EQUIPOS SECUNDARIOS DE UNA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA

Introducción

Los equipos secundarios se encargar de proteger y supervisar la operación de los equipos primarios, por tanto resulta altamente importante el conocimiento de estos.

En el presente documento se expone el transformadores de potencia, el transformador de corriente, el banco de batería, el banco de capacitores, el tablero de transferencia y el mantenimiento a los equipos secundarios.

Transformadores de instrumentos

Un transformador de instrumento, según Harper (2005), son aquellos transformadores para la alimentación de equipos de medición, control y/o protección., estos se dividen en 2 clases, transformadores de corriente y transformadores de potencial.

Su uso es debido para:

Reducir en forma precisa, a través de la transformación, la magnitud de la corriente primaria o del voltaje del circuito a valores que sean más fáciles de manipular por razones de seguridad de personal.

Para aislar el equipo secundario (instrumentos de medición y/o protección) de los voltajes primarios que son peligroso.

Para dar a los usuarios mayor flexibilidad en la utilización del equipo, en aplicaciones tales como: medición y protección, y para revisar la convivencia y posibilidad de aplicar el mismo tipo de transformador de instrumento para aplicaciones simultáneas en medición y protección.

2.1.1Transformadores de corriente.

Son aquellos transformadores, según Harper (2005), son aquellos cuya función principal es cambiar el valor de la corriente (1 a 5 Amperes regularmente) de uno más o menos elevado a otro con el cual se puedan alimentar instrumentos de medición, control o protección, como amperímetros, wattorímetros, instrumentos registradores, relevadores de sobrecarga, etc.

Su construcción es similar a cualquier transformador, su capacidad es relativamente baja (15 a 70 VA), son de tamaño reducido pero deben tener un aislamiento de muy buena calidad, donde los materiales pueden ser de resina sintética, aceite o líquidos no inflamables. Normalmente están conectados a sistemas trifásicos, por tanto, se pueden

realizar las conexiones trifásicas conocidas en los transformadores convencionales (delta delta, estrella delta, etc.).

Los transformadores de corriente tipo dona son aquellos donde su corriente es relativamente baja, por tanto no tienen un devanado primario, ya que este lo constituye la línea a la que van a conectarse.

Para la selección de un TC hay que considerar:

Tipo de servicio o aplicación.

Servicio interior.

Servicio intemperie (en tensiones de 115 kV y mayores).

Tipo de aislamiento, que depende de la tensión nominal de operación, pueden ser tres tipos:

En aire (baja tensión).

En resina epóxica (media tensión en tableros y aplicaciones industriales).

En aceite (sumergido para alta tensiones de 69 kV o mayores).

Condiciones de operación.

Temperaturas máxima y mínima.

Elevación de temperatura de los devanados.

Altura de operación sobre el nivel del mar.

Velocidad del viento.

Coeficiente sísmico.

Contaminación.

Corriente nominal primario y secundario.

Factor de sobrecarga.

Corriente térmica de cortocircuito de corta duración.

Corriente dinámica de cortocircuito.

Frecuencia nominal.

Carga nominal secundaria.

Clases de precisión.

2.1.2 Transformadores de potencia.

Son aquellos transformadores, según Harper (2005), donde su función principal es de transformar los valores de voltaje sin tomar en cuenta la corriente y se utilizan para alimentar instrumentos de medición, control y/o protección que requieran señales de voltajes.

Se construyen con un devanado primario y un secundario generalmente de 115 volts, su capacidad es baja (15 a 60 VA), al igual que los TC"s los aisladores deben de ser de muy buena calidad y se utilizan los mismos materiales antes expuestos. También se conecta en cualquiera de las conexiones trifásicas conocidas.

Para la selección de un TP se utilizan los mismos puntos que en los TC"s, con las siguientes diferencias:

Tensiones nominales: Como regla, en sistemas de 115 kV o tensiones mayores siempre se deben instalar transformadores monofásicos que se conectan entre fase y tierra.

Los criterios constructivos generales de los transformadores de potencial se enfocan en el nivel de tensión que se va a operar, para esto, al igual que los TC"s, los TP"s, se pueden dividir debido a su aislamiento, que puede ser:

En aire (BT).

En aceite o resina sintética (MT).

En aceite (AT).

Definición de TC y TP.Transformador de Potencial:Son aparatos en donde la tensión secundaria dentro de las condiciones normales de operación es prácticamente proporcional a la tensión primaria, aunque un poco defasada. Su principal función es transformar la tensión y aislar los instrumentos de protección y medición conectados a los circuitos de alta tensión. El primario del transformador se conecta en paralelo al circuito por controlar y el secundario en paralelo con las bobinas de tensión de los aparatos de medición y protección. Transformador de Corriente:

Son aparatos en donde la corriente secundaria dentro de las condiciones normales de operación es prácticamente proporcional a la corriente primaria, aunque un poco defasada. Su principal función es transformar la corriente y aislar los instrumentos de protección y medición conectados a los circuitos de alta tensión. El primario del transformador se conecta en serie al circuito por controlar y el secundario en serie con las bobinas de corriente de los aparatos de medición y protección. Transformador de PotenciaEl transformador es una maquina eléctrica de corriente alterna que no tiene partes móviles.Consta de dos bobinas de alambre no magnético aisladas entre si y montadas estas en unnúcleo magnético, todo esto sumergido en aceite aislante contenido en un tanque. (Tambiénse construyen transformadores de tipo seco).El transformador puede ser utilizado como elevador de tensión o reductor de tensión, dependiendo esto de la relación de vueltas entre el devanado primario y el devanado secundario (n1/n2).

Los valores nominales que definen a un transformador son:- Potencia aparente (S)- Tensión (V)- Corriente (I)- Frecuencia (f)

Transformador de Potencia Elementos y Accesorios- Núcleo.- Devanados.- Cuba.- Radiadores.- Aceite.- Depósito expansión.- Aisladores (BT y AT).- Empaquetaduras.- Conexiones.- Nivel aceite.- Termómetro.- Válvulas de vaciado.- TLC.- Relé Buchholz.- Asas para eslingado y transporte.

- Silica Gel.- Tapón llenado.- Puesta a tierra.

Transformadores de MedidaLos transformadores de medida son equipos eléctricos que transforman magnitudes eléctricas primarias (intensidades y tensiones) en otras secundarias del mismo tipo, apropiadas para los aparatos conectados (instrumentos de medida, contadores, relés de protección, registradores, otros).

Hay dos clases de transformadores de medida:- Transformadores de corriente (intensidad).- Transformadores de tensión.Clase.

Indica los valores limite, dentro de los cuales deben quedar los errores de medida, cuando ésta se efectúa bajo las condiciones previstas (clase 0,5; 1)Carga Nominal. Es la que se refieren las determinaciones sobre limites de error para un factor de potencia = 0,8.Relación de Transformación Nominal. En el caso de los transformadores de corriente es I1n/I2n, y en los de tensión U1n/U2n. (100/5 A; 6000/100 V).

Transformador de CorrienteEs el TC diseñando para suministrar la I adecuada para los Instrumentos de Medición como los AM, WM, WHM, así como para los Relevadores de Protección; la I secundaria es proporcional a la I primaria y esta desfasada un ángulo cercano a cero respecto a ella. Conexiones en TP´s y en TC´s.Transformador de Corriente.El devanado primario del TC se conecta en serie con el circuito donde circula la corriente que se desea medir, mientras que los aparatos de medición se conectan en serie con su devanado secundario.

Relación de transformación de los TC´sSe define entre los valores de la I primaria y la I secundaria. La I secundaria nominal preferente es 5 A, pero puede emplearse 1 A.RTC = IP/ISTransformador de potencialLas terminales del devanado primario del transformador de potencial se conectan a las dos líneas del sistema donde se necesita medir en alta tensión y los instrumentos de

medición se conectan en paralelo a las terminales del secundario.

Relación de transformación de los TP´sLa relación de los transformadores de potencial se define entre los valores de la tensión primaria y la tensión secundaria. la tensión secundaria preferente es de 120 volts, pero pueden emplearse 127, 115, 110, 100 ó 69.39 volts. para los equipos digitales pueden solicitar 220, 240, 254 voltios o similares.Burden o Potencia Nominal de un Transformador de Corriente. Es la capacidad de carga que se puede conectar a un transformador, expresada en VA o en Ohms a un factor de potencia dado. El término "Burden" se utiliza para diferenciarlo de la carga de potencia del sistema eléctrico. El factor de potencia referenciado es el del burden y no el de la carga.Valores estándar = B0.1, B0.2, B0.5, B0.9, B1.8, E0.04, E0.2Burdens Estándar para TCs de 5 Amp (Según Std. IEEE C57.13 o C57.13.6)Aplicación | DesignaciónDel Burden | Impedancia(Ohms) | VA@5 amps | Factor dePotencia |Medición | B0.1 | 0.1 | 2.5 | 0.9 || B0.2 | 0.2 | 5 | 0.9 || B0.5 | 0.5 | 12.5 | 0.9 || B0.9 | 0.9 | 22.5 | 0.9 || B1.8 | 1.8 | 45 | 0.9 || E0.2 | 0.2 | 5 | 1.0 || E0.04 | 0.04 | 1 | 1.0 |

Clase de Precisión para MediciónSe define como el error máximo admisible, en por ciento, que un TC o un TP puede introducir en la medición que realiza, cuando opera con una determinada carga, a los valores de corriente o voltaje nominales definidos en la norma.

Clase de Precisión (*) | Aplicación |0.15 | Medición de Alta Precisión |0.15S | Medición de Alta Precisión Especial |0.3 | Medición para Facturación |0.6 | Instrumentos indicadores |1.2 | Instrumentos indicadores |* Todas las clases de precisión definidas por IEEE C57.13 o C57.13.6* Las clases de precisión incluyen el error de relación y el de ángulo de fase

Aplicaciones de los TC´s y los TP´s.

Son utilizados para alimentar a los equipos que controlan la energía eléctrica, protegen los grandes sistemas eléctricos, vigilan las variaciones de corriente y de voltaje, y miden con exactitud el consumo de energía y potencia eléctrica.En general se clasifican por su función: * Transformadores para Medición * Transformadores para Protección. * Transformadores con devanados para Medición y Protección