ACTIVIDAD No. 3 UNIDAD III“TRAZO DE CURVA DE DAÑO A UN TRANSFORMADOR”

3. Transformadores.

Los transformadores son una de las máquinas más empleadas en la vida cotidiana del ser humano, ya que con ellos se pueden elevar o reducir valores de tensión y corriente en los circuitos de corriente alterna (CA). Finalmente, el transformador permite trasmitir energía eléctrica a grandes distancias (desde las centrales generadoras, subestaciones hasta el usuario) y distribuir en forma segura a industrias, comercios y finalmente a los hogares.

Este equipo es el elemento más importante y costoso de una subestación, se encuentra en todos los niveles de tensión. En el esquema de protección de un transformador se toman en cuenta aspectos propios del equipo como son: capacidad, tensión, tipo, conexión y aplicación, así como el principio de detección de fallas eléctricas, mecánicas y térmicas

3.1. Curva ANSI (American National Standard Institute).

La curva ANSI (American National Standard Institute), representa la máxima capacidad que puede soportar el transformador sin dañarse cuando es sometido a esfuerzos mecánicos y térmicos ocasionados por un cortocircuito. Para calcular la curva ANSI es necesario clasificar a los transformadores en categorías como se muestra en la tabla 3.1

La categoría del transformador define la forma de la curva ANSI. Esta curva se presenta en la figura 3.1.

Cada uno de los puntos que se aprecian en la figura 3.1 se deben calcular en base a la tabla 3.2, esta tabla indica las características tiempo y corriente a los cuales se deben calcular los puntos de la curva ANSI, para el cálculo de los puntos ANSI se debe tomar en cuenta la categoría del transformador la cual se obtiene en la tabla 3.1.

Donde:Zt = Impedancia del transformador en por unidad en base a los kVA con enfriamiento OA.Zs = Impedancia de la fuente en por unidad en base a los kVA de transformador con enfriamiento OA.Ipc = Corriente en A a plena carga del transformador en base a su capacidad con enfriamiento OA.

Al calcular los puntos de la curva ANSI es necesario verificar que la impedancia del transformador no sea menor a las indicadas en la Tabla 3.3.

EJEMPLO

1.- Trazar la curva de daño de un Transformador 1,500 kVA, a 13.8 kV/2.4 kV, conexión delta en el primario y estrella en el secundario, su impedancia es de 5.75 %. Trazar también el valor de la corriente nominal (IN).

Paso 1.- Definir la de categoría del trasformador mediante el uso de la tabla 3.1. De acuerdo su capacidad en kVA y su número de fases, resulta ser de: CATEGORÍA II, por lo cual su curva ANSI se representa por CUATRO PUNTOS.

Calcular la corriente nominal (IN), la cual se considera igual a la corriente a plena carga (Ipc), mediante la siguiente fórmula:

kVAIN = Ipc = ---------------------------- √3 x kV

1,500 kVAIN = Ipc = -------------------------------- = 62.75 A √3 x 13.8 kV

Paso 2.- Realizar el cambio de impedancia del transformador la cual se obtiene:

5.75%Zt = ---------------- = 0.0575 p.u. 100

Paso 3.- De acuerdo con la categoría del transformador obtener de la tabla 3.2. El tiempo (t) y la Corriente (I) para cada uno de los puntos ANSI que indican en la fig. 3.1n según sea el caso.

Punto ANSI 1 se obtiene con: 62.75 A

t1 = 2 seg I1 = ------------------------------ = 1,091.39 A 0.0575

Punto ANSI 2 se obtiene con:0.7 x 62.75 A

t2 = 4.08 seg I2 = ------------------------------ = 763.98 A 0.0575

Punto ANSI 3 se obtiene con:0.7 x 62.75 A

t3 = 2,551 x 0.05752 = 8.434 seg I3 = ------------------------------ = 763.98 A 0.0575

Punto ANSI 4 se obtiene con:

t4 = 50 seg I4 = 5 x 62.75 A = 313.77 A

Tabla de resultados para graficar la curva de daño

Puntos a Graficar Tiempo (seg) Corriente (A)Punto ANSI 1 2 1,091.39Punto ANSI 2 4.08 763.98Punto ANSI 3 8.434 763.98Punto ANSI 4 50 313.77

Nota: Antes de graficar los puntos ANSI verifique que la tensión en el lado primario del transformador sea el mismo que el que se menciona en parte de debajo de la hoja logaritmica (Tensión de referencia), si es la misma entonces no hay que hacer ningun ajuste de relación a los valores calculados de corriente. En caso contrario se deberá calcular el ajuste de relación como se hizo en la actividad 2, para los motores que estaban conectados a 480 V.

EJERCICIO

2.- Calcular y trazar la curva de daño de un Transformador 12,500 kVA, 69 kV/13.8 kV, conexión delta en el primario y estrella en el secundario, impedancia del transformador 8.0 % y la impedancia de la fuente es de 2.5 %. Trazar también el valor de la corriente nominal (IN).

3.- Calcular y trazar la curva de daño de un Transformador 500 kVA, 13.8 kV /0.48 kV, conexión delta en el primario y estrella en el secundario, impedancia 6.75 %. Trazar también el valor de la corriente nominal (IN).

Notas: 1.- Fecha de entrega 14 de Noviembre, en el Laboratorio de Ingeniería Eléctrica2.- Resultados de la actividad 17 de Noviembre3.- Evaluación de la unidad III 19 de Noviembre4.- Considerar las mismas indicaciones de la actividad No. 1

Curva de daño del transformador de 1,500 kVA.

Curva del fusible 80EPROTELEC

Curva de energización

del Transformador

Curva de daño del transformador de 12,500 kVA.

Curva 0.2 relevador SEL 351

Curva de energización

del Transformador

Curva de daño del transformador de 500 kVA.

Curva del fusible 40EPROTELEC

Curva de energización

del Transformador