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Curso de Formación de
Curso de Formación de
Liniero Especializado
Liniero Especializado
Introducción
Introducción
Título: Transformadores y Equipos Eléctricos para
líneas y Subestaciones
Dirigido a:
Linieros Eléctricos.
Fundamentación:
Se imparte la asignatura de Transformadores Eléctricos por el peso especifico de este
equipo dentro de las redes de distribución, es decir por el coste relativamente alto del
mismo.
Requisitos de ingreso:
Estar fungiendo como liniero eléctrico en el sistema de Empresa de la UNE.
Introducción
Introducción
Objetivo general:
1.Lograr el conocimiento de los transformadores empleados en el sistema para la
transmisión y distribución de la energía eléctrica.
2.Conocer los elementos y sistemas que se incorporan a los transformadores para
aumentar su rendimiento y fiabilidad.
3.Conocer los grupos de conexiones mas usuales de los transformadores trifásicos
SISTEMA DE EVALUACIÓN.
Trabajos extra clase.
Trabajos de control.
Examen final.
Se considera como aprobado el que obtenga 60 puntos como mínimo
Plan Temático.
1.Transformadores Monofásicos.
2.Transformadores Trifásicos.
3.Transformadores Especiales.
4.Transformadores para medición o protección.
5.Capacitores.
Evaluación
TOTAL --------------------- 40 horas
Introducción
Introducción
Transformadores Monofásicos
Transformadores Monofásicos
Durante el transporte de la energía eléctrica se originan pérdidas que
dependen de su intensidad. Para reducir estas perdidas se utilizan tensiones
elevadas, con las que, para la misma potencia, resultan menores intensidades.
Por otra parte es necesario que en el lugar donde se aplica la energía
eléctrica, la distribución se efectúe a tensiones más bajas y además se
adapten las tensiones de distribución a los diversos casos de aplicación.
La preferencia que tiene la corriente alterna frente a la continua radica en que
la corriente alterna se puede transformar con facilidad.
La utilización de corriente continua queda limitada a ciertas aplicaciones, por
ejemplo, para la regulación de motores. Sin embargo, la corriente continua
adquiere en los últimos tiempos una significación creciente, por ejemplo para el
transporte de energía a tensiones extra altas.
Para transportar energía eléctrica de sistemas que trabajan a una tensión dada
a sistemas que lo hacen a una tensión deseada se utilizan los
transformadores.
Transformadores Monofásicos
Transformadores Monofásicos
El transformador es un dispositivo que transfiere energía eléctrica de un cierto
nivel de voltaje, a energía eléctrica de otro nivel de voltaje, por medio de la
acción de un campo magnético. Esta constituido por dos o más bobinas de
alambre, aisladas entre si eléctricamente por lo general y arrolladas alrededor de
un mismo núcleo de material ferromagnético.
El arrollamiento que recibe la energía eléctrica se denomina arollamiento de entrada,
con independencia si se trata del mayor (alta tensión) o menor tensión (baja tensión).
El arrollamiento del que se toma la energía eléctrica a la tensión transformada se
denomina arrollamiento de salida. En concordancia con ello, los lados del
transformador se denominan lado de entrada y lado de salida.
Transformador de Distribución Un transformador utilizado para suministrar cantidades
relativamente pequeñas de energía a residencias. Se utiliza al final del sistema de
suministro de energía eléctrica por parte de la compañía eléctrica. Frecuentemente está
montado en un poste.
Principio de Funcionamiento: El flujo magnético, periódicamente variable en el
tiempo, originado por la corriente que pasa a través del arrollamiento de entrada
induce en el arrollamiento de salida una tensión que varía con la misma frecuencia.
Su magnitud depende de la intensidad y de la frecuencia del flujo así como del
número de vueltas que tenga el arrollamiento de salida, como se ve en la siguiente
formula (ley de la inducción).
E = 4.44 * 10-8
* aC * B * f * N
En la que aC = sección del núcleo en pulgadas cuadradas, B = densidad máxima del
flujo en líneas por pulgada cuadrada, E = tensión eficaz, f = frecuencia en Hz y N =
número de espiras del devanado, o bien 10-9
* aC * B * f * N, expresando aC y B en
cm2
.
Transformadores Monofásicos
Principales Componentes. Construcción
1. Cuba o tanque.
2. Bushing.
3. Núcleo.
4. Enrollados.
5. Aislamiento.
6. Cambiador de Derivaciones. ( Cambia Tap)
7. Chapa de datos técnicos.
El arrollamiento de entrada y el de salida envuelven la misma columna del núcleo de
hierro y es de alambres de cobre de secciones circulares y rectangulares, el espaciado
entre bobinas adyacentes permite la disipación del calor.
El núcleo se construye de hierro por que tiene una gran permeabilidad, o sea, conduce
muy bien el flujo magnético.
En un transformador, el núcleo tiene dos misiones fundamentales:
1. Desde el punto de vista eléctrico –y esta es su misión principal- es la vía por
que discurre el flujo magnético. A través de las partes de la culata conduce el
flujo magnético siguiendo un circuito prescrito, de una columna a otra.
2. Desde el punto de vista mecánico es el soporte de los arrollamientos que en él
se apoyan.
Para generar el flujo magnético, es decir, para magnetizar el núcleo de hierro hay que
gastar energía eléctrica. Dicha energía eléctrica se toma del arrollamiento de entrada.
Aceite aislante usado para refrigeración y aislamiento tiene que tener una fuerte
rigidez dieléctrica, ausencia de contaminación, partículas en suspensión, alcaloides,
ácidos y sulfatos, baja viscosidad.
Transformadores
Transformadores
Tanque del Transformador: Se fabrica de acero. Debe de ser mecánicamente fuerte
para soportar el núcleo, las bobinas y el peso del liquido aislante y contener las fuerzas
explosivas y magnéticas producidas durante las condiciones las condiciones de falla,
los tanques deben ser capaces de soportar el pleno vacío.
Tanque conservador: Este tanque conservador o de reserva se conecta al tanque por
medio de una tubería y permite la expansión y contracción del aceite debido a los
cambios de temperatura y mantiene el tanque principal lleno de aceite en todo
momento.
Respiradero: Para permitir la expansión y contracción del liquido de enfriamiento y
aislamiento con variación de la temperatura, los transformadores tienen un espacio de
aire encima del liquido que se conecta a la atmosfera por medio de un respiradero. Los
respiraderos se llenan de sílica gel u otro agente químico de secado para inhibir el
ingreso de la humedad. Normalmente es azul, si absorbe humedad se torna color
blanco o rosado.
Aliviador de presión : Al ocurrir una falla, pueden aparecer muy altas presiones, las
que pueden dañar el tanque si no se toman medidas, el tubo explosor es el medio
usualmente usado, en cuyo extremo se coloca un diafragma que se romperá con una
presión relativamente baja y liberará las fuerzas dentro del transformador.
Cambiador de Derivaciones. ( Cambia Tap) : Su propósito es adecuar el voltaje a las
necesidades del sistema al cambiar el numero de vueltas de 1 de los enrollados.
Bushig. ( boquillas) : Su finalidad es establecer la conexión eléctrica entre los
terminales del devanado y el exterior, manteniendo la hermeticidad y el aislamiento.
Suponemos que un transformador tiene
una relación de vueltas de 4 a 1.
Recuerde que esto significa que el
devanado primario tiene cuatro veces
más vueltas que el devanado secundario,
lo que nos indica que el transformador es
un transformador reductor. Si la tensión
de entrada es de 480 volts, la tensión de
salida debería ser de 120 volts.
¿Que pasa si la entrada proporcionada al
devanado primario del transformador es
inferior a la entrada normal esperada de 480
volts, digamos 456 volts en este caso? Esto
podría ser importante si la obtención de 120
volts a partir del devanado secundario es un
factor crítico. La derivación del devanado
primario en numerosos puntos diferentes
ayuda a eliminar este problema
proporcionando un dispositivo para
ajustar la relación de vueltas, y afinar la
tensión de salida secundaria.
Los últimos transformadores que han
entrado son +_ 2,5 %, tipo triángulo.
Chapa de datos técnicos, en la misma se refleja
Capacidad : kVA
Voltaje Alta : 7620 A/ 13200 Y
Voltaje de Baja : 120/ 240 V
Año de fabricación:
Impedancia: %
Fabricante:
In:
Cambia Tap:
Peso:
# Serie:
Transformadores monofásicos
Uso: redes de distribución de media tensión.
Tensión nominal primaria – 2400, 7620, 19100 V.
Tensión nominal secundaria – 120/240, 240/480 V.
Características de transformadores monofásicos.
Snom
(kVA)
Peso
(kg)
Aceite
(Ltr)
Dimensiones (cm) Pérdidas Io
%
del
nominal
A B C D E F G H I J Pfe
(W)
Pcu
(W)
10 120 31 35 58 28 25 11 13 28 26 26 12 50 140 2.5
15 145 35 40 58 28 25 11 13 28 26 26 12 70 195 2.4
25 173 43 40 58 28 25 11 13 28 26 26 12 100 290 2.0
37.5 216 55 45 70 28 25 11 13 28 26 26 12 130 405 2.0
50 292 71 46 85 28 25 11 13 28 26 26 12 160 510 1.9
75 262 89 54 84 28 25 11 13 67 26 26 12 210 710 1.7
100 407 95 58 85 28 25 11 13 67 26 26 12 260 900 1.6
167 650 190 59 92 28 25 11 13 67 26 26 12 375 1365 1.5
Transformadores Trifásicos
S nom
(kVA)
A
(mm)
B
(mm)
C
(mm)
Peso
(kg)
100 775 1280 1030 555
200 865 1450 1130 855
300 925 1580 1210 1146
400 1025 1770 1280 1300
630 1520 2050 1600 2300
800 1720 2190 1700 2760
1000 1720 2190 1800 3050
1250 1600 2450 1850 3420
Clasificación de los transformadores.
Por tipo de Núcleo:
1.Acorazado: Alta resistencia mecánica, baja impedancia, mejor regulación. Alto
coste inicial y de mantenimiento.
2.De columna: Bajo costo, mayor impedancia. Menor resistencia mecánica.
Por tipo de Enfriamiento:
1.OA: Aceite aire.
2.OA/FA: Aceite aire, aire forzado.
3.OA/FA/FOA: Aceite aire, aire forzado, Aceite forzado.
Por numero de fases:
1.Monofásico.
2.Trifásico.
Por su capacidad:
1.De Potencia, mayores de 500 kVA.
2.De Distribucion menores de 500 kVA.
Por su aplicación:
1.Reductor.
2.Elevador.
3.De medición.
4.De Tierra.
Por tipo de preservación de aceite:
1.Con tanque Conservador
• Respiración por silica.
• Sello de nitrógeno.
• Aislado con bolsa o diafragma.
2.Sin tanque conservador
• Respiración a través de silica.
Clasificación de los transformadores.
Los transformadores de distribución se clasifican además según su construcción
y el tipo de servicio que van a prestar como:
Convencionales ( standards) : Su propósito es la instalación al aire libre en postes.
Autoprotegidos ( CSP) : Se suministran con 1 Breaker por baja, fusible y pararrayos.
Autoprotegidos ( CSP) para Banket : Se suministran con 2 Breaker por baja, fusible
y pararrayos.
Transformadores de red: Son transformadores trifásicos de 400 V por baja, para su
instalación en aéreas comerciales.
La relación entre el voltaje VP(t) aplicado al lado primario del transformador y
el voltaje VS(t) inducido sobre su lado secundario es:
VP(t) / VS(t) = NP / NS = a
En donde a se define como la relación de espiras del transformador ‘o relación
de transformación.
VP / VS = a
IP / IS = 1 / a
Determine la relación de transformación de un transformador 2400/ 4160 Y –
120/ 240 V.
a =VP / VS = 2400 / 240 = 10
Relación de transformación.
Determine la relación de transformación de un transformador 7620/ 13200 Y – 120/ 240
V.
a =VP / VS = 7620 V / 240 V = 31,75
De un transformador s conoce que el voltaje secundario es 120/ 240 V y la relación de
transformación es de 10. Calcule el voltaje por el primario
a =VP / VS , VP = a x VS, , VP = 10 x 240 V = 2400 V
De un transformador se conoce que la corriente por el secundario es 127 A y la relación
de transformación es de 10. Calcule la corriente por el primario
a =Is / Ip , IP = Is/ a, IP = 127 A / 10 = 12,7 A
De un transformador se conoce que la corriente por el primario es 15 A y que el mismo
es 7620/13200 Y -240/ 480 V. Calcule la corriente por el secundario.
a =VP / VS = 7620 V / 480 V = 15,87
a =Is / Ip , Is = Ip x a, Is = 15 A x 15,87 = 238 A
Voltaje primario y secundario.
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Ejemplo:
Calcule la corriente de un transformador de 167 kVA , dando un voltaje de 240 V.
I = 167 X1000 / 240 = 695 A .
Realice el calculo de las corriente para los transformadores de 15, 25 , 37.5 y 50 kVA
Realice el calculo de las corriente para los transformadores de 15, 25 , 37.5 y 50 kVA
En los transformadores de distribución, el terminal de alto voltaje H1 debe estar siempre a la
izquierda ( cuando se mira desde el lado de los bushing de baja). En el lado de baja, la localización
de los terminales es diferente, dependiendo de la polaridad. Si X1 esta a la derecha, es conocido
como POLARIDAD ADITIVA ( si X1 esta a la izquierda, es SUSTRACTIVO). La Polaridad es
aditiva si los voltajes se suman cuando los dos enrollados son conectados en serie .
S= I X V S= Raíz(3) x I X V
____Tenemos un transformador cuyos datos de chapa son los siguientes:
37,5 kVA , 2400/ 4160 – 120/240 V.
Cuál es la corriente primaria y secundaria.
S (KVA) = V (V) x I (A)
I (A) primario = kVA x 1000 = 37,5 kVA x 1000 = 15, 62 A
Voltaje Primario 2400
I (A) secundario = kVA x 1000 = 37,5 kVA x 1000 = 156 A
Voltaje secundario 240
___ Un transformador de 25 kVA tiene en la fase A = 104 A, en la B= 95 A y los voltajes
secundarios son 120- 240 V. Cuál es la carga en % ?
KVA = V (V) x I (A) = 120 V x 104 A = 12 480 VA
KVA = V (V) x I (A) = 120 V x 95 A = 11 400 VA
23 880 VA
kVAt= 23, 88 kVA
25 KVA ----------- 100 %
23,88 Carga --------- X % %
96
25
100
88
,
23
100
arg
% 

 x
kVA
ax
C
X
La carga a la debe de operarse el transformador esta fijada por la máxima temperatura
a que puede operar, sin que su vida se reduzca apreciablemente, debido al deterioro del
aislamiento de las bobinas y del aceite por efecto de la elevación de la temperatura.
Se aconseja como limite una carga máxima de 140 %.
Psal = VS *IS* cos q
Aplicando las ecuaciones de relación nos resulta Vs = Vp / a y Is = a * Ip así
que
Psal = (VP/a) * a * IP * cos q
Psal = VP * IP * cos q = Pent
De donde, la potencia de salida de un transformador ideal es igual a su
potencia de entrada.
La misma relación se aplica a la potencia reactiva Q y la potencia aparente S.
Qent = VP *IP *sen q = VS *IS *sen q = Qsal
Sent = VP *IP = VS *IS = Ssal
Relación de Potencias
Relación de Potencias
Impedancia de los transformadores
Impedancia de los transformadores
La impedancia del transformador es el resultado de la resistencia y la reactancia de su enrollados.
La impedancia es usualmente medida midiendo el voltaje necesario para circular corriente de plena
carga con un enrollado cortocircuitado.
El voltaje requerido para hacer circular la corriente nominal, expresado como un % del voltaje
nominal del enrollado al cual es aplicado, es numéricamente igual al % de impedancia del
transformador.
Este % de Impedancia (% Z) , puede ser convertido en ohm ( mediante:
Para los transformadores de potencia la reactancia es usualmente mucho mayor que la resistencia
, y la impedancia por tanto se considera enteramente reactiva con resistencia despreciable. Pero
en los transformadores de distribución son comparables por lo que hay que tenerla en cuenta.
Cada fabricante publica los valores de impedancia correspondientes a sus diseños, por lo que para
estudios específicos se deben usar estos datos.
Cuando no se requieren datos tan exactos se pueden usar los estimados según la siguiente tabla:
Tabla de Valores estimados de Impedancia
Pérdidas y Eficiencia de Transformador
Pérdidas y Eficiencia de Transformador
La mayor parte de la energía proporcionada al primario de un transformador es transferida al
secundario. Pero, se pierde una cierta parte de la energía en forma de calor. La mayor parte
de esta pérdida por calor se lleva a cabo en el devanado o en el núcleo.
Entre menor la pérdida, mayor es la eficiencia del transformador. Pérdidas y eficiencia son
cuestiones muy importantes a la hora de seleccionar un transformador. Por ejemplo, un
transformador con un costo inicial más bajo puede no ser la mejor opción de compra. Otro
transformador con un costo inicial más alto, pero más eficiente podría resultar ser la mejor
decisión de compra a largo plazo.
La eficiencia de un transformador se define a través de la siguiente ecuación:
Eficiencia = Potencia de Salida/Potencia de Entrada
Un tipo de pérdida en transformadores es la Perdida en el cobre
Perdida en el cobre. Los devanados de cobre, aún
cuando se trata de un material buen conductor de la electricidad, no son conductores perfectos. El
cobre presenta una cierta resistencia al flujo de la corriente, como todos los materiales.
Uno de los factores que influencían la pérdida óhmica es el calor. La resistencia se eleva con
un incremento de la temperatura. Para minimizar este problema, grandes transformadores de
distribución de energía eléctrica son frecuentemente enfriados por circulación de agua, aire
forzado, o aceite. El enfriamiento ayuda también a evitar daños térmicos al aislamiento de
devanado
Eficiencia Una clasificación del porcentaje de energía de entrada transmitida a través
del transformador. Este número nunca será 100% en la vida real debido a pérdidas
óhmicas, pérdidas por corrientes parásitas y otras ineficiencias
1. Pérdidas por histéresis : El constante cambio de magnetización del
núcleo de hierro origina pérdidas. Estas pérdidas pueden minimizarse
eligiendo tipos de chapa con un bajo coeficiente de pérdidas.
1. Perdidas por corrientes parasitas : Como el campo magnético varía
respecto al tiempo, en el hierro se originan tensiones que dan orígenes a
corrientes parásitas, también llamadas de Foucault. Estas corrientes,
asociadas con la resistencia óhmica del hierro, motivan pérdidas que
pueden reducirse empleando chapas especialmente finas, de unos 0.3
mm de espesor, aisladas entre sí (apiladas). En cambio, en un núcleo de
hierro macizo se producirían pérdidas por corrientes parásitas
excesivamente grandes que motivarían altas temperaturas.
Perdida en Vacio
Perdida en Vacio
Los droop-out (desconectivos) se instalarán con un ángulo de 20° a 30° con respecto a la vertical.
En los bancos de transformadores que operen a voltajes superiores a 4 kV el secundario se
montará debajo del transformador.
Se prohíbe la utilización del tanque o carcaza de los transformadores como aterramiento de los
pararrayos.
Los transformadores y capacitores que se desconecten de las líneas eléctricas para trabajar en
ellos en el lugar, se aterrarán.
El transformador o capacitor se instalará en la cara del poste que se encuentre hacia la fuente de
alimentación. PARA LA FACHADA
En ciudades o pueblos se prohíbe montar bancos de transformadores y capacitores en postes
situados en las esquinas.
Se prohíbe montar transformadores y capacitores formando bancos en diferentes postes.
Siempre que se monte un banco de transformadores en una cruceta, el de mayor capacidad se
montará en el centro .
Se prohíbe montar transformadores y capacitores en postes enzancados.
Se prohíbe hacer comprobación del TAP al que se encuentran conectado el transformador si esta
energizado.
Se prohíbe montar el banco de transformadores al final de las líneas, en el ultimo poste primario.
Instrucciones para el Montaje de Transformadores y Capacitores
Instrucciones para el Montaje de Transformadores y Capacitores
Se prohíbe introducirse entre transformadores situados en un banco para realizar mediciones.
Se evitará alumbrarse con fósforos u otro medio que pueda provocar la ignición del aceite del
transformador.
Todos los transformadores o bancos tendrán su bajante de tierra conectado a su toma de
tierra y a su carcaza.
Los bancos trifásicos montados en bancaza siempre tendrán el secundario montado debajo de
los transformadores, independientemente del voltaje a que se alimente.
Al desconectar los capacitores se esperarán 10 minutos para que se descarguen a través de
su resistencia y se cortocircuitarán antes de trabajar con ellos.
Se prohíbe hacer contacto con cualquier parte del cuerpo o ropa con el PCB (askarel) (aceite
aislante)contenido en el capacitor con una proporción mayor de 50ppm.
Se prohíbe la instalación de transformadores en piña o solos en postes que formen parte de
una bancaza.
Cuando se detecte un banco de capacitores con un fusible fundido se abrirán las fases
restantes hasta ser revisado y comprobado su aislamiento.
En la manipulación de transformadores autoprotegidos se procederá de la siguiente forma:
•Operar el breaker operando la palanca (retira la carga), si es de dos breaker se operan los
dos.
•Desconectar el transformador de su alimentación primaria (retirando la grampa
pelícano o grampa caliente).
Instrucciones para el Montaje de Transformadores y Capacitores
Instrucciones para el Montaje de Transformadores y Capacitores
Se evitará que el bajante de tierra presente cambios bruscos de dirección, teniendo en cuenta
que el ángulo de curvatura no puede ser menor de 90 grados y tendrá un radio de curvatura
no menor de 203 mm (8 pulgadas).
Cuando el bajante de tierra es fijado en la base del poste con el tornillo de sujeción se prohíbe
dar vueltas en el mismo.
Todo esto contribuye a evitar la formación de efectos inductivos en alta frecuencia
El radio de curvatura: R > 203 mm (8´´ )
El ángulo de curvatura: > 900
Instrucciones para el Montaje de Transformadores y Capacitores
Instrucciones para el Montaje de Transformadores y Capacitores
Se utilizarán grampas adecuadas para la interconexión del cable de tierra con otros puntos del
Sistema de Puesta a Tierra.
Es obligado el uso de conectores bimetálicos cuando el neutro sea de aluminio.
La conexión del bajante de tierra al neutro se realizará con el conector apropiado (Ampact, dos
UDC y conector de perno partido(perro)).
Siempre que existan conexiones Cu–Al se colocarán ampact o conectores bimetálicos.
Soporte para montaje de
transformador individual
Soporte para montaje de
transformadores en piña.
Soporte para montaje de pararrayos y portafusibles.
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Instrucciones para el Montaje de Transformadores y Capacitores
Instrucciones para el Montaje de Transformadores y Capacitores
(( En discusión))
(( En discusión))
1. Los transformadores se montarán como norma en estructuras tangentes, tipo ¨A¨,
excepcionalmente pueden ser montados en estructuras tipo ¨B¨ o ¨EDR¨ de
continuación. Los transformadores monofásicos se montaran en la cara del poste
contraria a la posición del secundario.
2. Se utilizará el soporte para montaje de transformadores individual 1.
3. El soporte se asegurará al transformador por medio de dos tornillos de máquina 5/8
x 2.
4. El soporte se fijará al poste por medio de dos tornillos de máquina 5/8 x 12
5. La posición más baja posible del transformador está limitada al nivel del conductor
del neutro secundario que no debe sobrepasar el nivel de la tapa del tanque del
transformador.
6. El soporte para montaje de pararrayo y portafusibles 2 se colocará lo más bajo
posible, garantizando la libre operación de la caña y respetando las distancias de
200 mm en 13,2 kV y 300 mm en 34.5 kV entre cualquier parte energizada y
cualquier parte aterrada.
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Detalles de conexión de pararrayo y desconectivo portafusibles
.Conexión preferible .Conexión admisible
Detalles de bajante de tierra y conexiones del neutro
 El bajante 1 de tierra debe ser continuo desde el pararrayo hasta la varilla de
tierra.
 La conexión de tierra del transformador 2 va desde el bajante de tierra 1 al borne
de tierra primario del transformador, de este al borne de tierra del tanque y de
nuevo al bajante de tierra. Este puente debe ser continuo. Las conexiones con el
bajante de tierra con conectores de cobre tipo perno partido.
 El cierre 3 une el borne de tierra secundario del transformador con el borne de
tierra frontal del tanque.
 El cierre 7 del bajante de tierra al neutro de la línea se ejecuta con conector de
cobre tipo perno partido del lado del bajante y similar bimetálico del lado del
neutro secundario.
 Todos los elementos metálicos de la estructura se conectan al bajante de tierra,
Detalles Conexiones secundarias
1. Los bajantes secundarios de cobre forrado con aislamiento resistente a las
inclemencias del tiempo y rayos solares ultravioletas, del calibre adecuado para cada
potencia nominal de los transformadores.
2. En el transformador las conexiones se realizarán por medio de los conectores del
transformador.
3. Del lado del secundario las conexiones se realizarán con conectores de cuña tipo
Ampact.
La corriente de vacío alcanza una magnitud que es despreciable frente a los
valores de corrientes de trabajo del devanado por el cual circula.
Aunque esta corriente es despreciable, antes de que quede establecida, se
produce un proceso transitorio oscilatorio muy rápido en el cual esta corriente
de vacío llega a valores varias veces mayores que la corriente nominal de la
máquina.
Esta sobrecorriente es conocida como corriente de inrush, que en idioma
español pudiera interpretarse como una corriente de arranque o irrupción.
El fenómeno de la corriente de inrush es probablemente el proceso transitorio
más común asociado a la explotación de los transformadores, debido a la
habitual realización de maniobras de conexión y desconexión.
corriente de inrush
corriente de inrush
Factores que afectan al fenómeno de inrush
Factores que afectan al fenómeno de inrush
1- Instante en que se conecta el transformador.
2- El magnetismo residual que quedó en el transformador cuando se desconectó.
3- La resistencia de la línea entre la subestación y el transformador reduce la corriente
y acelera su velocidad de decaimiento.
4- Cuando el transformador es conectado a una carga cuyo factor de potencia es
bajo (ya sea inductivo o capacitivo), el pico de corriente es mayor.
Medición para el LATINO de 10 kVA.
I nominal
(A)
I de inrush
(A)
I de inrush
(pu)
Tiempo
(ms)
41,60 356,67 8,56 15,00
corriente de inrush
corriente de inrush
Efectos del fenómeno de inrush
Efectos del fenómeno de inrush
Los valores elevados de inrush, pueden causar al sistema; caídas
de tensión y sobretensiones temporales.
En los devanados del transformador puede provocar estrés
electromecánico y deterioro de su aislamiento, pudiendo reducir la
vida útil del transformador y ocasionar el funcionamiento irregular
de las protecciones.
Ferroresonancia
Ferroresonancia
La ferrorresonancia es un caso especial de resonancia serie que ocurre cuando las
magnitudes de la reactancia capacitiva de las líneas e inductiva del transformador se
acercan en su valor y por tener signos opuestos, la impedancia total vista por la
fuente se reduce, provocando corrientes elevadas que pueden ocasionar la
desconexión del circuito o causar tensiones elevadas tanto en la XL del trasformador
como en la Xc del sistema.
UR
= I R, UL
= I XL, UC
= I XC
La resonancia ocurre cuando:
XL = XC
; UL
= UC
; U = UR
y la corriente y tensiones crecen desmesuradamente.
Soluciones prácticas (Algunas.)
• Puesta a tierra del neutro del centro de transformación mediante una resistencia.
• Puesta a tierra del neutro directa (permanente o solamente en momentos de maniobras
de conexión y desconexión) de un trafo donde el primario está en Y aislada.
• Realizar las operaciones de apertura o cierre de desconectivos, de forma tripolar.
• Uso de trafos en Y abierta Δ abierta.
Conexión de transformadores
Conexión de transformadores
Los transformadores monofásicos tienen habitualmente sus devanados divididos en dos o más
secciones. Cuando los dos devanados secundarios están conectados en serie, se agregan sus
tensiones. Cuando los devanados secundarios están conectados en paralelo, se agregan sus
intensidades.
Por ejemplo, consideremos que cada devanado secundario está calibrado a 120 volts y 100
amperes. En el caso de una conexión en serie, sería 240 volts a 100 amperes, o 24KVA. Cuando
la conexión es en paralelo, sería 120 volts a 200 amperes, o bien 24KVA.
Si usted conoce la tensión y la intensidad, se puede calcular la capacidad nominal. Si usted conoce
la capacidad nominal y la tensión, se puede calcular la intensidad. La capacidad nominal de un
transformador es la misma tanto para el primario como para el secundario
Que conexión usara para alimentar un circuito de A/ P.
Que conexión usara para alimentar un circuito de A/ P.
Conexión del secundario de los transformadores
Conexión del secundario de los transformadores
Conexión del secundario de los transformadores
Conexión del secundario de los transformadores
Cortocircuito en transformadores
Cortocircuito en transformadores
Determine las corrientes de falla a tierra (120 V) y entre fases (240 V), para el circuito mostrado,
en la fig. R representa el valor de resistencia de la acometida.
a)Calcule las corrientes de falla en el lado de alta y de baja para una falla en 120 V, R=0 .
b)Calcule las corrientes de falla en el lado de alta y de baja para una falla en 240 V, R=0 .
c)Calcule el valor de la capacidad interruptiva del breaker de bajo voltaje.
Relación de transformación
Corriente de falla BV
Corriente de falla AV
El Breaker a conectar en el lado de BV es de 8181.7 A
Polaridad de transformadores
Polaridad de transformadores
Aditivos:
V2> V1 kVA < 200 and V < 8660
Sustractivo:
V2< V1 kVA >200kVA o V>8660V
Procedimiento para determinar las polaridades relativas de los terminales de un
transformador
1. Se asumen arbitrariamente las polaridades del devanado de alta tensión H1, H2.
2. Se conecta la terminal de alta tensión con el adyacente de baja tensión y se aplica un voltaje
bajo (120 V, 240 V y 480 V) al devanado de alta tensión.
Determinar la polaridad es particularmente importante cuando se conectan
transformadores en paralelo o en bancos.
Conexión en paralelo de transformadores monofásicos
Conexión en paralelo de transformadores monofásicos.
.
Si se necesita mayor capacidad pueden conectarse en paralelo dos transformadores de
igual o distinta potencia nominal. Los transformadores monofásicos de polaridad aditiva
o sustractiva pueden conectarse en paralelo satisfactoriamente si se conectan como se
indica a continuación
Polaridad de transformadores
Polaridad de transformadores
Si el voltaje medido es menor que el voltaje aplicado a través de las terminales de alto
voltaje, el transformador tiene polaridad sustractiva. Si este voltaje es mayor, entonces
la polaridad es aditiva.
Polaridad de transformadores
Polaridad de transformadores
Para verificar que los transformadores tienen la misma polaridad en su conexión
se mide el voltaje entre sus terminales secundario X1 del primer transformador
con el X1 del segundo transformador. Si tienen la misma polaridad, el voltaje que
debe indicar el voltímetro es de cero voltios. Confirmado esto se puede conectar
sin problemas los transformadores a la carga.
Polaridad de transformadores
Polaridad de transformadores
Y se cumplen las condiciones siguientes:
Y se cumplen las condiciones siguientes:
1. Voltajes nominales idénticos.
2. Derivaciones idénticas.
3. El porcentaje de impedancia de uno de los transformadores debe estar comprendido
entre 92.5% y el 107.5% del otro para maximizar la capacidad.
4. Las características de frecuencia deben ser idénticas.
5. Conectados a la misma fase primaria
Conexión de transformadores en Paralelo
Conexión de transformadores en Paralelo
Conexión de transformadores en Paralelo
Conexión de transformadores en Paralelo
Como los trafo están en paralelo, las caídas de tensión
deben ser iguales, por lo tanto.
Que se puede escribir como:
donde:
SL1: Carga en KVA que lleva el transformador 1
SL2 : Iden del 2
ST1: Capacidad del transformador 1
ST2: Iden del 2.
% ZT1 : % de Impedancia del Transformador 1.
% ZT2: Iden del 2.
Se tiene un trasformador de 250 kVA con 2.4 % de Impedancia está en paralelo con uno
de 500 kVA con 3.1 % de Impedancia. Determine la carga máxima que puede llevar el
banco sin sobrecargar ninguno de los dos transformadores, asuma que la máxima carga
es igual a la capacidad nominal.
Conexión de transformadores en Paralelo
Conexión de transformadores en Paralelo
El transformador de 250 kVA se asume como 1 y el de 500 como 2.
Si la carga del transformador de 500 kVA es de 500 kVA entonces.
con lo que resulta sobrecargado el transformador de 250 kVA
Ahora la carga del transf. de 500 kVA cuando el de 250 kVA lleva su carga nominal es de :
La carga total del banco es de:
Capacidades ( kVA):
5, 10, 15, 25, 37.5, 50, 75, 100, 167, 250, 333
Capacidad Kg/ kVA Altura (mm) Capacidad Kg/ kVA Altura (mm)
5 19 850 50 8.2 1150
10 11 900 75 7.5 1250
15 10.3 1000 100 7 1300
25 9.6 1050 167 6.7 1450
37.5 8.9 1100 250 5.8 1700
333 4.8 1800
La carga a la debe de operarse el transformador esta fijada por la máxima temperatura
a que puede operar, sin que su vida se reduzca apreciablemente, debido al deterioro del
aislamiento de las bobinas y del aceite por efecto de la elevación de la temperatura.
Se aconseja como limite una carga máxima de 140 %.
Conexión de transformadores
Conexión de transformadores
Se sabe también que la mayor parte de la energía eléctrica distribuida hoy en día es CA trifásica.
La energía de un sistema trifásico se puede transformar, ya sea por medio de tres transformadores
monofásicos (formando un banco trifásico) o bien mediante el uso de un transformador trifásico.
Básicamente existen 4 tipos de conexiones con los transformadores trifásico, ya sea formados a
partir de tres transformadores monofásicos o de un solo transformador trifásico. Las cuales son:
Conexión estrella-estrella, estrella-delta, delta-delta, delta-estrella
Es decir un sistema trifásico se puede transformar empleando 3 transformadores monofásicos. Los
circuitos magnéticos son completamente independientes, sin que se produzca reacción o
interferencia alguna entre los flujos respectivos.
El sistema es costoso y las pérdidas en vacío resultan elevadas, a causa de la presencia de tres
circuitos magnéticos independientes; desde este punto de vista, es preferible la instalación de un
solo transformador trifásico. Sin embargo, en muchas ocasiones pueden resultar más económicos
los tres transformadores independientes; por ejemplo, cuando, por razones de seguridad en el
servicio es necesario disponer de unidades de reserva: con tres transformadores monofásicos
basta otro transformador monofásico, con potencia un tercio de la potencia total, mientras que un
transformador trifásico necesitaría otro transformador trifásico de reserva, con potencia igual a la
de la unidad instalada.
Especificaciones Generales:
• Su utilización optima es para grandes cargas trifásicas, con cargas monofásicas balanceadas.
• Los tres transformadores no tienen que tener la misma capacidad, pero si la capacidad del banco esta
limitada por el transformador de menor capacidad.
• El aterramiento debe de mantenerse por las dos partes para evitar el corrimiento del neutro en el caso
de desbalance de las cargas.
• Si se quema uno de los transformadores no hay servicio trifásico.
Esta conexión tiene dos serias desventajas.
Esta conexión tiene dos serias desventajas.
Si las cargas en el circuito del transformador están desbalanceadas, entonces los voltajes en las fases
del transformador se des balancearán seriamente. Al sobrecargar una fase en el secundario, aumentará
proporcionalmente la corriente en la fase del devanado de la misma columna del primario y por tanto,
provocará un caída de tensión mayor en un conductor de línea que en los otros dos.
No presenta oposición a los armónicos impares(especialmente el tercero). Debido a esto la tensión del
tercer armónico puede ser mayor que el mismo voltaje fundamental.
Ambos problemas del desbalance y el problema del tercer armónico, pueden resolverse usando alguna
de las dos técnicas que se esbozan a continuación.
Conectar sólidamente a tierra el neutro primario de los transformadores. Esto permite que los
componentes adicionales del tercer armónico, causen un flujo de corriente en el neutro, en lugar de
causar gran aumento en los voltajes. El neutro también proporciona un recorrido de retorno a cualquier
corriente desbalanceada en la carga.
Agregar un tercer embobinado(terciario) conectado en delta al grupo de transformadores. Esto
permite que se origine un flujo de corriente circulatoria dentro del embobinado, permitiendo que se
eliminen los componentes del tercer armónico del voltaje, en la misma forma que lo hace la conexión a
tierra de los neutros.
Conexión estrella-estrella
Conexión estrella-estrella
APLICACIONES.
Bombeos
Centros telefonicos
Tiendas
Conexión estrella-estrella
Conexión estrella-estrella
Conexión estrella-estrella
Conexión estrella-estrella
. Conexión estrella – estrella con tres
transformadores monofásicos aditivos
Conexión estrella – estrella con dos
transformadores monofásicos aditivos
y uno sustractivo
Voltajes:
1.120/ 208 V
2.240/ 416 V
3.120/208 - 240/416 V ( Doble estrella)
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Conexión estrella-estrella : Zig-Zag
Conexión estrella-estrella : Zig-Zag
Transformadores de distribución con red secundaria susceptible de
un gran desequilibrio (iluminación)
Se consigue la conexión zig-zag descomponiendo cada fase del bobinado secundario
en dos mitades, las cuales se colocan en columnas sucesivas del núcleo magnético y
arrollada en sentido inverso y conectado los finales en estrella.
Conexión estrella Flotante – Delta
Conexión estrella Flotante – Delta
Especificaciones Generales:
• Su utilización optima es para grandes cargas trifásicas del orden del 70 % del total.
• Permite restablecer el servicio trifásico en caso de dañarse 1 transformador. No se
recomiendo usar con transformador auto protegido.
• Los equipos trifásicos deben de tener protección de sobre corriente en las tres fases.
•Cuando se suministra servicio trifasico solamente las 3 unidades son de igual
capacidad, si se suministra carga de alumbrado, 1 de los transformadores tiene mayor
capacidad.
•No tiene problema con los componentes del tercer armónico en sus voltajes, ya que ellos se
consumen en la corriente circulatoria del lado delta(D). Está conexión también es más
estable con relación a las cargas desbalanceadas, puesto que la delta(D) redistribuye
parcialmente cualquier desbalance que se presente.
La potencia disponible que sale del grupo en delta-abierta es sólo el 57.7% de la
potencia nominal del grupo original.
El intercambio de energía entre los dos transformadores es él que limita la salida al
57.7% de la potencia nominal del grupo original, en lugar del 66.7% esperado en otras
condiciones.
APLICACIONES.
Talleres.
Carpinterias.
Panaderias
Centros de Acopio
Conexión estrella- delta de tres
transformadores monofásicos aditivos
Conexión estrella- delta de dos
transformadores monofásicos aditivos y
uno sustractivo.
Voltajes:
1.120/ 240 V
2. 480 V
3.120/240 - 240/480 V ( Doble Delta)
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Especificaciones Generales:
• Su utilización optima se obtiene cuando la carga monofásica es del orden de dos
veces o mayor a la trifásica, de no ser así se creara desbalance de voltaje secundario.
•Se utiliza para dar servicio a clientes de comercio pequeños que necesitan corriente
trifásica en áreas rurales en donde aun no se han instalado las tres fases en los postes
de la línea de conducción.
•Con esta conexión, un usuario puede obtener servicio de corriente trifásica de manera
provisional, hasta que con el aumento de la demanda se requiera la instalación de la
tercera fase en los postes de conducción.
•La desventaja principal de esta conexión es que por el neutro del circuito primario debe
fluir una corriente de retorno considerablemente grande.
Conexión estrella incompleta – Delta Abierta
.
La capacidad del transformador de fuerza debe de ser del 58 % de la carga trifásica.
La potencia indicada de la conexión delta-abierta es que el 86.7% de la potencia
nominal de los dos transformadores.
En resumen, en la conexión  abierta se entrega el 86% de la capacidad instalada y el
58% de la capacidad original en el caso de la delta completa.
Conexión estrella incompleta – Delta Abierta
La capacidad del transformador de fuerza debe de ser del 58 % de la carga trifásica.
La potencia indicada de la conexión delta-abierta es que el 86.7% de la potencia
nominal de los dos transformadores.
)
(
86
.
0
arg arado
trafoalumb
a
trafoFuerz
tente
aBancoExis
C KVA
KVA
KVA 

58
.
0
3 arg
erza
KVATrafoFu
F
KVA tente
aBancoExis
C 
APLICACIONES.
Talleres.
Carpinterias.
Escuelas
. Conexión estrella abierta – delta abierta con dos
transformadores monofásicos aditivos.
Conexión estrella abierta – delta abierta con un
transformadores aditivo y uno sustractivo.
Voltajes:
1.120/ 240 V
2.240/ 480 V
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. Conexión estrella abierta – delta abierta con 4 transformadores Voltaje
Secundario 360 V
Conexión Delta Abierta – Delta Abierta
Especificaciones Generales:
• Su utilización optima es para grandes cargas monofásicas y pequeñas trifásicas, no
debe de usarse para carga trifásica solamente por su baja eficiencia.
Conexión Delta – Delta
Especificaciones Generales:
• Su utilización optima es para grandes cargas trifásicas, del orden del 70 % del total.
• Por su baja interferencia se recomienda para alimentar centros telefónicos.
•Todos los transformadores deben de conectarse en la misma relación de
transformación para evitar corrientes circulantes.
Conexión Delta – Estrella
Especificaciones Generales:
• Su utilización optima es para grandes cargas comerciales donde las cargas de
alumbrado y fuerza son tomadas de todas las fases.
•Todos los transformadores deben ser de igual capacidad.
•Si se quema uno de los transformadores es inoperable el sistema.
Debe de tenerse en cuenta la polaridad en las conexiones Delta porque
de hacerlo incorrectamente funde el fusible al cerrar el banco y en la
conexión estrella porque se manifiestan alteraciones en la tensión
Presenta la ventaja de poder conectar los devanados primario y secundario sin
desfasamiento, y no tiene problemas de cargas desbalanceadas o armónicas.
Alimentación por retorno
Alimentación por retorno
Determinación de la Carga
Determinación de la Carga
1000
2
)
2
1
(
1
)
(
1 V
I
I
x
KVA
T 

 
Ejemplo:
A1= 220 Amperes, A2= 180 Amperes, V= 240 Volts
Aplicando la fórmula.
KVA 1=
KVA
x 48
1000
240
2
)
180
220
(


A.- Transformador Monofásico
Conclusión: El transformador lleva una carga de 48 KVA
Ejemplo: Un transformador de 50 kVA , monofásico 7620 / 13200- 120/240 V, tiene A1 = 250 A , A2= 270 A.
a)Cuantos KVA lleva de carga?
b)Cuál es el valor a plena carga de la corriente por alta y por baja?
c)Qué porciento de carga esta llevando?
d)Que amperaje en exceso lleva cada fase?
kVA
x
x
KVA V
I
I
4
,
62
1
)
( 1000
240
2
270
250
1000
2
)
2
1
(


 


A
I
IxV
KVA x
V
kVA
baja 208
,
1
)
( 240
1000
50





C.- Delta Abierta, Medición Por Transformador
1000
2
)
2
1
(
1 V
I
I
x
KVA 


1000
3
3 xV
I
KVA 

= T1
Ejemplo: A1= 180 A, A2= 220 A, A3= 50 A, V= 240 V
1000
240
2
220
180
1 x
KVA 


1000
240
50
3 x
KVA 

= T1 = 48 kVA
= T2 = 12 kVA
Conclusión: El transformador de Alumbrado T1 lleva 48 kVA y el de Fuerza T2 12 kVA.
= T2
A
I
IxV
KVA x
V
kVA
alta 56
,
6
,
1
)
( 7620
1000
50





50 kVA ----------------- 100 % Carga
62,54 kVA ------------------- X
%
8
,
124
50
100
4
,
62
arg 
 x
a
c
X
A
A 42
208
250
1 

 A
A 62
208
270
2 


B.- Delta Abierta, Medición en Línea 1000
2
)
2
1
(
1 V
I
I
x
KVA 


1000
3
3
3 xV
xI
KVA 

T1= (KVA) 1 + 0.577 ( KVA) 3 T2= 0.577 (KVA) 3
Donde I1 es la corriente de A1- A3, I2 es la corriente de A2-A3,
I3 es la corriente de A3 y (KVA) 3 son los KVA Trifásicos
Ejemplo:
A1= 180 Amperes, A2= 220 Amperes, A3= 50 Amperes, V= 240 Volts
1000
240
2
)
170
130
(
1 x
KVA 

 1000
240
50
3
3 x
x
KVA 

I1= A1-A3 = 180 -50 = 130 A
I2= A2- A3 = 220-50 = 170 A
I3= A3= 50 A
= 36 KVA
T1= 36 + 0.577 x 20.76 = 48 kVA
T2= 0.577 x 20.76 = 12 kVA
Conclusión: El transformador de Alumbrado T1 esta llevando 48 kVA.
El de Fuerza T2 esta llevando 12 KVA.
= 20. 76 kVA
D.- Delta Cerrada, Medición por Transformador.
1000
3
2
)
(
2 xV
I
KVA
T 

1000
4
3
)
(
3 xV
I
KVA
T 

1000
240
2
220
180
1
)
(
1 x
KVA
T 


1000
240
50
2
)
(
2 x
KVA
T 

1000
240
50
3
)
(
3 x
KVA
T 

Ejemplo:
A1= 180 A.
A2= 220 A.
A3= 50 A
A4= 50 A.
V= 240 Volts.
= 12 KVA.
Conclusiones:El transformador T1 está llevando una carga de 48 KVA.El transformador T2 esta llevando una carga de
12 KVA.El transformador T3 esta llevando una carga de 12 KVA
1000
2
)
2
1
(
1
)
(
1 V
I
I
x
KVA
T 


= 12 KVA.
= 48 KVA.
1000
2
)
2
1
(
1
)
( V
I
I
x
KVA 


1000
3
3
3
)
( xV
xI
KVA 

1000
240
2
170
130
1
)
( x
KVA 


1000
240
50
3
3
)
( x
x
KVA 

D.- Delta Cerrada, Medición en Línea.
Ejemplo:
A1= 180 A, A2= 220 A, A3= 50 A, V = 240 V.
I1= A1- A3 = 180 – 50 = 130 A.
I2= A2 - A3= 220 – 50 = 170 A.
I3= A3 = 50 A
= 36 KVA
T1= 2/3 X 36 + 1/3 X 20.76 = 30.92 KVA T2= T3 = 1/3 X 36 + 1/3 X 20.76 = 18.92 KVA
Conclusiones: El Transformador T1 lleva 31KVA y T 1=T2=19 KVA.
T1= 2/3 (KVA)1 + 1/3 ( KVA) 3
T2= T3 = 1/3 (KVA) 1 + 1/3 (KVA) 3
Donde I1 es la corriente de A1- A3,
I2 es la corriente de A2- A3,
I3 es igual a A3 y V es el voltaje entre fases.
= 20,76 KVA
1000
1
1
)
(
1 xVan
I
KVA
T 

1000
2
2
)
(
2 xVbn
I
KVA
T 

1000
3
3
)
(
3 xVcn
I
KVA
T 

1000
120
150
1 x
T 
1000
120
160
2 x
T  1000
120
140
3 x
T 
D.- Estrella, Medición en Línea o por Línea.
Ejemplo:
A1= 150 A
A2= 160 A.
A3= 140 A.
Van= Vbn= Vcn= 120 Volts.
= 18 KVA.
= 19.2 KVA.
Conclusiones: Las cargas de los transformadores son 18,19 y 17 KVA.
La carga Total es T1 + T2 + T3 = 54 KVA.
Donde I1, I2 e I3 son las lecturas de los Amperímetros.
= 16.8 KVA.
Corriente de los Transformadores Trifásicos
kVA
VOLTAJE DEL CIRCUITO
208 240 480 4160 13200 33000
15 41,69 36,13 18,06 2,08 0,66 0,26
30 83,37 72,25 36,13 4,17 1,31 0,53
45 125,06 108,38 54,19 6,25 1,97 0,79
50 138,95 120,42 60,21 6,95 2,19 0,88
63 175,08 151,73 75,87 8,75 2,76 1,10
100 277,90 240,85 120,42 13,90 4,38 1,75
163 452,98 392,58 196,29 22,65 7,14 2,86
225 625,28 541,91 270,95 31,26 9,85 3,94
500 1389,51 1204,24 602,1 69,48 21,9 8,76
750 2084,26 1806,36 903,2 104,21 32,8 13,14
1000 2779,01 2408,48 1204,2 138,95 43,8 17,5
Corriente de los Transformadores Monofásicos
kVA
VOLTAJE DEL CIRCUITO
120 240 480 2400 4160 7620
1320
0
5 41,7 20,8 10,4 2,1 1,2 0,7 0,4
10 83,3 41,7 20,8 4,2 2,4 1,3 0,8
15 125,0 62,5 31,3 6,3 3,6 2,0 1,1
25 208,3 104,2 52,1 10,4 6,0 3,3 1,9
37,5 312,5 156,3 78,1 15,6 9,0 4,9 2,8
50 416,7 208,3 104,2 20,8 12,0 6,6 3,8
75 625,0 312,5 156,3 31,3 18,0 9,8 5,7
100 833,3 416,7 208,3 41,7 24,0 13,1 7,6
167 1391 695,8 347,9 69,6 40,1 21,9 12,7
250 2083 1041, 520,8 104,2 60,1 32,8 18,9
333 2775 1387 693,8 138,8 80,0 43,7 25,2
Fallas
Fallas
No Causa
11 Rayos, Pararrayos Inadecuados
12 Rayos, Pararrayos Explotados
13 Rayos, Pararrayos Explotados
14 Rayos, Bajante de Tierra Partido
15 Rayos, Alto Valor de Resistencia de Tierra
2 Sobrecarga
31 Cortocircuito Externo, Secundario
32 Cortocircuito Externo, Acometida
33 Cortocircuito Externo, Consumidor
34 Cortocircuito Externo, Tránsito
35 Cortocircuito Externo, Árboles
36 Cortocircuito Externo, Otros
41 Problema Interno, Aislamiento
42 Problema Interno, Bushing
43 Problema Interno, Bajo Nivel Aceite
44 Problema Interno, Falso Contacto
45 Problema Interno, Cambia Tap
46 Problema Interno, Otros
51 Contaminación, Salina
52 Contaminación, Industrial
53 Contaminación, Agrícola
54 Contaminación, Otros
61 Oscilaciones, Bajo Voltaje
62 Oscilaciones, Mantenidas
71 Otras Causas, Tránsito
72 Otras Causas, Derrumbe
73 Otras Causas, Tormenta
74 Otras Causas, Otros
8 Desconocida
Sobrecarga :
Terminales de los devanados decolorados y reblandecidos, Papel aislante de las salidas de baja
tensión y de la bobina quebradizo, Aceite ennegrecido y con formación de lodo en el tanque,
Aisladores de baja tensión amarillentos y la pintura interior del tanque deteriorada Manchas o
marcas de nivel en la pintura interna demarcando el nivel del aceite. Si un transformador ha sido
mal conectado y toda la carga se aplica a una sola bobina, se observa una bobina en buen esta-
do y la (s) otra (s) dañada (s).
Sobretensión
Sobretensión
Se observa cortocircuito entre las espiras pertenecientes alas primeras o últimas capas de alta
tensión, Externamente puede observarse también ennegrecido uno de los aisladores de alta
tensión, Algunas veces la bobina descarga al núcleo o al tanque pudiendo estar los mismos
parcialmente fundidos, Perforación del aislamiento en los terminales de A.T, Puede presentarse
evidencia de descarga entre los devanados de alta y baja tensión, A veces se observa el
conmutador fundido o evidencia de descarga entre los pines o terminales del conmutador.
cortocircuito externo
cortocircuito externo
La bobina se presenta con devanados desplazados uno con respecto al otro. Es obvio que, a
consecuencia de esto, posteriormente pueden manifestarse otras fallas de aislamiento, Cambio de
color en los empalmes, Presencia de esquirlas en las bobinas, Rastros de carbón en el
conmutador, Aceite ennegrecido.
Cuando un transformador ha fallado debido a cortocircuito, pero las protecciones operan
correctamente, se observa el transformador con bobina desplazada, sin ennegrecimiento de aceite.
Problemas internos en alta tensión
Problemas internos en alta tensión
Una falla entre conductores de alta tensión por defecto en el aislamiento entre conductores,
provoca un cortocircuito en alta tensión y ningún daño en baja tensión. No hay continuidad en alta
tensión. Si se desarma capa por capa la alta tensión, una vez alcanzado el punto de la falla, se
observa por lo menos una o algunas capas quemadas y las espiras adyacentes con el esmalte o
papel quemado Descargas parciales localizadas.
Rotura del tanque, Arco entre terminales y tierra, Espiras movidas o flojas, Papel suelto,
Calentamientos localizados, Terminales reventados, Mal conexión del cambiador de derivaciones.
Fallas en el aislamiento de los alambres o entre conductores o capas
problemas internos en baja tensión
problemas internos en baja tensión
El aceite se presenta deteriorado. La baja tensión, una vez desarmada, muestra abundante signo
de recalentamiento localizado, papel carbonizado, señales de fusión del conductor. Presencia de
objetos extraños, Calentamientos localizados, Grupo de conexión (cuando afecte)
Calentamiento en los terminales, Aflojamiento de conexiones internas, Fallas en el aislamiento de
los alambres o entre conductores o capas
Debidas a la humedad en el aceite
Debidas a la humedad en el aceite
Perforaciones varias en las bobinas, Presencia de compuestos polares diferentes al agua,
Humedad en las bobinas, Luz de sobrecarga encendida (en transformadores autoprotegidos), en
general, la entrada de humedad, es el resultado de la existencia de juntas en mal estado o
removidas o de daños provocados por la mala manipulación.
Reglas para que no se dañe un transformador:
 Si tiene bajo aislamiento: Sustitúyalo
 Si está sobrecargado: Haga una mejora
 Si se dispara repetitivamente: Realícele Mantenimiento
 Si tiene una protección inadecuada por Baja: Exija su sustitución
 Si tiene el secundario en mal estado: Repárelo, si demora utilice
breaker provisionalmente por
baja
 Si está en mal estado técnico: Sustitúyalo y envíelo al taller, o
negocie con el cliente y envíelo al
taller
 Si se daña un transformador: Realícele Mantenimiento a su
instalación
 Si en un circuito se dañan varios transformadores: Realícele
mantenimiento a
todos los bancos,
mejore su sistema
puesta a tierra y
su neutro.
 Si el banco está cerca de su carga nominal: No permita que se
conecte un cliente
hasta no hacer una
mejora
 Certifique siempre aplicando las medidas técnicas establecidas.
“No espere a que se lo orienten”
“Hágalo, para mantener el servicio al cliente
manteniendo su transformador sonriente”
Medir electrodos con Medidores Convencionales.
DISTANCIA APROXIMADA A LOS ELECTRODOS AUXILIARES USANDO EL MÉTODO DEL
62 %.
PROFUNDIDAD DE ENTERRADO DISTANCIA A Y DISTANCIA A Z
6 PIE 45 PIE 72 PIE
8 PIE 50 PIE 80 PIE
10 PIE 55 PIE 88 PIE
12 PIE 60 PIE 96 PIE
18 PIE 71 PIE 115 PIE
20 PIE 74 PIE 120 PIE
30 PIE 86 PIE 140 PIE
•Poca compactación
•Empleo de piedras
•Espacios vacíos
Resultado:
Alta resistencia de
puesta a tierra
1 metro
Uc a 1 metro
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Explotación
Explotación
Política de mantenimiento:
• Diagnostico en el poste cada 5 años: Medición de tierra, Medición de aislamiento,
conexiones, termografia.
• Tomas de Carga todos los años.
El principio de funcionamiento de un medidor de aislamiento es tan básico como la ley
de Ohm: V = IR o R =/I. El comprobador genera una tensión CC conocida 50 V, 500 V,
1kV seleccionada por el usuario y se mide la corriente de fugas a través del
aislamiento. Entonces, se calcula la resistencia.
Un aumento apreciable de la resistencia de aislamiento durante el tiempo de aplicación
de la tensión denota un buen estado de los aislantes de devanados en caso de
transformadores, un aislamiento pobre denota humedad, suciedad y/o deterioros.
Para la medición de la resistencia de aislamiento, se emplea esencialmente el
Para la medición de la resistencia de aislamiento, se emplea esencialmente el
megómetro
megómetro
Las partes esenciales de este instrumento de medida son:
1. Generador, cuya misión es proporcionar una tensión continua que se aplica en los
elementos a medir.
2.Cuadrante o escala del elemento de medida
3. Selector de tensiones y escalas. Es el elemento que nos selecciona la tensión de
prueba para aplicar a los elementos objeto del ensayo.
El potencial aplicado se deberá
elegir con relación a la tensión
nominal de los devanados, según:
Tensión Tensión
Devanados Megger
< 1 000 V 500 V
1 kV a 10 kV 2 500 V
> 10 kV 5 000 V
> 130 kV 30 000 V
R20 oC = Rmedida . K
25 1,40
30 1,98
35 2,80
40 3,95
45 5,60
50 7,85
Temp. K
1. El primer error se produce cuando no se espera que la aguja del instrumento
permanezca estacionaria. El tiempo necesario dependerá del tamaño, potencia de la
máquina y de la absorción dieléctrica de la corriente de aislamiento.
2. El segundo error se suele producir debido a la gran variación de la resistencia
con la temperatura. Por lo tanto será necesario indicar la temperatura de medida
con exactitud razonable.
1 MΩ . kV + 1. Valor mínimo de aislamiento
Tensión
Nominal MΩ/20oC
≥ 66 kV 1 200
22 a 44 kV 1 000
6,6 a 19 kV 700
< 6,6 kV 300
Cinco causas básicas para la degradación del aislamiento….
1. Fatiga Eléctrica
– El aislamiento se diseña para una aplicación particular
– Sobre y Bajos voltajes ocasionan fatiga anormal dentro del aislamiento.
– Consecuencia: agrietamiento y laminación del aislamiento
2. Fatiga Mecánica 3. Ataque Químico
– Daños por golpear un cable - Vapores corrosivos
– Operación máquina fuera de balance - Suciedad
– Arranques y paros frecuentes - Aceite
– Vibración
4. Fatiga Térmica
– Operación de una maquina en condiciones extremadamente calientes
(expansión) o frías (contracción)
– Arranques y paradas de maquinas no diseñadas para uso intermitente
• Consecuencia: envejecimiento del aislamiento y otros componentes del
ensamblaje
5. Contaminación Ambiental
– Humedad
– Roedores
– Ambientes salinos
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Aislamiento
(M)
Entre Alta y Baja 400
Entre Alta y Tierra 400
Entre Baja y Tierra 200
Entre Baja y Baja 200
DISPOSITIVOS DE PROTECCION
•Sobrecarga : En transformadores Auto protegidos (CSP), se brinda esta
protección con la instalación de un Breaker por baja.
•Cortocircuito: Breker por baja y la instalación del Drop – Out.
•Sobre voltajes. Se garantiza con la instalación de Pararrayos. Todos los
pararrayos a instalar son de Oxido de Metálico ( ZnO).
Transformadores Especiales
Transformadores Especiales
Autotransformador
El Autotransformador es un tipo especial de transformador de potencia. Consiste de un solo
devanado continuo el cual es derivado en un lado para proporcionar ya sea una función de
elevación o una función de reducción.
Autotransformador Elevador Autotransformador Reductor
Existe una diferencia con un transformador convencional de dos devanados que tiene un devanado
primario y un devanado secundario totalmente aislados entre ellos, pero magnéticamente unidos
por un núcleo común. Los devanados del autotransformador están eléctrica y
magnéticamente interconectados.
Un autotransformador es inicialmente más económico que un transformador de dos devanados de
misma capacidad nominal. Tiene también una mejor regulación (caídas de tensión menores), y una
mayor eficiencia (menores pérdidas y corriente de excitación,).
Se emplea habitualmente para transformar entre dos circuitos de alta tensión, digamos uno de
22,000 volts y el otro de 13,800 volts. Pero, el autotransformador se considera inseguro para
uso en circuitos de distribución ordinarios. Esto se debe al hecho que el circuito primario de
alta tensión está conectado directamente al circuito secundario de baja tensión.
El uso fundamental del Autotransformador es en laboratorios.
Autotransformadores
Autotransformadores
Autotransformadores
Autotransformadores
Para suministrar 120/240V desde un sistema en estrella 4 hilos 120/208 V se usa la
siguiente conexión con el uso de 1 autotransformador de bajo voltaje.
Autotransformadores
Autotransformadores
Transformadores Especiales
Transformadores de Puesta a Tierra
El Grounding Bank se utiliza, principalmente en busca de los siguientes resultados:
1.Obtener un neutro efectivo conectado a tierra, en los sistemas en los cuales no existe, efectivo
significa que en caso de falla
2.Obtención de un neutro para la conexión de la carga monofásica en los sistemas de distribución
en Y, Lograr el balance pues la carga monofásica es suministrada por las tres fases.
3.Lograr la operación de los interruptores en el caso de una falla a tierra.
Vl
Vf 73
.
1
1

Existen 2 tipos, hecho con unidades monofásicas o uno trifásico ensamblado en fabrica
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Cuando una cantidad considerable de energía está involucrada en la
transformación de energía trifásica, es más económico utilizar un
transformador trifásico. La colocación única de los devanados y del núcleo
ahorra una gran cantidad de hierro, evita pérdidas, ahorra espacio y dinero
(solo 3 bushing ).
Transformadores Trifásicos
PARTES Y ESTRUCTURA DE LOS TRANSFORMADORES
Transformador en Aceite.
Transformador seco
Impregnado
(Dry Type)
Transformador
encapsulado
en Resina
PARTES ACTIVAS
Las partes del transformador destinadas al proceso de transformación de
energía – el circuito magnético y los enrollados – se denominan partes
activas. La transformación eficaz de la energía eléctrica sólo se puede obtener
en tales construcciones en las que los enrollados están abarcados por circuitos
magnéticos cerrados.
CIRCUITO MAGNETICO TIPO NUCLEO
CARCAZA DEL TRANSFORMADOR
SOPORTE Y FIJACIÓN DELAS COLUMNAS
AISLAMIENTO
El aislamiento más utilizado en transformadores a partir de 10 kV. Es el
llamado aislamiento de papel con barrera de aceite, su desventaja es la
combustibilidad del mismo.
A partir de la década del 60 se comenzaron a desarrollar los transformadores
aislados con gas que utilizan aislamiento de papel y gas exafluoruro de
azufre en lugar de aceite. Estos transformadores son utilizado en áreas
congestionadas, en circuitos soterrados y subestaciones interiores por su
tamaño reducido, la incombustibilidad del gas y su no toxicidad.
TIPOS DE REFRIGERACION Y EQUIPAMIENTO UTILIZADO
• auto enfriado, con o sin radiadores acoplados al tanque.
• aire forzado utilizando ventiladores en los radiadores; variando el número
de radiadores en base a la capacidad del equipo y de ventiladores por
radiador en base al fabricante
• enfriamiento de aceite forzado; agregándose una bomba de circulación
de aceite, a cada radiador.
• enfriamiento por agua, con circulación natural o forzada del aceite.
Cuando la circulación del aceite es natural los intercambiadores de calor
aceite – agua se disponen en las paredes de la cuba, y cuando es forzada,
se instalan separados de esta.
• los transformadores de aislamiento gaseoso (exafluoruro de azufre),
poseen unidades de enfriamiento por vapor que utilizan una mezcla de
vapor de fluorocarbón y gas exafluoruro de azufre, ya que tanto uno
como el otro son incombustibles y no tóxicos, siendo su ventaja principal la
seguridad.
REFRIGERACION NATURAL
PROTECCIONES DEL TRANSFORMADOR
Relevador maestro: Hace operar los dispositivos necesarios para sacar el transformador de
servicio. Las principales protecciones que actúan sobre el relevador maestro son:
Protección diferencial de corriente: La poseen los transformadores medianos y
grandes, utilizando una por cada fase.
Protección de respaldo a la diferencial de corriente: Es idéntica a la anterior pero
posee un tiempo de operación mayor.
Protección sobrecorriente de tierra: Lla tienen algunos transformadores en el neutro y
su opera- provocará el disparo del interruptor por baja.
Protecciones buchollz del tanque principal: Se utiliza en transformadores con tanque de
expansión, para limitar las consecuencias de una avería que se produzca en el interior del
equipo.
Protección buchollz de los tanques secundarios: Detecta cualquier inversión del flujo
en los tanques secundarios.
Protección diferencial de presión en el tanque principal: Se utiliza también en
transformadores con tanque de expansión. Opera al detectarse una diferencia de la presión
en el tanque principal.
Protección flujo inverso en tanques secundarios: Cuando se utiliza protección
diferencial de presión en el tanque principal; esta se usa en los tanques secundarios,
similar a la buchollz.
Protección de válvulas de escape contra sobrepresión: Similar a la buchollz, la utilizan
también los transformadores con tanque de expansión. Se diferencia de la buchollz en que
no posee señal previa.
Protección de presión súbita: Tiene la misma función que la buchollz del tanque principal
pero se utiliza en transformadores con tanque hermético, para detector cambios bruscos de
presión en el transformador.
Pararrayos y descargadores: Contra el efecto de las descargas atmosféricas montados
en bases que pueden estar acopladas o no al tanque del transformador.
3 video de transformadores
PROTECCIÓN DE PRESIÓN SUBITA
Los transformadores trifásicos tienen seis devanados; tres devanados primarios y tres
devanados secundarios. Los seis devanados están conectados por el fabricante ya sea con
conexión delta o bien Y. De conformidad con lo establecido previamente, los devanados primarios
y los devanados secundarios pueden, cada uno de ellos, estar conectados en una configuración
delta o Y. No tienen que estar conectados en la misma configuración en el mismo transformador.
Las configuraciones reales de conexión que se utilizan dependen de la aplicación.
Las Capacidades son:
25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630,1000
Relación de Tensión ( V):
13200  / 216 – 125 Yn.
13200  / 480 – 277 Yn.
4160  / 216 – 125 Yn.
4160  / 480 – 277 Yn.
El grupo de Conexión usado es /Yn- 11.
Capacidad Kg/ kVA Altura (mm) Capacidad Kg/ kVA Altura (mm)
25 16 1200 250 6 1760
40 13 1250 400 5.7 1930
63 11.1 1385 630 5 2200
100 8.35 1470 1000 5 1400
160 7.20 1600
Peso y dimensiones aproximados.
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Un transformador de Medición o relación precisa hace exactamente lo que dice su nombre.
Transforma en una relación precisa para permitir que un instrumento adjunto mida la corriente o la
tensión sin que sea necesario que pase toda la potencia a través del instrumento. Se requiere que
transforme cantidades relativamente pequeñas de potencia puesto que su única carga es los
elementos móviles delicados de un Amperímetro, Voltímetro o Wattímetro.
Transformadores para medición y protección
Transformador de Corriente
Tiene por misión disminuir la corriente de la red a valores a valores mas adecuados a las escalas
de los instrumentos, 5 A y 1 A. Debido a su baja impedancia estos transformadores trabajan
prácticamente en cortocircuito.
Se designan por los VA que se pueden conectar en el secundario para que el error no sobrepase el
indicado por el fabricante.
Un Transformador de Corriente tiene un devanado primario de una o varias vueltas de hilo pesado.
Está siempre conectado en serie en el circuito en donde se debe medir la corriente. El devanado
secundario consiste de muchas vueltas de hilo fino, que debe siempre estar conectado a través de
las terminales del amperímetro.
El devanado secundario de un transformador de corriente nunca debe estar en circuito abierto.
Esto se debe al hecho que el devanado primario no está conectado a una fuente constante. Existe
un amplio rango de tensiones primarias posibles puesto que el dispositivo puede estar conectado a
muchos tipos de conductores. El devanado secundario debe siempre estar disponible (circuito
cerrado) para reaccionar con el devanado primario con el objeto de evitar que el núcleo esté
totalmente magnetizado. Si esto ocurre, el instrumento ya no lee con precisión.
Un amperímetro de pinza funciona de manera similar. Mediante la abertura de la pinza y su
colocación alrededor de un conductor que lleva corriente, el conductor mismo actúa como un
primario de una sola vuelta. El secundario y el amperímetro están montados de manera
conveniente en la manija del dispositivo. La carátula permite determinar con precisión la escala de
corriente.
Transformadores para medición y protección
El transformador de potencial
Es un transformador devanado especialmente con un primario de alto voltaje y un secundario de
baja tensión. Su potencia nominal es muy pequeña, y su único propósito es entregar una muestra
del voltaje del sistema a los instrumentos de medición. Como su finalidad principal es el muestreo
de la tensión debe ser muy preciso para que no distorsione los valores verdaderos.
Diagrama de conexiones
El transformador de corriente
Este transformador toma la muestra de corriente de una línea y la reducen a un nivel de
magnitud seguro y medible.
Un Transformador de Potencial es un transformador reductor extremadamente preciso,
cuidadosamente diseñado. Se utiliza normalmente con un voltímetro estándar de 120 volts.
Mediante la multiplicación de la lectura en el voltímetro (Deflexión) por la relación de
transformación, el usuario puede determinar la tensión en el lado alto..
En general, un transformador de potencial es muy similar a un transformador de dos devanados
estándar, excepto que maneja una cantidad muy pequeña de energía. Los transformadores para
este servicio siempre son del tipo de anillo puesto que esta construcción proporciona una
mayor precisión.
Por razones de seguridad, el circuito secundario está extremadamente bien aislado del circuito
primario de alta tensión. Está también conectado a tierra. Esto protege el operador contra un
peligro de choque en caso de contacto accidental con el hilo.
A diferencia de los transformadores de potencia, debido la alta impedancia de la
carga conectada, el transformador de tensión funciona casi en vacio, y de esta forma
la caída de tensión interna es muy pequeña.
Deben de tener una reactancia pequeña y una corriente de carga reducida. La
tensión secundaria esta normalizada en 110 V, los transformadores se describen por
su Capacidad asignada en VA: 10, 15 … 500
Capacitores
Los capacitores son una fuente económica y fiable de potencia reactiva en los sistemas eléctricos
para:
1. Mejorar el factor de Potencia.
2.Reducir las perdidas en las líneas.
3.Reducir las caídas de voltaje.
Energía reactiva
Ciertos receptores necesitan campos magnéticos para su funcionamiento (motores,
transformadores...)y consumen una energía denominada energía reactiva. El motivo es que este
tipo de cargas (denominadas inductivas) absorben energía de la red durante la creación de los
campos magnéticos que necesitan para su funcionamiento y la entregan durante la destrucción de
los mismos. Este trasiego de energía entre los receptores y la fuente (fig.1), provoca pérdidas en
los conductores, caídas de tensión en los mismos, y un consumo de energía suplementario que no
es aprovechable directamente por los receptores.
Recuerde
Las redes eléctricas de corriente altema suministran dos formas de energía:
– energía activa, transformada en trabajo y calor,
– energía reactiva, utilizada para crear campos magnéticos.
Como influye el factor de potencia:
Si los dos consumidores que toman una carga igual en kW, pero sus factores de potencia son
diferentes, el que tenga menor factor de potencia tomará mayor kVA, veamos
CONSUMIDOR A CONSUMIDOR B
kW = 10 kW kW = 10 kW
f.P = 0,8 pu f.P = 0,5 pu
kVA
p
f
kW
kVA 5
,
12
8
,
0
10
. 

 kVA
p
f
kW
kVA 20
5
,
0
10
. 


Como vemos el que tiene mas bajo factor de potencia consume mas kVA, veamos esa diferencia ,
pero en amperes, digamos que están sometidos a un voltaje de 240 V.
A
x
V
kVAx
A
I 52
240
1000
5
,
12
1000


 A
x
V
kVAx
A
I 3
,
83
240
1000
20
1000



,
p
xf
A
xI
V
V
kW
P .
)
(
)
(
)
(
 ))
.
(
cos
(
)
(
)
(
)
(
p
f
eno
a
xsen
A
xI
V
V
kVAr
Q 
)
(
)
(
)
(
A
xI
V
V
kVA
S 
Capacitores
El mantenimiento a capacitores se concreta a su revisión externa, comprobación del estado del
tanque y los aisladores, eliminación de las partes oxidadas y pintura de los puntos
correspondientes.
Se recomienda realizar también pruebas de aislamiento entre terminales y tanque, a fin de
comprobar el dieléctrico contra tierra. Se debe usar un Megger de 2500 V.
Los capacitores tienen la característica de retener la carga aun después de ser desconectados de
la fuentes de energía, esto quiere decir que quedara restablecida una diferencia de potencial entre
sus placas. En un capacitor cargado existe un campo electrostático entre las placas, al aplicar un
voltaje de corriente alterna al capacitor, se verifica una inversión del campo electrostático cada
medio ciclo. Cada vez que el valor del voltaje vuelve a cero se descarga el capacitor. El capacitor
se carga y se descarga 4 veces cada ciclo. Al abrir el circuito de corriente alterna, el potencial
acumulado entre las placas del capacitor puede aumentar varias veces el valor de voltaje de la
línea, esto es muy peligroso.
Los capacitores traen una resistencia interna para descargar los mismos una vez desconectados
de la línea, este proceso dura alrededor de 5 minutos. ( 50 V)
Como la resistencia interna no es visible se debe de abrir los drop out con un movimiento rápido,
entonces se debe de conectar el equipo de tierra entre los todos los terminales y la tierra
Capacitores
Tensión nominal de las unidades monofásicas para la conexión de bancos en estrella
Tensión del sistema (kV) Tensión de las unidades 9kV)
4.4 2.4
13.8 7.6
34.5 19.92
Capacidades Nominales de los Bancos :
75, 150, 225, 300, 450, 600, 900, 1200
Capacitores en Paralelo:
C = C1 + C2 + C3 + … Cn
Capacitores en Serie:
Cn
C
C
C 1
....
2
1
1
1
1




kVAr
kV
Xc
2
)
(
1000

Reactancia:
2
)
(
2
)
(
1000
KV
F
kVAr
C 

Capacidad:
Efecto tipico
Efecto en la Reduccion de
Costo
Carga Caída Voltaje Perdidas
capacitores Pequeño medio Bajo a medio Bajo
Note: The considered scale for the voltage drop and the losses are related to a 25-kV network.
KV
kVARn
In 
Corriente 1 unidad:
KV
kVARn
In *
3

Corriente Banco:
xkVARn
Aplicda
Frecuencia
istrados
kVARsu
60
min 
Frecuencia y tensión de operación:
xkVARn
al
VoltajeNo
icado
VoltajeApl
istrados
kVARsu 2
)
min
(
min 
1000
10
)
(
2 6
2 

 kV
fC
Xc
Potencia Reactiva:
2
10
*
*
kV
X
d
kVAR linea
V 

Incremento de Voltaje x 1 Banco:
C – Capacidad ( Micro faradios), Xc – Reactancia ( ohms), kVAR – Potencia Reactiva , In –
Corriente Nominal ( Amperes), F – Frecuencia ( ciclos por segundo), kV - Voltaje
Esquemas de Conexión del Banco de Capacitores
ESTRELLA
DELTA
Interruptores
Interruptores: Es un dispositivo empleado para completar, mantener, e interrumpir las corrientes
que circulan en los circuitos bajos condiciones normales o de falla.
Las tres razones fundamentales para la conmutación de los circuitos eléctricos son :
1. Controlar la carga y la generación en los sistemas de potencia, se puede estar
conduciendo corriente de plena carga durante la conmutación.
2. Para interrumpir sobrecargas o corrientes de falla para proteger el equipamiento o los
circuitos involucrados, la corriente interrumpida puede ser muchas veces la corr. Nominal.
3. Para aislar el equipamiento de elementos energizados de manera que sea seguro trabajar
en ellos, generalmente no requieren interrumpir corrientes de carga.
Los dispositivos de conmutación ( Interruptores) se pueden dividir en tres clases generales:
1. Conmutadores de aire : Interruptor, cuchilla con rompearco en aire ó con capacidad
interruptiva y cuchilla desconectiva.
2. Conmutadores de aceite : Interruptor de aceite, recerrador de aceite, seccionalizador.
3. Conmutadores de vacío : Interruptor de vacío, recerrador de vacío.
4. Conmutadores en Hexafloruro de Azufre ( SF6)
Interruptores
Cubierta resistente a la corrosión, protege el área de los
contactos. Tienen disponible un enganche para Loadbuster.
Los muelles de contacto son de una aleación
de cobre de alta conductividad, respaldados
por un muelle niquelado de acero inoxidable
con temple total.
Cuerpo de porcelana o polimérico, tienen
gran distancia de fuga para dar máxima
protección contra arcos
Un muñón de 3 3/8 ¨ de ancho proporciona la
operación estable y positiva del desconectivo
Cubierta de acero inoxidable resistente a la
corrosión.
Un sistema de cierre asegura la tensión
controlada del fusible, independientemente de
los golpes de cierre y apertura , las
características tiempo - corriente de la lámina
no se alteran.
Insertos de plata para bajar la resistencia de los contactos
Portafusible, expulsión fuerte y eficaz de la lámina por los orificios extinguen el arco en el
tubo del fusible antes del comienzo de la apertura con lo que se previene el quemado del
contacto a bajas corrientes de falla.
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Interruptores
Tipo de Interruptores:
1.Interruptores de aceite: Son los que usan el aceite como aislante y medio de
extinción del arco. Pueden ser de gran Volumen , de pequeño y de mínimo.
2.Interruptores de aire: Son los que usan el aire de presión atmosférica como medio
principal de control y extinción del arco.
3.Interruptores de soplado magnético: usan el aire de presión atmosférica como
aislante. El arco es dirigido por acción térmica y magnética. Las bobinas de soplado
magnético usan la corriente de carga o la de falla para empujar el arco a través de
un canal extintor de arco. La acción magnética garantiza la elongación y extinción
del arco, usan también un pistón extractor para mover el arco.
4.Interruptores de aire a presión: tienen aire comprimido como medio de extinción . Un
tipo usa aire a alta presión como medio aislante entre los contactos que permanecen
abiertos, con este tipo la perdida de presión implica que los contactos se cierren
inmediatamente.
5.Interruptores de vacío: utiliza cámaras de extinción de vacío para funciones de
interrupción y conmutación . Proporcionan un interruptor encapsulado de poco
tamaño y peso reducido, tiempo de interrupción de alta velocidad, larga vida,
mantenimiento reducido, compatibilidad con el ambiente ( poco ruido, ausencia de
subproducto de arco y mínimo impacto mecánico).
6.Interruptores de Hexafloruro de Azufre ( SF6) : El SF6 es un gas no inflamable, no
toxico, incoloro e inodoro.
Interruptores
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  • 1. Curso de Formación de Curso de Formación de Liniero Especializado Liniero Especializado
  • 2. Introducción Introducción Título: Transformadores y Equipos Eléctricos para líneas y Subestaciones Dirigido a: Linieros Eléctricos. Fundamentación: Se imparte la asignatura de Transformadores Eléctricos por el peso especifico de este equipo dentro de las redes de distribución, es decir por el coste relativamente alto del mismo. Requisitos de ingreso: Estar fungiendo como liniero eléctrico en el sistema de Empresa de la UNE.
  • 3. Introducción Introducción Objetivo general: 1.Lograr el conocimiento de los transformadores empleados en el sistema para la transmisión y distribución de la energía eléctrica. 2.Conocer los elementos y sistemas que se incorporan a los transformadores para aumentar su rendimiento y fiabilidad. 3.Conocer los grupos de conexiones mas usuales de los transformadores trifásicos SISTEMA DE EVALUACIÓN. Trabajos extra clase. Trabajos de control. Examen final. Se considera como aprobado el que obtenga 60 puntos como mínimo
  • 4. Plan Temático. 1.Transformadores Monofásicos. 2.Transformadores Trifásicos. 3.Transformadores Especiales. 4.Transformadores para medición o protección. 5.Capacitores. Evaluación TOTAL --------------------- 40 horas Introducción Introducción
  • 5. Transformadores Monofásicos Transformadores Monofásicos Durante el transporte de la energía eléctrica se originan pérdidas que dependen de su intensidad. Para reducir estas perdidas se utilizan tensiones elevadas, con las que, para la misma potencia, resultan menores intensidades. Por otra parte es necesario que en el lugar donde se aplica la energía eléctrica, la distribución se efectúe a tensiones más bajas y además se adapten las tensiones de distribución a los diversos casos de aplicación. La preferencia que tiene la corriente alterna frente a la continua radica en que la corriente alterna se puede transformar con facilidad. La utilización de corriente continua queda limitada a ciertas aplicaciones, por ejemplo, para la regulación de motores. Sin embargo, la corriente continua adquiere en los últimos tiempos una significación creciente, por ejemplo para el transporte de energía a tensiones extra altas. Para transportar energía eléctrica de sistemas que trabajan a una tensión dada a sistemas que lo hacen a una tensión deseada se utilizan los transformadores.
  • 6. Transformadores Monofásicos Transformadores Monofásicos El transformador es un dispositivo que transfiere energía eléctrica de un cierto nivel de voltaje, a energía eléctrica de otro nivel de voltaje, por medio de la acción de un campo magnético. Esta constituido por dos o más bobinas de alambre, aisladas entre si eléctricamente por lo general y arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. El arrollamiento que recibe la energía eléctrica se denomina arollamiento de entrada, con independencia si se trata del mayor (alta tensión) o menor tensión (baja tensión). El arrollamiento del que se toma la energía eléctrica a la tensión transformada se denomina arrollamiento de salida. En concordancia con ello, los lados del transformador se denominan lado de entrada y lado de salida. Transformador de Distribución Un transformador utilizado para suministrar cantidades relativamente pequeñas de energía a residencias. Se utiliza al final del sistema de suministro de energía eléctrica por parte de la compañía eléctrica. Frecuentemente está montado en un poste.
  • 7. Principio de Funcionamiento: El flujo magnético, periódicamente variable en el tiempo, originado por la corriente que pasa a través del arrollamiento de entrada induce en el arrollamiento de salida una tensión que varía con la misma frecuencia. Su magnitud depende de la intensidad y de la frecuencia del flujo así como del número de vueltas que tenga el arrollamiento de salida, como se ve en la siguiente formula (ley de la inducción). E = 4.44 * 10-8 * aC * B * f * N En la que aC = sección del núcleo en pulgadas cuadradas, B = densidad máxima del flujo en líneas por pulgada cuadrada, E = tensión eficaz, f = frecuencia en Hz y N = número de espiras del devanado, o bien 10-9 * aC * B * f * N, expresando aC y B en cm2 . Transformadores Monofásicos
  • 8. Principales Componentes. Construcción 1. Cuba o tanque. 2. Bushing. 3. Núcleo. 4. Enrollados. 5. Aislamiento. 6. Cambiador de Derivaciones. ( Cambia Tap) 7. Chapa de datos técnicos.
  • 9. El arrollamiento de entrada y el de salida envuelven la misma columna del núcleo de hierro y es de alambres de cobre de secciones circulares y rectangulares, el espaciado entre bobinas adyacentes permite la disipación del calor. El núcleo se construye de hierro por que tiene una gran permeabilidad, o sea, conduce muy bien el flujo magnético. En un transformador, el núcleo tiene dos misiones fundamentales: 1. Desde el punto de vista eléctrico –y esta es su misión principal- es la vía por que discurre el flujo magnético. A través de las partes de la culata conduce el flujo magnético siguiendo un circuito prescrito, de una columna a otra. 2. Desde el punto de vista mecánico es el soporte de los arrollamientos que en él se apoyan. Para generar el flujo magnético, es decir, para magnetizar el núcleo de hierro hay que gastar energía eléctrica. Dicha energía eléctrica se toma del arrollamiento de entrada. Aceite aislante usado para refrigeración y aislamiento tiene que tener una fuerte rigidez dieléctrica, ausencia de contaminación, partículas en suspensión, alcaloides, ácidos y sulfatos, baja viscosidad. Transformadores Transformadores
  • 10. Tanque del Transformador: Se fabrica de acero. Debe de ser mecánicamente fuerte para soportar el núcleo, las bobinas y el peso del liquido aislante y contener las fuerzas explosivas y magnéticas producidas durante las condiciones las condiciones de falla, los tanques deben ser capaces de soportar el pleno vacío. Tanque conservador: Este tanque conservador o de reserva se conecta al tanque por medio de una tubería y permite la expansión y contracción del aceite debido a los cambios de temperatura y mantiene el tanque principal lleno de aceite en todo momento. Respiradero: Para permitir la expansión y contracción del liquido de enfriamiento y aislamiento con variación de la temperatura, los transformadores tienen un espacio de aire encima del liquido que se conecta a la atmosfera por medio de un respiradero. Los respiraderos se llenan de sílica gel u otro agente químico de secado para inhibir el ingreso de la humedad. Normalmente es azul, si absorbe humedad se torna color blanco o rosado. Aliviador de presión : Al ocurrir una falla, pueden aparecer muy altas presiones, las que pueden dañar el tanque si no se toman medidas, el tubo explosor es el medio usualmente usado, en cuyo extremo se coloca un diafragma que se romperá con una presión relativamente baja y liberará las fuerzas dentro del transformador.
  • 11. Cambiador de Derivaciones. ( Cambia Tap) : Su propósito es adecuar el voltaje a las necesidades del sistema al cambiar el numero de vueltas de 1 de los enrollados. Bushig. ( boquillas) : Su finalidad es establecer la conexión eléctrica entre los terminales del devanado y el exterior, manteniendo la hermeticidad y el aislamiento. Suponemos que un transformador tiene una relación de vueltas de 4 a 1. Recuerde que esto significa que el devanado primario tiene cuatro veces más vueltas que el devanado secundario, lo que nos indica que el transformador es un transformador reductor. Si la tensión de entrada es de 480 volts, la tensión de salida debería ser de 120 volts. ¿Que pasa si la entrada proporcionada al devanado primario del transformador es inferior a la entrada normal esperada de 480 volts, digamos 456 volts en este caso? Esto podría ser importante si la obtención de 120 volts a partir del devanado secundario es un factor crítico. La derivación del devanado primario en numerosos puntos diferentes ayuda a eliminar este problema proporcionando un dispositivo para ajustar la relación de vueltas, y afinar la tensión de salida secundaria. Los últimos transformadores que han entrado son +_ 2,5 %, tipo triángulo.
  • 12. Chapa de datos técnicos, en la misma se refleja Capacidad : kVA Voltaje Alta : 7620 A/ 13200 Y Voltaje de Baja : 120/ 240 V Año de fabricación: Impedancia: % Fabricante: In: Cambia Tap: Peso: # Serie:
  • 13. Transformadores monofásicos Uso: redes de distribución de media tensión. Tensión nominal primaria – 2400, 7620, 19100 V. Tensión nominal secundaria – 120/240, 240/480 V.
  • 14. Características de transformadores monofásicos. Snom (kVA) Peso (kg) Aceite (Ltr) Dimensiones (cm) Pérdidas Io % del nominal A B C D E F G H I J Pfe (W) Pcu (W) 10 120 31 35 58 28 25 11 13 28 26 26 12 50 140 2.5 15 145 35 40 58 28 25 11 13 28 26 26 12 70 195 2.4 25 173 43 40 58 28 25 11 13 28 26 26 12 100 290 2.0 37.5 216 55 45 70 28 25 11 13 28 26 26 12 130 405 2.0 50 292 71 46 85 28 25 11 13 28 26 26 12 160 510 1.9 75 262 89 54 84 28 25 11 13 67 26 26 12 210 710 1.7 100 407 95 58 85 28 25 11 13 67 26 26 12 260 900 1.6 167 650 190 59 92 28 25 11 13 67 26 26 12 375 1365 1.5
  • 15. Transformadores Trifásicos S nom (kVA) A (mm) B (mm) C (mm) Peso (kg) 100 775 1280 1030 555 200 865 1450 1130 855 300 925 1580 1210 1146 400 1025 1770 1280 1300 630 1520 2050 1600 2300 800 1720 2190 1700 2760 1000 1720 2190 1800 3050 1250 1600 2450 1850 3420
  • 16. Clasificación de los transformadores. Por tipo de Núcleo: 1.Acorazado: Alta resistencia mecánica, baja impedancia, mejor regulación. Alto coste inicial y de mantenimiento. 2.De columna: Bajo costo, mayor impedancia. Menor resistencia mecánica. Por tipo de Enfriamiento: 1.OA: Aceite aire. 2.OA/FA: Aceite aire, aire forzado. 3.OA/FA/FOA: Aceite aire, aire forzado, Aceite forzado. Por numero de fases: 1.Monofásico. 2.Trifásico. Por su capacidad: 1.De Potencia, mayores de 500 kVA. 2.De Distribucion menores de 500 kVA. Por su aplicación: 1.Reductor. 2.Elevador. 3.De medición. 4.De Tierra. Por tipo de preservación de aceite: 1.Con tanque Conservador • Respiración por silica. • Sello de nitrógeno. • Aislado con bolsa o diafragma. 2.Sin tanque conservador • Respiración a través de silica.
  • 17. Clasificación de los transformadores. Los transformadores de distribución se clasifican además según su construcción y el tipo de servicio que van a prestar como: Convencionales ( standards) : Su propósito es la instalación al aire libre en postes. Autoprotegidos ( CSP) : Se suministran con 1 Breaker por baja, fusible y pararrayos. Autoprotegidos ( CSP) para Banket : Se suministran con 2 Breaker por baja, fusible y pararrayos. Transformadores de red: Son transformadores trifásicos de 400 V por baja, para su instalación en aéreas comerciales.
  • 18. La relación entre el voltaje VP(t) aplicado al lado primario del transformador y el voltaje VS(t) inducido sobre su lado secundario es: VP(t) / VS(t) = NP / NS = a En donde a se define como la relación de espiras del transformador ‘o relación de transformación. VP / VS = a IP / IS = 1 / a Determine la relación de transformación de un transformador 2400/ 4160 Y – 120/ 240 V. a =VP / VS = 2400 / 240 = 10
  • 19. Relación de transformación. Determine la relación de transformación de un transformador 7620/ 13200 Y – 120/ 240 V. a =VP / VS = 7620 V / 240 V = 31,75 De un transformador s conoce que el voltaje secundario es 120/ 240 V y la relación de transformación es de 10. Calcule el voltaje por el primario a =VP / VS , VP = a x VS, , VP = 10 x 240 V = 2400 V De un transformador se conoce que la corriente por el secundario es 127 A y la relación de transformación es de 10. Calcule la corriente por el primario a =Is / Ip , IP = Is/ a, IP = 127 A / 10 = 12,7 A De un transformador se conoce que la corriente por el primario es 15 A y que el mismo es 7620/13200 Y -240/ 480 V. Calcule la corriente por el secundario. a =VP / VS = 7620 V / 480 V = 15,87 a =Is / Ip , Is = Ip x a, Is = 15 A x 15,87 = 238 A
  • 20. Voltaje primario y secundario.
  • 22. Ejemplo: Calcule la corriente de un transformador de 167 kVA , dando un voltaje de 240 V. I = 167 X1000 / 240 = 695 A . Realice el calculo de las corriente para los transformadores de 15, 25 , 37.5 y 50 kVA Realice el calculo de las corriente para los transformadores de 15, 25 , 37.5 y 50 kVA En los transformadores de distribución, el terminal de alto voltaje H1 debe estar siempre a la izquierda ( cuando se mira desde el lado de los bushing de baja). En el lado de baja, la localización de los terminales es diferente, dependiendo de la polaridad. Si X1 esta a la derecha, es conocido como POLARIDAD ADITIVA ( si X1 esta a la izquierda, es SUSTRACTIVO). La Polaridad es aditiva si los voltajes se suman cuando los dos enrollados son conectados en serie . S= I X V S= Raíz(3) x I X V
  • 23. ____Tenemos un transformador cuyos datos de chapa son los siguientes: 37,5 kVA , 2400/ 4160 – 120/240 V. Cuál es la corriente primaria y secundaria. S (KVA) = V (V) x I (A) I (A) primario = kVA x 1000 = 37,5 kVA x 1000 = 15, 62 A Voltaje Primario 2400 I (A) secundario = kVA x 1000 = 37,5 kVA x 1000 = 156 A Voltaje secundario 240 ___ Un transformador de 25 kVA tiene en la fase A = 104 A, en la B= 95 A y los voltajes secundarios son 120- 240 V. Cuál es la carga en % ? KVA = V (V) x I (A) = 120 V x 104 A = 12 480 VA KVA = V (V) x I (A) = 120 V x 95 A = 11 400 VA 23 880 VA kVAt= 23, 88 kVA 25 KVA ----------- 100 % 23,88 Carga --------- X % % 96 25 100 88 , 23 100 arg %    x kVA ax C X
  • 24. La carga a la debe de operarse el transformador esta fijada por la máxima temperatura a que puede operar, sin que su vida se reduzca apreciablemente, debido al deterioro del aislamiento de las bobinas y del aceite por efecto de la elevación de la temperatura. Se aconseja como limite una carga máxima de 140 %. Psal = VS *IS* cos q Aplicando las ecuaciones de relación nos resulta Vs = Vp / a y Is = a * Ip así que Psal = (VP/a) * a * IP * cos q Psal = VP * IP * cos q = Pent De donde, la potencia de salida de un transformador ideal es igual a su potencia de entrada. La misma relación se aplica a la potencia reactiva Q y la potencia aparente S. Qent = VP *IP *sen q = VS *IS *sen q = Qsal Sent = VP *IP = VS *IS = Ssal Relación de Potencias Relación de Potencias
  • 25. Impedancia de los transformadores Impedancia de los transformadores La impedancia del transformador es el resultado de la resistencia y la reactancia de su enrollados. La impedancia es usualmente medida midiendo el voltaje necesario para circular corriente de plena carga con un enrollado cortocircuitado. El voltaje requerido para hacer circular la corriente nominal, expresado como un % del voltaje nominal del enrollado al cual es aplicado, es numéricamente igual al % de impedancia del transformador. Este % de Impedancia (% Z) , puede ser convertido en ohm ( mediante: Para los transformadores de potencia la reactancia es usualmente mucho mayor que la resistencia , y la impedancia por tanto se considera enteramente reactiva con resistencia despreciable. Pero en los transformadores de distribución son comparables por lo que hay que tenerla en cuenta. Cada fabricante publica los valores de impedancia correspondientes a sus diseños, por lo que para estudios específicos se deben usar estos datos. Cuando no se requieren datos tan exactos se pueden usar los estimados según la siguiente tabla:
  • 26. Tabla de Valores estimados de Impedancia
  • 27. Pérdidas y Eficiencia de Transformador Pérdidas y Eficiencia de Transformador La mayor parte de la energía proporcionada al primario de un transformador es transferida al secundario. Pero, se pierde una cierta parte de la energía en forma de calor. La mayor parte de esta pérdida por calor se lleva a cabo en el devanado o en el núcleo. Entre menor la pérdida, mayor es la eficiencia del transformador. Pérdidas y eficiencia son cuestiones muy importantes a la hora de seleccionar un transformador. Por ejemplo, un transformador con un costo inicial más bajo puede no ser la mejor opción de compra. Otro transformador con un costo inicial más alto, pero más eficiente podría resultar ser la mejor decisión de compra a largo plazo. La eficiencia de un transformador se define a través de la siguiente ecuación: Eficiencia = Potencia de Salida/Potencia de Entrada Un tipo de pérdida en transformadores es la Perdida en el cobre Perdida en el cobre. Los devanados de cobre, aún cuando se trata de un material buen conductor de la electricidad, no son conductores perfectos. El cobre presenta una cierta resistencia al flujo de la corriente, como todos los materiales. Uno de los factores que influencían la pérdida óhmica es el calor. La resistencia se eleva con un incremento de la temperatura. Para minimizar este problema, grandes transformadores de distribución de energía eléctrica son frecuentemente enfriados por circulación de agua, aire forzado, o aceite. El enfriamiento ayuda también a evitar daños térmicos al aislamiento de devanado Eficiencia Una clasificación del porcentaje de energía de entrada transmitida a través del transformador. Este número nunca será 100% en la vida real debido a pérdidas óhmicas, pérdidas por corrientes parásitas y otras ineficiencias
  • 28. 1. Pérdidas por histéresis : El constante cambio de magnetización del núcleo de hierro origina pérdidas. Estas pérdidas pueden minimizarse eligiendo tipos de chapa con un bajo coeficiente de pérdidas. 1. Perdidas por corrientes parasitas : Como el campo magnético varía respecto al tiempo, en el hierro se originan tensiones que dan orígenes a corrientes parásitas, también llamadas de Foucault. Estas corrientes, asociadas con la resistencia óhmica del hierro, motivan pérdidas que pueden reducirse empleando chapas especialmente finas, de unos 0.3 mm de espesor, aisladas entre sí (apiladas). En cambio, en un núcleo de hierro macizo se producirían pérdidas por corrientes parásitas excesivamente grandes que motivarían altas temperaturas. Perdida en Vacio Perdida en Vacio
  • 29. Los droop-out (desconectivos) se instalarán con un ángulo de 20° a 30° con respecto a la vertical. En los bancos de transformadores que operen a voltajes superiores a 4 kV el secundario se montará debajo del transformador. Se prohíbe la utilización del tanque o carcaza de los transformadores como aterramiento de los pararrayos. Los transformadores y capacitores que se desconecten de las líneas eléctricas para trabajar en ellos en el lugar, se aterrarán. El transformador o capacitor se instalará en la cara del poste que se encuentre hacia la fuente de alimentación. PARA LA FACHADA En ciudades o pueblos se prohíbe montar bancos de transformadores y capacitores en postes situados en las esquinas. Se prohíbe montar transformadores y capacitores formando bancos en diferentes postes. Siempre que se monte un banco de transformadores en una cruceta, el de mayor capacidad se montará en el centro . Se prohíbe montar transformadores y capacitores en postes enzancados. Se prohíbe hacer comprobación del TAP al que se encuentran conectado el transformador si esta energizado. Se prohíbe montar el banco de transformadores al final de las líneas, en el ultimo poste primario. Instrucciones para el Montaje de Transformadores y Capacitores Instrucciones para el Montaje de Transformadores y Capacitores
  • 30. Se prohíbe introducirse entre transformadores situados en un banco para realizar mediciones. Se evitará alumbrarse con fósforos u otro medio que pueda provocar la ignición del aceite del transformador. Todos los transformadores o bancos tendrán su bajante de tierra conectado a su toma de tierra y a su carcaza. Los bancos trifásicos montados en bancaza siempre tendrán el secundario montado debajo de los transformadores, independientemente del voltaje a que se alimente. Al desconectar los capacitores se esperarán 10 minutos para que se descarguen a través de su resistencia y se cortocircuitarán antes de trabajar con ellos. Se prohíbe hacer contacto con cualquier parte del cuerpo o ropa con el PCB (askarel) (aceite aislante)contenido en el capacitor con una proporción mayor de 50ppm. Se prohíbe la instalación de transformadores en piña o solos en postes que formen parte de una bancaza. Cuando se detecte un banco de capacitores con un fusible fundido se abrirán las fases restantes hasta ser revisado y comprobado su aislamiento. En la manipulación de transformadores autoprotegidos se procederá de la siguiente forma: •Operar el breaker operando la palanca (retira la carga), si es de dos breaker se operan los dos. •Desconectar el transformador de su alimentación primaria (retirando la grampa pelícano o grampa caliente). Instrucciones para el Montaje de Transformadores y Capacitores Instrucciones para el Montaje de Transformadores y Capacitores
  • 31. Se evitará que el bajante de tierra presente cambios bruscos de dirección, teniendo en cuenta que el ángulo de curvatura no puede ser menor de 90 grados y tendrá un radio de curvatura no menor de 203 mm (8 pulgadas). Cuando el bajante de tierra es fijado en la base del poste con el tornillo de sujeción se prohíbe dar vueltas en el mismo. Todo esto contribuye a evitar la formación de efectos inductivos en alta frecuencia El radio de curvatura: R > 203 mm (8´´ ) El ángulo de curvatura: > 900 Instrucciones para el Montaje de Transformadores y Capacitores Instrucciones para el Montaje de Transformadores y Capacitores Se utilizarán grampas adecuadas para la interconexión del cable de tierra con otros puntos del Sistema de Puesta a Tierra. Es obligado el uso de conectores bimetálicos cuando el neutro sea de aluminio. La conexión del bajante de tierra al neutro se realizará con el conector apropiado (Ampact, dos UDC y conector de perno partido(perro)). Siempre que existan conexiones Cu–Al se colocarán ampact o conectores bimetálicos.
  • 32. Soporte para montaje de transformador individual Soporte para montaje de transformadores en piña. Soporte para montaje de pararrayos y portafusibles.
  • 34. Instrucciones para el Montaje de Transformadores y Capacitores Instrucciones para el Montaje de Transformadores y Capacitores (( En discusión)) (( En discusión)) 1. Los transformadores se montarán como norma en estructuras tangentes, tipo ¨A¨, excepcionalmente pueden ser montados en estructuras tipo ¨B¨ o ¨EDR¨ de continuación. Los transformadores monofásicos se montaran en la cara del poste contraria a la posición del secundario. 2. Se utilizará el soporte para montaje de transformadores individual 1. 3. El soporte se asegurará al transformador por medio de dos tornillos de máquina 5/8 x 2. 4. El soporte se fijará al poste por medio de dos tornillos de máquina 5/8 x 12 5. La posición más baja posible del transformador está limitada al nivel del conductor del neutro secundario que no debe sobrepasar el nivel de la tapa del tanque del transformador. 6. El soporte para montaje de pararrayo y portafusibles 2 se colocará lo más bajo posible, garantizando la libre operación de la caña y respetando las distancias de 200 mm en 13,2 kV y 300 mm en 34.5 kV entre cualquier parte energizada y cualquier parte aterrada.
  • 37. Detalles de conexión de pararrayo y desconectivo portafusibles .Conexión preferible .Conexión admisible Detalles de bajante de tierra y conexiones del neutro
  • 38.  El bajante 1 de tierra debe ser continuo desde el pararrayo hasta la varilla de tierra.  La conexión de tierra del transformador 2 va desde el bajante de tierra 1 al borne de tierra primario del transformador, de este al borne de tierra del tanque y de nuevo al bajante de tierra. Este puente debe ser continuo. Las conexiones con el bajante de tierra con conectores de cobre tipo perno partido.  El cierre 3 une el borne de tierra secundario del transformador con el borne de tierra frontal del tanque.  El cierre 7 del bajante de tierra al neutro de la línea se ejecuta con conector de cobre tipo perno partido del lado del bajante y similar bimetálico del lado del neutro secundario.  Todos los elementos metálicos de la estructura se conectan al bajante de tierra,
  • 39. Detalles Conexiones secundarias 1. Los bajantes secundarios de cobre forrado con aislamiento resistente a las inclemencias del tiempo y rayos solares ultravioletas, del calibre adecuado para cada potencia nominal de los transformadores. 2. En el transformador las conexiones se realizarán por medio de los conectores del transformador. 3. Del lado del secundario las conexiones se realizarán con conectores de cuña tipo Ampact.
  • 40. La corriente de vacío alcanza una magnitud que es despreciable frente a los valores de corrientes de trabajo del devanado por el cual circula. Aunque esta corriente es despreciable, antes de que quede establecida, se produce un proceso transitorio oscilatorio muy rápido en el cual esta corriente de vacío llega a valores varias veces mayores que la corriente nominal de la máquina. Esta sobrecorriente es conocida como corriente de inrush, que en idioma español pudiera interpretarse como una corriente de arranque o irrupción. El fenómeno de la corriente de inrush es probablemente el proceso transitorio más común asociado a la explotación de los transformadores, debido a la habitual realización de maniobras de conexión y desconexión. corriente de inrush corriente de inrush Factores que afectan al fenómeno de inrush Factores que afectan al fenómeno de inrush 1- Instante en que se conecta el transformador. 2- El magnetismo residual que quedó en el transformador cuando se desconectó. 3- La resistencia de la línea entre la subestación y el transformador reduce la corriente y acelera su velocidad de decaimiento. 4- Cuando el transformador es conectado a una carga cuyo factor de potencia es bajo (ya sea inductivo o capacitivo), el pico de corriente es mayor.
  • 41. Medición para el LATINO de 10 kVA. I nominal (A) I de inrush (A) I de inrush (pu) Tiempo (ms) 41,60 356,67 8,56 15,00
  • 42. corriente de inrush corriente de inrush Efectos del fenómeno de inrush Efectos del fenómeno de inrush Los valores elevados de inrush, pueden causar al sistema; caídas de tensión y sobretensiones temporales. En los devanados del transformador puede provocar estrés electromecánico y deterioro de su aislamiento, pudiendo reducir la vida útil del transformador y ocasionar el funcionamiento irregular de las protecciones.
  • 43. Ferroresonancia Ferroresonancia La ferrorresonancia es un caso especial de resonancia serie que ocurre cuando las magnitudes de la reactancia capacitiva de las líneas e inductiva del transformador se acercan en su valor y por tener signos opuestos, la impedancia total vista por la fuente se reduce, provocando corrientes elevadas que pueden ocasionar la desconexión del circuito o causar tensiones elevadas tanto en la XL del trasformador como en la Xc del sistema. UR = I R, UL = I XL, UC = I XC La resonancia ocurre cuando: XL = XC ; UL = UC ; U = UR y la corriente y tensiones crecen desmesuradamente. Soluciones prácticas (Algunas.) • Puesta a tierra del neutro del centro de transformación mediante una resistencia. • Puesta a tierra del neutro directa (permanente o solamente en momentos de maniobras de conexión y desconexión) de un trafo donde el primario está en Y aislada. • Realizar las operaciones de apertura o cierre de desconectivos, de forma tripolar. • Uso de trafos en Y abierta Δ abierta.
  • 44. Conexión de transformadores Conexión de transformadores Los transformadores monofásicos tienen habitualmente sus devanados divididos en dos o más secciones. Cuando los dos devanados secundarios están conectados en serie, se agregan sus tensiones. Cuando los devanados secundarios están conectados en paralelo, se agregan sus intensidades. Por ejemplo, consideremos que cada devanado secundario está calibrado a 120 volts y 100 amperes. En el caso de una conexión en serie, sería 240 volts a 100 amperes, o 24KVA. Cuando la conexión es en paralelo, sería 120 volts a 200 amperes, o bien 24KVA. Si usted conoce la tensión y la intensidad, se puede calcular la capacidad nominal. Si usted conoce la capacidad nominal y la tensión, se puede calcular la intensidad. La capacidad nominal de un transformador es la misma tanto para el primario como para el secundario Que conexión usara para alimentar un circuito de A/ P. Que conexión usara para alimentar un circuito de A/ P.
  • 45. Conexión del secundario de los transformadores Conexión del secundario de los transformadores
  • 46. Conexión del secundario de los transformadores Conexión del secundario de los transformadores
  • 47. Cortocircuito en transformadores Cortocircuito en transformadores Determine las corrientes de falla a tierra (120 V) y entre fases (240 V), para el circuito mostrado, en la fig. R representa el valor de resistencia de la acometida. a)Calcule las corrientes de falla en el lado de alta y de baja para una falla en 120 V, R=0 . b)Calcule las corrientes de falla en el lado de alta y de baja para una falla en 240 V, R=0 . c)Calcule el valor de la capacidad interruptiva del breaker de bajo voltaje. Relación de transformación Corriente de falla BV Corriente de falla AV El Breaker a conectar en el lado de BV es de 8181.7 A
  • 48. Polaridad de transformadores Polaridad de transformadores Aditivos: V2> V1 kVA < 200 and V < 8660 Sustractivo: V2< V1 kVA >200kVA o V>8660V Procedimiento para determinar las polaridades relativas de los terminales de un transformador 1. Se asumen arbitrariamente las polaridades del devanado de alta tensión H1, H2. 2. Se conecta la terminal de alta tensión con el adyacente de baja tensión y se aplica un voltaje bajo (120 V, 240 V y 480 V) al devanado de alta tensión. Determinar la polaridad es particularmente importante cuando se conectan transformadores en paralelo o en bancos. Conexión en paralelo de transformadores monofásicos Conexión en paralelo de transformadores monofásicos. . Si se necesita mayor capacidad pueden conectarse en paralelo dos transformadores de igual o distinta potencia nominal. Los transformadores monofásicos de polaridad aditiva o sustractiva pueden conectarse en paralelo satisfactoriamente si se conectan como se indica a continuación
  • 49. Polaridad de transformadores Polaridad de transformadores Si el voltaje medido es menor que el voltaje aplicado a través de las terminales de alto voltaje, el transformador tiene polaridad sustractiva. Si este voltaje es mayor, entonces la polaridad es aditiva.
  • 51. Para verificar que los transformadores tienen la misma polaridad en su conexión se mide el voltaje entre sus terminales secundario X1 del primer transformador con el X1 del segundo transformador. Si tienen la misma polaridad, el voltaje que debe indicar el voltímetro es de cero voltios. Confirmado esto se puede conectar sin problemas los transformadores a la carga. Polaridad de transformadores Polaridad de transformadores
  • 52. Y se cumplen las condiciones siguientes: Y se cumplen las condiciones siguientes: 1. Voltajes nominales idénticos. 2. Derivaciones idénticas. 3. El porcentaje de impedancia de uno de los transformadores debe estar comprendido entre 92.5% y el 107.5% del otro para maximizar la capacidad. 4. Las características de frecuencia deben ser idénticas. 5. Conectados a la misma fase primaria Conexión de transformadores en Paralelo Conexión de transformadores en Paralelo
  • 53. Conexión de transformadores en Paralelo Conexión de transformadores en Paralelo Como los trafo están en paralelo, las caídas de tensión deben ser iguales, por lo tanto. Que se puede escribir como: donde: SL1: Carga en KVA que lleva el transformador 1 SL2 : Iden del 2 ST1: Capacidad del transformador 1 ST2: Iden del 2. % ZT1 : % de Impedancia del Transformador 1. % ZT2: Iden del 2.
  • 54. Se tiene un trasformador de 250 kVA con 2.4 % de Impedancia está en paralelo con uno de 500 kVA con 3.1 % de Impedancia. Determine la carga máxima que puede llevar el banco sin sobrecargar ninguno de los dos transformadores, asuma que la máxima carga es igual a la capacidad nominal. Conexión de transformadores en Paralelo Conexión de transformadores en Paralelo El transformador de 250 kVA se asume como 1 y el de 500 como 2. Si la carga del transformador de 500 kVA es de 500 kVA entonces. con lo que resulta sobrecargado el transformador de 250 kVA Ahora la carga del transf. de 500 kVA cuando el de 250 kVA lleva su carga nominal es de : La carga total del banco es de:
  • 55. Capacidades ( kVA): 5, 10, 15, 25, 37.5, 50, 75, 100, 167, 250, 333 Capacidad Kg/ kVA Altura (mm) Capacidad Kg/ kVA Altura (mm) 5 19 850 50 8.2 1150 10 11 900 75 7.5 1250 15 10.3 1000 100 7 1300 25 9.6 1050 167 6.7 1450 37.5 8.9 1100 250 5.8 1700 333 4.8 1800 La carga a la debe de operarse el transformador esta fijada por la máxima temperatura a que puede operar, sin que su vida se reduzca apreciablemente, debido al deterioro del aislamiento de las bobinas y del aceite por efecto de la elevación de la temperatura. Se aconseja como limite una carga máxima de 140 %.
  • 56. Conexión de transformadores Conexión de transformadores Se sabe también que la mayor parte de la energía eléctrica distribuida hoy en día es CA trifásica. La energía de un sistema trifásico se puede transformar, ya sea por medio de tres transformadores monofásicos (formando un banco trifásico) o bien mediante el uso de un transformador trifásico. Básicamente existen 4 tipos de conexiones con los transformadores trifásico, ya sea formados a partir de tres transformadores monofásicos o de un solo transformador trifásico. Las cuales son: Conexión estrella-estrella, estrella-delta, delta-delta, delta-estrella Es decir un sistema trifásico se puede transformar empleando 3 transformadores monofásicos. Los circuitos magnéticos son completamente independientes, sin que se produzca reacción o interferencia alguna entre los flujos respectivos. El sistema es costoso y las pérdidas en vacío resultan elevadas, a causa de la presencia de tres circuitos magnéticos independientes; desde este punto de vista, es preferible la instalación de un solo transformador trifásico. Sin embargo, en muchas ocasiones pueden resultar más económicos los tres transformadores independientes; por ejemplo, cuando, por razones de seguridad en el servicio es necesario disponer de unidades de reserva: con tres transformadores monofásicos basta otro transformador monofásico, con potencia un tercio de la potencia total, mientras que un transformador trifásico necesitaría otro transformador trifásico de reserva, con potencia igual a la de la unidad instalada.
  • 57. Especificaciones Generales: • Su utilización optima es para grandes cargas trifásicas, con cargas monofásicas balanceadas. • Los tres transformadores no tienen que tener la misma capacidad, pero si la capacidad del banco esta limitada por el transformador de menor capacidad. • El aterramiento debe de mantenerse por las dos partes para evitar el corrimiento del neutro en el caso de desbalance de las cargas. • Si se quema uno de los transformadores no hay servicio trifásico. Esta conexión tiene dos serias desventajas. Esta conexión tiene dos serias desventajas. Si las cargas en el circuito del transformador están desbalanceadas, entonces los voltajes en las fases del transformador se des balancearán seriamente. Al sobrecargar una fase en el secundario, aumentará proporcionalmente la corriente en la fase del devanado de la misma columna del primario y por tanto, provocará un caída de tensión mayor en un conductor de línea que en los otros dos. No presenta oposición a los armónicos impares(especialmente el tercero). Debido a esto la tensión del tercer armónico puede ser mayor que el mismo voltaje fundamental. Ambos problemas del desbalance y el problema del tercer armónico, pueden resolverse usando alguna de las dos técnicas que se esbozan a continuación. Conectar sólidamente a tierra el neutro primario de los transformadores. Esto permite que los componentes adicionales del tercer armónico, causen un flujo de corriente en el neutro, en lugar de causar gran aumento en los voltajes. El neutro también proporciona un recorrido de retorno a cualquier corriente desbalanceada en la carga. Agregar un tercer embobinado(terciario) conectado en delta al grupo de transformadores. Esto permite que se origine un flujo de corriente circulatoria dentro del embobinado, permitiendo que se eliminen los componentes del tercer armónico del voltaje, en la misma forma que lo hace la conexión a tierra de los neutros. Conexión estrella-estrella Conexión estrella-estrella
  • 60. . Conexión estrella – estrella con tres transformadores monofásicos aditivos Conexión estrella – estrella con dos transformadores monofásicos aditivos y uno sustractivo Voltajes: 1.120/ 208 V 2.240/ 416 V 3.120/208 - 240/416 V ( Doble estrella)
  • 64. Conexión estrella-estrella : Zig-Zag Conexión estrella-estrella : Zig-Zag Transformadores de distribución con red secundaria susceptible de un gran desequilibrio (iluminación) Se consigue la conexión zig-zag descomponiendo cada fase del bobinado secundario en dos mitades, las cuales se colocan en columnas sucesivas del núcleo magnético y arrollada en sentido inverso y conectado los finales en estrella.
  • 65. Conexión estrella Flotante – Delta Conexión estrella Flotante – Delta Especificaciones Generales: • Su utilización optima es para grandes cargas trifásicas del orden del 70 % del total. • Permite restablecer el servicio trifásico en caso de dañarse 1 transformador. No se recomiendo usar con transformador auto protegido. • Los equipos trifásicos deben de tener protección de sobre corriente en las tres fases. •Cuando se suministra servicio trifasico solamente las 3 unidades son de igual capacidad, si se suministra carga de alumbrado, 1 de los transformadores tiene mayor capacidad. •No tiene problema con los componentes del tercer armónico en sus voltajes, ya que ellos se consumen en la corriente circulatoria del lado delta(D). Está conexión también es más estable con relación a las cargas desbalanceadas, puesto que la delta(D) redistribuye parcialmente cualquier desbalance que se presente. La potencia disponible que sale del grupo en delta-abierta es sólo el 57.7% de la potencia nominal del grupo original. El intercambio de energía entre los dos transformadores es él que limita la salida al 57.7% de la potencia nominal del grupo original, en lugar del 66.7% esperado en otras condiciones.
  • 67. Conexión estrella- delta de tres transformadores monofásicos aditivos Conexión estrella- delta de dos transformadores monofásicos aditivos y uno sustractivo. Voltajes: 1.120/ 240 V 2. 480 V 3.120/240 - 240/480 V ( Doble Delta)
  • 71. Especificaciones Generales: • Su utilización optima se obtiene cuando la carga monofásica es del orden de dos veces o mayor a la trifásica, de no ser así se creara desbalance de voltaje secundario. •Se utiliza para dar servicio a clientes de comercio pequeños que necesitan corriente trifásica en áreas rurales en donde aun no se han instalado las tres fases en los postes de la línea de conducción. •Con esta conexión, un usuario puede obtener servicio de corriente trifásica de manera provisional, hasta que con el aumento de la demanda se requiera la instalación de la tercera fase en los postes de conducción. •La desventaja principal de esta conexión es que por el neutro del circuito primario debe fluir una corriente de retorno considerablemente grande. Conexión estrella incompleta – Delta Abierta . La capacidad del transformador de fuerza debe de ser del 58 % de la carga trifásica. La potencia indicada de la conexión delta-abierta es que el 86.7% de la potencia nominal de los dos transformadores. En resumen, en la conexión  abierta se entrega el 86% de la capacidad instalada y el 58% de la capacidad original en el caso de la delta completa.
  • 72. Conexión estrella incompleta – Delta Abierta La capacidad del transformador de fuerza debe de ser del 58 % de la carga trifásica. La potencia indicada de la conexión delta-abierta es que el 86.7% de la potencia nominal de los dos transformadores. ) ( 86 . 0 arg arado trafoalumb a trafoFuerz tente aBancoExis C KVA KVA KVA   58 . 0 3 arg erza KVATrafoFu F KVA tente aBancoExis C 
  • 74. . Conexión estrella abierta – delta abierta con dos transformadores monofásicos aditivos. Conexión estrella abierta – delta abierta con un transformadores aditivo y uno sustractivo. Voltajes: 1.120/ 240 V 2.240/ 480 V
  • 76. . Conexión estrella abierta – delta abierta con 4 transformadores Voltaje Secundario 360 V
  • 77. Conexión Delta Abierta – Delta Abierta Especificaciones Generales: • Su utilización optima es para grandes cargas monofásicas y pequeñas trifásicas, no debe de usarse para carga trifásica solamente por su baja eficiencia. Conexión Delta – Delta Especificaciones Generales: • Su utilización optima es para grandes cargas trifásicas, del orden del 70 % del total. • Por su baja interferencia se recomienda para alimentar centros telefónicos. •Todos los transformadores deben de conectarse en la misma relación de transformación para evitar corrientes circulantes. Conexión Delta – Estrella Especificaciones Generales: • Su utilización optima es para grandes cargas comerciales donde las cargas de alumbrado y fuerza son tomadas de todas las fases. •Todos los transformadores deben ser de igual capacidad. •Si se quema uno de los transformadores es inoperable el sistema. Debe de tenerse en cuenta la polaridad en las conexiones Delta porque de hacerlo incorrectamente funde el fusible al cerrar el banco y en la conexión estrella porque se manifiestan alteraciones en la tensión Presenta la ventaja de poder conectar los devanados primario y secundario sin desfasamiento, y no tiene problemas de cargas desbalanceadas o armónicas.
  • 79. Determinación de la Carga Determinación de la Carga 1000 2 ) 2 1 ( 1 ) ( 1 V I I x KVA T     Ejemplo: A1= 220 Amperes, A2= 180 Amperes, V= 240 Volts Aplicando la fórmula. KVA 1= KVA x 48 1000 240 2 ) 180 220 (   A.- Transformador Monofásico Conclusión: El transformador lleva una carga de 48 KVA Ejemplo: Un transformador de 50 kVA , monofásico 7620 / 13200- 120/240 V, tiene A1 = 250 A , A2= 270 A. a)Cuantos KVA lleva de carga? b)Cuál es el valor a plena carga de la corriente por alta y por baja? c)Qué porciento de carga esta llevando? d)Que amperaje en exceso lleva cada fase? kVA x x KVA V I I 4 , 62 1 ) ( 1000 240 2 270 250 1000 2 ) 2 1 (       A I IxV KVA x V kVA baja 208 , 1 ) ( 240 1000 50     
  • 80. C.- Delta Abierta, Medición Por Transformador 1000 2 ) 2 1 ( 1 V I I x KVA    1000 3 3 xV I KVA   = T1 Ejemplo: A1= 180 A, A2= 220 A, A3= 50 A, V= 240 V 1000 240 2 220 180 1 x KVA    1000 240 50 3 x KVA   = T1 = 48 kVA = T2 = 12 kVA Conclusión: El transformador de Alumbrado T1 lleva 48 kVA y el de Fuerza T2 12 kVA. = T2 A I IxV KVA x V kVA alta 56 , 6 , 1 ) ( 7620 1000 50      50 kVA ----------------- 100 % Carga 62,54 kVA ------------------- X % 8 , 124 50 100 4 , 62 arg   x a c X A A 42 208 250 1    A A 62 208 270 2   
  • 81. B.- Delta Abierta, Medición en Línea 1000 2 ) 2 1 ( 1 V I I x KVA    1000 3 3 3 xV xI KVA   T1= (KVA) 1 + 0.577 ( KVA) 3 T2= 0.577 (KVA) 3 Donde I1 es la corriente de A1- A3, I2 es la corriente de A2-A3, I3 es la corriente de A3 y (KVA) 3 son los KVA Trifásicos Ejemplo: A1= 180 Amperes, A2= 220 Amperes, A3= 50 Amperes, V= 240 Volts 1000 240 2 ) 170 130 ( 1 x KVA    1000 240 50 3 3 x x KVA   I1= A1-A3 = 180 -50 = 130 A I2= A2- A3 = 220-50 = 170 A I3= A3= 50 A = 36 KVA T1= 36 + 0.577 x 20.76 = 48 kVA T2= 0.577 x 20.76 = 12 kVA Conclusión: El transformador de Alumbrado T1 esta llevando 48 kVA. El de Fuerza T2 esta llevando 12 KVA. = 20. 76 kVA
  • 82. D.- Delta Cerrada, Medición por Transformador. 1000 3 2 ) ( 2 xV I KVA T   1000 4 3 ) ( 3 xV I KVA T   1000 240 2 220 180 1 ) ( 1 x KVA T    1000 240 50 2 ) ( 2 x KVA T   1000 240 50 3 ) ( 3 x KVA T   Ejemplo: A1= 180 A. A2= 220 A. A3= 50 A A4= 50 A. V= 240 Volts. = 12 KVA. Conclusiones:El transformador T1 está llevando una carga de 48 KVA.El transformador T2 esta llevando una carga de 12 KVA.El transformador T3 esta llevando una carga de 12 KVA 1000 2 ) 2 1 ( 1 ) ( 1 V I I x KVA T    = 12 KVA. = 48 KVA.
  • 83. 1000 2 ) 2 1 ( 1 ) ( V I I x KVA    1000 3 3 3 ) ( xV xI KVA   1000 240 2 170 130 1 ) ( x KVA    1000 240 50 3 3 ) ( x x KVA   D.- Delta Cerrada, Medición en Línea. Ejemplo: A1= 180 A, A2= 220 A, A3= 50 A, V = 240 V. I1= A1- A3 = 180 – 50 = 130 A. I2= A2 - A3= 220 – 50 = 170 A. I3= A3 = 50 A = 36 KVA T1= 2/3 X 36 + 1/3 X 20.76 = 30.92 KVA T2= T3 = 1/3 X 36 + 1/3 X 20.76 = 18.92 KVA Conclusiones: El Transformador T1 lleva 31KVA y T 1=T2=19 KVA. T1= 2/3 (KVA)1 + 1/3 ( KVA) 3 T2= T3 = 1/3 (KVA) 1 + 1/3 (KVA) 3 Donde I1 es la corriente de A1- A3, I2 es la corriente de A2- A3, I3 es igual a A3 y V es el voltaje entre fases. = 20,76 KVA
  • 84. 1000 1 1 ) ( 1 xVan I KVA T   1000 2 2 ) ( 2 xVbn I KVA T   1000 3 3 ) ( 3 xVcn I KVA T   1000 120 150 1 x T  1000 120 160 2 x T  1000 120 140 3 x T  D.- Estrella, Medición en Línea o por Línea. Ejemplo: A1= 150 A A2= 160 A. A3= 140 A. Van= Vbn= Vcn= 120 Volts. = 18 KVA. = 19.2 KVA. Conclusiones: Las cargas de los transformadores son 18,19 y 17 KVA. La carga Total es T1 + T2 + T3 = 54 KVA. Donde I1, I2 e I3 son las lecturas de los Amperímetros. = 16.8 KVA.
  • 85. Corriente de los Transformadores Trifásicos kVA VOLTAJE DEL CIRCUITO 208 240 480 4160 13200 33000 15 41,69 36,13 18,06 2,08 0,66 0,26 30 83,37 72,25 36,13 4,17 1,31 0,53 45 125,06 108,38 54,19 6,25 1,97 0,79 50 138,95 120,42 60,21 6,95 2,19 0,88 63 175,08 151,73 75,87 8,75 2,76 1,10 100 277,90 240,85 120,42 13,90 4,38 1,75 163 452,98 392,58 196,29 22,65 7,14 2,86 225 625,28 541,91 270,95 31,26 9,85 3,94 500 1389,51 1204,24 602,1 69,48 21,9 8,76 750 2084,26 1806,36 903,2 104,21 32,8 13,14 1000 2779,01 2408,48 1204,2 138,95 43,8 17,5 Corriente de los Transformadores Monofásicos kVA VOLTAJE DEL CIRCUITO 120 240 480 2400 4160 7620 1320 0 5 41,7 20,8 10,4 2,1 1,2 0,7 0,4 10 83,3 41,7 20,8 4,2 2,4 1,3 0,8 15 125,0 62,5 31,3 6,3 3,6 2,0 1,1 25 208,3 104,2 52,1 10,4 6,0 3,3 1,9 37,5 312,5 156,3 78,1 15,6 9,0 4,9 2,8 50 416,7 208,3 104,2 20,8 12,0 6,6 3,8 75 625,0 312,5 156,3 31,3 18,0 9,8 5,7 100 833,3 416,7 208,3 41,7 24,0 13,1 7,6 167 1391 695,8 347,9 69,6 40,1 21,9 12,7 250 2083 1041, 520,8 104,2 60,1 32,8 18,9 333 2775 1387 693,8 138,8 80,0 43,7 25,2
  • 86. Fallas Fallas No Causa 11 Rayos, Pararrayos Inadecuados 12 Rayos, Pararrayos Explotados 13 Rayos, Pararrayos Explotados 14 Rayos, Bajante de Tierra Partido 15 Rayos, Alto Valor de Resistencia de Tierra 2 Sobrecarga 31 Cortocircuito Externo, Secundario 32 Cortocircuito Externo, Acometida 33 Cortocircuito Externo, Consumidor 34 Cortocircuito Externo, Tránsito 35 Cortocircuito Externo, Árboles 36 Cortocircuito Externo, Otros 41 Problema Interno, Aislamiento 42 Problema Interno, Bushing 43 Problema Interno, Bajo Nivel Aceite 44 Problema Interno, Falso Contacto 45 Problema Interno, Cambia Tap 46 Problema Interno, Otros 51 Contaminación, Salina 52 Contaminación, Industrial 53 Contaminación, Agrícola 54 Contaminación, Otros 61 Oscilaciones, Bajo Voltaje 62 Oscilaciones, Mantenidas 71 Otras Causas, Tránsito 72 Otras Causas, Derrumbe 73 Otras Causas, Tormenta 74 Otras Causas, Otros 8 Desconocida Sobrecarga : Terminales de los devanados decolorados y reblandecidos, Papel aislante de las salidas de baja tensión y de la bobina quebradizo, Aceite ennegrecido y con formación de lodo en el tanque, Aisladores de baja tensión amarillentos y la pintura interior del tanque deteriorada Manchas o marcas de nivel en la pintura interna demarcando el nivel del aceite. Si un transformador ha sido mal conectado y toda la carga se aplica a una sola bobina, se observa una bobina en buen esta- do y la (s) otra (s) dañada (s).
  • 87. Sobretensión Sobretensión Se observa cortocircuito entre las espiras pertenecientes alas primeras o últimas capas de alta tensión, Externamente puede observarse también ennegrecido uno de los aisladores de alta tensión, Algunas veces la bobina descarga al núcleo o al tanque pudiendo estar los mismos parcialmente fundidos, Perforación del aislamiento en los terminales de A.T, Puede presentarse evidencia de descarga entre los devanados de alta y baja tensión, A veces se observa el conmutador fundido o evidencia de descarga entre los pines o terminales del conmutador. cortocircuito externo cortocircuito externo La bobina se presenta con devanados desplazados uno con respecto al otro. Es obvio que, a consecuencia de esto, posteriormente pueden manifestarse otras fallas de aislamiento, Cambio de color en los empalmes, Presencia de esquirlas en las bobinas, Rastros de carbón en el conmutador, Aceite ennegrecido. Cuando un transformador ha fallado debido a cortocircuito, pero las protecciones operan correctamente, se observa el transformador con bobina desplazada, sin ennegrecimiento de aceite. Problemas internos en alta tensión Problemas internos en alta tensión Una falla entre conductores de alta tensión por defecto en el aislamiento entre conductores, provoca un cortocircuito en alta tensión y ningún daño en baja tensión. No hay continuidad en alta tensión. Si se desarma capa por capa la alta tensión, una vez alcanzado el punto de la falla, se observa por lo menos una o algunas capas quemadas y las espiras adyacentes con el esmalte o papel quemado Descargas parciales localizadas. Rotura del tanque, Arco entre terminales y tierra, Espiras movidas o flojas, Papel suelto, Calentamientos localizados, Terminales reventados, Mal conexión del cambiador de derivaciones. Fallas en el aislamiento de los alambres o entre conductores o capas
  • 88. problemas internos en baja tensión problemas internos en baja tensión El aceite se presenta deteriorado. La baja tensión, una vez desarmada, muestra abundante signo de recalentamiento localizado, papel carbonizado, señales de fusión del conductor. Presencia de objetos extraños, Calentamientos localizados, Grupo de conexión (cuando afecte) Calentamiento en los terminales, Aflojamiento de conexiones internas, Fallas en el aislamiento de los alambres o entre conductores o capas Debidas a la humedad en el aceite Debidas a la humedad en el aceite Perforaciones varias en las bobinas, Presencia de compuestos polares diferentes al agua, Humedad en las bobinas, Luz de sobrecarga encendida (en transformadores autoprotegidos), en general, la entrada de humedad, es el resultado de la existencia de juntas en mal estado o removidas o de daños provocados por la mala manipulación.
  • 89. Reglas para que no se dañe un transformador:  Si tiene bajo aislamiento: Sustitúyalo  Si está sobrecargado: Haga una mejora  Si se dispara repetitivamente: Realícele Mantenimiento  Si tiene una protección inadecuada por Baja: Exija su sustitución  Si tiene el secundario en mal estado: Repárelo, si demora utilice breaker provisionalmente por baja  Si está en mal estado técnico: Sustitúyalo y envíelo al taller, o negocie con el cliente y envíelo al taller  Si se daña un transformador: Realícele Mantenimiento a su instalación  Si en un circuito se dañan varios transformadores: Realícele mantenimiento a todos los bancos, mejore su sistema puesta a tierra y su neutro.  Si el banco está cerca de su carga nominal: No permita que se conecte un cliente hasta no hacer una mejora  Certifique siempre aplicando las medidas técnicas establecidas. “No espere a que se lo orienten” “Hágalo, para mantener el servicio al cliente manteniendo su transformador sonriente”
  • 90. Medir electrodos con Medidores Convencionales. DISTANCIA APROXIMADA A LOS ELECTRODOS AUXILIARES USANDO EL MÉTODO DEL 62 %. PROFUNDIDAD DE ENTERRADO DISTANCIA A Y DISTANCIA A Z 6 PIE 45 PIE 72 PIE 8 PIE 50 PIE 80 PIE 10 PIE 55 PIE 88 PIE 12 PIE 60 PIE 96 PIE 18 PIE 71 PIE 115 PIE 20 PIE 74 PIE 120 PIE 30 PIE 86 PIE 140 PIE
  • 91. •Poca compactación •Empleo de piedras •Espacios vacíos Resultado: Alta resistencia de puesta a tierra 1 metro Uc a 1 metro
  • 95. Explotación Explotación Política de mantenimiento: • Diagnostico en el poste cada 5 años: Medición de tierra, Medición de aislamiento, conexiones, termografia. • Tomas de Carga todos los años. El principio de funcionamiento de un medidor de aislamiento es tan básico como la ley de Ohm: V = IR o R =/I. El comprobador genera una tensión CC conocida 50 V, 500 V, 1kV seleccionada por el usuario y se mide la corriente de fugas a través del aislamiento. Entonces, se calcula la resistencia. Un aumento apreciable de la resistencia de aislamiento durante el tiempo de aplicación de la tensión denota un buen estado de los aislantes de devanados en caso de transformadores, un aislamiento pobre denota humedad, suciedad y/o deterioros. Para la medición de la resistencia de aislamiento, se emplea esencialmente el Para la medición de la resistencia de aislamiento, se emplea esencialmente el megómetro megómetro Las partes esenciales de este instrumento de medida son: 1. Generador, cuya misión es proporcionar una tensión continua que se aplica en los elementos a medir. 2.Cuadrante o escala del elemento de medida 3. Selector de tensiones y escalas. Es el elemento que nos selecciona la tensión de prueba para aplicar a los elementos objeto del ensayo.
  • 96. El potencial aplicado se deberá elegir con relación a la tensión nominal de los devanados, según: Tensión Tensión Devanados Megger < 1 000 V 500 V 1 kV a 10 kV 2 500 V > 10 kV 5 000 V > 130 kV 30 000 V R20 oC = Rmedida . K 25 1,40 30 1,98 35 2,80 40 3,95 45 5,60 50 7,85 Temp. K 1. El primer error se produce cuando no se espera que la aguja del instrumento permanezca estacionaria. El tiempo necesario dependerá del tamaño, potencia de la máquina y de la absorción dieléctrica de la corriente de aislamiento. 2. El segundo error se suele producir debido a la gran variación de la resistencia con la temperatura. Por lo tanto será necesario indicar la temperatura de medida con exactitud razonable. 1 MΩ . kV + 1. Valor mínimo de aislamiento Tensión Nominal MΩ/20oC ≥ 66 kV 1 200 22 a 44 kV 1 000 6,6 a 19 kV 700 < 6,6 kV 300
  • 97. Cinco causas básicas para la degradación del aislamiento…. 1. Fatiga Eléctrica – El aislamiento se diseña para una aplicación particular – Sobre y Bajos voltajes ocasionan fatiga anormal dentro del aislamiento. – Consecuencia: agrietamiento y laminación del aislamiento 2. Fatiga Mecánica 3. Ataque Químico – Daños por golpear un cable - Vapores corrosivos – Operación máquina fuera de balance - Suciedad – Arranques y paros frecuentes - Aceite – Vibración 4. Fatiga Térmica – Operación de una maquina en condiciones extremadamente calientes (expansión) o frías (contracción) – Arranques y paradas de maquinas no diseñadas para uso intermitente • Consecuencia: envejecimiento del aislamiento y otros componentes del ensamblaje 5. Contaminación Ambiental – Humedad – Roedores – Ambientes salinos
  • 99. Aislamiento (M) Entre Alta y Baja 400 Entre Alta y Tierra 400 Entre Baja y Tierra 200 Entre Baja y Baja 200
  • 100. DISPOSITIVOS DE PROTECCION •Sobrecarga : En transformadores Auto protegidos (CSP), se brinda esta protección con la instalación de un Breaker por baja. •Cortocircuito: Breker por baja y la instalación del Drop – Out. •Sobre voltajes. Se garantiza con la instalación de Pararrayos. Todos los pararrayos a instalar son de Oxido de Metálico ( ZnO).
  • 101. Transformadores Especiales Transformadores Especiales Autotransformador El Autotransformador es un tipo especial de transformador de potencia. Consiste de un solo devanado continuo el cual es derivado en un lado para proporcionar ya sea una función de elevación o una función de reducción. Autotransformador Elevador Autotransformador Reductor Existe una diferencia con un transformador convencional de dos devanados que tiene un devanado primario y un devanado secundario totalmente aislados entre ellos, pero magnéticamente unidos por un núcleo común. Los devanados del autotransformador están eléctrica y magnéticamente interconectados. Un autotransformador es inicialmente más económico que un transformador de dos devanados de misma capacidad nominal. Tiene también una mejor regulación (caídas de tensión menores), y una mayor eficiencia (menores pérdidas y corriente de excitación,). Se emplea habitualmente para transformar entre dos circuitos de alta tensión, digamos uno de 22,000 volts y el otro de 13,800 volts. Pero, el autotransformador se considera inseguro para uso en circuitos de distribución ordinarios. Esto se debe al hecho que el circuito primario de alta tensión está conectado directamente al circuito secundario de baja tensión.
  • 102. El uso fundamental del Autotransformador es en laboratorios. Autotransformadores Autotransformadores
  • 103. Autotransformadores Autotransformadores Para suministrar 120/240V desde un sistema en estrella 4 hilos 120/208 V se usa la siguiente conexión con el uso de 1 autotransformador de bajo voltaje.
  • 105. Transformadores Especiales Transformadores de Puesta a Tierra El Grounding Bank se utiliza, principalmente en busca de los siguientes resultados: 1.Obtener un neutro efectivo conectado a tierra, en los sistemas en los cuales no existe, efectivo significa que en caso de falla 2.Obtención de un neutro para la conexión de la carga monofásica en los sistemas de distribución en Y, Lograr el balance pues la carga monofásica es suministrada por las tres fases. 3.Lograr la operación de los interruptores en el caso de una falla a tierra. Vl Vf 73 . 1 1  Existen 2 tipos, hecho con unidades monofásicas o uno trifásico ensamblado en fabrica
  • 108. Cuando una cantidad considerable de energía está involucrada en la transformación de energía trifásica, es más económico utilizar un transformador trifásico. La colocación única de los devanados y del núcleo ahorra una gran cantidad de hierro, evita pérdidas, ahorra espacio y dinero (solo 3 bushing ). Transformadores Trifásicos PARTES Y ESTRUCTURA DE LOS TRANSFORMADORES
  • 109. Transformador en Aceite. Transformador seco Impregnado (Dry Type) Transformador encapsulado en Resina
  • 110. PARTES ACTIVAS Las partes del transformador destinadas al proceso de transformación de energía – el circuito magnético y los enrollados – se denominan partes activas. La transformación eficaz de la energía eléctrica sólo se puede obtener en tales construcciones en las que los enrollados están abarcados por circuitos magnéticos cerrados. CIRCUITO MAGNETICO TIPO NUCLEO
  • 112. SOPORTE Y FIJACIÓN DELAS COLUMNAS
  • 113. AISLAMIENTO El aislamiento más utilizado en transformadores a partir de 10 kV. Es el llamado aislamiento de papel con barrera de aceite, su desventaja es la combustibilidad del mismo. A partir de la década del 60 se comenzaron a desarrollar los transformadores aislados con gas que utilizan aislamiento de papel y gas exafluoruro de azufre en lugar de aceite. Estos transformadores son utilizado en áreas congestionadas, en circuitos soterrados y subestaciones interiores por su tamaño reducido, la incombustibilidad del gas y su no toxicidad. TIPOS DE REFRIGERACION Y EQUIPAMIENTO UTILIZADO • auto enfriado, con o sin radiadores acoplados al tanque. • aire forzado utilizando ventiladores en los radiadores; variando el número de radiadores en base a la capacidad del equipo y de ventiladores por radiador en base al fabricante • enfriamiento de aceite forzado; agregándose una bomba de circulación de aceite, a cada radiador. • enfriamiento por agua, con circulación natural o forzada del aceite. Cuando la circulación del aceite es natural los intercambiadores de calor aceite – agua se disponen en las paredes de la cuba, y cuando es forzada, se instalan separados de esta. • los transformadores de aislamiento gaseoso (exafluoruro de azufre), poseen unidades de enfriamiento por vapor que utilizan una mezcla de vapor de fluorocarbón y gas exafluoruro de azufre, ya que tanto uno como el otro son incombustibles y no tóxicos, siendo su ventaja principal la seguridad.
  • 115. PROTECCIONES DEL TRANSFORMADOR Relevador maestro: Hace operar los dispositivos necesarios para sacar el transformador de servicio. Las principales protecciones que actúan sobre el relevador maestro son: Protección diferencial de corriente: La poseen los transformadores medianos y grandes, utilizando una por cada fase. Protección de respaldo a la diferencial de corriente: Es idéntica a la anterior pero posee un tiempo de operación mayor. Protección sobrecorriente de tierra: Lla tienen algunos transformadores en el neutro y su opera- provocará el disparo del interruptor por baja. Protecciones buchollz del tanque principal: Se utiliza en transformadores con tanque de expansión, para limitar las consecuencias de una avería que se produzca en el interior del equipo. Protección buchollz de los tanques secundarios: Detecta cualquier inversión del flujo en los tanques secundarios. Protección diferencial de presión en el tanque principal: Se utiliza también en transformadores con tanque de expansión. Opera al detectarse una diferencia de la presión en el tanque principal. Protección flujo inverso en tanques secundarios: Cuando se utiliza protección diferencial de presión en el tanque principal; esta se usa en los tanques secundarios, similar a la buchollz. Protección de válvulas de escape contra sobrepresión: Similar a la buchollz, la utilizan también los transformadores con tanque de expansión. Se diferencia de la buchollz en que no posee señal previa. Protección de presión súbita: Tiene la misma función que la buchollz del tanque principal pero se utiliza en transformadores con tanque hermético, para detector cambios bruscos de presión en el transformador. Pararrayos y descargadores: Contra el efecto de las descargas atmosféricas montados en bases que pueden estar acopladas o no al tanque del transformador.
  • 116. 3 video de transformadores PROTECCIÓN DE PRESIÓN SUBITA
  • 117. Los transformadores trifásicos tienen seis devanados; tres devanados primarios y tres devanados secundarios. Los seis devanados están conectados por el fabricante ya sea con conexión delta o bien Y. De conformidad con lo establecido previamente, los devanados primarios y los devanados secundarios pueden, cada uno de ellos, estar conectados en una configuración delta o Y. No tienen que estar conectados en la misma configuración en el mismo transformador. Las configuraciones reales de conexión que se utilizan dependen de la aplicación.
  • 118. Las Capacidades son: 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630,1000 Relación de Tensión ( V): 13200  / 216 – 125 Yn. 13200  / 480 – 277 Yn. 4160  / 216 – 125 Yn. 4160  / 480 – 277 Yn. El grupo de Conexión usado es /Yn- 11. Capacidad Kg/ kVA Altura (mm) Capacidad Kg/ kVA Altura (mm) 25 16 1200 250 6 1760 40 13 1250 400 5.7 1930 63 11.1 1385 630 5 2200 100 8.35 1470 1000 5 1400 160 7.20 1600 Peso y dimensiones aproximados.
  • 120. Un transformador de Medición o relación precisa hace exactamente lo que dice su nombre. Transforma en una relación precisa para permitir que un instrumento adjunto mida la corriente o la tensión sin que sea necesario que pase toda la potencia a través del instrumento. Se requiere que transforme cantidades relativamente pequeñas de potencia puesto que su única carga es los elementos móviles delicados de un Amperímetro, Voltímetro o Wattímetro. Transformadores para medición y protección Transformador de Corriente Tiene por misión disminuir la corriente de la red a valores a valores mas adecuados a las escalas de los instrumentos, 5 A y 1 A. Debido a su baja impedancia estos transformadores trabajan prácticamente en cortocircuito. Se designan por los VA que se pueden conectar en el secundario para que el error no sobrepase el indicado por el fabricante.
  • 121. Un Transformador de Corriente tiene un devanado primario de una o varias vueltas de hilo pesado. Está siempre conectado en serie en el circuito en donde se debe medir la corriente. El devanado secundario consiste de muchas vueltas de hilo fino, que debe siempre estar conectado a través de las terminales del amperímetro. El devanado secundario de un transformador de corriente nunca debe estar en circuito abierto. Esto se debe al hecho que el devanado primario no está conectado a una fuente constante. Existe un amplio rango de tensiones primarias posibles puesto que el dispositivo puede estar conectado a muchos tipos de conductores. El devanado secundario debe siempre estar disponible (circuito cerrado) para reaccionar con el devanado primario con el objeto de evitar que el núcleo esté totalmente magnetizado. Si esto ocurre, el instrumento ya no lee con precisión. Un amperímetro de pinza funciona de manera similar. Mediante la abertura de la pinza y su colocación alrededor de un conductor que lleva corriente, el conductor mismo actúa como un primario de una sola vuelta. El secundario y el amperímetro están montados de manera conveniente en la manija del dispositivo. La carátula permite determinar con precisión la escala de corriente. Transformadores para medición y protección
  • 122. El transformador de potencial Es un transformador devanado especialmente con un primario de alto voltaje y un secundario de baja tensión. Su potencia nominal es muy pequeña, y su único propósito es entregar una muestra del voltaje del sistema a los instrumentos de medición. Como su finalidad principal es el muestreo de la tensión debe ser muy preciso para que no distorsione los valores verdaderos. Diagrama de conexiones El transformador de corriente Este transformador toma la muestra de corriente de una línea y la reducen a un nivel de magnitud seguro y medible.
  • 123. Un Transformador de Potencial es un transformador reductor extremadamente preciso, cuidadosamente diseñado. Se utiliza normalmente con un voltímetro estándar de 120 volts. Mediante la multiplicación de la lectura en el voltímetro (Deflexión) por la relación de transformación, el usuario puede determinar la tensión en el lado alto.. En general, un transformador de potencial es muy similar a un transformador de dos devanados estándar, excepto que maneja una cantidad muy pequeña de energía. Los transformadores para este servicio siempre son del tipo de anillo puesto que esta construcción proporciona una mayor precisión. Por razones de seguridad, el circuito secundario está extremadamente bien aislado del circuito primario de alta tensión. Está también conectado a tierra. Esto protege el operador contra un peligro de choque en caso de contacto accidental con el hilo.
  • 124. A diferencia de los transformadores de potencia, debido la alta impedancia de la carga conectada, el transformador de tensión funciona casi en vacio, y de esta forma la caída de tensión interna es muy pequeña. Deben de tener una reactancia pequeña y una corriente de carga reducida. La tensión secundaria esta normalizada en 110 V, los transformadores se describen por su Capacidad asignada en VA: 10, 15 … 500
  • 125. Capacitores Los capacitores son una fuente económica y fiable de potencia reactiva en los sistemas eléctricos para: 1. Mejorar el factor de Potencia. 2.Reducir las perdidas en las líneas. 3.Reducir las caídas de voltaje.
  • 126. Energía reactiva Ciertos receptores necesitan campos magnéticos para su funcionamiento (motores, transformadores...)y consumen una energía denominada energía reactiva. El motivo es que este tipo de cargas (denominadas inductivas) absorben energía de la red durante la creación de los campos magnéticos que necesitan para su funcionamiento y la entregan durante la destrucción de los mismos. Este trasiego de energía entre los receptores y la fuente (fig.1), provoca pérdidas en los conductores, caídas de tensión en los mismos, y un consumo de energía suplementario que no es aprovechable directamente por los receptores. Recuerde Las redes eléctricas de corriente altema suministran dos formas de energía: – energía activa, transformada en trabajo y calor, – energía reactiva, utilizada para crear campos magnéticos.
  • 127. Como influye el factor de potencia: Si los dos consumidores que toman una carga igual en kW, pero sus factores de potencia son diferentes, el que tenga menor factor de potencia tomará mayor kVA, veamos CONSUMIDOR A CONSUMIDOR B kW = 10 kW kW = 10 kW f.P = 0,8 pu f.P = 0,5 pu kVA p f kW kVA 5 , 12 8 , 0 10 .    kVA p f kW kVA 20 5 , 0 10 .    Como vemos el que tiene mas bajo factor de potencia consume mas kVA, veamos esa diferencia , pero en amperes, digamos que están sometidos a un voltaje de 240 V. A x V kVAx A I 52 240 1000 5 , 12 1000    A x V kVAx A I 3 , 83 240 1000 20 1000    , p xf A xI V V kW P . ) ( ) ( ) (  )) . ( cos ( ) ( ) ( ) ( p f eno a xsen A xI V V kVAr Q  ) ( ) ( ) ( A xI V V kVA S 
  • 128. Capacitores El mantenimiento a capacitores se concreta a su revisión externa, comprobación del estado del tanque y los aisladores, eliminación de las partes oxidadas y pintura de los puntos correspondientes. Se recomienda realizar también pruebas de aislamiento entre terminales y tanque, a fin de comprobar el dieléctrico contra tierra. Se debe usar un Megger de 2500 V. Los capacitores tienen la característica de retener la carga aun después de ser desconectados de la fuentes de energía, esto quiere decir que quedara restablecida una diferencia de potencial entre sus placas. En un capacitor cargado existe un campo electrostático entre las placas, al aplicar un voltaje de corriente alterna al capacitor, se verifica una inversión del campo electrostático cada medio ciclo. Cada vez que el valor del voltaje vuelve a cero se descarga el capacitor. El capacitor se carga y se descarga 4 veces cada ciclo. Al abrir el circuito de corriente alterna, el potencial acumulado entre las placas del capacitor puede aumentar varias veces el valor de voltaje de la línea, esto es muy peligroso. Los capacitores traen una resistencia interna para descargar los mismos una vez desconectados de la línea, este proceso dura alrededor de 5 minutos. ( 50 V) Como la resistencia interna no es visible se debe de abrir los drop out con un movimiento rápido, entonces se debe de conectar el equipo de tierra entre los todos los terminales y la tierra
  • 129. Capacitores Tensión nominal de las unidades monofásicas para la conexión de bancos en estrella Tensión del sistema (kV) Tensión de las unidades 9kV) 4.4 2.4 13.8 7.6 34.5 19.92 Capacidades Nominales de los Bancos : 75, 150, 225, 300, 450, 600, 900, 1200
  • 130. Capacitores en Paralelo: C = C1 + C2 + C3 + … Cn Capacitores en Serie: Cn C C C 1 .... 2 1 1 1 1     kVAr kV Xc 2 ) ( 1000  Reactancia: 2 ) ( 2 ) ( 1000 KV F kVAr C   Capacidad: Efecto tipico Efecto en la Reduccion de Costo Carga Caída Voltaje Perdidas capacitores Pequeño medio Bajo a medio Bajo Note: The considered scale for the voltage drop and the losses are related to a 25-kV network. KV kVARn In  Corriente 1 unidad: KV kVARn In * 3  Corriente Banco: xkVARn Aplicda Frecuencia istrados kVARsu 60 min  Frecuencia y tensión de operación: xkVARn al VoltajeNo icado VoltajeApl istrados kVARsu 2 ) min ( min  1000 10 ) ( 2 6 2    kV fC Xc Potencia Reactiva: 2 10 * * kV X d kVAR linea V   Incremento de Voltaje x 1 Banco: C – Capacidad ( Micro faradios), Xc – Reactancia ( ohms), kVAR – Potencia Reactiva , In – Corriente Nominal ( Amperes), F – Frecuencia ( ciclos por segundo), kV - Voltaje
  • 131. Esquemas de Conexión del Banco de Capacitores ESTRELLA DELTA
  • 132. Interruptores Interruptores: Es un dispositivo empleado para completar, mantener, e interrumpir las corrientes que circulan en los circuitos bajos condiciones normales o de falla. Las tres razones fundamentales para la conmutación de los circuitos eléctricos son : 1. Controlar la carga y la generación en los sistemas de potencia, se puede estar conduciendo corriente de plena carga durante la conmutación. 2. Para interrumpir sobrecargas o corrientes de falla para proteger el equipamiento o los circuitos involucrados, la corriente interrumpida puede ser muchas veces la corr. Nominal. 3. Para aislar el equipamiento de elementos energizados de manera que sea seguro trabajar en ellos, generalmente no requieren interrumpir corrientes de carga. Los dispositivos de conmutación ( Interruptores) se pueden dividir en tres clases generales: 1. Conmutadores de aire : Interruptor, cuchilla con rompearco en aire ó con capacidad interruptiva y cuchilla desconectiva. 2. Conmutadores de aceite : Interruptor de aceite, recerrador de aceite, seccionalizador. 3. Conmutadores de vacío : Interruptor de vacío, recerrador de vacío. 4. Conmutadores en Hexafloruro de Azufre ( SF6)
  • 133. Interruptores Cubierta resistente a la corrosión, protege el área de los contactos. Tienen disponible un enganche para Loadbuster. Los muelles de contacto son de una aleación de cobre de alta conductividad, respaldados por un muelle niquelado de acero inoxidable con temple total. Cuerpo de porcelana o polimérico, tienen gran distancia de fuga para dar máxima protección contra arcos Un muñón de 3 3/8 ¨ de ancho proporciona la operación estable y positiva del desconectivo Cubierta de acero inoxidable resistente a la corrosión. Un sistema de cierre asegura la tensión controlada del fusible, independientemente de los golpes de cierre y apertura , las características tiempo - corriente de la lámina no se alteran. Insertos de plata para bajar la resistencia de los contactos Portafusible, expulsión fuerte y eficaz de la lámina por los orificios extinguen el arco en el tubo del fusible antes del comienzo de la apertura con lo que se previene el quemado del contacto a bajas corrientes de falla.
  • 135. Interruptores Tipo de Interruptores: 1.Interruptores de aceite: Son los que usan el aceite como aislante y medio de extinción del arco. Pueden ser de gran Volumen , de pequeño y de mínimo. 2.Interruptores de aire: Son los que usan el aire de presión atmosférica como medio principal de control y extinción del arco. 3.Interruptores de soplado magnético: usan el aire de presión atmosférica como aislante. El arco es dirigido por acción térmica y magnética. Las bobinas de soplado magnético usan la corriente de carga o la de falla para empujar el arco a través de un canal extintor de arco. La acción magnética garantiza la elongación y extinción del arco, usan también un pistón extractor para mover el arco. 4.Interruptores de aire a presión: tienen aire comprimido como medio de extinción . Un tipo usa aire a alta presión como medio aislante entre los contactos que permanecen abiertos, con este tipo la perdida de presión implica que los contactos se cierren inmediatamente. 5.Interruptores de vacío: utiliza cámaras de extinción de vacío para funciones de interrupción y conmutación . Proporcionan un interruptor encapsulado de poco tamaño y peso reducido, tiempo de interrupción de alta velocidad, larga vida, mantenimiento reducido, compatibilidad con el ambiente ( poco ruido, ausencia de subproducto de arco y mínimo impacto mecánico). 6.Interruptores de Hexafloruro de Azufre ( SF6) : El SF6 es un gas no inflamable, no toxico, incoloro e inodoro.
  • 136. Interruptores Inst. Nulec 1 ( Imprimir 14 copias) Sim NULEC