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CIRCUITOS DE SECUENCIA DE TRANSFORMADORES
Se sabe bien que casi todas las instalaciones actuales tienen transformadores
trifásicos, porque implican menor costo inicial, tienen menos necesidades de
espacio y su eficiencia es mayor.
La impedancia en serie de secuencia positiva en un transformador que es igual
a su impedancia de fuga. Como un transformador es un elemento estático, la
impedancia de fuga no cambia alterar la secuencia de fase de voltajes
balaceados aplicados. La impedancia de secuencia negativa en el
transformador también es igual a su reactancia de dispersión así para un
transformador.
Z1=Z2=Z fuga
Si se supone que las conexiones del transformador sean tales que puedan fluir
corrientes de secuencia cero en ambos lados, un transformador ofrece
impedancia de secuencia cero que pueden diferir muy poco de los valores
correspondientes de secuencia positiva y negativa.
Sin embargo la práctica normal es suponer que las impedancias en serie de
todas las secuencias son iguales independientemente del tipo de
transformador.
La corriente magnetizante de secuencia cero es algo mayor en un
transformador de tipo de núcleo que de tipo acorazado. Esta diferencia no
importa porque nunca se toma en cuenta la corriente magnetizante de un
transformador siempre se desprecia un análisis de cortocircuito.
Por arriba de cierta capacidad de 1000 KVA la reactancia y la impedancia de
un transformador son casi iguales y en consecuencia no se hace diferencia
entre ellas.
Redes de secuencia cero en transformadores.
Antes de describir las redes de secuencia cero en diversos tipos de conexiones
de transformador, se harán tres observaciones importantes.
-cuando se desprecia la corriente magnetizante, el primario del transformador
sólo conducirá corriente cuando haya flujo de corriente en el lado secundario.
-las corrientes de secuencia cero pueden pasar por las ramas de una conexión
en estrella sólo si el centro de la estrella está aterrizado el cual proporciona la
trayectoria de retorno necesaria para las corrientes de secuencia cero este
hecho se ilustra en las figuras 1.
Fig.1 Estrella no aterrizada Estrella aterrizada
- No pueden fluir corriente de secuencia cero en las líneas conectadas a una
conexión en delta porque no tienen disponibles trayectorias de retorno. Sin
embargo, pueden subir corriente de secuencia cero por las ramas de una delta;
tales corrientes se deben a altos voltaje de secuencia cero en las conexión en
delta esto se ilustra en la figura 2.
Fig.2 flujo de corrientes de secuencia cero en una conexión en delta
Ahora se verán algunos tipos de conexiones de transformador.
Caso 1 Banco de transformadores Y-Y con cualquier neutro aterrizado.
Si cualquiera de los dos neutros en un transformador Y-Y no está aterrizado, no
puede fluir corrientes de secuencia cero en la estrella no aterrizada y, por
consiguiente no pueden fluir a la estrella aterrizada. Entonces existe un circuito
abierto en la red de secuencia cero entre H y L, es decir, entre las dos partes
del sistema conectadas por el transformador como se muestra en la figura 3.
Fig.3 Banco de transformadores Y-Y con un neutro aterrizado y su red
secuencia cero
Caso 2 banco de transformadores Y-Y con ambos neutros aterrizar.
Cuando se conectan a tierra ambos neutros de un transformador Y-Y, existe
una trayectoria que pasa por el transformador para corriente de secuencia cero
en ambos devanados por medio de los dos neutros aterrizado. Por
consiguiente en la red de secuencia cero H y L están conectados por la
impedancia de secuencia cero del transformador como se ve en la figura4.
Fig.4 banco de transformadores Y-Y con neutros aterrizados y su red de
secuencia cero
Caso 3 banco de transformadores Y-∆ con el neutro Y aterrizado.
Si el neutro del lado estrella está aterrizado, puede influir corriente de
secuencia cero en la estrella porque hay disponible una trayectoria tierra, y
pueden pasar las corrientes balanceadas en secuencia cero en la ∆.
Naturalmente no pueden pasar corriente de secuencia cero en la línea en el
lado de la ∆. Por lo anterior la red de secuencia cero debe tener una trayectoria
desde la línea H del lado de la estrella que fluya por la impedancia de
secuencia cero del transformador al bus de referencia, mientras que debe
existir circuito abierto en el lado L de la línea en delta, si el neutro de la estrella
se conecta a tierra por Zn, aparece una impedancia 3zn en serie con Z0 en la
red de secuencia.
Fig 5 Banco de transformador Y-∆ con neutro de Y aterrizado y su red de
secuencia cero
Caso 4 Banco de transformador Y-∆ con estrella no aterrizada.
Es el caso especial del caso 3 donde el neutro se conecta a tierra a través de
Zn=∞. En consecuencia no puede influir corriente de secuencia cero por los
devanados del transformador. Entonces las redes de secuencia cero se
convierten en la que muestra la figura 6
Fig.6 banco de transformador Y-∆ con estrella sin aterrizar, y su red de
secuencia cero
Caso 5 Banco de transformador ∆-∆.
Como un circuito en delta no tiene trayectoria de retorno, las corrientes de
secuencia cero y de entrada o salida no pueden fluir por el transformador ∆-∆.
Sin embargo, éstas pueden circular en los devanados de la delta. Por lo
anterior hay circuito abierto entre H y L, y Z0 está conectada al bus de
referencia en ambos extremos para explicar cualquier corriente circulante de
secuencia cero en las dos deltas.
Fig. 7 banco de transformador ∆-∆ y su red de secuencia cero
Conclusiones
Si dos neutros en un transformador en estrella no esta aterrizado, no pueden
fluir corrientes de secuencia cero en la estrella no aterrizada
Cuando se desprecia un corriente magnetizante el primario del transformador
solo conducirá corriente cuando exista flujo de corriente en el lado secundario
Recomendaciones
Bibliografia
D.PKothari, I.J Nagrath, sistemas eléctricos de potencia, tercera edicion
Willian D Stevenson,JR, sistemas eléctricos de potencia, segunda edicion