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TRANSFORMADORES
DE POTENCIA
ldquoESPECIFICACIONES Y SELECCIONrdquo
Wilder Huaroc Acuntildea
El transformador es un dispositivo que convierte energiacutea eleacutectrica de un
cierto nivel de voltaje en energiacutea eleacutectrica de otro nivel de voltaje por
medio de la accioacuten de un campo magneacutetico Estaacute constituido por dos o
maacutes bobinas de alambre aisladas entre si eleacutectricamente por lo general y
arrolladas alrededor de un mismo nuacutecleo de material ferromagneacutetico
INTRODUCCION
Los transformadores se utilizan para transportar energiacutea eleacutectrica de
sistemas que trabajan a una tensioacuten dada a sistemas que lo hacen a una
tensioacuten deseada
EL TRANSFORMADOR
Campo Magneacutetico
creado por una corriente eleacutectrica
bull Alrededor de un conductor eleacutectrico que lleva una corriente hay siempre un campo magneacutetico
bull El campo magneacutetico no
necesariamente requiere
materiales magneacuteticos
bull Las liacuteneas de campo oacute flujo
siguen siempre un camino
circular alrededor del
conductor
Coacutemo aumentar la intensidad de un
campo magneacutetico
bull Daacutendole una vuelta al
conductor se agregaraacuten liacuteneas
de campo en la superficie de la
vuelta intensificando el campo
magneacutetico
bull Los campos magneacuteticos de
cada vuelta se aglomeran
formando el campo magneacutetico
de la bobina
bull Incrementando el nuacutemero de
vueltas o incrementando la
intensidad de la corriente se
incrementaraacute el flujo magneacutetico f
bull Ademaacutes de esto si se introduce en
el devanado un nuacutecleo de material
magneacutetico esto intensificaraacute f
Campo magneacutetico en bobinas de transformador de potencia
lBIF
Nuacutecleo LV HV
Nuacutemero de espiras
Flujo Magneacutetico Proporcional a IEXC AC
f N K E j
V2 = N2 dOslashdt N1 N2
I1
V1
Oslash
I2
Transferencia de Energiacutea Fenoacutemeno de
induccioacuten electromagneacutetica (Faraday)
V1
V2
N1
N2
a Transformador ideal I2
I1
a
Conceptos Baacutesicos de
Generacioacuten
Fig 6 Vista de corte de los flujos del generador
Las liacuteneas de flujo van desde un polo a traveacutes del espacio de aire hacia el nuacutecleo (llamado estator) y regresan al
polo opuesto Mientras el rotor gira se induce voltaje en los bobinados de la armadura (llamada estator) Estos
bobinados estaacuten localizados en ranuras del estator Es espacio de aire es minimizado para mantener las liacuteneas de
flujo tan altas como sea posible
Conceptos Baacutesicos de
Generacioacuten
Fig 4 Generador y onda sinusoidal AC
VELOCIDAD DE GIRO
Flujo Magneacutetico Proporcional a IEXC DC
RPM K E j
Terminal AT Terminal BT
Radiadores
Carcaza
Nuacutecleo
Devanado AT
Devanado BT
1 Nuacutecleo
Core
2 Devanados BT
LV Windings
3 Devanados AT
HV Windings
4Bobinados de regulacioacuten
Regulation coils
5Conductores
Connection Conductors
6 Aisladores pasa tapas de BT
LV Bushings
7 Aisladores pasa tapas de AT
HV Bushings
8 Vigas de prensado del Nuacutecleo
Core pressing beams
9 Cambiador de derivaciones bajo
carga
On load tap changer
10 Accionamiento motorizado
Motor drive
11 Tanque
Tank
12 Tanque de expansioacuten
Conservator Tank
13 Radiadores
Radiators
14 Accesorios
Accessories
Partes de un Transformador
Cooler 5Cooler 4
Cooling Fans
Lightning ArrestorLightning Arrestor
Cooling RadiatorCooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Tap Changer
Liquid Level Indicator
Winding Temperature Indicators
Transformer Coolers
Lightning Arrestors
138KV Bushings
Cooler 1
Lightning Arrestor
Cooling Radiator
Cooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Cooling Fans
Cooler 2
Cooler 3
Transformer Winding Temperature Indicator
Transformer Oil Temperature Indicator
Nitrogen Cabinet
Transformer Nitrogen Pressure
Nitrogen Bottle Pressure
Sudden Pressure Relay Rupture Disk
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
El transformador es un dispositivo que convierte energiacutea eleacutectrica de un
cierto nivel de voltaje en energiacutea eleacutectrica de otro nivel de voltaje por
medio de la accioacuten de un campo magneacutetico Estaacute constituido por dos o
maacutes bobinas de alambre aisladas entre si eleacutectricamente por lo general y
arrolladas alrededor de un mismo nuacutecleo de material ferromagneacutetico
INTRODUCCION
Los transformadores se utilizan para transportar energiacutea eleacutectrica de
sistemas que trabajan a una tensioacuten dada a sistemas que lo hacen a una
tensioacuten deseada
EL TRANSFORMADOR
Campo Magneacutetico
creado por una corriente eleacutectrica
bull Alrededor de un conductor eleacutectrico que lleva una corriente hay siempre un campo magneacutetico
bull El campo magneacutetico no
necesariamente requiere
materiales magneacuteticos
bull Las liacuteneas de campo oacute flujo
siguen siempre un camino
circular alrededor del
conductor
Coacutemo aumentar la intensidad de un
campo magneacutetico
bull Daacutendole una vuelta al
conductor se agregaraacuten liacuteneas
de campo en la superficie de la
vuelta intensificando el campo
magneacutetico
bull Los campos magneacuteticos de
cada vuelta se aglomeran
formando el campo magneacutetico
de la bobina
bull Incrementando el nuacutemero de
vueltas o incrementando la
intensidad de la corriente se
incrementaraacute el flujo magneacutetico f
bull Ademaacutes de esto si se introduce en
el devanado un nuacutecleo de material
magneacutetico esto intensificaraacute f
Campo magneacutetico en bobinas de transformador de potencia
lBIF
Nuacutecleo LV HV
Nuacutemero de espiras
Flujo Magneacutetico Proporcional a IEXC AC
f N K E j
V2 = N2 dOslashdt N1 N2
I1
V1
Oslash
I2
Transferencia de Energiacutea Fenoacutemeno de
induccioacuten electromagneacutetica (Faraday)
V1
V2
N1
N2
a Transformador ideal I2
I1
a
Conceptos Baacutesicos de
Generacioacuten
Fig 6 Vista de corte de los flujos del generador
Las liacuteneas de flujo van desde un polo a traveacutes del espacio de aire hacia el nuacutecleo (llamado estator) y regresan al
polo opuesto Mientras el rotor gira se induce voltaje en los bobinados de la armadura (llamada estator) Estos
bobinados estaacuten localizados en ranuras del estator Es espacio de aire es minimizado para mantener las liacuteneas de
flujo tan altas como sea posible
Conceptos Baacutesicos de
Generacioacuten
Fig 4 Generador y onda sinusoidal AC
VELOCIDAD DE GIRO
Flujo Magneacutetico Proporcional a IEXC DC
RPM K E j
Terminal AT Terminal BT
Radiadores
Carcaza
Nuacutecleo
Devanado AT
Devanado BT
1 Nuacutecleo
Core
2 Devanados BT
LV Windings
3 Devanados AT
HV Windings
4Bobinados de regulacioacuten
Regulation coils
5Conductores
Connection Conductors
6 Aisladores pasa tapas de BT
LV Bushings
7 Aisladores pasa tapas de AT
HV Bushings
8 Vigas de prensado del Nuacutecleo
Core pressing beams
9 Cambiador de derivaciones bajo
carga
On load tap changer
10 Accionamiento motorizado
Motor drive
11 Tanque
Tank
12 Tanque de expansioacuten
Conservator Tank
13 Radiadores
Radiators
14 Accesorios
Accessories
Partes de un Transformador
Cooler 5Cooler 4
Cooling Fans
Lightning ArrestorLightning Arrestor
Cooling RadiatorCooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Tap Changer
Liquid Level Indicator
Winding Temperature Indicators
Transformer Coolers
Lightning Arrestors
138KV Bushings
Cooler 1
Lightning Arrestor
Cooling Radiator
Cooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Cooling Fans
Cooler 2
Cooler 3
Transformer Winding Temperature Indicator
Transformer Oil Temperature Indicator
Nitrogen Cabinet
Transformer Nitrogen Pressure
Nitrogen Bottle Pressure
Sudden Pressure Relay Rupture Disk
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Campo Magneacutetico
creado por una corriente eleacutectrica
bull Alrededor de un conductor eleacutectrico que lleva una corriente hay siempre un campo magneacutetico
bull El campo magneacutetico no
necesariamente requiere
materiales magneacuteticos
bull Las liacuteneas de campo oacute flujo
siguen siempre un camino
circular alrededor del
conductor
Coacutemo aumentar la intensidad de un
campo magneacutetico
bull Daacutendole una vuelta al
conductor se agregaraacuten liacuteneas
de campo en la superficie de la
vuelta intensificando el campo
magneacutetico
bull Los campos magneacuteticos de
cada vuelta se aglomeran
formando el campo magneacutetico
de la bobina
bull Incrementando el nuacutemero de
vueltas o incrementando la
intensidad de la corriente se
incrementaraacute el flujo magneacutetico f
bull Ademaacutes de esto si se introduce en
el devanado un nuacutecleo de material
magneacutetico esto intensificaraacute f
Campo magneacutetico en bobinas de transformador de potencia
lBIF
Nuacutecleo LV HV
Nuacutemero de espiras
Flujo Magneacutetico Proporcional a IEXC AC
f N K E j
V2 = N2 dOslashdt N1 N2
I1
V1
Oslash
I2
Transferencia de Energiacutea Fenoacutemeno de
induccioacuten electromagneacutetica (Faraday)
V1
V2
N1
N2
a Transformador ideal I2
I1
a
Conceptos Baacutesicos de
Generacioacuten
Fig 6 Vista de corte de los flujos del generador
Las liacuteneas de flujo van desde un polo a traveacutes del espacio de aire hacia el nuacutecleo (llamado estator) y regresan al
polo opuesto Mientras el rotor gira se induce voltaje en los bobinados de la armadura (llamada estator) Estos
bobinados estaacuten localizados en ranuras del estator Es espacio de aire es minimizado para mantener las liacuteneas de
flujo tan altas como sea posible
Conceptos Baacutesicos de
Generacioacuten
Fig 4 Generador y onda sinusoidal AC
VELOCIDAD DE GIRO
Flujo Magneacutetico Proporcional a IEXC DC
RPM K E j
Terminal AT Terminal BT
Radiadores
Carcaza
Nuacutecleo
Devanado AT
Devanado BT
1 Nuacutecleo
Core
2 Devanados BT
LV Windings
3 Devanados AT
HV Windings
4Bobinados de regulacioacuten
Regulation coils
5Conductores
Connection Conductors
6 Aisladores pasa tapas de BT
LV Bushings
7 Aisladores pasa tapas de AT
HV Bushings
8 Vigas de prensado del Nuacutecleo
Core pressing beams
9 Cambiador de derivaciones bajo
carga
On load tap changer
10 Accionamiento motorizado
Motor drive
11 Tanque
Tank
12 Tanque de expansioacuten
Conservator Tank
13 Radiadores
Radiators
14 Accesorios
Accessories
Partes de un Transformador
Cooler 5Cooler 4
Cooling Fans
Lightning ArrestorLightning Arrestor
Cooling RadiatorCooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Tap Changer
Liquid Level Indicator
Winding Temperature Indicators
Transformer Coolers
Lightning Arrestors
138KV Bushings
Cooler 1
Lightning Arrestor
Cooling Radiator
Cooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Cooling Fans
Cooler 2
Cooler 3
Transformer Winding Temperature Indicator
Transformer Oil Temperature Indicator
Nitrogen Cabinet
Transformer Nitrogen Pressure
Nitrogen Bottle Pressure
Sudden Pressure Relay Rupture Disk
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Coacutemo aumentar la intensidad de un
campo magneacutetico
bull Daacutendole una vuelta al
conductor se agregaraacuten liacuteneas
de campo en la superficie de la
vuelta intensificando el campo
magneacutetico
bull Los campos magneacuteticos de
cada vuelta se aglomeran
formando el campo magneacutetico
de la bobina
bull Incrementando el nuacutemero de
vueltas o incrementando la
intensidad de la corriente se
incrementaraacute el flujo magneacutetico f
bull Ademaacutes de esto si se introduce en
el devanado un nuacutecleo de material
magneacutetico esto intensificaraacute f
Campo magneacutetico en bobinas de transformador de potencia
lBIF
Nuacutecleo LV HV
Nuacutemero de espiras
Flujo Magneacutetico Proporcional a IEXC AC
f N K E j
V2 = N2 dOslashdt N1 N2
I1
V1
Oslash
I2
Transferencia de Energiacutea Fenoacutemeno de
induccioacuten electromagneacutetica (Faraday)
V1
V2
N1
N2
a Transformador ideal I2
I1
a
Conceptos Baacutesicos de
Generacioacuten
Fig 6 Vista de corte de los flujos del generador
Las liacuteneas de flujo van desde un polo a traveacutes del espacio de aire hacia el nuacutecleo (llamado estator) y regresan al
polo opuesto Mientras el rotor gira se induce voltaje en los bobinados de la armadura (llamada estator) Estos
bobinados estaacuten localizados en ranuras del estator Es espacio de aire es minimizado para mantener las liacuteneas de
flujo tan altas como sea posible
Conceptos Baacutesicos de
Generacioacuten
Fig 4 Generador y onda sinusoidal AC
VELOCIDAD DE GIRO
Flujo Magneacutetico Proporcional a IEXC DC
RPM K E j
Terminal AT Terminal BT
Radiadores
Carcaza
Nuacutecleo
Devanado AT
Devanado BT
1 Nuacutecleo
Core
2 Devanados BT
LV Windings
3 Devanados AT
HV Windings
4Bobinados de regulacioacuten
Regulation coils
5Conductores
Connection Conductors
6 Aisladores pasa tapas de BT
LV Bushings
7 Aisladores pasa tapas de AT
HV Bushings
8 Vigas de prensado del Nuacutecleo
Core pressing beams
9 Cambiador de derivaciones bajo
carga
On load tap changer
10 Accionamiento motorizado
Motor drive
11 Tanque
Tank
12 Tanque de expansioacuten
Conservator Tank
13 Radiadores
Radiators
14 Accesorios
Accessories
Partes de un Transformador
Cooler 5Cooler 4
Cooling Fans
Lightning ArrestorLightning Arrestor
Cooling RadiatorCooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Tap Changer
Liquid Level Indicator
Winding Temperature Indicators
Transformer Coolers
Lightning Arrestors
138KV Bushings
Cooler 1
Lightning Arrestor
Cooling Radiator
Cooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Cooling Fans
Cooler 2
Cooler 3
Transformer Winding Temperature Indicator
Transformer Oil Temperature Indicator
Nitrogen Cabinet
Transformer Nitrogen Pressure
Nitrogen Bottle Pressure
Sudden Pressure Relay Rupture Disk
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Campo magneacutetico en bobinas de transformador de potencia
lBIF
Nuacutecleo LV HV
Nuacutemero de espiras
Flujo Magneacutetico Proporcional a IEXC AC
f N K E j
V2 = N2 dOslashdt N1 N2
I1
V1
Oslash
I2
Transferencia de Energiacutea Fenoacutemeno de
induccioacuten electromagneacutetica (Faraday)
V1
V2
N1
N2
a Transformador ideal I2
I1
a
Conceptos Baacutesicos de
Generacioacuten
Fig 6 Vista de corte de los flujos del generador
Las liacuteneas de flujo van desde un polo a traveacutes del espacio de aire hacia el nuacutecleo (llamado estator) y regresan al
polo opuesto Mientras el rotor gira se induce voltaje en los bobinados de la armadura (llamada estator) Estos
bobinados estaacuten localizados en ranuras del estator Es espacio de aire es minimizado para mantener las liacuteneas de
flujo tan altas como sea posible
Conceptos Baacutesicos de
Generacioacuten
Fig 4 Generador y onda sinusoidal AC
VELOCIDAD DE GIRO
Flujo Magneacutetico Proporcional a IEXC DC
RPM K E j
Terminal AT Terminal BT
Radiadores
Carcaza
Nuacutecleo
Devanado AT
Devanado BT
1 Nuacutecleo
Core
2 Devanados BT
LV Windings
3 Devanados AT
HV Windings
4Bobinados de regulacioacuten
Regulation coils
5Conductores
Connection Conductors
6 Aisladores pasa tapas de BT
LV Bushings
7 Aisladores pasa tapas de AT
HV Bushings
8 Vigas de prensado del Nuacutecleo
Core pressing beams
9 Cambiador de derivaciones bajo
carga
On load tap changer
10 Accionamiento motorizado
Motor drive
11 Tanque
Tank
12 Tanque de expansioacuten
Conservator Tank
13 Radiadores
Radiators
14 Accesorios
Accessories
Partes de un Transformador
Cooler 5Cooler 4
Cooling Fans
Lightning ArrestorLightning Arrestor
Cooling RadiatorCooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Tap Changer
Liquid Level Indicator
Winding Temperature Indicators
Transformer Coolers
Lightning Arrestors
138KV Bushings
Cooler 1
Lightning Arrestor
Cooling Radiator
Cooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Cooling Fans
Cooler 2
Cooler 3
Transformer Winding Temperature Indicator
Transformer Oil Temperature Indicator
Nitrogen Cabinet
Transformer Nitrogen Pressure
Nitrogen Bottle Pressure
Sudden Pressure Relay Rupture Disk
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
V2 = N2 dOslashdt N1 N2
I1
V1
Oslash
I2
Transferencia de Energiacutea Fenoacutemeno de
induccioacuten electromagneacutetica (Faraday)
V1
V2
N1
N2
a Transformador ideal I2
I1
a
Conceptos Baacutesicos de
Generacioacuten
Fig 6 Vista de corte de los flujos del generador
Las liacuteneas de flujo van desde un polo a traveacutes del espacio de aire hacia el nuacutecleo (llamado estator) y regresan al
polo opuesto Mientras el rotor gira se induce voltaje en los bobinados de la armadura (llamada estator) Estos
bobinados estaacuten localizados en ranuras del estator Es espacio de aire es minimizado para mantener las liacuteneas de
flujo tan altas como sea posible
Conceptos Baacutesicos de
Generacioacuten
Fig 4 Generador y onda sinusoidal AC
VELOCIDAD DE GIRO
Flujo Magneacutetico Proporcional a IEXC DC
RPM K E j
Terminal AT Terminal BT
Radiadores
Carcaza
Nuacutecleo
Devanado AT
Devanado BT
1 Nuacutecleo
Core
2 Devanados BT
LV Windings
3 Devanados AT
HV Windings
4Bobinados de regulacioacuten
Regulation coils
5Conductores
Connection Conductors
6 Aisladores pasa tapas de BT
LV Bushings
7 Aisladores pasa tapas de AT
HV Bushings
8 Vigas de prensado del Nuacutecleo
Core pressing beams
9 Cambiador de derivaciones bajo
carga
On load tap changer
10 Accionamiento motorizado
Motor drive
11 Tanque
Tank
12 Tanque de expansioacuten
Conservator Tank
13 Radiadores
Radiators
14 Accesorios
Accessories
Partes de un Transformador
Cooler 5Cooler 4
Cooling Fans
Lightning ArrestorLightning Arrestor
Cooling RadiatorCooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Tap Changer
Liquid Level Indicator
Winding Temperature Indicators
Transformer Coolers
Lightning Arrestors
138KV Bushings
Cooler 1
Lightning Arrestor
Cooling Radiator
Cooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Cooling Fans
Cooler 2
Cooler 3
Transformer Winding Temperature Indicator
Transformer Oil Temperature Indicator
Nitrogen Cabinet
Transformer Nitrogen Pressure
Nitrogen Bottle Pressure
Sudden Pressure Relay Rupture Disk
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Conceptos Baacutesicos de
Generacioacuten
Fig 6 Vista de corte de los flujos del generador
Las liacuteneas de flujo van desde un polo a traveacutes del espacio de aire hacia el nuacutecleo (llamado estator) y regresan al
polo opuesto Mientras el rotor gira se induce voltaje en los bobinados de la armadura (llamada estator) Estos
bobinados estaacuten localizados en ranuras del estator Es espacio de aire es minimizado para mantener las liacuteneas de
flujo tan altas como sea posible
Conceptos Baacutesicos de
Generacioacuten
Fig 4 Generador y onda sinusoidal AC
VELOCIDAD DE GIRO
Flujo Magneacutetico Proporcional a IEXC DC
RPM K E j
Terminal AT Terminal BT
Radiadores
Carcaza
Nuacutecleo
Devanado AT
Devanado BT
1 Nuacutecleo
Core
2 Devanados BT
LV Windings
3 Devanados AT
HV Windings
4Bobinados de regulacioacuten
Regulation coils
5Conductores
Connection Conductors
6 Aisladores pasa tapas de BT
LV Bushings
7 Aisladores pasa tapas de AT
HV Bushings
8 Vigas de prensado del Nuacutecleo
Core pressing beams
9 Cambiador de derivaciones bajo
carga
On load tap changer
10 Accionamiento motorizado
Motor drive
11 Tanque
Tank
12 Tanque de expansioacuten
Conservator Tank
13 Radiadores
Radiators
14 Accesorios
Accessories
Partes de un Transformador
Cooler 5Cooler 4
Cooling Fans
Lightning ArrestorLightning Arrestor
Cooling RadiatorCooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Tap Changer
Liquid Level Indicator
Winding Temperature Indicators
Transformer Coolers
Lightning Arrestors
138KV Bushings
Cooler 1
Lightning Arrestor
Cooling Radiator
Cooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Cooling Fans
Cooler 2
Cooler 3
Transformer Winding Temperature Indicator
Transformer Oil Temperature Indicator
Nitrogen Cabinet
Transformer Nitrogen Pressure
Nitrogen Bottle Pressure
Sudden Pressure Relay Rupture Disk
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Conceptos Baacutesicos de
Generacioacuten
Fig 4 Generador y onda sinusoidal AC
VELOCIDAD DE GIRO
Flujo Magneacutetico Proporcional a IEXC DC
RPM K E j
Terminal AT Terminal BT
Radiadores
Carcaza
Nuacutecleo
Devanado AT
Devanado BT
1 Nuacutecleo
Core
2 Devanados BT
LV Windings
3 Devanados AT
HV Windings
4Bobinados de regulacioacuten
Regulation coils
5Conductores
Connection Conductors
6 Aisladores pasa tapas de BT
LV Bushings
7 Aisladores pasa tapas de AT
HV Bushings
8 Vigas de prensado del Nuacutecleo
Core pressing beams
9 Cambiador de derivaciones bajo
carga
On load tap changer
10 Accionamiento motorizado
Motor drive
11 Tanque
Tank
12 Tanque de expansioacuten
Conservator Tank
13 Radiadores
Radiators
14 Accesorios
Accessories
Partes de un Transformador
Cooler 5Cooler 4
Cooling Fans
Lightning ArrestorLightning Arrestor
Cooling RadiatorCooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Tap Changer
Liquid Level Indicator
Winding Temperature Indicators
Transformer Coolers
Lightning Arrestors
138KV Bushings
Cooler 1
Lightning Arrestor
Cooling Radiator
Cooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Cooling Fans
Cooler 2
Cooler 3
Transformer Winding Temperature Indicator
Transformer Oil Temperature Indicator
Nitrogen Cabinet
Transformer Nitrogen Pressure
Nitrogen Bottle Pressure
Sudden Pressure Relay Rupture Disk
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Terminal AT Terminal BT
Radiadores
Carcaza
Nuacutecleo
Devanado AT
Devanado BT
1 Nuacutecleo
Core
2 Devanados BT
LV Windings
3 Devanados AT
HV Windings
4Bobinados de regulacioacuten
Regulation coils
5Conductores
Connection Conductors
6 Aisladores pasa tapas de BT
LV Bushings
7 Aisladores pasa tapas de AT
HV Bushings
8 Vigas de prensado del Nuacutecleo
Core pressing beams
9 Cambiador de derivaciones bajo
carga
On load tap changer
10 Accionamiento motorizado
Motor drive
11 Tanque
Tank
12 Tanque de expansioacuten
Conservator Tank
13 Radiadores
Radiators
14 Accesorios
Accessories
Partes de un Transformador
Cooler 5Cooler 4
Cooling Fans
Lightning ArrestorLightning Arrestor
Cooling RadiatorCooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Tap Changer
Liquid Level Indicator
Winding Temperature Indicators
Transformer Coolers
Lightning Arrestors
138KV Bushings
Cooler 1
Lightning Arrestor
Cooling Radiator
Cooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Cooling Fans
Cooler 2
Cooler 3
Transformer Winding Temperature Indicator
Transformer Oil Temperature Indicator
Nitrogen Cabinet
Transformer Nitrogen Pressure
Nitrogen Bottle Pressure
Sudden Pressure Relay Rupture Disk
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
1 Nuacutecleo
Core
2 Devanados BT
LV Windings
3 Devanados AT
HV Windings
4Bobinados de regulacioacuten
Regulation coils
5Conductores
Connection Conductors
6 Aisladores pasa tapas de BT
LV Bushings
7 Aisladores pasa tapas de AT
HV Bushings
8 Vigas de prensado del Nuacutecleo
Core pressing beams
9 Cambiador de derivaciones bajo
carga
On load tap changer
10 Accionamiento motorizado
Motor drive
11 Tanque
Tank
12 Tanque de expansioacuten
Conservator Tank
13 Radiadores
Radiators
14 Accesorios
Accessories
Partes de un Transformador
Cooler 5Cooler 4
Cooling Fans
Lightning ArrestorLightning Arrestor
Cooling RadiatorCooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Tap Changer
Liquid Level Indicator
Winding Temperature Indicators
Transformer Coolers
Lightning Arrestors
138KV Bushings
Cooler 1
Lightning Arrestor
Cooling Radiator
Cooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Cooling Fans
Cooler 2
Cooler 3
Transformer Winding Temperature Indicator
Transformer Oil Temperature Indicator
Nitrogen Cabinet
Transformer Nitrogen Pressure
Nitrogen Bottle Pressure
Sudden Pressure Relay Rupture Disk
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Cooler 5Cooler 4
Cooling Fans
Lightning ArrestorLightning Arrestor
Cooling RadiatorCooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Tap Changer
Liquid Level Indicator
Winding Temperature Indicators
Transformer Coolers
Lightning Arrestors
138KV Bushings
Cooler 1
Lightning Arrestor
Cooling Radiator
Cooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Cooling Fans
Cooler 2
Cooler 3
Transformer Winding Temperature Indicator
Transformer Oil Temperature Indicator
Nitrogen Cabinet
Transformer Nitrogen Pressure
Nitrogen Bottle Pressure
Sudden Pressure Relay Rupture Disk
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Tap Changer
Liquid Level Indicator
Winding Temperature Indicators
Transformer Coolers
Lightning Arrestors
138KV Bushings
Cooler 1
Lightning Arrestor
Cooling Radiator
Cooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Cooling Fans
Cooler 2
Cooler 3
Transformer Winding Temperature Indicator
Transformer Oil Temperature Indicator
Nitrogen Cabinet
Transformer Nitrogen Pressure
Nitrogen Bottle Pressure
Sudden Pressure Relay Rupture Disk
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Cooler 1
Lightning Arrestor
Cooling Radiator
Cooling Radiator
138KV Bushings
Oil Circulating Pumps
Cooling Fans
Cooler 2
Cooler 3
Transformer Winding Temperature Indicator
Transformer Oil Temperature Indicator
Nitrogen Cabinet
Transformer Nitrogen Pressure
Nitrogen Bottle Pressure
Sudden Pressure Relay Rupture Disk
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Transformer Winding Temperature Indicator
Transformer Oil Temperature Indicator
Nitrogen Cabinet
Transformer Nitrogen Pressure
Nitrogen Bottle Pressure
Sudden Pressure Relay Rupture Disk
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Nitrogen Cabinet
Transformer Nitrogen Pressure
Nitrogen Bottle Pressure
Sudden Pressure Relay Rupture Disk
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Transformer Nitrogen Pressure
Nitrogen Bottle Pressure
Sudden Pressure Relay Rupture Disk
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Sudden Pressure Relay Rupture Disk
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Lightning Arrestor
Transformer Pit Drain Valve
138KV Bushing
Cooling Radiator
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Material de conductores Bobinas
Cobre
Ventajas
- Resistividad eleacutectrica baja
- Perdidas bajas
- Bajo calentamiento
- Dureza
- Soportabilidad al corto circuito
Desventajas
- Costoso
Aluminio
Ventajas
- Bajo costo
- Manejable
Desventajas
- Resistividad eleacutectrica alta
- Perdidas altas
- Ocupa mas espacio
- Alto calentamiento
- Menor resistencia a la traccioacuten
El material seleccionado para bobinas es el cobre
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Aislamientos
Aislamiento en madera Se usa
como soporte mecaacutenico de las
bobinas contra las prensas y
nuacutecleo
Aislamiento en presspan Se
utiliza como separador entre
devanados y como barrera entre
devanados yugos y tierra
Aislamiento en papel Se utiliza
para recubrir los conductores de
las bobinas y conexiones
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Construccioacuten de bobinas
Dependiendo de la ejecucioacuten de la bobina
seleccionada la construccioacuten de la misma
posee particularidades propias de su tipo
Una bobina ademaacutes de cumplir con los
requerimientos de tensioacuten y corriente
debe poseer
Robustez mecaacutenica
Comportamiento teacutermico adecuado
Estructura de aislamiento
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
DEVANADO PRIMARIO
DEVANADO SECUNDARIO
NUCLEO
CUBA
BUJES
AISLAMIENTO
bull COBRE
bull ALUMINIO
bull HIERRO
bull MADERA
bull PAPEL KRAFT
bull PRESSBOARD
bull ACEITE MINERAL
bull PORCELANA
bull PINTURAS
bull EMPAQUES
bull CINTAS
bull RESINAS
bull RECUBRIMIENTOS POLIMERICOS
COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
AISLAMIENTOS DE LOS TRANSFORMADORES
ACEITE AISLANTE
PAPEL CARTOacuteN
Y MADERA
Soporta estreacutes Mecaacutenicos
Eleacutectricos Excelente Aislante
Propiedades Refrigerantes
Aislantes y Disolventes
Protege papel
Papel impregnado con aceite forma el maacutes fuerte sistema
aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
EL ACEITE AISLANTE
bull ACEITE MINERAL AISLANTE
bull ACEITE SILICONADO
bull ACEITES VEGETALES
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
FUNCIONES DEL ACEITE
Medio Refrigerante y
Aislante
Protege el aislamiento soacutelido
Solubiliza contaminantes
FUNCIONES DEL AISL SOLIDO
Soporte de Stress mecaacutenicos y eleacutectricos
Medio de transferencia de calor
Medio Aislante
CELULOSA IMPREGNADA CON ACEITE Forma el mas fuerte
sistema aislante eleacutectrico-mecaacutenico conocido
SISTEMA AISLANTE ACEITE PAPEL
La vida del transformador es la vida del sistema aislante ( papel)
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Peroacutexidos
Alcoholes
Aldehiacutedos
Cetonas
Esteres
Acidos
Lodos
COMP POLARES
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Es la medida para determinar las buenas condiciones
dieleacutectricas del aceite e indirectamente del aislamiento soacutelido
SOBRECALENTAMIENTO
H20 SOBRECARGA
ELECTRICA
ARCO
ELECTRICO
PORQUEacute
RESIDUAL EN EL AISLAMIENTO
ABSORBIDA DE LA ATMOSFERA
OXIDACION DEL ACEITE
DETERIORO DE LA CELULOSA
H20
CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE
ASTM D-1533
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
CONTAMINANTES
bullAgua
bullFibras de Celulosa
bullPartiacuteculas conductoras
bullPolvo
bullProduct descomposicioacuten
FACTORES QUE DISMINUYEN LA RD
H20 + SOLIDOS RD
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
RIGIDEZ DIELECTRICA
ASTM D-877 1816
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
Tdeg Solubilidad
del H2O
H2O en
Suspensioacuten RD
SI RD Tdeg
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA
DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
bullEL PAPEL soacutelo puede
ser cambiado El alto
costo del cambio del
papel representa el final
de vida del equipo
bullEL ACEITE puede ser
sometido a un
tratamiento de
regeneramiento o
simplemente ser
cambiado
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
EVOLUCIOacuteN Y PERSPECTIVA
ENVEJECIMIENTO DEL AISLAMIENTO SOacuteLIDO
CALOR
PRODUCTOS DE
DESCOMP OIL
PAPEL AISLANTE
ROMPE CADENAS DE
CELULOSA
DEGRADACION MECANICA y ELECTRICA GP
FURANOS + H2O CO CO2
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
ENSAYOS A
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIOacuteN Y DE POTENCIA
SEGUacuteN NORMA IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Comprobar
Caracteriacutesticas eleacutectricas como su
comportamiento ante condiciones
normales o transitorios del sistema
eleacutectrico (Sobre
corrientes y sobre tensiones)
Caracteriacutesticas mecaacutenicas
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayos Individuales
a) Medida de la resistencia de los arrollamientos
(IEC 76-1)
b) Medida de la relacioacuten de transformacioacuten y
verificacioacuten del acoplamiento (IEC 76-1)
c) Medida de la impedancia de cortocircuito y de
las perdidas debida a la carga (IEC 76-1)
d) Medida de las peacuterdidas y de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
e) Ensayos dieleacutectricos individuales (IEC 76-3)
f) Ensayos en los cambiadores de tomas de
regulacioacuten en carga (IEC 76-1)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo de Tipo
a) Ensayo de calentamiento (IEC 76-2)
b) Ensayo dieleacutectricos de tipo (IEC 76-3)
Ensayo Especial
a) Ensayos dieleacutectricos especiales (IEC 76-3)
b) Medida de la capacitancia entre arrollamientos
y tierra y entre los arrollamientos
c) Medida de las caracteriacutesticas de transmisioacuten de
tensiones transitorias
d) Medida de la impedancia homopolar en
transformadores trifaacutesicos (IEC 76-1)
e) Ensayo de cortocircuito (IEC 76-5)
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
Ensayo Especial
f) Determinacioacuten del nivel de ruido (IEC 551)
g) Medida de los armoacutenicos de la corriente en
vaciacuteo (IEC 76-1)
h) Medida de la potencia absorbida por los
motores de bombas de aceite y de ventiladores
i) Medida de la resistencia del aislamiento
respecto a tierra de los arrollamientos yo
factor de disipacioacuten (tg d) de las capacidades del
sistema de aislamiento
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Ensayo de Tensioacuten Aplicada
Norma IEC 60076-3
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Ensayo de Tensioacuten Inducida
Norma IEC 60076
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES Criterio de aceptacioacuten
La Tolerancia para esta relacioacuten es de 05 tal como lo establece en la
norma IEC 60076-1
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CAUSAS DE
FALLAS
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Los transformadores de potencia son dispositivos estaacuteticos
que se encuentran totalmente encerrados y sumergidos en
aceite de tal manera que una falla ocurre muy raramente sin
embargo cuando ocurra alguna falla sus consecuencias son
severas por lo que es necesario repararlo lo maacutes pronto
posible
Las fallas en los transformadores se dividen en tres
1 FALLAS EN EL EQUIPO AUXILIAR (Aceite desecador
ventilador conmutador etc)
2 FALLAS EN LA PARTE INTERIOR (Devanados espiras
nuacutecleo)
3 EXTERNOS (Cortocircuitos sobrecarga sobretensioacuten etc)
POSIBLES FALLAS
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
FABRICANTE
OPERACIOacuteN
ENVEJECIMIENTO
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
- Programacioacuten en compra o reposicioacuten de equipos
- Confiabilidad en la operacioacuten del sistema
- Reduccioacuten de Costos
- Peacuterdida de garantiacutea sin la operacioacuten
- Obsolecencia Tecnoloacutegica
VIDA UacuteTIL O REMANENTE DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
85 - Fallas mecaacutenicas del sistema aislante
- Envejecimiento
- Contaminacioacuten
15 - Otras razones
- Defectos Fabricacioacuten - Disentildeo
- Problemas en el transporte
- Problemas en la instalacioacuten
La Vida uacutetil de un transformador gt 30 antildeos
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Vandalismo transporte operacioacuten protecciones inadecuado mantenimiento animales otras
FUENTE
Aislamiento 266
Corto circuitos Ext 13
Cambiador de Taps 96
Sobre voltages 65
Defect Manufactura 28
Nuacutecleo 24
Otras 39
Seguacuten Michael Beacutelanguer
CAUSAS DE FALLAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Imagen Impacto social Impacto econoacutemico Multas
CUAacuteNTO VALE UNA FALLA ( U$ )
SUacuteBITA DE UN EQUIPO
Interconexioacuten Eleacutectrica SA - Laboratorio de Anaacutelisis Quiacutemico
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
FALLAS DE LOS TRANSFORMADORES
CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
El cortocircuito es un fenoacutemeno transitorio en el sistema
eleacutectrico que destruye o reduce la habilidad para transmitir
energiacutea de las partes del sistema con corrientes de
cortocircuito que pueden llegar a magnitudes que someten
al equipo a grandes esfuerzos teacutermicos y dinaacutemicos si se
permite que persistan pueden ocasionar dantildeos severos al
equipo
CALCULO CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO
TEacuteRMICOS
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un
peligro para las personas
DINAacuteMICOS
Deformacioacuten de juego de barras
Arrancado o desprendimiento de
los cables
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
LAS PRINCIPALES FUENTES DE
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
ACTIVOS
PASIVOS
Generador Siacutencrono
Motor Siacutencrono
Motor de induccioacuten
Transformador con
regulacioacuten
Liacuteneas de transmisioacuten
SISTEMA ELEacuteCTRICO (EMPRESA SUMINISTRADORA)
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
OSCILOGRAFIacuteA SEGUacuteN FUENTES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
FALLA SIMEacuteTRICA
Periodo subtransitorio corresponde a los 10 o 20
primeros milisegundos del defecto y esta asociado con
la reactancia subtransitoria
Periodo transitorio abarca un tiempo relativamente
largo hasta 500 milisegundos y el decaimiento del
tiempo es mas moderado esta asociado con la
reactancia transitoria
Periodo de estado permanente o reactancia
siacutencrona Asociado con la reactancia siacutencrona con una
duracioacuten mas allaacute de los 30 ciclos y durante el cual la
corriente de cortocircuito permanece constante
Componente unidireccional que resulta del
establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo)
Corriente de falla que es la suma de las cuatro
componentes
CONSTRUCTORA
CRISTOacuteBAL SA
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
CORTOCIRCUITOS
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
TRANSFORMADORES Los circuitos equivalentes de secuencia de los trasformadores
trifaacutesicos dependen de las conexiones de los devanados primario y secundario
FALLA ASIMEacuteTRICA
CALCULO DE CORTOCIRCUITOS ASIMEacuteTRICA
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
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8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
CORTOCIRCUITOS
bull CONSECUENCIAS
ndash DETERIORO DEL AISLAMIENTO
ndash CONDUCE A FALLAS SUBSECUENTES
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
lBIF
Nuacutecleo LV HV
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
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- 40 0
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0 0
20 0
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10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
FALLAS EXTERNAS
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Circuito elemental
Donde
TC = Transformador de corriente
B = Bobina de operacioacuten del releacute
C = Contacto de disparo del releacute
BD = Bobina de disparo del interruptor
Alimentador de Distribucioacuten
TC
B C BD
Interruptor
Fuente DC
Releacute
Igt
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
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2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
PROTECCION DIFERENCIAL (87)
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Perturbaciones en un sistema eleacutectrico
-Tensiones anormales
Sobre tensioacuten Deterioro del aislamiento de
los equipos que dan lugar a fallas a tierra
Interno bull Maniobras de corta duracioacuten
bull Liacuteneas largas tensionadas en vaciacuteo a
frecuencia industrial orden de segundos y
minutos ( efecto ferranti)
bull Fallas monofaacutesicas en sistema sin
aterramiento se incrementa la tensioacuten en las
fases no falladas
bullExterno Descargas atmosfeacutericas
Origen
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
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80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
SOBRETENSIONES
bull CAUSAS
ndash Descargas atmosfeacutericas (t = micros)
ndash Sobretensiones por maniobras (t = micros oacute ms)
ndash Permanentes a frecuencia industrial (L T
largas) (t = s oacute min)
bull Consecuencia
ndash Esfuerzo en aislamiento
ndash Calentamiento de nuacutecleo magneacutetico
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
2 Tipos de Sobretensiones Sobretensiones temporales Sobretensiones de maniobra Sobretensiones atmosfeacutericas Por su lugar de ocurrencia Sobretensiones internas Las temporales y de maniobra Sobretensiones externa Las atmosfeacutericas
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Representacioacuten de las sobretensiones
10-6
10-4
10-2
100
102 10
4
1
2
3
4
5
6
7
0
V pu
Sobretensiones ATMOSFERICAS
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones temporales
Um 144 173 =Tensioacuten
pico de fase
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
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24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
CLASES Y FORMAS DE SOBRETENSION
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
LAS SOBRETENSIONES
Las sobretensiones pueden dar lugar a la
descomposicioacuten de los Hidrocarburos que conforman el
Aceite aislante y al envejecimiento del papel debido al
efecto de las descargas o al arco eleacutectrico que se pueden
producir los cuales alcanzan altas temperaturas
El efecto corona se produce por la ionizacioacuten del aire y de
los gases contenidos en el aceite del Transformador lo
que conduce a la descomposicioacuten del aceite
En resumen diremos que el efecto combinado de estos
agentes puede afectar seriamente el funcionamiento
normal de los Transformadores en aceite
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
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8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
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10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
El Fenoacutemeno del Rayo
i (t)
liacutenea aeacuterea
i 2
i 2
i = corriente de descarga total en funcioacuten del tiempo
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
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4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
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24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
1600 KV 800 KV
12000A
6000 A6000 A 4400 A
800 A
CORRIENTES DE
PREDESCARGA
Rf Rf
SIN CORRIENTES DE
PREDESCARGA
CON CORRIENTES
DE PREDESCARGA
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
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8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Caracteristica funcional del pararrayo
A = Pararrayos
T = Transformador
E = Flujo de la energiacutea
U = Onda de Sobretensioacuten incidente
v = Velocidad de U
e = Extremo de liacutenea
UP = Nivel de proteccioacuten A
Tensioacuten Residual UP
U v
A
T
E
BIL del Transformador
Maacutergen de proteccioacuten
e
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
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8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
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8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
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Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
C
A T B B
Consumi- dor
Red de Baja Tensioacuten (pe 400 V) Red de distribucioacuten de Media Tensioacuten (pe 22 kV)
A Pararrayos de MT (pe POLIM-D) B Pararrayos de Baja Tensioacuten (pe LOVOS) C Capacidad respecto a tierra del equipo protegido
B T
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
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Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
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Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
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2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
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24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Aplicacioacuten de Pararrayos
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
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8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
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Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Aplicacioacuten de Pararrayos
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
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2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
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8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
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4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
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0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Paacutera-raios para aplicaccedilatildeo em Subestaccedilotildees
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
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2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
SOBRETENSION PERMANENTE
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
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2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Caracteriacutestica de Materiales Magneacuteticos
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
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2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
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4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
SOBRETENSION CONTINUA
jj IjIsenIjII Fe
ioacutenmagnetizacdeoreactivacomponente
V
peacuterdidaslasdeactivacomponente
V
excitacioacutendeovaciodecorriente
000 cos
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
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10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
SOBRECARGA
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
2 172 161 150 138 126 113 169 158 146 134 122 108 165 153 141 128 116 102
4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
CLASES DE AISLAMIENTO
Clase aislamiento Y A Ao E B F H C Tmaacutex en degC 90 105 115 120 130 155 180 gt180
AISLAMIENTO TEMPERATURA
B 130degC
F 155degC
H 180degC
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
1 189 175 161 146 130 112 182 168 154 138 120 102 174 158 143 126 108
2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
1 198 186 172 158 144 128 192 179 165 150 135 118 184 170 156 140 123 105
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4 152 144 134 124 114 103 152 141 133 122 112 101 150 142 132 122 111 100
8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
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Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
ordmC Aislamiento Conductor
120 ordmC
(a) (b)
(c)
(d)
130 ordmC
140 ordmC
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
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24 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100 084 138 128 120 110 100
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
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8 146 138 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099 146 137 129 119 109 099
24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
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- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
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10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 199 183 164 146 125 200 188 171 152 132 110 192 175 156 134 112
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2 164 152 141 128 115 100 160 149 137 124 110 095 156 144 131 118 104
4 146 137 127 116 104 090 145 136 125 114 102 088 144 134 125 112 101
8 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101 086 140 130 121 111 101
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Tiempo de
Sobrecarga
en horas
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
12 200 200 196 179 162 143 200 200 185 168 149 129 200 188 171 152 132 109
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24 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098 144 136 126 118 108 098
Fecha20-07-01 Resultan inferiores a la carga previa Constante de tiempo aprox 24 h
VordmBordm _ Se ha considerado 20 liacutemite de carga maacutexima Peacuterdidas cobre fierro aprox 5
90
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
Carga previa al pico
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
50
Temperatura ambiente maacutexima ordmC
70
Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC Temperatura ambiente maacutexima ordmC
SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION (HASTA 2000 KVA)
Sobrecarga sin exceder la temperatura nominal de los bobinados
Sobrecarga con 10 ordmC de temperatura adicional en los bobinados
Carga previa al pico
50 70 90
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
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0 0
20 0
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Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
ENVEJECIMIENTO
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Concepto Corrientes y tensiones con frecuencias correspondientes a
muacuteltiplos enteros de la frecuencia fundamental
Armoacutenicos
G rap h 0
( V )
- 10 0 0
- 80 0
- 60 0
- 40 0
- 20 0
0 0
20 0
40 0
60 0
80 0
10 0 0
t ( s)
0 0 0 0 0 1 0 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 00 7 0 00 8 0 00 9 0 01 0 01 1 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7
Distorsiones de la forma de onda
3ra
5ta 9no 7mo
onda deformada
Onda fundamental
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Causas Cargas de conexioacuten directa a los sistemas
Generadores y motores CA (Fuerza magnemotriz)
Transformadores (Saturacioacuten y corriente energizacioacuten)
Conexioacuten de neutro de transformadores
Laacutemparas de descarga
Hornos a arco
Compensadores tipo reactor saturado
etc
Cargas conectadas mediante Conversores Rectificadores motores CC controlados
Inversoresmotores de induccioacuten
Electroacutelisis por rectificacioacuten
Ciclo conversores motores siacutencronos
Hornos de induccioacuten
Cargadores de bateriacuteas
etc
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Causas Reguladores
Hornos de induccioacuten controlados por reactores
saturados
Cargas de controladas por tiristores
Velocidades dos motores CA controlados por tensioacuten de
estator
Reguladores de tensioacuten a nuacutecleo saturado
Computadoras
Electrodomeacutesticos con fuentes conmutadas
Compensadores estaacuteticos Vars
Variadores de frecuencia (Driver)
etc
Armoacutenicos
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
Consecuencias Transformadores
Sobrecargas y sobrecalentamientos en equipos
y subsecuente reduccioacuten de vida uacutetil
Sobretensiones armoacutenicas y solicitaciones de
aislamiento en los dispositivos y reduccioacuten de
vida uacutetil
Operacioacuten inadvertida del equipo eleacutectrico
Aumento de consumo de la energiacutea eleacutectrica
Mayores peacuterdidas en cobre y nuacutecleo
Peacuterdidas parasitas (Corriente Eddy)
Mayor corriente fluyendo por los devanados
delta
Distorsiones de la forma de onda
