El transformador y su entorno, para una proteccin mxima

El transformador y su entorno, para una proteccin mxima

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pgina Proteccin de los transformadores secos encapsulados MT/BT Maniobras repetitivas de disyuntores. Impacto sobre los transformadores Las autovlvulas de MT en los transformadores Los limitadores de sobretensin en BT y los transformadores Transformadores y condensadores de compensacin de energa reactiva Los armarios y los transformadores Lmites trmicos del transformador El entorno de los transformadores Esfuerzos mecnicos externos aplicados a los transformadores Filtro RC en baja tensin. Impactos de los huecos de conmutacin Impacto de la corriente continua sobre los transformadores Ciclos de ventilacin forzada de los transformadores Ventilacin natural y forzada de transformadores

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Riesgos en Centros de transformacin MT/BT...

Si su instalacin no est equipada de:Rels de proteccin numrica para redes de MT.

Su instalacin est expuesta a:Las sobrecargas de larga duracin con elevacin de temperatura perjudican los aislantes y a la longevidad del transformador. Los cortocircuitos provocan esfuerzos electrodinmicos y trmicos, pudiendo daar los bobinados del transformador. Los defectos a tierra, entre partes en tensin y masas cercanas, pueden averiar el transformador. El sobreflujo, resultado de la explotacin del transformador con una tensin anormalmente elevada, calienta exageradamente el transformador y lo convierte en un generador de armnicos.

T1*

Filtro RC, cuando el proceso implica reenganches repetitivos de los disyuntores.

T2*Autovlvulas MT en los transformadores.

Elevadas sobretensiones en el transformador, por las cuales la estructura aislante interna puede quedar sometida a esfuerzos dielctricos superiores a los lmites de funcionamiento.

Violentas sobretensiones, pueden superar la resistencia dielctrica del transformador y producir la perforacin de los arrollamientos.

T3*Limitadores de sobretensin BT en el CGBT

T4*Resistencias de preinsercin, cuando la compensacin de energa reactiva est prxima al transformador.

Las sobretensiones transitorias de origen atmosfrico, pueden implicar la perforacin dielctrica de los aislamientos del transformador.

Los condensadores o el aislamiento del transformador, pueden llegar a perforarse.

T5*Filtros antiarmnicos

T6*

Las perturbaciones en los sistemas electrnicos y las lneas con dbil corriente, las vibraciones y sobretodo los calentamientos excesivos de los equipos y cables pueden llevar a su destruccin.

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Proteccin de los transformadores secos encapsulados MT/BT

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Los defectos en las instalaciones MT/BTEl transformador es un elemento particularmente importante en una red elctrica. Es necesario protegerlo eficazmente contra todos los defectos susceptibles de daarlo ya sean de origen interno o externo Los principales defectos que pueden afectar a un transformador son - sobrecargas, - cortocircuitos (internos o externos), - defectos a tierra - sobreflujo

La sobrecargaLas sobrecargas pueden ser debidas al aumento del numero de cargas alimentadas simultneamente o al aumento de la potencia absorbida por una o varias cargas. Se traduce por una sobre intensidad de larga duracin que provoca una elevacin de la temperatura perjudicial para la estabilidad de los aislantes y la longevidad del transformador.

El cortocircuitoEl cortocircuito puede ser de origen interno al transformador o externo. - interno se trata de un defecto entre conductores de fases diferentes o de un defecto entre espiras de un mismo arrollamiento. El arco de defecto degrada el arrollamiento del transformador y puede conducir a su destruccin. Un cortocircuito violento provoca daos muy importantes que pueden destruir el arrollamiento. - externo se trata de un defecto entre fases en las conexiones externas al transformador. La corriente de cortocircuito provoca dentro del transformador esfuerzos electrodinmicos y solicitaciones trmicas susceptibles de afectar a los arrollamientos y de evolucionar despus en forma de defecto interno.

Los defectos a tierraLos defectos a la tierra pueden producirse entre partes bajo tensin y masas cercanas (la envolvente, trenzas de masa de los cables MT, etc) o entre arrollamiento y ncleo magntico. Como todo cortocircuito, puede causar la destruccin del transformador. La amplitud de la corriente de defecto depende del rgimen de neutro de las redes aguas arriba y abajo. En caso de defecto entre arrollamiento y masa, su amplitud depende tambin de su posicin dentro del arrollamiento en un acoplamiento en estrella, la corriente a tierra varia entre 0 y el valor mximo segn que el defecto se produzca en la extremidad del neutro o en las fases del arrollamiento. en un acoplamiento en tringulo, la corriente a tierra varia entre el 50 % y 100 % del valor mximo segn que el defecto se produzca en el centro o en una extremidad del arrollamiento.

El sobreflujoEl sobreflujo corresponde a la explotacin del transformador a una tensin anormalmente elevada que genera prdidas excesivas en el hierro causando calentamientos importantes y armnicos que presuponen riegos de resonancia.Schneider Electric 7

El funcionamiento de los transformadoresLa puesta en tensin de los aparatosProvoca una sobre intensidad transitoria de conexin pudiendo alcanzar hasta 13 veces la corriente nominal con constantes de tiempo de 0,1 a 0,7 segundos. Este fenmeno es debido a la magnetizacin del circuito magntico que provoca la aparicin de una corriente magnetizante importante. La asimetra y el valor de cresta de la corriente son mximas cuando la conexin coincide con el paso por cero de la tensin y cuando la induccin remanente en la misma fase es mxima. La forma de onda de la corriente es rica en armnicos de rango 2. Este fenmeno corresponde a una maniobra normal de explotacin de la red; por tanto no debe ser interpretado como un defecto por las protecciones que debern dejar pasar este rgimen transitorio. El valor de cresta de la corriente se amortigua segn una ley exponencial

Ie i e (t) = I e e

te

ie (t ) = I e e t / e donde: ie (t ) valor de cresta de la corriente en funcin del tiempo,Sobreintensidad debida a la puesta en conexin del transformador

I e valor cresta mxima, es decir la primera cresta

e constante de tiempo de amortiguamiento El valor de cresta mxima I e es definida con relacin a n, valor de cresta de la corriente nominal del transformador

I e = e InA ttulo de ejemplo, se adjunta el cuadro de las corrientes de conexin lado alta tensin de los transformadores MT/BT secos TRIHAL Relacin e / n y constante de tiempo en segundos Potencia kVA 250 400 630 800 1000 1250 1600 2000 e / n 13.0 13.0 13.0 Um 24 kV 0.20 s 0.20 s 0.20 s Ucc = 4% e / n 10.5 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 9.5 Um 24 kV 0.20 s 0.22 s 0.25 s 0.30 s 0.38 s 0.41 s 0.43 s 0.48 s Ucc = 6% Um = 36 kV e / n 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.0 Ucc = 6% 0.15 s 0.15 s 0.20 s 0.20 s 0.25 s 0.25 s 0.30 s 0.30 s Para mayor precisin, consulte la ficha tcnica de aparatos estndar o al servicio tcnico SCHNEIDER para aparatos especiales..

2500

9.5 0.55 s 11.0 0.35 s

Estos valores estn definidos para la conexin por el arrollamiento de alta tensin (arrollamiento exterior). Los valores son muy superiores si conectamos por el arrollamiento interior (caso de transformadores elevadores, principalmente en MT/MT consulte al servicio tcnico SCHNEIDER)

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El funcionamiento de los transformadoresConsecuencias de una desconexin intempestiva en la puesta en tensin del transformadorLa desconexin intempestiva en la puesta en tensin del transformador debido a una mala regulacin de las protecciones corresponde al fenmeno del corte de una corriente puramente inductiva susceptible de causar fuertes sobretensiones que pueden averiar el transformador. La sobretensin producida en el momento del arranque de la corriente por el disyuntor procede de los fenmenos transitorios que se desarrollan en las inductancias y las capacidades del circuito. La energa magntica residual en el transformador debe liberarse en forma electroesttica, es decir una sobretensin. Por la ley de 2 2 conservacin de la energa LIch = C V , podemos estimar la sobretensin V que aparecer en los bornes de la carga (cable y transformador). La sobretensin producida es amplificada por los reencendidos mltiples posibles si el disyuntor es capaz de apagar las corrientes de alta frecuencia con un crecimiento rpido de la rigidez elctrica en el espacio de corte. El caso ms desfavorable desde el punto de vista de una sobretensin es la desconexin durante la puesta en tensin de un transformador en vaco y sobre una red con una longitud reducida de cable (