transformadores TI y TT

7/21/2019 transformadores TI y TT

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Medidas Eléctricas

Transformadores de potencial(TT´s)

Transformadores de intensidad(TI´s)

Christian Vera

cvera@tecsup.edu.pe

Objetivos de la sesión

Conocer el funcionamiento y aplicaciones de los transformadores

de medición y protección

Seleccionar transformadores de medición y protección

Transformadores de medición y protección

Los aparatos de medida y los relés de protección no están

construidos para resistir altas tensiones ni elevadas intensidades de corriente, por estas razones, los aparatos de medida y los de protección se

conectan a través de los denominados transformadores de medida .

Transformadores de corrienteTransformadores de tensión

Transformadores de medición y protección

Principales tareas de los transformadores demedida:

Transformar tensiones e intensidades con valores grandes a valores fáciles de manejar por los relés y equipos de medida.

Aislar el circuito de medida del sistema primario de AT.

Posibilitar la normalización de relés.

Transformadores de Intensidad TI

Transformador de intensidad

Generalidades

El bobinado primario del TI se conecta en serie con la línea, las

impedancias de carga del TI en el secundario son bobinas

amperimétricas ue corresponde a los aparatos de medida, lo ue

signi!ica ue traba"ar# mu$ pró%imo al cortocircuito.

&ara poder di!erenciar las bobinas de un trans!ormador de intensidad, se utilizan

las letras ' $ (, donde las letras ma$)sculas indicaran las bobinas primarias $ las

min)sculas la bobina secundaria.

Transformador de intensidadGeneralidades

&or el primario circula

una intensidad

independiente de la

carga conectada en el

secundario.

Principio de funcionamiento

*asado en el principio de inducción magnética. (a corriente Ip varía

con la carga $ por lo tanto varía también la fem ue aparece en el

secundario.

(os trans!ormadores de corriente se pueden !abricar para servicio

interior o e%terior+

(os de servicio interior, se !abrican para tensiones de servicio de

hasta - /V $ con aislamiento en resina sintética

(os de servicio e%terior $ para tensiones medias, se !abrican con

aislamiento de porcelana $ aceite.

&ara altas tensiones se utilizan aislamientos a base de papel y aceite.

Errores de medida

El error de intensidad es el error ue el trans!ormador introduce en

la medida de intensidad, su relación de trans!ormación real es

di!erente a la trans!ormación asignada.

El error de !ase o des!ase es la di!erencia de !ase entre los vectores.

Factores que intervienen en el error

Valores característicos

Intensidad primaria asignada

Valor de la intensidad primaria ue !igura en el trans!ormador. (os

trans!ormadores de intensidad deben de soportar la corriente nominal

primaria en funcionamiento permanente.

&ara trans!ormadores con una sola relación de trans!ormación+

01 2 03.4 2 04 2 31 2 34 2 -1 2 51 2 41 2 1 2 64

Intensidad secundaria asignada

(os valores normales de intensidad asignada son+ 0 7, 3 7 $ 4 7.

&ara trans!ormadores conectados en delta, los valores anteriores

deben ser divididos por 8- son valores nominales.

Relación de transformación asignada

Relación de transformación real

"otencia de precisión

Valor de la potencia aparente en V7, ue el trans!ormador

suministra al circuito secundario cuando est# conectado a su carga

de precisión.

Valores normales de la potencia hasta -1 V7

3.4 2 4 2 01 2 04 2 -1 V7

#alores característicos de un transformador

de intensidad

Intensidades de cortocircuito asignadas

a) Intensidad térmica de cortocircuito asignada (I th ) Se define como el valor eficaz de la intensidad primaria que el transformador debe soportar durante 1 s , con el arrollamiento secundario en cortocircuito , sin sufrir efectos perjudiciales. Se

expresa en kA eficaces. Los transformadores de intensidad se construyen con I th = 8 0 I pn .

b) Intensidad dinámica de cortocircuito asignada (I din )

Se define como el valor de cresta de la intensidad primaria que el transformador debe soportar con el arrollamiento secundario en cortocircuito , sin ser dañado eléctrica o mecánicamente por las fuerzas electromagnéticas resultantes. Se expresará pues en kA de amplitud. El valor normal es 2.5 I th .

de intensidad

LÍMITES DE CALENTAMIENTO

Los valores se verán alterados si el transformador va a trabajar en

condiciones ambientales diferentes.

de intensidad

Nivel de aislamiento asignado

Transformadores de intensidad para medida

Factor de seguridad

Para proteger los aparatos alimentados por el transformador,

en caso de cortocircuito en la red en la cual está intercalado el

primario.

La seguridad del aparato de medidaalimentado por el transformador estanto mayor cuanto menor sea el

valor del Fs.

Transformadores de intensidad para medidaClase de precisión • Según las normas IEC

• Los grados de precisión se dividen en clases de precisión normales .• Para los transformadores de las clases 0.1 – 0.2 – 0.5 – 1 – 3 y 5 el

error de intensidad y el desfase son:

Norma IECCuando la cargasecundaria estácomprendida entre25% y el 100% de

la carga deprecisión.Cuando la corrienteque circula por elprimario es debajodel 120% de la Ipn.

Transformadores de intensidad para medidaClase de precisión • Según las normas IEC • Los grados de precisión se dividen en clases de precisión especiales .• Para los transformadores de las clases 0.1 – 0.2 – 0.5 – 1 – 3

y 5 el error de intensidad y el desfase son:

Norma IECEquipos de medidaque garantizan suexactitud entre el20 y el 120% de la

corriente nominaldel secundario. Elvalor de la corriente secundaria es de 5 A.

Transformadores de intensidad para medidaClase de precisión

• Según las normas ANSI • La norma ANSI exige el cumplimiento de la precisión para una

carga secundaria igual a la carga de precisión, el f.d.p está

comprendido entre 0.3 - 0.6 y 1.2.Carga secundariaigual a la cargade precisión.

Transformadores de intensidad para medidaClase de precisión • Según las normas IEC

• Para los transformadores de corriente para protección, ya no se considera el mismo error (clase de precisión), sino que se considera el error compuesta .

Norma IEC, ejemploPara 10 P 30: transformador de protección que presenta un error total compuestodel 10%, a una corriente 30 veces mayor a la nominal.

Transformadores de intensidad para medidaConsumo de los aparatos alimentados por los T.I.

Transformadores de intensidad para medidaConsumo en VA de conductores

Placa de características

Elección del transformador de intensidad

• Tipo de instalación, interior o intemperie.• Nivel de aislamiento

• Relación de transformación asignada.• Clase de precisión.• Potencia de precisión.

• Factor nominal de seguridad.• Factor límite de precisión => transformadores de protección .• Intensidades límites térmica y dinámica.• Frecuencia asignada.• Número de secundarios (núcleos) => si se desea utilizar un

mismo transformador para medida y protección.• Detalles constructivos.

Improcedencia del secundario abierto

• Se pueden alcanzar valores de tensión de algunos kV, lo que

representa un grave peligro para las personas y los TI.

• El problema se hace grave para TI para protección , ya que la saturación es mucho más lenta .

Puesta a tierra del secundario en los !I!

• El primario del transformador no da lugar a fenómenos muy

peligrosos, debido a la débil impedancia del primario conectado en serie es una garantía.

• En cuanto al secundario , puede aparecer una tensión

peligrosa en sus bornes .

"escripción de los transformadores de intensidad

a) Baja tensión (hasta 1 kV): utilizados para servicio interior,

distinguiendo entre el tipo toroidal y el tipo soporte

b) Media Tensión (3 a 72 kV): distinguiendo entre los utilizados

para servicio interior , que pueden ser de tipo toroidal,pasamuros o soporte y los utilizados para servicio exterior

c) Alta Tensión (72 kV en adelante): Transformadores de tipo

horquilla o cuba a tierra .

Transformadores de tipo cuba activa

ransformadores de intensidad &ueden ser+

# "e medición

# "e protección

# $i%tos

# &ombinados

&ircuito para un transformador de corriente

(a palabra *9:;E< en lo ue se re!iere a TC es la carga conectada en el

secundario $ la misma e%presada en+ Voltamperio $ !actor de potencia para un valor dado de corriente

Impedancia total en ohmios, especi!icando resistencia $ reactancia.

El término *9:;E< es usado para di!erenciar la carga del TC de la carga del

circuito primario.

ransformador de corriente

• Factores que determinan la selección – Los factores que determinan la selección son:

• Tipo de instalación Instalaciones interiores hasta 25 kV, instalaciones exterioresdesde 34.5 a 400 kV.

• Tipo de aislamiento En BT, aislamiento en aire o en resina sintética.

En MT (3 a 25 kV), aislamiento de aceite o con envolvente deporcelana, aislamiento en resina sintética.

En AT, aislados con papel impregnado en aceite.

• Potencia y clase de precisión Depende de la utilización. Para las mediciones industrialespuramente inductivas de voltímetros y amperímetro las clases 1,1.2, 3 y 5.

Para sistemas de protección, las clases 5 y 10 son utilizadas.

Transformadores TI$s % TT$s

Ejemplos

SELECCIÓN DE LOS TC

SELECCIÓN DE LOS TC • Los TC tendrán dos devanados secundarios, dos serán para la

medición y protección :

• 1er Devanado • Instrumentos a alimentar • 1 Frecuencimetro con 0.9 VA de consumo • 1 Watthorimetro con 0.2 VA de consumo • 1 Varmetro con 0.2 VA de consumo

• Los instrumentos para consumo estarán localizados a una distancia de 50 m del TC, sección de 2.5 mm2.

Datos del SP

V ! ""# $V

Pn ! %& &&& '

Scc ! "&*+& ,V- (en el lado de -T)

SELECCIÓN DE LOS TC • 1er Devanado

• VA totales:

V't ( )!* + )!,+)!,+-!. ( *!- V'

SELECCIÓN DE LOS TC • 1er Devanado

• Corriente del primario:

Ip ( P/011. 2V3456

Inp ( 1))!7 '

Ins ( . '

SELECCIÓN DE LOS TC • Los TC tendrán dos devanados secundarios, dos serán para la

medición y protección :

• 2do Devanado • Instrumentos a alimentar • 1 Relevador 50/51 con 10 VA de consumo • 1 Relevador 51N con 10 VA de consumo • Los instrumentos para consumo estarán localizados a una

distancia de 50 m del TC, sección de 2.5 mm2.

Datos del SP

V ! ""# $V

Pn ! %& &&& '

SELECCIÓN DE LOS TC • 2do Devanado

• VA totales:

V't ( 1) + 1) + -!. ( ,-!. V'

• 2do Devanado

• Corriente térmica y dinámica:

It8 ( 9cc/0Vn3456

It8 ( -!.- 2'

Idy ( 0,!.63It8

Idy ( ,1!- 2'

• Una planta Industrial tiene una Potencia contratada de 18250 KW en

p10/0.4 KV, la Potencia de Corto Circuito indicada por SEAL es de 220

MVA la carga tiene un factor de potencia de 0.9 inductivo. Se desea diseñar el circuito de medida, para lo cual se requiere seleccionar y adquirir transformadores de corriente , los mismos que alimentarán al sistema de medición compuesto por los siguientes elementos:

• Instrumentos a instalar:

• 1 Amperímetro electromagnético 4 VA• 1 Contador de energía activa 5 VA.• 1 Contador de energía reactiva 2 VA.• 1 PQMII 5 VA• 1 PM800 4 VA• 1 Amperímetro digital 3 VA• Considerando una expansión a futuro del sistema de medición en un

50% de la carga total (equipos de medición mas conductor), y una

longitud de línea de alimentación a instrumentos de 25 mts (2x4mm2); seleccione los transformadores de corriente más adecuados indicando todas sus características.

• Cálculo de corrientes

• C#lculo de la carga