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jueves, 25 de junio de 2015
Guía de aplicaciones del aparellaje de Media Tensión (Parte 1/5:Transformadores)
Las instalaciones eléctricas utilizan receptores que necesitan garantizar su
funcionamiento por medio del aparellaje. La función del aparellaje consiste en
asegurar la protección, maniobra y el control de los circuitos.
A partir del análisis de los fenómenos que se derivan del comportamiento de los
equipos eléctricos (transformadores, motores,…) en funcionamiento normal y
ante fallos, la presente guía tiene el propósito de ayudar a elegir el tipo y las
características del aparellaje más adecuado.
<!--[if !supportLists]-->1 <!--[endif]-->TRANSFORMADORES
<!--[if !supportLists]-->1.1 <!--[endif]-->Aparellaje a utilizar
El Ruptofusible (interruptor combinado con fusibles) y el disyuntor (interruptor
automático), son los equipos que usualmente se utilizan para la maniobra y
protección de los transformadores de potencia.
Tipo Potencia Transformador Maniobrado por:
Transformador
MT/BT
P ≤ 2 MVA seco o aceiteruptofusible o
disyuntor
P ≤ 5 MVA seco o aceite disyuntor
Transformador
MT/MT
P ≤ 20 MVA seco o aceite disyuntor
P > 20 MVA aceite disyuntor
Tabla 1: Aparellaje de maniobra según potencias
El ruptor asegura la interrupción del servicio del transformador en marcha
normal y en sobrecarga.
Los fusibles limitan y aseguran la interrupción de corrientes de cortocircuito
impuesta por la potencia de cortocircuito de la red aguas arriba.
El disyuntor es capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes de servicio
y corrientes de cortocircuito.
El corte sobre defecto se realiza automáticamente por medio de una cadena de
protección (TC, TT, relés, interruptor…).
<!--[if !supportLists]-->1.2 <!--[endif]-->Características del aparellaje
Los equipos deben ser capaces de:
<!--[if !supportLists]-->- Soportar y maniobrar la corriente en servicio continuo y las
sobrecargas eventuales,
<!--[if !supportLists]-->- Cortar la corriente de defecto en el punto de instalación
donde aparece; o en bornes del secundario del transformador,
Andrés Granero
Administrador:
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<!--[if !supportLists]-->- Soportar la corriente de cierre sobre cortocircuito y las puntas
de conexión del transformador en vacío,
<!--[if !supportLists]-->- Cortar sin sobretensión excesiva las corrientes de vacío,
Los equipos de maniobra o/y protección están necesariamente situados aguas arriba del transformador
Las protecciones en el secundario del transformador no son capaces de ver los
defectos del transformador. Un aparato de maniobra en su secundario no puede
aislar al transformador de un defecto.
El aparellaje debe ser capaz de:
� Soportar y maniobrar la corriente en servicio continuo y las sobrecargas eventuales
Los equipos deben estar dimensionados para poder soportar sin daño alguno la
corriente nominal y las sobrecargas eventuales del transformador.
La intensidad nominal In viene dada por la relación siguiente:
siendo U la tensión de servicio
En el caso particular donde el transformador deba funcionar en sobrecarga, el
fabricante del transformador debe proporcionar el valor de las sobrecargas
susceptibles de ser aplicadas en función de la temperatura ambiente.
Estas sobrecargas vienen indicadas en porcentaje de la potencia nominal junto
con su duración. El valor de la corriente a tener en cuenta es la siguiente:
Ejemplos:
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Salida a transformadores MT/BT (fig.
1)
Transformador MT/BT de 630 kVA; Un primaria: 20 kV
El calibre del aparato de maniobra debe ser superior o igual a 18,18 A.
Juego de barras MT
Transformadores MT/BT
Fig. 1: Salida a transformadores
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->Los valores normalizados son: 400 – 630 – 1250 –
2500 – 3150 – 4000 – 5000 – 6300 A.
Si la maniobra se realiza por:
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->Ruptor – fusible: la asociación
con un fusible limita esta corriente a 200 A, el calibre real
del conjunto se convierte en el del fusible.
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->Disyuntor: el calibre seria en tal
caso de 400 A.
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Fig. 1: Salida a transformadores
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Salida de transformadores MT/MT
(fig. 2)
Transformador MT/MT de 3150 kVA; Un secundaria = 5,5 kV
funcionando con una sobrecarga temporal del 20% durante una
hora.
Para este caso, elegiremos un disyuntor de intensidad nominal 630 A
Fig. 2: Salida de transformadores
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Cortar la corriente de defecto de la instalación
El poder de corte debe ser superior o igual a la corriente de cortocircuito
máxima en el punto de la instalación considerado.
La corriente de cortocircuito limitada por un transformador es igual a:
<!--[if !msEquation]--> <![if !vml]><![endif]><!--[endif]-->
Ucc: tensión de cortocircuito del transformador (Ver tabla 2)
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Tabla 2: Tensiones de cortocircuito de Transformadores
según potencias y tensiones de servicio
Los valores de la tabla 2, son el resultado de un compromiso entre el
interés en reducir en todo lo posible la corriente de cortocircuito y, por
otra parte, la necesidad de limitar la caída de tensión en el
transformador.
Ejemplo:
Transformador: 10 MVA
Tensión primaria: 20 kV; tensión secundaria: 10 kV
In secundaria: 577 A
Tensión de cortocircuito: 9%
<!--[if !supportLists]-->a) <!--[endif]-->Aparellaje de maniobra aguas arriba
del transformador
El poder de corte debe ser igual o superior a Icc de la red.
Los valores normalizados son: 8 – 12,5 – 16 – 20 – 25 – 31,5 – 40 –
50 kA
<!--[if !supportLists]-->b) <!--[endif]-->Aparellaje de maniobra aguas abajo
del transformador
El poder de corte debe ser igual o superior a la corriente de
cortocircuito limitada por el transformador, es decir:
Para este transformador, elegiremos un disyuntor con poder de corte
igual a 8 kA a la salida de su secundario.
Protección por fusibles
Los fusibles aseguran la interrupción de corrientes de corto circuito impuestas
por la red aguas arriba y debido a un defecto producido aguas abajo de su
punto de instalación.
Para determinar el calibre del fusible necesario para asegurar la protección de
un transformador, es necesario conocer:
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Las características del transformador
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->Potencia (S en kVA)
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->Tensión de cortocircuito (Ucc en
%)
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->Corriente asignada con
sobrecargas eventuales (A).
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Las características de la familia de
fusibles utilizados
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->Características tiempo/corriente
(I a 0,1 seg.)
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->Corriente mínima de corte (I3 en
A)
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Las condiciones de instalación o
explotación
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->Al aire libre
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->En celdas
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->En portafusibles
herméticamente cerrados
Para determinar el calibre del fusible, es necesario:
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Elegir la corriente nominal del fusible
<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->Caso general: 1,3 In del
transformador ≤ In del fusible ≤ 1,5 In del transformador
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<!--[if !supportLists]-->o <!--[endif]-->Si las condiciones de instalación
y explotación no son conocidas, se elegirá In del fusible
inmediatamente superior a 1,5 In del transformador.
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Verificar que la punta de conexión
del transformador no fundirá el fusible y que la corriente de
cortocircuito en el secundario fundiría el fusible con la
relación:
<!--[if !msEquation]--> <![if !vml]><![endif]><!--[endif]-->
Siendo:
I3: corriente mínima de corte del fusible
I0,1seg.: corriente con que funde el fusible en 0,1 seg. (Véase en la
curva de fusión del fusible).
Ie/In: relación entre la punta de corriente de conexión del
transformador en vacío (valor de cresta) y su corriente nominal
(valor eficaz). Si no existen indicaciones, tomar Ie/In = 14. (Fig. 3 y
Tabla 3)
<!--[if !vml]--><!--[endif]--> <!--[if !vml]--><!--[endif]-->
Fig, 3: Corriente de conexión de un transformador
Tabla 3 Valores indicativos de Ie/In y de τe.
Es imprescindible evitar la fusión de un fusible en la zona
comprendida entre In e I3 (Fig. 4). La corriente de cortocircuito de
la red debe ser a lo sumo igual a la corriente I1 del fusible utilizado.
Fig. 4: Definición de zonas de funcionamiento de un fusible
Protección por disyuntor
La protección de los transformadores está fijada principalmente por relés
amperimétricos de dos niveles:
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Un nivel instantáneo actuará para los
defectos en el primario o internos del transformador.
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Un nivel temporizado actuará para
defectos en el secundario del transformador.
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Publicado por Andres Granero en 9:56
Umbrales de regulación (tarados de relés):
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Deben tener en cuenta las puntas de
conexión del transformador, las corrientes de carga y las de
defecto.
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Deben asegurar la selectividad entre
protecciones del primario y el secundario del transformador.
Se suelen instalar además:
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Relés de imagen térmica: protección
contra sobrecargas y sobre calentamiento.
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Relés de máxima tensión: protección
contra sobretensiones.
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Relés de máxima corriente
homopolar.
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Relés de protección de cuba.
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Relés de tierra restringida.
<!--[if !supportLists]-->� <!--[endif]-->Relés diferenciales.
� � �� <!--[endif]-->Soportar la corriente de cierre sobre cortocircuito y
las puntas de conexión del transformador en vacío
El poder de cierre del disyuntor debe ser superior o igual al valor de
cresta de la corriente de cortocircuito (2,5 Icc según IEC).
� Cortar sin sobretensiones excesivas las corrientes de vacío
La apertura de un transformador en vacío se asimila a un corte de una
pequeña corriente inductiva.
Las sobretensiones engendradas por tal motivo, pueden dañar el
aislamiento de los transformadores, por lo que deberán ser limitadas en
valor de cresta y en cantidad. El circuito de enlace entre el disyuntor y el
transformador juega un papel importante. La presencia de cables
(capacidades) reducen fuertemente las sobretensiones. Será necesario
verificar la coordinación del aislamiento.
Estas sobretensiones no deben sobrepasar 3,5 pu (*), valor
generalmente aceptado por las normas.
(*)
Los disyuntores de corte en SF6 están particularmente adaptados para
evitar estas solicitaciones, en cambio, los disyuntores de corte al vacío
son los que más sobretensiones de AF generan debido a su capacidad
de cortar la corriente antes de su paso por cero.
Descargar archivo en pdf en el siguiente link:
http://www.mediafire.com/view/v1g79f81762sy29/Guía_de_aplicaciones_del_aparellaje_de_MT
_(Transformadores).pdf
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