
de que el transformador tenga refrlgeraclón ONAN - ONAF
5.?.2.2 Funelonamiento En el tanque de aceite del
transformador está lncorporada una pequeña bobina
dimensionada de tal manera que reduce una imagen térmlca
Lo más exacta posible del arrollamlento a medlr . es
declr que es ldéntlca con éI . respecto a Ia constante de
tlempo de tiempo asi como eI gradiente de temperatura
arrollado - aceite
Si a esta bobina se suministra através de un
transformador de corrj.ente una corrlente proporelonal a
la corrlente de servlclo del transformador . se establen
en lmagen térmica exaetamente Ias mlsmas condlciones de
temperatura como en el- proplo devanado prlnclpal.
Debido a que Ia boblna tlene
inofensivo. se puede medir
termómetro de resisteneLa
contactos.
potenelal completamente
la temperatura con un
aguJa indicadora con
un
asl
ode
Si la temperatura se mide en un puesto remoto . se debe
emplear termómetro de resj-stencia . en caso contrario
será adecuado un termómetro de agu.ia indicadora con
91
contactos.
5.2.2.3 Utllidad y
transformador depende
térmicas que se hagan
aplicación La vlda útll de un
definltlvamente de las exigencias
aLos aisLantes de las bobinas.
Debido a ello Ia supervisión de laarrollamlento. que depende en cada
condlclones de refrlgeraclón g la carga
tlene fundamentalnente lmportanela para
serviclo de1 transformador
ta medición de Ia temperatura del aceiteprotección aceptable solamente en caso
temperatura del
caso de las
de eorriente
la segurldad de
un medio de
sobrecargas
es
de
bajas y prolongadas. Sin embargo en easo de picos de
earga importantes y de corta duración. la temperatura del
aceite sigue a l-a temperatura del aruoLlamiento tan
lentamente que un calentamlento peligroso del
arrollamiento se reconocería demasiado tarde o no se
advertiría.
Dado que una medleión directa de la temperatura deL
aruoll-anlento de un transformador en acelte serfademaslado costoso y representarla un orlgen de falla para
todo eI tranformador. se enplea para eL control_ de
servlcl-o un método indirecto de medición : "La fmagen
92
Térmica". (ver fieura 25).
5. 2. 3 Prot'ecclón dlferenclar. rA protecclón dlferencrardetecta ros corto clrcultos 'y las dobles puestas a tlerraen las q.ue. por Io mismo. una de las puestas a tlerra se
encuentra en un domlnlo de protecclón. as1 eomo 1os
defeetos simpres a masa cuando el- devanado afectado está
únicamente a tlerra por medio de una reslstencia ohmica
de pequeño varor. Prácticamente detecta todos ros cortocircuitos entre espiras. AI revés de Io gue sucede en lasmáquinas giratorias, hay gue advertlr gue un cortocircuito entre esplras de un transformador pone siempre
en juego el fl-uJo de una fase, es declr que los cortoclrcuitos entre esplras que afectan de 0. b a L96 deldevanado de una corumna bastan ya para aceionar er re]édiferencial.
sln protección buchholz. la protección diferenclal es elúnlco procedlmlento senslble que interviene rápldamente
en casos de defectos lnternos.
La protección diferenciar. generalmente. s€ aplica a
transformadores con capacidad de b l.fvA o más. Toda
desviaci.ón eon respecto a Ia relaeión nominal de lasintensidades de coruientes en l-os extremos de entrada y
salida. se debe. por fuerza, a una farLa local,izada en la
93
--l'i'-
lmagen lérmica1. Bridaf .l Abulonado (M'16)1.2 Guarnición (120 x 200 x 6)1.3 Pieza de relleno2. Arrollamienlo de caldeo2.1 Porta bobina3. Resistencia de calibración4. Bornera4.1 Conexiones para translormador
de corr¡enle.5. Conexión de puesta a t¡erra.6. Tapa del translormador
FIGI-IRA 25. Irnagerr térrrrica
94
parte proteglda. por Io cual Ia corriente desbalanceada
puede emplearse directamente para el disparo y para Ia
indicación de la falla. Por esta raaon. en la protección
por diferencial de corriente se combina Ia más alta
senslbllldad y el nfnLmo tlempo de dlsparo.
Con protecclón buchholz, la protecclón diferenclal se
Ilmlta a Ia ellmlnaclón ráplda y selectlva de los corto
circul.tos en condiciones tales que los denás dlspositivos
funcionaran con cierto retardo y, posiblenente. de forma
no selectiva.
En eI montaje diferencial se comparan las corrlentes a 1a
entrada y a Ia salida del aparato prote¡tido.
El relé diferencial entra en aeción euando es atravezado
por una corrLente diferencial- que sobrepasa un ciertovalor. En el caso de transformadores la couientemagnetlaante provoca. en todos los casos, La aparlelón de
una corrlente dlferenclal. Por esta razon el relé debe
reguLarse para funcionar por encima de una eorriente
mínima de funcionamiento. valor que es superlor a ]a
corrlente dlferenclal- correspondlente a1 valor más
el-evado que puede tomar la corrlente nagnetizante; ta1
corriente puede aparecer. partieularmente, en caso de un
aumento pasa.jero de }a tensión de la red. Normalmente la
95
corriente minima de funclonamiento del relé dlferenciaL.
esta comprendlda entre 20 y 45% de Ia comlente nominal
de] transformador (regulación base). Además. hay g.ue
contar con la apariclón de corrientes dlferenciales sinq.ue exista un defecto en eI transformador. por las
rauones slguientes:
a. Defecto situado en el exterior (relé TG no funciona).
La figura 26 (a) muestra el esquerna unifilar de principiode 1a protección diferencial:TG: re1é diferencial
H: boblna de retenclón
A: boblna de desconexlón
AI: corriente diferencial.
b. Defecto interno, (relé TG funciona
desconexlón de} disyuntor del transformador).
y provoca
fieura 26b.
Para alimentar los órAanos de ta protección diferenci-al,hay que utilizar transformadores de lntensidad de
diversos tipos. funcionando con tensiones dlferentes (se
sabe gue, en general las tensiones prlmarias y
seeundarias de ros transformadores tienen distintovalor): por esta razon. es casi inevitable que estos
transformadores de intensidad no mi-dan las corrlentes de
corto elreulto que atravlezan el transformador. con ros
96
FIGURA 26. Esquema unlfllar de prlnclplo de Ia protecclóndlferencial.
mlsmos errores de relaclón de transformaclón.
Además, en caso de transformadores de reeulación. a una
relación de transformaclón varlabre del transformador.
eoffesponde una rel-aclón de transformaclón flJa de lostransformadores de medlda. Estos dos hechos tlenen como
consecuencla que a corrlentes creclentes en ertransformador comesponden también comlentesdiferenclales ereclentes.
Por esta razon. deben
lntempestlvas haclendo
funcionamlento del reIéprlncipal que atravlesa eIeI relé diferencial.
evltarse las desconexlones
que la corrlente de
sea función de Ia corrientetransformador con este objeto,
comprende dos sistemas
-lI-li
I l¿ttitlrc 4l
II
lafI
II
g7
electromacnétlcos con armaduras acopladas. que actúan en
sentldo inverso una con respecto a la otra. El electrolman
de desconexlón A es atravezado por la corriente
dlferencial, eI electroimán de restrlcclón H. en serie
con los dos transformadores de medlda. está influenciado
por Ia corrlente de servlclo. Solamente es posible una
desconexlón cuando el electrolmán de desconexión conslgue
vencer eI par antagonlsta constltuldo por el electrolmán
de retenclón con.juntamente con un par mecánlco.
lndependlente de la corrlente y producldo por un resorte
antaFonlsta. Cuando más elevada es la corrlente q.ue
atravlesa el transformador. mayor puede ser tamblén Ia
corulente dlf erenclal s ln sue eI relé f unclone
lntempestlvamente. La relaclón de funclonamlento. es
declr, Ia relaclón entre la corrlente de desconexlón Al v
La corrlente qrre atravlesa Ia boblna de retenclón puede
ajustarse por escalones tal como se representa en Ia
figura 27. correspondiente a re}és diferenciales Brown
Boveri. La reglón situada por encima de la característicaconsiderada del reIé, corresponde al dominio de Ia
desconexlón. mientras que la reglón sltuada por debajo de
Ia caracteristlca. corresponde aI dominlo de no
funcionamlento. Hay que lnsistir sobre eI hecho de gue
estas caracterfstlcas son slempre váIldas. tanto sl laallmentaclón se efectúa a partlr del lado de Ia tenslón
inferlor. dado que Ia boblna del electroimán de retención
98
2.O ffu"1.6 ./
1.2 -'ZPZo.8
O.4 ,z ---!o7"tu ==----'L'a7-- =---'
XIN
AI
I
oI
FIGURA 27.
_.- rH
Caracterfstlcas de desconexlón deI relédiferencial compensado, tlpo TG.
está conectada a su punto ned'io.
Durante una operación de desconexi.ón. eL contacto del
relé se abre. y después se cierra. ritmicamente y. por Lo
tanto. no se da La orden de desconexlón. Por elcontrarlo. en eI caso de un defecto en el transformador.
la corrlente dlferenclal es práctlcanente slnusoldal_ y
entonces. eI contacto del relé se clerra francamente, loque provoca la apertura del dlsyuntor.
5.2.4 Relés de sobrecoruiente para protecclón de fallaslnternas. L,a protección contra sobrecorulente se emplea
para Ia protecclón contra fallas lnternas de
transformadores que tlenen interuuptores de circuito
99
soló cuando no puede .justlf icarse el costo de }a
protecclón dlferenclal . aunque es una protecclón menos
senslble.
Utilizan tres transformadores de corriente. uno en cada
fase, y a1 menos dos relevadores de sobreeorriente de
fase y rfn relevador de sobrecomiente de tierua en cada
lado de1 transformador.
Los relevadores de sobrecorriente deberán tener un
elemento de tiempo inverso con traba.jo en eI 150% de Imax
(corrlente nominal de carFa máxima) y con acclón
retardada suficlente como para ser selectlvos eon e1
equlpo de protecclón de equipos adyacentes del slstema
durante fallas externas, deben tener tambtén un elemento
lnstantáneo eon puesta en trabaJo que puede hacerse un
poeo más elevada que la corriente máxl¡oa de cortocireuito para una fa1la externa o
magneti.zante transitoria de conexión.
la corri.ente
5.2.5 Relé de protecclón de puesta a tlerra. En un
slstema de nuestro puesto a tlerra. puede proporcionarse
Ia protecclón als lando de t1erua el tanque deltransformador, excepto para una conexlón a tlerra a
través de un transformador de corriente euyo secundario
alimenta un re1é de sobrecorriente. Tal disposición
m
100
proporcionará una protección sensible para descargas
superflclales a1 tanque o eI núcIeo. pero no responderá a
fallas entre esplras o fallas en las puntas del
transformador.
5.2.6 Protección con relés de sobreeorriente contra fallaexterna. Se aplica para proteger a1 transformador contra
efectos de los corto circuitos externos y las sobrecargas
exceslvas. Sin embargo. esta protecelón aetúa como de
respaldo o de resguardo con aJustes correctamente
escogldos, v con transformadores de conlenteparticulares.
Los ajustes de corrlente deben estar a valores superiores
a los de l-a sobrecarga sostenida permitida. e inferioresa Ia mÍnima corrientes de corto circuito. La
característica extremadamente inversa es la ideal, porque
se asemeja mucho a la curva térnica del transformador. El
aJuste del tlempo puede tamblén ser alto. para que
eonesponda a los de¡nás, relevadores de sobrecorrientede1 slstema. La protecclón se ublca en eI lado de laalimentación del transformador y se dlspone de manera que
dlspare ambos dlsyuntores, el de alta tensión y e1 de
baja tensión.
tos relevadores de respaldo deberán funcionar de
permite mayor senslbilidad y velocidad.
FUENTE T\I
I
.r,uJ.uu
101
preferencla a partlr de los transformadores de conLente
]ocallzados como en la flgura 28, esto hace necesario
ajustar los relevadores de modo que no funclonen con Ia
corrlente magnetlaante transltorla de conexlón y luego
PROTECCIO\I DE
RESPALDO
----JDISP ARO
C ARGA
FIGURA 28. Protecclón de respaldo para eL transfor¡uadorconectado a una fuente.
cuando eI transformador está conectado a más de una
fuente de corrlente de corto clrculto. se requlerenrelevadores de respardo en todos 1os elrcuitos. y argunos
pueden necesitar ar menos direccionaridad. como se lndicaen la flgura 29, para obtener buena protección y
serectividad. cada conjunto de rerés sóro deberá dispararel interruptor asociado.
Cuando un transformador tiene proteceión de
sobrecorriente para proteeción contra fallas internas
102
debldo a que no puede justiflearse el costo de laprotecclón dlferenclal. se utlllaan los mlsmos
relevadores de sobrecomlente para protecclón de
respaldo. Ira comblnaclón de dos funclones puede trabaJar
en desventaja de una o ambas, pero éste es e1 preclo que
debe pagarse a camblo de dlsmlnulr la lnverslón.
NOO'RECT'ONA
FIGURA 29. Protecci-ón de respaldo con dos fuentes.
5.2.7 Deshumectador de aire. Algunas circunstanci-as
elimotológicas especiales. por ejemplo, alto grado de
humedad del aire. aconsejan a equipar los transformadores
con su deshumectador de aire. En esta ejecución eIconservador de aceite esta en comunlcación con eIexterior. cuando se produce una variaclón en eI volumen
del aceite. evitando asj, que penetre la humedad en eI
D'.RECE'ONAL
C AR6A
103
transformador y se forme óxldo en eI conservador.
EI deshumectador contiene una sustancia higroscópica
(s111ca), que es Ia encargada de absorver la humedad del
aire que entra áI transformador cuando este respira. EI
alre clrcula a través del aceite de purlfleaclón y luego
pasa a los clllndros de crlstal llenos de Ia sustancia
hlgroscóplca. en los que se ellmina la humedad.
tos gránulos de la sustancia higroscópica son de sl]icato
alumlnico puro con un colorante azul que slrve de
indicador. a1 aumentar Ia saturaclÓn de humedad. se
produce con eI tlempo r¡n camblo de color. de azul a rosa,
estos Bránulos pueden regenerarse por medlo de un Proceso
de calentamiento.
5.2.8 Termómetro de contactos. Para vlgilar 1a
temperatura de ]os transformadores se recomienda el uso
de los termómetros de contactos. empleados para dar señal
de alarma (85'C) o para desconectar el transformador de
Ia red. en easo de aleanzarse la temperatura limite de
funelonamiento del aceite (100'C) ' ver flgura 30.
Rango de medlda ; -20'C hasta 120'C.
i¡a capacldad de eonexlón de los contactos es de 2,5
amperios para corrlente alterna Y 0,15 amperlos para
coniente eontfnua.
104
Agu¡¡ indiodotr
rq 01rermiÉr No lT Ittló oó¡2 ll l¿
Conrado 2
rq er
¿¿¿22 21 21
,(lfl-v
| | rtrl !r I tl ttrtlt.¡tt I
rl\
F IGIIEA 3 0. Ternrórnetro de corrtactos .
105
5.3 SECUENCIA DE OPERACION DE LAS PROTECCIONES
Cuando un transformador es afectado por un corto clrcuito
o defecto lnterno e} prlmer dlspositivo de protección que
debe accionar es el relé buchholz. pues este posee una
gran sensltlvldad.
Ahora. cuando eI transformador no esta provisto del relé
buchholz, la encargada de operar es la protecclón
diferencial. pues este es eI únleo procedimiento sensible
que interviene rápidamente en caso de defectos internos.
Con proteceión buchholz. la protección diferencial sirve
eomo respaldo. ante e1 funcionamiento retardado del relé
buchholz.
También se cuenta con dispositi-vos como e1 relé de lmagen
térmlca y termómetro de contactos. los cuales aecionan
ante una elevaclón pellgrosa de la temperatura de los
devanados y et acelte respeetlvamente, los cuales son
útlles princlpaLmente en el evento de presentarse una
sobrecarga.
Ante Ia presencia de una falla externa eI relé buehholz y
Ia protección diferencial no operan. luego es necesario
proveer al transformador del relé de sobrecorriente: e]
106
cr¡a} debe estar provisto de ajustados de corriente y
tlempos de operaclón, de modo que esta proteeclón actua
como respaldo o de resguardo.
Sl no actúa el relé de sobrecorrlente el transformador
puede llegar a ser destruldo parcial o totalmente. esto
sucede sl no exlxte una proteeclón de respaldo. por
ejemplo la protecclón de los barrajes del slstema a] cual
está conectado eI transformador o eqtf,lpos de protección
de elementos adyaeentes del slstema.
107
-1
I
I
I
I
I
I
I
Ic-éi@'--'-il¡llL@-J
i
I
I
I
I
I
Iqqiilll¡lllli_ _L _-1
FIGURA 31. Esquema de protección de transformadores de34.5 KV.
108lls Ky
L-J
.@[email protected]@---'i@---'i
I
I
3.2 KV
FIGURA 32. Esquema de protecclón de transformadores de115 KV.
6. PRUEBAS Y NORI'IAS INCONTEC
6.1 PRUEBA DE CORTO CIRCUITO
Cuando uno de los devanados de un transformador se eorto
clrculta. se requlere poner en el otro devanado un
peq.ueño voltaJe para obtener las corrlentes nomlnales en
ambos devanados, ya que dlchas corrlentes son solo
Ilmltadas por las lmpedanclas de dlsperslón de los
devanados.
Para }a prueba de corto circuito se utiliza generalmente
como primario eI devanado de alta tensión y se corto
circuita eI de baja: esto es debido a que si se
cortocLrcuita el devanado de alta tenslón. sobre eI
devanado de baja tensión tendrla que apllcarse una
tenslón muy baJa. mientras que la corrlente serÍa
elevada.
Et valor
eorrlente
de
a
tensión requerida para hacer circular 1a
plena carga cuando eI otro devanado está
Ut-n¡dod Aulonomo d" ft""!.- Iflrn¡n flihliñ+tro I
110
cortoclreultado. es aproxlmadamente una declma parte de
1.1 tenslón normal. y ya que las pérdldas en el hlerro
varlan con eI cuadrado de Ia tenslón, las pérdldas
totales se reducen casl eompletamente a }as pérdldag en
el cobre.
Por 1o tanto es nuy buena aproxlmaclón en las pruebas de
corto clrculto, omltlr la rana en derlvaclón y usar elclrculto equlvalente de la flgura 33.
FIGURA 33. Clrculto equlvalente
Impedancia deI transformador referlda aI prlmarlo :
YscZeq =
Isc
Req. referlda
Xeq referlda
Psca]
a1
prlmarlo :
prlmarlo ;
Asurulmos que :
-Ios devanados tÍenen la
-eI área de la secelón
Ree
Xeq
mlsma longltud por vuelta.
transversaL del conductor
111
trfÉtrorclonal a
-la travectorla
Ia corrlente nominal del
macnétlca es lcual Para
devanado.
anbos devanados.
Puede demostrarse que :
Rl = a'RZ y
donde a=N1/NU YcomoReq
entonces, Rl = Req/Z v
HLld = Xeq/Z y
Lld = a2t2d
= Rl + aeRZ
RU = Req/24'
WLZd = Xeq/Za'
6,? AFTITUD PARA SOPORTAN ETJ CORTO CIRCUITO EN
TRANSFORT'TADORE,q (NORT{AS INCONTEC)
6.2. 1 OJeto. Esta norma tlene por obJeto establecer las
condlclones mecánlcas v térmlcas de corto clrculto que
deben reslstlr los transformadores de dlstribuclón v
potencla lnmersos en llquldo. as1 como Ios
req.uerlmlentos deI ensayo que demuestra Ia aptltud psra
soportar esas condlelones.
6, Z, Z Condlclones generales. lros transf or¡uadores de
potencla deben ser dlseltados y construldos para soportar
sln dafto los efectos de un corto clrculto externo. bajo
las condlclones especlflcadas en los numerales 5.2.3 y
6,2.4.
Para efectos de esta norma se reconocen dos tlpos de
tt2
cetegorlas en los transformadores. asl :
Catesorla Potencla 10 (KVA) Potencla 3O (KVA)
I 5 a 1.000 15 a 3.000
II 1. 001 a 3.333 3. 001 a 40.000
III 40.001 a 100.000
Se debe tener en cuenta :
-5e lncluyen en esta eategorfa los autotransformadores.
de acuerdo con su potencla equlvalente aunque su
potencla de placa supere la categoria.
-L,a claslflcaclón se hará con la minl¡ua potencla de
placa para los devanados prlnclpales.
-En eI caso de unldades monofáslcas para formar bancos
trlfáslcos, eI valor de Ia potencla nomlnal será eI del
banco trlfáslco.
-Los valores de potencla mayores a los especlflcados
anterlornente son construldos. en acuerdo entre el
fabricante y comprador.
6.2.3 Requisltos. Para transformadores de dos devanados,
el vaLor R. M. S. requerldo de corrientes simétrlcas debe
113
Ser ;
Isc =7,t, + zs
donde :
Isc = valor RMS, en amperlos de 1a corrLente slnétrlca
de eorto clrculto.Ir = valor RMS. en amperlos ' de la corlente en Ia
poslclón de prueba de1 eonmutador.
Zt = lnpedancla de1 transformador en Ia poslelón de
prueba del conmutador. en p. u sobre }a mlsna base.
zs - il¡pedancla de1 slstema ó en Feneral de los aparatos
conectados permanentemente. €lI p. u. sobre la mLSma base
de Ir.
Para transformadores de Ia categorj-a I' se usa Zs
solamente sl su valor supera el 5?i de Zt'. para las
categorlas II y III, debe usarse slempre.
EI vator de Isc no deberá exceder Los llnltes mostrados
en la tabla 3. Sl se requleren condlelones de corto
clrcuito más drástlcas, éstas serán suJetas a aeuerdo
entre el fabrlcante y comprador, pero en nlngún caso
superarán, obvlamente. los val-ores permltldos por l-a
lmpedanela propia del transformador.
Ir
LL4
Para transformadores multldevanados Y
autotransformadores. la sobrecorrlente en los devanados
deberá ser caleulada basándose en las lmpedanclas de1
tranformador v de1 slstema.
5e tendrá especlal culdado en conslderar el efecto de la
poslble contrlbuclón de energla provenlente de las
máqulnas glratorias o de otros transformadores ' as1 eomo
las dlferentes formas de falla que puedan presentarse en
serviclo.
Cuando }a lmpedancla comblnada de1 transformador y de1
slstema resulten en una exceslva sobrecorulente por
enclma de l-o especificado por esta norma o por la
especlflcaclón del usuarlo, éste deberá tomar
previsiones para no sobrepasar e1 vaLor llnLte en caso
de un corto clrculto. tos devanados establ]lzadores deI
transformador trlfásico deberán ser aptos para soportar
las corrientes ocaslonadas por las dlferentes formas de
falla del slstema que puedan presentarse en servlelo'
asoclados con las condlclones de aterriza.le.
6.2.4 Condiclones de sobrecorrlente aslmétrica. El valor
máximo requerido para eI prlmer pico de eorriente
asimétrlca que debe soportar eI transformador es :
115
Int(plco aslmétrlco) = K Ins (valor slmétrlco Rt{S)
donde, K = € [' + (e
-(6 + x/,)r'lx)sen d'rl
o = arco tangente x/t en radlanes.
x/t = relaclón reactancla,/reslstencla {ambas en ohmlos)
es Ia lmpedancla que llmlta Ia corrlente de corto
clrculto. Sl Ia lmpedancla del slstema aparece lnclulda
en los cáLculos de la corrlente de falla v no se conoce
esta relaclón, puede asumlrse Ia mlsma del
transformador
Valores de K aparecen en Ia tabla 4. La expreslón para K
es una aproximaclón, los valores tabulados con esta
aproxlmaclón en la tabla están dentro del 0.7% de los
valores caleulados por métodos exactos, otros valores de
xlr pueden obtener eI respectivo valor de K por
lnt'erpolactón de }a t'abla 4.
6.2.5 Linitaciones a la capacidad de corto eirculto. tos
valores en Ia tabla han sido aceptados como razonables
para 1os materlales y construcclones convenclonales. Sln
embargo, sl eI fabricante no pudlese reunlr este
requlslto, deberá especlffcarLo elaramente en sus
ofertas e lncorporar dentro de su placa de
caraeterfstlcas su valor límlte garantlzado.
116
TABIA 3. Capacldad máxlma de corto circulto slnétlrco
Trafos trlfáslcos Capaeldad max.(múltiplos de Ir)
Impedanelaequlvalente
15 -500
501 a 1250
LZSL a 3000
30CI1 a 6000
6001 a 12500
12501 a 25000
25001 a 100000
25
20
16
14
1?
10
I
4
5
6. 25
7.t5
8. 35
10
L2.5
TABTA 4. Valores para K
x/t x/r x/r K
1000
250
143
100
25
14. 3
10
5
3
L.67
L.25
?,.824
2.811
2.798
2.785
2.662
?,. s52
2. 45?
z. L84
1. 938
1. 569
1.568
500
200
t25
50
?,0
LZ.5
I4
2.5
1.5
1. 11
2,.82
2.806
2.793
2.7 43
2.62,4
z. 518
2.377
2. 079
1.849
1.629
1.534
333
167
111
33. 3
16. 7
11. 1
6
3. 33
z
1. 43
1.0
2. 815
2.802
2.789
2.7 0z
u. 588
2.484
2.264
1. 99
1. 746
1.611
1.509
1L7
6.U.6 Duraclón del corto circuito. La duraclón del corto
clrculto definldo en eI numeral 6.2.3 está limltada a 2
segundos para efectos de los cáIculos térnlcos. Cuando
un transformador de cualquler categorfa sea utlllzado en
clrcuitos con reconectores automáticos. deberá ser capaz
de soportEJr 1os corto clrcuitos suceslvos resultantes.
sin enfrlamiento hasta Ia temperatura normal de
operaclón entre uno y otro corto circulto, previsto que
Ia duraclón acumulada de éstos no exceda ]a duraclón
máxlma permltlda para corto clrcultos senclllos ' como se
deflnló antes.
6.2,.7 Núrmero de pruebas de eorto circulto. Cada fase del
transformador deberá ser sonetlda a un total de tres
pruebas que satlsfagan los requerimientos de corrlente
slmétrlea especiflcados en eI numeral 6.2.3 , una de
estas pruebas en cada fase deberá satisfacer ta¡nblén los
requerimientos de eorrj.ente asimétriea especiflcados en
eI numeral 6.2.4. A menos que se especlflque lo
contrario. 1as pruebas deberán haeerse en tres
posiclones dlferentes del conmutador. la más a1ta, Ia
lntermedla y la más ba.ia.
6.2.8 DuraeLón de ]a prueba de corto clrculto. En la
categorfa I cuando se efectrlan l-os chequeos de corto
circuito, Ia duración de cada prueba debe ser 0.5
118
segundos (30 elclos eomPletos) '
Para aptleaclones especiales. donde seán comunes en eI
servlclo duraclones de corto clrculto mayores, pueden
sollcltarse en eI momento de }a compra, pruebas
especiales de más larga duraclón.
Para transformadores de categorfa II y III se requerLrá
slempre acuerdo entre las partes con respecto a número
de pruebas. su duraclón y las poslclones de canblador de
derlvaciones.
Cuando se hagan chequeos stlcesivos sln per¡nltl-rle al
transformador eI enfriamlento de sus devanados. debe
tenerse e1 culdado de no exceder los Llmltes de
temperatura baJo condlclones de cort'o elrculto lndlcadas
en el- siguiente numeral.
6.2.9 Demostraclón de Ia
corto clrculto. Requisltos
norma Ia capacidad térmlca
se demuestra por cáIcu1o.
capacldad Para soPortar e1
térmlcos. De acuerdo eon esta
para soportar corto elrculto
La temperatura del materlal conductor en los devanados
de los transformadores ba.lo }as condlclones lndicadas en
e1 numeral 6.2.2 y 6.2.3. no deben superar 250 'C para
119
conductores de cobre v 220'C para aluminlo'
lras rauones para fljar estos llmltes :
a. L,a generación de Bases desde eI acelte
alslamlento só1ldo
b. Recorrldo del conductor
c. Enve.leclmlento del alslamlento.
El cáIculo de Ia temperatura del devanado durante un
corto clrculto. Se calcula Ia temperatura flnal T1 en
funclón del ealor almacenado en eI materlal conduetor y
su als1a¡nlento asoclado por esplra.
Et proeedlmlento paso a paso se descrlbe a eontlnuaclón.
Todas las temperaturas en -C.
a. Temperatura de refencla Tr. Aquella a la cual
aparecen referldos los parámetros eléctrlcos (pérdldas.
tenslón de corto clrculto. ete. ) del transformador :
Tr=20-+9a0
0aD = elevaeión promedio de los devanados.
b. Temperatura lnicial To. es lBual a
To=30'+0a0 +ohs
eI
t2a
ths = tolerancla recomendada por eI fabrlcante entre Ia
temperatura promedlo del devanado y el punto nás
callente. Puede tomarse según 1o slgulente.
elevaclón promedlo del devanado ths
55
65
>65(secos )
10
15
30
c. Capacitancia térmica promedlo por llbra de materlal
conductor y su alslamlento por esplra asoclado. Sus
unidades son (vatlos-segundos) /'C.
Debe ser determlnado por iteración de las siguientes
ecuaciones empíricas :
c = (t74 + 0,0225 x (To + T1) + 110 x ALlAc) Cobre
Q = (405 + 0.1 x (To + T1) + 360 x AllAc) Alunlnlo
T1 = temperatura flnal del devanado.
Ac = área secclonal de1 conductor desnudo.
Al = área secclona] del alslamlento del conductor.
d. Pérdldas por corrlentes parásltas en p. u. basadas en
las pérdldas I=R. Er a Ia temperatura de referencfa Tr.
Pérdldas por corrlentes parásitas en vatlosEr=
Wr
Lzt
e. Pérdidas por corrlentes parásitas. basadas en las
pérdldas I=R, a la temperatura lnlclaI To
l- -. l' Tk = 234'5 Para el cobrerTk+Trlf,=Er l--- |L Tk + To J Th = ?,25 para e1 alumlnlo
f. Pérdidas en los devanados bajo condieiones de eorto
clrculto y a la temperatura lnicial To en vatlos/l-ibra :
WrNa -Tk+To1t'|s - ------- x l---------ll,l Lttr+TrJ
IseN = = magnitud del corto eireulto simétrico en
Ir número de veces la corriente nominal
|l = peso del conductor en llbras
g.l{st
I4r = pérdldas de1 devanado en su poslclón nomlnal a
corrlente nomlnal Ir.
m=c (Tk + To)
t - duraclón del corto circuito en segundos.
h. Tenperatura del devanado al- flnaL del corto elrcuito(T1):
sl m < 0.6
Ti = (Tk + To) x mx (1 + E + 0.6 m ) + To
si m ¿ 0.6
L22
T1 = (Th+To)
6.2. 10 Ensayos
6.2. 10. 1 Apllcaclón de las falIas. para produelr eI
valor pico lnlclal de la corrlente slmétrLca, e1 nomento
de apllcaclón de la fall_a debe controlarse con un
lnterruptor slnerónlco y debe coincldlr con el momento
en que e1 voltaje Pase Por eero.
5.2. 10.2 Pruebas de callbraclón. tos chegueos para
estableeer eI voltaJe requerldo o eI monento de
apllcaclón de Ia falla, deben ser hechos a niveles de
volta.le menores de1 70% del valor que producirla la
corriente slmétrica de corto circuito especlflcada.
Todas las pruebas con volta.je igual o mayor que el
referldo para produclr eI 95% de Ia corulente slmétrlca
de corto clrcuito espeelflcada deben contablllzarse
dentro del número requerldo de pruebas.
6.2. 10.3 Llmite del volta.le en los termlnales. Con eI
f in de obtener }a corulente de prueba. el voLtaje en
vaclo de Ia fuente debe ser más alto que eI voltaJe
nomlnal del devanado allmentado. A menos que otra cosa
sea aprobada por el fabrlcante este voltaje no deberá
L23
exceder el 110fr del volta-1e nominal. EI corto circuito
aI devanado puede hacerse antes ó después, excepto sl
hay acuerdo entre fabrlcante y eo$prador. Sl se hace
antes. en un transformador con devanados concéntrlcos
senclllos. la fuente debe conectarse aI devanado más
exterlor. cortoclrcultando eI más lnterno para evltar la
saturaclón de1 núcleo magnétlco. ya que ésta oeaslona un
flu.jo exceslvo de corrLente de magnetlzaclón superpuesto
a Ia corulente de corto clrculto durante los prlmeros
clclos.
En devanados con dlsposlelón baJa tenslón-a1ta tenslón-
baja tenslón o doble devanado concéntrlco. el corto
clrculto solo se hará antes sl hay acuerdo entre
fabrlcante y comprador. Durante eI transcurso de
cualqulera de las pruebas. el voltaJes en los termlnales
debe mantenerse entre eI 95 y 105% del neeegarlo para
produclr la corulente de corto clrculto slmétrlca
especlflcada.
6. 2. 10. 4 l,f¡nites de temperatura al comlenao de Ia
prueba. La temperatura lnicial de los devanados deberá
estar entre 0 y 40'C y para transformadores lnmersos en
llquldo. la temperatura del nlvel superlor de éste
deberá estar tamblén entre'o y 40-C.
L24
6.2. 10.5 lledlci-ón de corrlentes. Con el f ln de chequear
]os valores de las corrlentes de ensayos. éstas deberán
ser reglstradas por un osclloscoplo. Deben medlrse las
corrlentes en los termlnales deI transformador
conectadas
conectados
medlrse
a
en
Ia fuente de energla, sl estos estan
Y. Sl }a conexlón es en delta, Puede
Ia comlente de 1os oscllo8ranas en los
termlnales de la fatta. sl estos están en Y. Se
convlerte luego Ia corrlente al devanado conectado a la
fuente por re1aclón inversa de esplras. Sl nlnguno de
Ios devanados está conectado en Y, deberá haber aeuerdo
entre las partes para tomar Ia medlclón. dependlendo del
campo de prueba.
6.2. 10.6 Deteeción de faIIas. Se consldera que eI
transformador baio ensayo ha pasado satlsfactoriamente
los ensayos de corto clrcuito cuando los criterios de1
examen visual y de los chegueos dieLéctrlcos descritos a
contlnuaclón han sodo cumplidos sat'lsfactoriamente.
Después se descrlben una serie de nedldas en los
termlnaLes del transformador, las cuales pueden ger
hechas durante el transcurso de 1as pruebas. pero que no
son obligatorias a menos que sean claramente
solicltadas. Sl estos chequeos son reallzados y sus
requerlmientos son cumplldos. es posible que eI
transformador no haya sufrldo daños durante la serle de
L25
ehequeos. Una evaluaclón slrnultánea de Ia forma como han
cumplldo los requlsltos de los chequeos puede lndlcar Ia
necestdad de un mayor o menor Srado de lnspecclón
vlsual para conflrmar resultados satlsfactorlos.
Ira evldencla puede ser suflclente para Juagar un
resultado satlsfactorlo sln reallaar chequeos
dleléctrlcos completos. Cualquler declslón al respecto
se basará en un acuerdo entre las partes lnvolucradas en
Ia especlflcaelón y verlflcaclón de los chequeos.
a. Inspeeclón vlsual. Esta lnspección de Ia parte activa
no debe dar lndlcaelón de algrln camblo en las
condiclones mecánlcas, Ias cuales afecten Ia funclón del
transformador. Dependlendo de ]os resultados de los
chequeos descrltos desde c hasta f' esta lnspecclón
puede .
-lmp]lcar un desensamble de los devanados y eI núcleo
para una lnspecclón detallada. Esto cuando 3e ha
evldenciado eamblo en más de una de las medldas tomadas
en los chequeos.
-Impliear una slmple lnspeeclón visual externa de laparte actlva extralda del tanque. sl no ha evldenciado
camblo en ]as medldas.
L26
b. Chequeos dleléetrlcos. El transformador debe soportar
todos los chequeos dleléetrlcos estándar al 759l de sus
valores orlslnales tnmedlatamente después de los
chequeos de corto cireulto. EI chequeo de lmpulso solo
Se hará cuando sea especlflcado por acuerdo entre 1as
partes.
c. Firma de onda del volta.ie y la comlente en 1os
termlnales de el- transformador. No deben exlstlr ca¡nbios
bruscos en estas formas de onda durante cualqulera de
los ensayos.
d. Reactancla de corto clrculto. El val-or medldo en cada
fase después de eada ehequeo con respecto aI valor
medldo en cada fase antes de los ehequeog, no debe
dlferlr en un porcentaJe mayor que los slgulentes :
-Categorla I. 2% para transformadores con devanados
concéntrlcos clrculares. Para transformadores con
devanados en lámlnas de cobre o alumlnlo puede admltlrse
hasta un 47o si su voltaje de corto circuito es 3% o
mayor. 7,5% para transformadores con devanados
concéntricos no clrculares con lmpedanclas mayor del 37o.
51 no es mayor del 3% la toLerancfa apllcada será 22,5-
5xZt.
-Categorias II y III. Se requiere acuerdo entre las
L27
partes.
e. Chequeo de lmpulso por ba"ia tensión. L,a comparaelón
de las señales de lmpulso de corrlente por baJa tenslón
(ICBT) tomadas antes de 1os chequeos v después de eada
serle. no debe mostrar camblos slenlflcatlvo en la forma
de onda. A contlnuaclón se deflnlrán las eondiclones
conslderadas eomo aceptables y las que requleren
posterlor lnvestlsaelón.
-No hay camblo en las señales de ICBT durante la serle
compl,eta de chequeos
-Ocumen pequeños camblos de amplltud o ángulos de fase
después de uno de los chequeos pero no hay nuevos
camblos posteriores
-Ocuruen pequelfos eamblos de amptltud o ánsulo de fase
después de uno de los chequeos pero Ia señal retorna a
su forma oricinal en pruebas posterlores.
Las condlclones que requleren posterlor lnvestlgaclón :
-cuando ocurre un camblo grande en Ia señal de ICBT
durante eI curso de Ia serle de ehequeos, y
-cuando ocurren pequeños canblos de amplltud o ángu1o de
fase después de Ia prl¡uera prueba de corto clrcuito con
amplltud eompleta y estos eamblos eontlnúan aumentando
con cada prueba posterior.
128
f. Corrlente de excltaclórr. E} valor medldo después de
Ia serle de pruebas no debe lncrementarse en más del 57o
para núc1eos apllados y 25X con nrhcleos enrrollados. EI
equlpo de medlda usado debe reproduclr dos chequeos
lguales consecutlvos dentro de un rango de 10.5%.
TABLA 5. Valores tfplcos de m y e
Yalor dem
Yalor expreslón entre corchetes
Ecuaclón 1 Ecuaclón 3 Eeuaclón 4
Pérdldas parásltas e = 0.1 p.u.
0,1
0.2
0.4
0,8
0,1151
0,24L4
0,5234
0 ,3 127
0, 1152
0 ,24 15
0.5317
1.2939
0,116
0.244
0,536
L.264
Pérdldas parásltas e = 0,2 p.u.
0.1
4.2
0.4
0.8
0. 125
0,2611
0.57 18
1,3966
0 , Lz52
0 .26 16
0.57U I1,3824
0. 126
0,264
0,576
1.344
Pérdidas parásltas e = 0.4 p.u.
0.1
0.2
0,4
0.8
0, 1445
0.?,982
0,?,982
1.5562
0. 1452
0 ,3019
0.3019
1.5595
0, 146
0.304
0,556
1.504
CONCTUS IONES
Sl las espiras del devanado estan dispuestan
paralelamente y recoruldas por una eorrlente del mlsmo
sentldo, se atraen. luego el devanado esta sometldo a una
fuerza de comprenslón en el sentido del e.le de la bobina
en eI momento del corto elrculto. sl las coruLentes son
en sentldo opuesto se produce una fuerza de repulslón.
El devanado lnterl-or está sometldo a fuerzas radiales
dlrlsldas hacla el eentro, mlentras qt¡e el devanado
exterior se halla sometLdo a las mlsmas fuerzas pero
dlrlsldas hacla eI exterlor.
El devanado de ba.ia tenslón tiene conductores de gran
sección. que sirven para soportar }os esfuerzos radiales
en caso de' corto clrculto. y los devanados de alta
tenslón tlenen un cálcuIo a parte para que sean seguros
ante los corto circuitos.
Otro tipo de esfuerzo mecánlco sobre los devanados. es e}
producldo por eI flujo de
extremos y qtfe provoca un
de cada devanado sobre sl
dispersión que sucede en los
esfuerzo de comprenslón axial
mlsmo.
Además de la eomponente axlal principal del flu,io de
dlsperslón, exlste siempre una componente radlal, }a cual
produce fuerza gue actrlan en dirección axLal.
El tlpo de devanado más convenlente para soportar los
esfuerzos radiales produeidos por un corto clrcuito es eI
devanado concéntrlco. pues el devanado tlpo rectangular
es más propenso a Ia deformaclón.
A los esfueraos axlales deben oponerse soportes de
construeclón especlal. que mantlenen los devanados
comprimldos en dlrecclón longitudlnal.
La magnitud de los esfuerzos de corto circulto vlene dada
por l-a máxima eomiente poslble de corto circuito.
EI dlseño de los devanados debe tener en euenta aspectos
como. el cáleulo o medlclón de las fuerzas
electromasnétlcas y el dlseño mecánlco para soportar
Ios esfuerzos de corto clrculto.
posición de la derivaclón es de predomlnante
importancia en l-a magnitud de los esfuerzos axiales,
slendo más convenlente que la derlvaclón se encuentre en
Ia mltad de1 devanado. y más desfavorable l-a derlvaelón
en l-os extremos de éI.
BIBTIOGRAFIA
APAKIN A . V Results of testins of DTDN-25000/110transformer for short - clrcult stabllltv SEE Vol 58N4.1987 p5-10
Catálogos de transformadores : Inspeetlon an mantenanceof llquid - immersed transformers and reactors > Zt'lVAoperatlng lnstructlons.
DROBYSHEVSKII A. A Calculatlns axlal forces occurlnsduring short c j.rcuits in transformer windinÉ ¡¡ithallowace for support - structure eomPliance SEE , Vol59N1 1988 p47 73
FRANKLI A. C Transformer bookInÉlaterra : Butterworths Co , 1983
11p
ed L,ondres666 680
GERS , Juan t{anuel Transformadores e}ectrlcos teoria yapllcaclones 1 ed Call : EI autor 1982 5. 1 - 5.30
INSTITUTO COTOMBIANO DE NORMAS TECNICAS Normas técnicasde transformadores aptltud para soportar eI cortoelrculto Bogotá El autor 1989 p 1 - 15
KEI{PER . Insurance Reprint'ed by permlssion ofkemper insurance eompany 1 ed Chlcago : Illlnois
tlASON C Russell El arte y La eiencla de la protecclónpor relevadores 1 ed Mexlco ; Contlnental S A 1982p 66 - 76 , 287 - 299 309 313
RAS . Enrrique O Transformadores de potencia demedlda y de potencia 4 ed Barcelona , España :
llareambo 1978 p 160 - 169
srllENs rransformadores de potencla y dlstrlbuclón .led.Bogotá : EI autor 1988 p 1 - 20
STAFF E E Clrcuitos maf,néticos ytransformadores.1 ed Buenos Aires . Argentlna : Reverte 1gB0p ?,74 - 315
WARGNER Arnol Maqulnas electrlcas 1 ed Bareelona;Espaila : Gustavo G111 1987 p 55 60 ; 329 - g3b :347 352
ANEXO
En éste documento se pretende presentar y hacer una
deseripción de cada una de las figuras que conforman eI
albúm de diapositivas como complemento al material
eserito.
Cada diapositiva está identificada con un número que I
permite facilmente identificarlas.
TISTA DE DIAPOSITIVAS
Diapositiva At. Transformador de potencLa l{estinghouse
3759 KVA. OA,/FA.
Diapositíva A2. ReIé de presión.
Diaposltiva O3. Termómetro de contactos.
Diaposít-íva A4. Cuba y bu.ies de} transformador.
Diapositiva 95. Conservador de aceite 6 tanque de
expans ión.
):
¡
.j.'n'
.t
4
I*i
#
Diapositiva A8 ,AT y 48. Fi jación y su.ieeión de Ios
devanados.
Diapositiva O9. Transformador aislado con papel
epóxico. e} cual- es sometido a un prensado
durante I horas.
Diapositlva Lg. Embobinado.
de
a
rombos
LAA" C
r;'
?"
r
Diapositiva 11. Devanado concéntrico tipo disco.
Diapositiva t2. Transformador de potencia Siemens de 5
MVA con falla en Ja columna correspondiente en la fase A.
Diapositiva 13. t4, 15 y 16. Desplazamiento de las
bobinas por esfuerzos producidos por un corto circuito.
Diapositiva 17. Daño del transformador de potencia por
ba.io nivel de aceite. Siemens LW KVA-
Diapositiva 18 y 19. Daño de Ia bobina del transformador
debido a esfuerzos axiales.
Diapositiva 2A. Ruptura de1 principio de bobina de un
transformador debida a una descarga atnosférica.