domingo, 16 de enero de 2011

Equipos Primarios De Una Subestacion Electrica

ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE UNA SUBESTACIÓN

Los elementos que constituyen una subestación se pueden clasificar en elementos principales y elementos secundarios.

ELEMENTOS PRINCIPALES

1. Transformador.

2. Interruptor de potencia.

3. Restaurador.

4. Cuchillas fusibles.

5. Cuchillas desconectadoras y cuchillas de prueba.

6. Apartarrayos.

7. Tableros duplex de control.

8. Condensadores.

9. Transformadores de instrumento.

ELEMENTOS SECUNDARIOS

1. Cables de potencia.

2. Cables de control.

3. Alumbrado.

4. Estructura.

5. Herrajes . 6. Equipo contra incendio.

7. Equipo de filtrado de aceite.

8. Sistema de tierras.

9. Carrier.

10. Intercomunicación.

11. Trincheras, conducto, drenajes.

12. Cercas.

TRANSFORMADOR

Un transformador es un dispositivo qué:

a) Transfiere energía eléctrica de un circuito a otro conservando la frecuencia constante.

b) Lo hace bajo el principio de inducción electromagnética.

c) Tiene circuitos eléctricos que están eslabonados magnéticamente y aislados eléctricamente.

d) Usualmente lo hace con un cambio de voltaje, aunque esto no es necesario.

ELEMENTOS QUE CONSTITUYEN UN TRANSFORMADOR

1. Núcleo de circuito magnético.

2. Devanados.

3. Aislamiento.

4. Aislantes.

5. Tanque o recipiente.

6. Boquillas.

7. Ganchos de sujeción.

8. Válvula de carga de aceite.

9. Válvula de drenaje.

10. Tanque conservador.

11. Tubos radiadores.

12. Base para rolar.

13. Placa de tierra.

14. Placa de características.

15. Termómetro.

16. Manómetro.

17. Cambiador de derivaciones o taps.

CLASIFICACION DE TRANSFORMADORES.

Los transformadores se pueden clasificar por:

a) La forma de su núcleo.

1. Tipo columnas.

2. Tipo acorazado.

3. Tipo envolvente.

4. Tipo radial.

b) Por el número de fases.

1. Monofásico.

2. Trifásico.

c) Por el número de devanados.

1. Dos devanados.

2. Tres devanados.

d) Por el medio refrigerante.

1. Aire.

2. Aceite.

3. Líquido inerte.

e) Por el tipo de enfriamiento.

1. Enfriamiento O A.

2. Enfriamiento O W.

3. Enfriamiento O W /A.

4. Enfriamiento O A /A F.

5. Enfriamiento O A /F A/F A.

6. Enfriamiento F O A.

7. Enfriamiento O A/ F A/F O A.

8. Enfriamiento F O W.

9. Enfriamiento A/A.

10. Enfriamiento AA/FA.

f) Por la regulación.

1. Regulación fija.

2. Regulación variable con carga.

3. Regulación variable sin carga.

g) Por la operación.

1. De potencia.

2. Distribución

3. De instrumento

4. De horno eléctrico

5. De ferrocarril

1. Tanques

2. Tubos radiadores

3. Núcleo (circuito magnético)

4. Devanados

5. Tanque conservador

6. Indicador de nivel de aceite

7. Relé de protección (Buchholz)

8. Tubo de escape

9. Y 10. boquillas o aisladores de porcelana

11. Tornillos opresores

12.Conexión de los tubos radiadores

13. Termómetro

14. Bases de rolar

15. Refrigerante

LOS TIPOS DE ENFRIAMIENTO MAS EMPLEADOS EN TRANSFORMADORES SON LOS SIGUIENTES:

TIPO OA

Sumergido en aceite con enfriamiento propio. Por lo general en transformadores de más de 50 kva se usan tubos radiadores o tanques corrugados para disminuir las pérdidas; En capacidades mayores de 3000kva se usan radiadores del tipo desmontable. Este tipo de transformador con voltajes de 46kv o menores puede tener como medio de enfriamiento líquido inerte aislante en vez de aceite.

El transformador OA es el tipo básico y sirve como norma para capacidad y precio de otros.

TIPO OA/FA

Sumergido en aceite con enfriamiento propio, por medio de aire forzado. Este básicamente un transformador OA con adición de ventiladores para aumentar la capacidad de disipación de calor.

TIPO OA/FA/FOA

Sumergido en aceite con enfriamiento propio a base de aire forzado y aceite forzado. Este transformador es básicamente un OA, con adición de ventiladores y bombas para la circulación de aceite

TIPO FOA

Sumergido en aceite, enfriado con aceite forzado y con enfriador de aire forzado. Este tipo de transformadores se usa únicamente donde se desea que operen al mismo tiempo las bombas de aceite y los ventiladores; tales condiciones absorben cualquier carga a pico a plena capacidad.

TOPO OW

Sumergido en aceite y enfriado con agua. En este tipo de transformadores el agua de enfriamiento es conducida por serpentines, los cuales están en contacto con el aceite aislarte del transformador. El aceite circula alrededor de los serpentines por convicción natural.

TIPO AA

Tipo seco, con enfriamiento propio, no contiene aceite ni otros líquidos para enfriamiento; son usados en voltajes nominales menores de 15 Kv en pequeñas capacidades.

TIPO AFA

Tipo seco, enfriado por aire forzado. Estos transformadores tienen una capacidad simple basada en la circulación de aire forzado por ventiladores o sopladores.

CONTROL DEL TRANSFORMADOR

1. Temperatura del transformador.

2. Presión del transformador

3. Nivel de aceite o liquido

4. Rigidez del aceite (Dieléctrica)

CONTROL DE TEMPERATURA DEL TRANSFORMADOR

La temperatura de un transformador se lee por medio de termómetros de mercurio y, en algunos casos, por medio de termopares colocados en los devanados que alimentan a milivóltmetros calibrados en °C.

Existen varios métodos para controlar la temperatura; los mas modernos son el control de temperatura por medio del dispositivo de imagen térmica con relevador T.R.O., y la protección por relevador Buchholz.

El método de IMEGEN TERMICA se basa en que cualquier sobrecarga o corto circuito dentro del transformador se manifiesta como una variación de corriente. El dispositivo está constituido por un a resistencia de calefacción o caldeo; alrededor se encuentra una bobina cuya función es recibir la corriente de falla en los devanados, que se detecta por medio de un transformador de corriente.

La corriente que circula por la bobina, al variar, crea una cierta temperatura en la resistencia, y esto se indica en un milivóltmetro graduado en °C.

El milivóltmetro se conecta por medio de un puntero o un relevador T.R.O. que consiste de 3 micro-switch: el primero opera a una temperatura de terminada y acciona una alarma, el segundo lo hace a una temperatura límite y acciona a la bobina de disparo del interruptor, quedando e transformador fuera de servicio.

También el relevador Bochholz nos sirve para controlar la temperatura del transformador. Se usa en los transformadores que usan tanque conservador; su principio de operación se basa en que toda falla interna del transformador va acompañada de una producción de gases.

El relevador Buchholz se conecta en el tubo que va del transformador al tanque conservador, de manera que los gases producidos en aquel hagan que el aceite del tubo suba de nivel,: Al variar el nivel se mueven y los flotadores que tienen en su interior el relevador. Los flotadores, a moverse, accionan un circuito de alarma, y si la falla es mayor accionan el disparo.

La presión en los transformadores se controla normalmente por medio de manómetros que pueden tener accionamiento automático.

El nivel de aceite se controla mediante indicadores de nivel que así mismo pueden tener accionamiento automático. La rigidez dieléctrica del aceite se controla tomando muestras periódicamente del aceite del transformador por medio de la válvula de muestra que se encuentra colocada por lo general en la parte inferior del transformador.

CONECXIÓN DE TRANSFORMADORES

CONEXIÓN DELTA-DELTA

La conexión delta-delta en transformadores trifásicos se emplea normalmente en lugares donde existen tensiones relativamente bajas; en sistemas de distribución se utiliza para alimentar cargas trifásicas a 3 hilos.

CONEXIÓN DELTA-ESTRELLA

Esta conexión se emplea en aquellos sistemas de transmisión en que es necesario elevar voltajes de generación. En sistemas de distribución es conveniente su uso debido a que se pueden tener 2 voltajes diferentes (fase y neutro).

CONEXIÓN DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICO EN BANCOS TRIFÁSICOS

Los transformadores monofásicos se conectan en bancos trifásicos principalmente en dos tipos de circuitos:

CONEXIÓN DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS EN BANCOS TRIFÁSICOS

Los transformadores monofásicos se conectan en bancos trifásicos principalmente en dos tipos de circuitos:

a) En circuitos de muy alto voltaje.

b) En circuitos donde se requiera continuidad en el servicio. Normalmente se dispone de cuatro transformadores monofásicos, tres en operación y uno de reserva.

Las conexiones se hacen en transformadores monofásicos para formar bancos trifásicos son en general las mismas que se llevan a cabo en los transformadores trifásicos.

CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA

Esta conexión se emplea en tensiones muy elevadas, ya que se disminuye la cantidad de aislamiento. Tiene la desventaja de no presentar oposición a las armónicas impares; en cambio puede conectarse a hilos de retorno.

CONEXIÓN ESTRELLA-DELTA

Se utiliza esta conexión en los sistemas de transmisión de las subestaciones receptoras cuya función es reducir voltajes. En sistemas de distribución es poco usual; se emplea en algunas ocasiones para distribución rural a 20 Kv.

CONEXIÓN DELTA ABIERTA-DELTA ABIERTA

Esta puede considerarse como una conexión de emergencia en transformadores trifásicos, ya que si en un transformador se quema o sufre una avería cualquiera de sus fases se puede seguir alimentando carga trifásica operando el transformador a dos fases, solo que su capacidad disminuye a un 58.8% aproximadamente.

Los transformadores en V-V se emplean en sistemas de baja capacidad y usualmente operan como auto- transformadores.

OPERACIÓN DE TRANSFORMADORES EN PARALELO

Se entiende que tiene operación en paralelo aquellos transformadores cuyos primarios están conectados a una misma fuente y los secundarios a una misma carga.

RAZONES PARA LA OPERACIÓN DE TRANSFORMADORES EN PARALELO

1. SE CONECTAN TRANSFORMADORES en paralelo cuando las capacidades de generación son muy elevadas y se requeriría un transformador demasiado grande.

2. Para lograr un incremento en la capacidad de una instalación frecuentemente se presenta el aumento de carga, por lo que es necesario aumentar esa capacidad. En ves de comprar un transformador más grande se instala en paralelo con el ya existente otro de capacidad igual a la nueva demanda; esto resulta económicamente más conveniente.

3. Para dar flexibilidad de operación a un sistema

REQUISITOS PARA LA OPERACIÓN DE TRANSFORMADORES EN PARALELO

1. Igual relación de transformación, voltajes iguales en el lado primario y secundario.

2. Desplazamiento angular igual a 0.

3. Variación de las impedancias con respecto a las capacidades de los transformadores, en forma inversa.

4. Las relaciones de resistencias y reactancias deben ser equivalentes.

ESTUDIO ECONÓMICO DE LOS TRANSFORMADORES

a) Selección económica de la capacidad de un transformador.

1. Demanda inicial.

2. Demanda en “N” años.

3. Precio del transformador de demanda inicial. 4. Precio del transformador de demanda en “N” años.

Soluciones para los puntos anteriores

1. Instalar un transformador de capacidad 1 y dejar espacio para instalar otro de capacidad2.

2. Instalar un transformador para capacidades futuras.

b) Selección de ofertas de transformadores.

1. Precio inicial.

2. Pérdidas en Kw (consumo de energía en Kwh anualmente).

3. Costo de Kwh en el lugar de instalación.

4. Período de amortización.

ESPECIFICACIONES PARA TRANSFORMADORES

I Objetivo

II Información general.

III Datos para el diseño del transformador.

1. Número de unidades.

2. Tipo de transformador.

3. Clase que corresponde de acuerdo con las normas.

4. Frecuencia de operación.

5. Numero de devanados.

6. Relación de transformación en vacío.

7. Derivaciones a plena carga en el lado de alto voltaje

8. Derivaciones a plena carga en el lado de bajo voltaje. 9. Conexiones entre fases para alto voltaje y bajo voltaje.

10. Capacidad continua con una elevación de temperatura en el cobre de 55°C medida por aumento de resistencia sobre una temperatura ambiente de 40°C.

11. Sistema de enfriamiento.

12. Desplazamiento angular.

13. Altura de sitio de instalación.

14. Clase de aislamiento en los devanados (generalmente clase A).

15. Boquillas del lado de alto voltaje, bajo voltaje y neutro.

16. Cambiador de derivaciones con carga y sin carga.

17. Tipo de control, manual o automático.

18. Equipo requerido para el control.

19. Accesorios (ganchos de sujeción, termómetro).

20. Tipo de base, con riel o para rolar.

21. Refacciones

IV Planos e instructivos.

V Eficiencia

VI Pena por eficiencia.

VII Tipos de anticipos

VIII Lugar y fecha de concurso.

IX Inspección y aceptación del equipo usado en la fabricación.

X Garantía.

XI Garantía de calidad.

XII Finanzas.

PUESTA EN SERVICIO Y MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES

Antes de poner en operación un transformador dentro de una subestación eléctrica conviene efectuar una revisión de lo siguiente:

1. Rigidez dieléctrica del aceite. Una lectura baja de rigidez dieléctrica del aceite nos indicara suciedad, humedad en el aceite. Para corregir esto se filtra el aceite las veces que sea necesario hasta obtener un valor correcto.

2. Resistencia de aislamiento.

3. Secuencia de fases correctas (polaridad).

4. Tener cuidado de que las lecturas de parámetros (V,I,W) sean las adecuadas.

MANTENIMIENTO

Es el cuidado que se debe tener en cualquier tipo de máquinas durante su operación, para prolongar su vida y obtener un funcionamiento correcto.

En el caso particular de los transformadores se requiere poco mantenimiento, en virtud de ser maquinas estáticas. Sin embargo, conviene que periódicamente se haga una revisión de alguna de sus partes, como son:

1. Inspección ocular de su estado externo en general, para observar fugas de aceite, etc.

2. Revisar si las boquillas no están flameadas por sobre tensiones de tipo externo o atmosférico.

3. Cerciorarse de que la rigidez dieléctrica sea la correcta, según las normas.

4. Observar que los aparatos indicadores funcionen debidamente.

5. Tener cuidado que los aparatos de protección y control operen en forma correcta.

Auto-transformador

Es un dispositivo eléctrico estático que:

1. Transfiere energía de ciertas características de un circuito a otro con características diferentes, por conducción eléctrica e inducción electromagnética

2. Lo hace manteniendo la frecuencia constante.

3. Tiene un circuito magnético y, a diferencia del transformador sus circuitos eléctricos están unidos entre sí.

Por el número de fases los auto-transformadores se fabrican:

1. monofásicos

2. Trifásicos.

Auto-transformador monofásico.

Conexiones de auto-transformadores trifásicos.

a) Conexión delta.

b) Conexión estrella

APLICACIÓN DEL AUTO-TRANSFORMADOR

1. Arranque de motores de inducción a voltaje reducido.

2. Interconexiones de líneas de transmisión con relaciones de voltajes no mayores de 2 a 1.

3. Como regulador de voltaje limitado.

4. En bancos de tierra.

INTERRUPTORES

Un interruptor es un dispositivo cuya función es interrumpir y restablecer la continuidad en un circuito eléctrico.

Si la operación se efectúa sin carga (corriente), el interruptor recibe el nombre de desconectador o cuchilla desconectadora.

Sin embargo la operación de apertura o de cierre la efectúa con carga(corriente nominal), o con corriente de corto circuito (en caso de alguna perturbación), el interruptor recibe el nombre de DISYUNTOR O INTERRUPTOR DE POTENCIA.

Los interruptores en caso de apertura, deben asegurar el aislamiento eléctrico del circuito.

Estudiaremos inicialmente los interruptores de potencia por considerarse como uno de los elementos básicos de las subestaciones eléctricas, en particular de las de gran capacidad.

INTERRUPTORES DE POTENCIA

Los interruptores de potencia, como ya se mencionó, interrumpen y restablecen la continuidad de un circuito eléctrico. La interrupción la deben efectuar con carga o corriente de corto circuito.

Se construyen en dos tipos generales:

a) Interruptores de aceite.

b) Interruptores neumáticos.

Para comprender el proceso de interrupción de cualquier tipo de interruptor de potencia, consideremos que se pone un generador G en corto circuito al cerrar un interruptor D, como se ilustra. Al hacer esto circula una corriente muy grande que hace que opere automático el interruptor D.

En el instante de cerrar el interruptor se produce una corriente de corto circuito cuyo valor está limitado por la resistencia del circuito inducido y la reactancia de dispersión.

Pero, como se sabe, la resistencia del inducido es despreciable en comparación con la reactancia de dispersión.

Entonces la corriente de corto circuito inicial está limitada únicamente por la reactancia de dispersión. Debido al efecto electromagnético de la corriente, su valor disminuye y, en consecuencia, disminuye el valor de F.e.m., a que ésta da lugar, de tal manera que la corriente adquiere un valor permanente que depende del campo inducido y que está limitado por la reactancia síncrona.

Si en el instante de cerrar el interruptor D el voltaje es máximo, la corriente de corto circuito recibe el nombre de corriente de corto circuito simétrica y su oscilograma es semejante a la siguiente figura.

Si el interruptor se cierra en cualquier otro instante, entonces la corriente de corto circuito recibe el nombre de asimétrica.

Como hemos considerado que al cerrar el interruptor D y producirse la corriente de corto circuito este interruptor D se desconecta automáticamente, entonces las magnitudes características a considerar durante el proceso de cierre-apertura son las siguientes:

1. Voltaje nominal.

2. Corriente inicial de C.C.

3. Corriente de ruptura

4. Capacidad interruptiva P.

5. Voltaje de restablecimiento.

VOLTAJE NOMINAL

SE DEBE CONSIDERAR porque es el voltaje normal de operación del interruptor.

Corriente inicial de corto circuito

Es el valor instantáneo de la corriente de falla

Corriente de ruptura

Es el valor permanente de la corriente de C.C.

Capacidad interruptiva

Es la potencia de interrupción a una corriente Iv de ruptura para trifásico P.

VOLTAJE DE RESTABLECIMIENTO

Es el voltaje que se presenta en el interruptor después de la desconexión.

CICLO DE TRABAJO DE LOS INTERRUPTORES

El ciclo de trabajo de un interruptor consiste en una serie de operaciones (interrupciones) de apertura y cierre, o ambas a la vez, con el objeto de revisar su funcionamiento y someterlo a las condiciones de operación. El ciclo de trabajo normalmente lo proporcionan los fabricantes con una designación; Por ejemplo: Se designa con A a la apertura C y al cierre. Una designación de tipo A-3CA significa que el interruptor después de una apertura A permanece tres minutos abierto y cierra de nuevo para abrirse inmediatamente. El numero que se indica significa tiempo en minutos. En las designaciones estadounidenses se emplea la letra O para indicar apertura y C para cierre; así, la anterior designación se expresaría como O-3-CO

PRESTACIONES DE LOS INTERRUPTORES

Se denominan prestaciones de los interruptores a las condiciones de operación que puede darnos un interruptor y que se deben proporcionar como datos al fabricante para que bajo estas condiciones diseñen el dispositivo. Desde luego la más importante es la corriente de corto circuito, ya que es la que se somete al interruptor a las más exigentes condiciones de operación, y con esta corriente se debe de mencionar el interruptor. Sin embargo, existen otras que someten al interruptor a fuertes condiciones de operación, tales como el cierre de un interruptor sobre una falla existente, lo que provocan que se forme un arco antes de cerrarse los contactos; la fuerza electromagnética que se originan hace que los contactos no lleguen a cerrarse por el esfuerzo que se ha producido.

Otra condición que afecta la operación y que hay que tomar en cuenta para el dimensionado del interruptor la constituyen los reenganches a que se ven sometidos y que también originan arcos.

De lo anterior podemos deducir que los factores que afectan las prestaciones de los interruptores son las siguientes:

1. Interrupción de líneas por las que circulan corrientes inductivas con transformadores o bobinas en vació.

2. Interrupción de circuitos capacitivos (líneas con cargas capacitivas o líneas de muy alta tensión operando al vacío).

3. Interrupción de circuitos en la oposición de fases.

Interrupción de circuitos en líneas inductivas

Entre los factores que afectan las prestaciones de los interruptores se menciono la interrupción de circuitos por los que circulan corrientes inductivas, como son transformadores o bobinas en vacío. Desde luego que este se refiere a la alimentación por medio de líneas de transmisión, que es un caso interesante. Para entender el funcionamiento o fenómeno que se representa, consideremos el siguiente circuito.

R´ y L´ son la resistencia y la reactancia inductiva del circuito de alimentación, L y C son las capacitancias conductancias del circuito alimentado. La inductancia del circuito y la capacitancia de la línea, un instante antes de abrirse el interruptor debido a una falla en las inductancias del circuito en donde circulaba corriente, de tal manera que al abrirse almacenan cierta cantidad de energía magnética, la cual se descarga sobre la capacitancia del circuito, lo que hace que se presente un potencial debido a la energía almacenada por dicha capacitancia. Si la diferencia de potencial entre la capacitancia y el circuito de alimentación es grande, se produce un reencabado del arco entre los contactos.

Si la energía almacenada por la capacitancia es grande, este fenómeno se repite varias veces hasta que la energía disminuya a un valor tal que la diferencia de potencial sea pequeña.

INTERRUPCION DE CIRCUITOS CAPACITIVOS

Los circuitos capacitivos están representados por cargas capacitivas o líneas de alta tensión operando en vacío. Consideremos el segundo caso por ser e de mas importancia. En líneas de muy alta tensión y gran longitud se presenta un cierto valor de capacitancia; en estos circuitos la corriente y el voltaje están desfasados 90°, de tal forma que el voltaje al final de la línea es mayor que al principio, con lo que se tiene una diferencia de potencial “NATURAL” por las características del circuito. veamos este circuito:

Al producirse un corto circuito se abre el interruptor D quedando la línea en vació (por que no circula corriente). Entonces existe una diferencia de potencial entre los contactos del interruptor debido al potencial de la capacitancia; esté ase que se produzca al reencebado del arco, dando origen a un fenómeno semejante al del caso anterior al formarce un circuito oscilatorio LC entre la capacitancia y la inductancia de la línea.

INTERRUPCION DE CIRCUITOS EN OPOSICIÓN DE FASES

Inicialmente, cuando las centrales operaban aisladas el voltaje que se presentaba entre sus contactos después de una interrupción es el que se conoce como voltaje de reestablecimiento, y de los interruptores se construían de tal manera que el arco no se presentaba nuevamente entre los contactos, ya que la separación no lo permitía.

Este es clásico en sistemas de control-carga independientes.

Con el crecimiento de la demanda de energía eléctrica se presenta la necesidad de interconectar varios sistemas, de tal forma que en la actualidad son pocos los que trabajan en forma aislada.

Al interconectar varias centrales generadoras, la falla que ocurra en algún punto es alimentada desde varios lugares, por lo que al abrir el interruptor correspondiente se puede presentar el caso de de que las ondas de voltaje de dos centrales se encuentren en sus valores máximos opuestos. Entonces la tensión de restablecimiento en los contactos es el doble de la normal, lo que hace que se vuelva a formar el arco entre contactos, y se someta al interruptor a esfuerzos adicionales.

REENGANCHE RAPIDO

Se le conoce como un reenganche rápido a la operación de cierre de un interruptor después de una falla. El tiempo entre apertura y cierre de un interruptor después falla. El tiempo entre apertura y cierre debe ser lo más corto posible con objeto que no se pierda el sincronismo en los sistemas operando generadores en paralelo.

El lapso que permanece el interruptor abierto después de una falla se conoce como tiempo muerto y siempre es recomendable que su duración sea corta.

Por ejemplo, si el interruptor se abre por una falla transitoria, puede volver a cerrarse automáticamente después de un corto período y quedar el sistema operando normalmente; pero si la falla es permanente, al tratar de cerrarse se forma el arco nuevamente y los contactos se rechazan quedando el interruptor abierto en forma definitiva.

INTERRUPTOR DE ACEITE

Los interruptores de aceite se pueden clasificar en tres grupos:

1. Interruptores de gran volumen de aceite.

2. Interruptores de gran volumen

3. . Interruptores de pequeño volumen de aceite.

INTERRUPTORES DE GRAN VOLUMEN DE ACEITE

Estos interruptores reciben ese nombre debido a la gran cantidad de aceite que contienen: Generalmente se constituyen de tanques cilíndricos y pueden ser monofásicos. Los trifásicos son para operar a voltajes relativamente pequeños y sus contactos se encuentran contenidos en un recipiente común, separados entre sí por separadores (aislante).

Por razones de seguridad, en tensiones elevadas se emplean interruptores monofásicos (uno por base de circuitos trifásicos. Las partes fundamentales en estos interruptores son:

Tanques o recipientes …………………………1

Boquillas y contactos físicos………………….. 2–5

Conectores y elementos de conexión al circuito3

Vástago y contactos móviles………………….4–6

Aceite de refrigeración…. …………………….7

En general el tanque se construye cilíndrico, debido a las fuentes presiones internas que se presenten durante la interrupción. También el fondo del tanque lleva “costillas” de refuerzo para soportar estas presiones.

PROCESO DE INTERRUPCION

Cuando opera el interruptor debido a una falla, los contactos móviles se desplazan hacia abajo, separándose de los contactos móviles se desplazan hacia abajo, separándose de los conectadores fijos.

Al alejarse los contactos móviles de los fijos se va creando una cierta distancia entre ellos, y en función se estas distancias está la longitud del arc.

El arco de lugar a la formación de gases, de tal manera que se crea una burbuja de gas alrededor de los contactos que se desplaza una determinada cantidad de aceite. En la figura se ilustra el proceso inicial de interrupción.

Conforme aumenta la separación entre los contactos, el arco crece y la burbuja se hace mayor, de tal manera que al quedar los contactos en su separación total la presión ejercida por el aceites considerable, por lo que en la parte superior del recipiente se instala un tubo de fuga de gases.

INTERRUPTORES EN GRAN VOLUMEN DE ACEITE CON CAMARA DE EXTINCIÓN.

Los interruptores de grandes capacidades con gran volumen de aceite originan fuertes presiones internas que en algunas ocasiones pueden dar explosiones. Para disminuir estos riesgos se idearon dispositivos donde se forman las burbujas donde se forman las burbujas de gas, reduciendo las presiones a un volumen menor. Estos dispositivos reciben el nombre de “cámaras de extracción” y dentro de estas cámaras se extingue el arco. El procedimiento de extinción es el siguiente:

1. al ocurrir una falla se separan los contactos que se encuentran dentro de la cámara de extinción.

2. Los gases que se producen tienden a escapar, pero como se hallan dentro de la cámara que contiene aceite, originan una violenta circulación de aceite que extingue el arco.

3. Cuando los arcos se han extinguido, se cierran los elementos de admisión de la cámara.

En la figura se ilustra el diagrama de un interruptor de gran volumen de aceite con “cámara de extinción”

Los elementos principales de la cámara de extinción son el siguiente

El elemento de desconexión en los interruptores de gran volumen de aceite lo constituyen los contactos móviles. Estos contactos se pueden accionar en general de tres maneras distintas:

1. Mecánicamente, por medio de sistemas volante-bielas o engrane-bielas.

2. Magnéticamente, por medio de una electroimán conocido como bobina de disparo que acciona el trinquete de retención de los contactos móviles al ser energizado; se puede energizar manualmente (por medio de botón), o automáticamente (por medio de relevador).

3. La acción de conexión o desconexión se puede efectuar substituyendo el volante o los engranes con un motor eléctrico que puede operarse a control remoto.

Interruptores de pequeño volumen de aceite

Los interruptores de reducido volumen de aceite reciben este nombre debido a que su cantidad de aceite es pequeña en comparación con los de gran volumen. (Su contenido varía entre 1.5 y 2.5% del que contiene los de gran volumen.)

Se constituyen para diferentes capacidades y voltajes de operación y su construcción es básicamente una cámara de extinción modificada que permite mayor flexibilidad de operación.

En este tipo de interruptores la camara de exitacion del arco consiste fundamentalmente de las siguientes partes.

El funcionamiento de este interruptor es el siguiente:

4. al ocurrir una falla se desconecta el contacto móvil 3 originándose un arco eléctrico S.

5. A medida que sale el contacto se va creando una circulación de aceite entre las diferentes cámaras que constituyen el cuerpo.

6. Al alcanzar el contacto móvil si máxima carrera al aceite que circula violentamente extingue el arco por completo.

7. Los gases que producen escapan por la parte superior del interruptor.

Estos interruptores se fabrican por lo general de tipo columna.

Interruptores de aire

Debido al peligro de explosión e incendio que representan los interruptores en aceite, se fabrican los interruptores neumáticos, en los cuales la extinción del arco se efectúa por medio de un chorro de aire a presión.

INTERRUPTOR NEUMÁTICO

El aire a presión se obtiene por un sistema de aire comprimido que incluye una o varias impresoras, un tanque principal, un tanque de reserva y un sistema de distribución en caso de que sean varios interruptores. 1.Se fabrican monofásicos y trifásicos, para el uso interior o uso exterior. El proceso general se puede comprender con ayuda de la figura siguiente.

Cuando ocurre una falla la detecta el dispositivo de control, de tal manera que una válvula de solenoide acciona a la válvula principal (2),ésta se abre, permitiendo el acceso de aire a los aisladores huecos (1).

2.El aire a presión que entra en los aisladores huecos presiona por medio de un embolo a los contactos (5).

3.Los contactos (5) accionan a los contactos (6) que operan simultáneamente abriendo el circuito.

4.Como los aisladores huecos (1) se encuentran conectados directamente a las cámaras de extinción (3), al bajar los contactos (5) para accionar a los contactos (6) el aire a presión que se encuentra en los aisladores (1) entra violentamente a la cámara de extinción (3) extinguiéndose el arco.

VENTAJAS DEL INTERRUPTOR NEUMÁTICO SOBRE LOS INTERRUPTORES DE ACEITE.

1.Ofrecemos mejores condiciones de seguridad, ya que evita explosiones e incendios.

2.Interrumpe las corrientes de falla en menos ciclos (3 a 5).

3.Disminuye la posibilidad de ensebados de arco.

4.Es mas barato.

INTERRUPTOR DE EXPANSION

Los interruptores de expansión, al igual que los neumáticos, evita las explosiones e incendios. En este tipo de interruptores los contactos se encuentran dentro de una cámara de expansión semejante a la mostrada en la figura anterior. El proceso de interrupción se puede describir brevemente como sigue:

1.Cuando ocurre una falla, se acciona la pieza de contacto móvil que se encuentra dentro de la cámara de expansión.

2.al caer el contacto se establece el arco (6) en presencia del agua contenida en la cámara.

3.La temperatura a que da lugar el arco produce vapor de agua dentro de la cámara de condensación

4.el vapor producido en la cámara de condensación provoca una fuerte circulación de agua que extingue parcialmente el arco.

5.El vapor condensado en la cámara acabada de extinguir el arco al circular el H2O fría.

Los interruptores de expansión se utilizan para tensiones medianas (15–30Kv)

FORMAS DE OPERACIÓN PARA APERTURA Y CIERRE EN INTERRUPTORES DE ACEITE DE MEDIANA Y ALTA CAPACIDAD

Forma de operación: manual y automática.

Condición fundamental: que su mecanismo se encuentre en buenas condiciones (transformador de corriente, bobinas de disparo y elementos mecánicos.)

TIPOS DE CONEXIÓN

OPERACIÓN:

1El transformador de corriente detecta la falla y envia la señal a la bobina de disparo.

2.la bobina de disparo actúa el trinquete del dispositivo mecánico.

OPERACIÓN:

3.la flecha hexagonal es accionada por el volante o sistema de palanca (operación manual) o por la bobina de disparo (automática)

4.Los restos que se encuentran a presión en la parte superior del vástago lo accionan violentamente hacia abajo, desconectan el circuito.

5.La operación de cierre sé efectúa en forma semejante, pero en sentido inverso.

6.Los amortiguadores sirven para evitar que el contacto móvil sea rechazado al efectuarse el cierre.

OPERACIÓN: a) Desenergizar la bobina de disparo abriendo el contacto (2) que a su vez abre el contacto (1)

DIAGRAMA DE OPERACIÓN DE RECIENTE.

b) Si la falla persiste (bobina de corriente energizada) abrir el contacto (1) volviendo a operar el contacto (2). Esta operación se efectúa tres veces, al cabo de las cuales se acciona un dispositivo que impide que vuelva a accionarse.

En el mercado se encuentran del tipo 2-AC-15 seg.

C) El dispositivo que se traba el revelador también trabaja cuando el interruptor se abre manualmente.

SISTEMA DE OPERACIÓN DE LOS INTERRUPTORES NEUMÁTICOS.

OPERACIÓN DE APERTURA

1.Al detectar la falla, la señal se transmite a la bobina de apertura (neumática de solenoide) que abra la válvula de salida (2). El aire entra a la válvula principal y hace descender el émbolo.

2. En la operación central del embolo se encuentran la barra (acoplada) que acciona el dispositivo mecánico. 3. La operación de cierre se efectúa energizando la bobina de cierre, y por tanto el proceso es contrario.

SISTEMA DE RESIRTES COMPRIMIDOS

PRUEBAS DE INTERRUPTORES

Las pruebas que generalmente se efectúan a los interruptores o antes de poner en servicio un sistema son los siguientes:

1. Prueba de prestación.

Sirve para determinar el valor de la corriente de apertura o de la corriente de cierra en algunos casos (corriente de falla).

a.

2. Prueba de sobrecargo

Sirve para comprobar si el interruptor soporta la corriente de sobrecarga fijada.

3.Prueba de temperatura.

Sirve para verificar el comportamiento del interruptor a la tensión nominal y comprobar la calidad de los aislantes empleados

4.Prueba de presión.

Nos permite comprobar la resistencia del tanque a las presiones internas originadas en una falla.

7.Prueba de funcionamiento.

Es la ultima prueba que nos permite comprobar el funcionamiento correcto de los dispositivos de control y mecánico, fundamentalmente la operación simultánea de los polos de desconexión.

ESPECIFICACIONES PARA INTERRUPTORES DE POTENCIA

Veamos las especificaciones que se deben dar para la compra o fabricación de un interruptor de potencia. De todos los tipos estudiados hay gran diversidad y al igual que en las transformadores se deben especificar generalidades, función del interruptor en la subestación, si la subestación es de tipo interior o intemperie, si es de accionamiento manual o automático.

Entre los datos técnicos que se deben proporcionar se pueden mencionar como funcionamiento los siguientes:

a) Tensión normal de operación.

b) Corriente nominal.

c) Corriente de ruptura en KA.

d) Capacidad de ruptura en MVA.

e) CAPACIDAD de ruptura para S SRG, de duración de falla.

ALGUNAS CAPACIDADES COMERCIALES DE INTERRUPTORES

Tipo “GC” Un solo tanque.

Características. 14.4 KV 100, 250, 500 MVA.

TIPO “G” Tres tanques.

Características. 14.4 hasta 69 KV, −500 hasta 2500 MVA. Usado en transmisiones de potencia.

TIPO “GM” Montado sobre el piso.

Características. 69 hasta 1614 KV, −1500 hasta 1500 MVA. Empleando en sistemas de trasmisión.

TIPO “GW” 230 KV a 345 KV 1200 a 1600 Amp.

Este interruptor se emplea para circuitos de líneas de alto voltaje en que se requiere una capacidad de interrupción muy rápida, y con características de reenganche rápido efectivo.

RESTAURADORES

En los sistemas de distribución, además del problema de la protección de los equipos eléctricos, se representan el de la “continuidad” del servicio, es decir la protección que se planea en las redes de distribución se hace pensando en los dos factores mencionados anteriormente.

Para satisfacer esta necesidad se ideo un interruptor de operaciones automáticamente que no necesita de accionamiento manual para sus operaciones de cierre o apertura (la operación manual se refiere al mando por control remoto), es decir, construido de tal manera que un disparo o un cierre está calibrando de antemano y opera bajo bajo una secuencia lógica predeterminada y constituye un interruptor desacuerdo con las necesidades de la red de distribución que se va a proteger.

Este interruptor recibe por tales condiciones el nombre de restaurador.

Un restaurador no es mas que un interruptor de aceite con sus tres contactos dentro de un mismo tanque y que opera en capacidades interruptivas relativamente bajas y tensiones no muy elevada.

Los restauradores normalmente esta construidos para funcionar con tres operaciones de recierre y cuatro aperturas con un intervalo entre una y otra calibrada entre mano en la ultima apertura el cierre debe ser manual ya que indica que la falla es permanente.

OPERACIÓN DE UN RESTAURADOR

El restaurador opera en forma semejante a un interruptor trifásico, ya que sus contactos móviles son accionados por un vástago común, conectados y desconectados en forma simultanea.

El proceso de apertura y recierre se puede describir brevemente como sigue:

1. cuando ocurre una falla la bobina de disparo se energiza y actúa sobre un trinquete mecánico que hace caer a los contactos móviles

2. los contactos móviles disponen de resortes tensionados de tal forma que la apertura es rápida al caer los contactos móviles energizan la bobina de recierre que se encuentran calibrada para operar con un cierto intervalo.

3. la bobina de recierre acciona un dispositivo mecánico que opera los contactos móviles, conectándose nuevamente con los contactos fijos.

4. si la falla es transitoria, el restaurador queda conectado y preparado para otra falla; si la falla es permanente repetira todo el proceso anterior hasta quedar fuera según sea el numero de resierres para el cual se ha calibrado.

La interrupción del arco tiene lugar en una cámara de excitación que contiene los contactos.

Los restauradores que más se emplean son los de tipo R y W.

Restaurador tipo R

El restaurador tipo R es semejante en su construcción al tipo W, pero se emplea para capacidades menores. A continuación se dan algunos datos de este tipo de restaurador.

Voltaje nominal 2.4----−14.4 KV

Corriente nominal 25---−400 Amp.

Voltaje de diseño 15.5 KV

Restaurador tipo W

Se construye, en forma parecida al tipo R, pero es un poco más robusto.

Voltaje nominal 2.4-----−14.4 KV

Corriente nominal 100----−560 Amp.

Voltaje de diseño 15.5 KV

En las siguientes tablas se encuentran especificadas las capacidades comerciales de ambos tipos de restauradores.

CUCHILLA FUSIBLE

La cuchilla fusible es un elemento de conexión y desconexión de circuitos eléctricos. Tiene dos funciones: como cuchilla desconectadora, para lo cual se conecta y desconecta, y como elemento de protección.

El elemento de protección lo constituye el dispositivo fusible, que se encuentra dentro del cartucho de conexión y desconexión. El dispositivo fusible se selecciona deacuerdo con el valor de corriente nominal que va a circular por él, pero los fabricantes tienen el correspondiente valor de corriente de ruptura para cualquier valor de corriente nominal.

Los elementos fusibles se construyen fundamentalmente de plata (en casos especiales), cobre electrolítico con aleación de plata, o cobre aleado con estaño.

Existen diferentes tipos de cuchillas fusibles, de acuerdo con el empleo que se les dé. Entre los principales tipos y características tenemos los siguientes:

CUCHILLAS DESCONECTADORAS

(SECCIONADORES)

la cuchilla desconectadora es un elemento que sirve para desconectar físicamente un circuito eléctrico.

Por lo general se operan sin carga, pero con algunos aditamentos se puede operar con carga, hasta ciertos límites.

Clasificación de cuchillas desconectadoras

Por su operación:

a) con carga (con tensión nominal)

b) Sin carga (con tensión nominal)

Por su tipo de accionamiento:

a) Manualb) Automático

Por su forma de desconexión:

a) Con tres aisladores, dos fijos y un giratorio al centro (horizontal), llamado también de doble arco.

b) Con dos aisladores (accionados con pértiga), operación vertical.

Por la forma en que se instala, la cuchilla recibe el nombre de:

Vertical LCO.

Horizontal standard

c) Con dos aisladores, uno fijo y otro giratorio en el plano horizontal.

d) Pantógrafo o separador de tijera.

e) Cuchilla tipo “AV”

f) Cuchilla de tres aisladores, el de centro movible por cremallera

g) Cuchillas desconectadoras con cuernos de arqueo

h) Cuchilla tripolar de doble aislador giratorio

Algunas capacidades comerciales de cuchillas desconectadoras

Cuchillas de operación vertical en grupo, para montaje a la intemperie (dos aisladores).

Voltaje nominal 7.5, 15, 23, 34.5, 46, 69 KV

Corriente continuada 600, 600, 600, 600, 600, 600 AMPS.

Frecuencia 50–60 Hz.

Apertura de cuchillas 90°

Cuchillas de operación vertical, para montaje a la anterior (dos aisladores). Desconexión con pértiga

Voltaje nominal 6, 7.5, 15, 23, 30 KV

Corriente continuada 600, 600, 600, 600, 600 Amps.

Frecuencia 50–60 Hz.

Apertura de cuchillas 90°

Se recomienda usarlas para operación en grupo hasta 15KV.

Cuchillas de operación vertical (una por fase) para instalación a la intemperie.

Cuchillas de operación horizontal con un aislador giratorio al centro, tipo intemperie, para operación en grupo.

Voltaje nominal 7.5, 15, 34.5, 46, 69, 84 KV

Corriente continuada 600, 600, 600, 600, 600, 600, 600 Amp.Frecuencia 50.60 Hz.

Apertura 90°

También se fabrican, para los mismos voltajes y corrientes, de 1200 amperes.

Cuchillas de operación horizontal con dos aisladores giratorios, tipo intemperie, para operación en grupo por barra de mando.

Cuchillas de operación vertical de doble arco tipo “AV” para intemperie, operación individual.

Voltaje nominal 7.5, 14.4, 23, 34.5 KV

Corriente continuada 600, 600, 600, 600 Amp. 1200, 1200, 1200, 1200 Amp.

Frecuencia 50–60 Hz.

Las cuchillas que con voltajes mayores de 161 KV son de manufactura especial y el fabricante proporciona los datos de diseño.

Para tensiones elevadas se emplean cuchillas con cuernos de arqueo y puesta a tierra. Estas cuchillas son semejantes a los de cuerno de arqueo y conexión de puesta a tierra.

APARTARRAYOS

Las sobretensiones que se presentan en las instalaciones de un sistema pueden ser de dos tipos:

1. sobretensiones de tipo atmosférico.

2. sobretensiones por fallas en el sistema.

En el estudio que ahora trataremos nos ocuparemos de las sobretensiones de tipo atmosférico.

Apartarrayos. El apartarrayos es un dispositivo que nos permite proteger las instalaciones contra sobretensiónes de tipo atmosférico.

Las ondas que presentan durante una descarga atmosférica viajan a la velocidad de la luz y dañan al equipo si no se tiene protegido correctamente; para la protección del mismo se deben tomar en cuenta los siguientes aspectos:

1. descargas directas sobre la instalación

2. descargas indirectas

De los casos anteriores el mas interesante, por presentarse con mayor frecuencia, es el de las descargas indirectas.

El apartarrayos, dispositivo que se encuentra conectado permanentemente en el sistema, opera cuando se presenta una sobretensión de determinada magnitud, descargando la corriente a tierra.

Su principio general de operación se basa en la formación de un arco eléctrico entre dos explosores cuya operación esta determinada de antemano deacuerdo a la tensión a la que va a operar.

Se fabrican diferentes tipos de apartarayos, basados en el principio general de operación; por ejemplo: los más empleados son los conocidos como “apartarrayos tipo autovalvular” y “apartarrayos de resistencia variable”.

El apartarrayos tipo autovalvular consiste de varias chapas de explosores conectados en serie por medio de resistencias variable cuya función es dar una operación más sensible y precisa. se emplea en los sistemas que operan a grandes tensiones, ya que representa una gran seguridad de operación.

El apartarreyos de resistencia variable funda su principio de operación en el principio general, es decir, con dos explosores, y se conecta en serie a una resistencia variable. Se emplea en tensiones medianas y tiene mucha aceptación en el sistema de distribución.

La función del aparterrayos no es eliminar las ondas de sobretensión

Presentadas durante las descargas atmosféricas, sino limitar su magnitud a valores que no sean perjudiciales para las máquinas del sistema.

Las ondas que normalmente se presentan son de 1.5 a 1 microseg. (Tiempo de frente de onda). La función del apartarrayos es cortar su valor máximo de onda (aplanar la onda).

Las sobretensiones originadas por descargas indirectas se deben a que se almacenan sobre las líneas cargas electrostáticas que al ocurrir la descarga se parten en dos y viajan en ambos sentidos de la línea a la velocidad de la luz.

Los apartarrayos protegen también a las instalaciones contra descargas directas, para lo cual tiene un cierto radio de protección. Para mayor seguridad a las instalaciones contra las cargas directas se instalan unas varillas conocidas como bayonetas e hilos de guarda semejantes a los que se colocan en las líneas de transmisión.

La tensión a que operan los apartarrayos se conoce técnicamente como tensión de cebado del apartarrayos.

El condensador se emplea como filtro con los apartarrayos de los generadores.

EQUIPO CARIER DE COMUNICACIÓN

Algunas líneas largas llevan equipo carrier para comunicación, que es más confiable, más económico que el alambre piloto de comunicación, aun cuando el equipo terminal es mas complicado que el requerido para intercomunicación con alambre piloto.

Hay instalaciones en que el costo del equipo carrier es elevado, por lo que a veces se reduce al uso del canal carrier regular o telefónico de emergencia para el control del supervisor.

En las mismas instalaciones, la ayuda de los capacitores de acoplamiento requeridos para el canal carrier pueden ser usados también como capacitores de potencial, tomando su poder expansivo de los transformadores (potencial expansivo), los cuales pueden ser otra vez utilizados para muestras de voltaje a través de los relevadores de protección.

Contrariamente a la practica común, el alambre piloto de comunicación toma una comparación cuantitativa de las corrientes en las dos terminales, lo cual no sucede en la comunicación por equipo carrier, existiendo la simple posibilidad de la señal transmitida, esto es, el carrier puede estar en una de las dos posiciones: apagado o encendido.

En la siguiente figura muestra el equipo requerido para un sistema de comunicación común y corriente. En cada terminal de la línea de transmisión protegida con relevadores se protege a un sistema carrier, ósea una unidad protector-transmisor y a su capacitor de acoplamiento, además de la trampa de línea. Los relevadores son de tipo de alta velocidad y pueden ser para cada fase y para cada tierra.

La unidad transmisora- receptora se asemeja a un simple radiotelegrafio transmisor y receptor. El transmisor consiste en un oscilador maestro y un amplificador de potencia, tiene una potencia de salida de 5 a 40 watts y opera a una frecuencia que puede ser ajustada a cualquier valor entre 50 y 150 Hz.

El receptor tiene un detector y algunas veces un bulbo relevador, su potencia de salida está dada por el relevador de protección; cada receptor está conectado a una de las dos terminales de la línea y está en concordancia con la frecuencia del transmisor en la otra terminal.

Cualquiera de los dos puede ser utilizado para transmisión en ambas direcciones y puede usarse para transmitir a diferentes frecuencias si así se desea.

Sobre una línea multiterminal todos los transmisores-receptores deberán ser sintonizados a la misma frecuencia, de tal manera que cada receptor responda al transmisor del otro extremo o al transmisor de la misma terminal.

Un sintonizador está para igualar el receptor y el transmisor a la misma línea de transmisión. La unidad transmisor-receptor se instala algunas veces afuera de la casa de tableros y cerca del capacitor de acoplamiento a través de un cable coaxial.

La batería de reserva de la instalación es utilizada como fuente de potencia.

La unidad receptor-transmisor se conecta al conductor de la línea de transmisión de alto voltaje por medio de un capacitor de acoplamiento. Este consta de un banco de capacitores sumergidos en aceite en un recipiente de porcelana y conectados en serie para aumentar la resistencia de la línea de alto voltaje. Se pone a tierra a través de una bobina de choque (del orden de 100 mili henrys).

El banco de capacitores sumergidos en aceite tiene una capacitancia de 1/1000 de micro farad, dando una impedancia de un poco menor de 1000000 de ohms a la corriente de la línea: la inductancia de la línea del otro lado, ofrece una baja impedancia a la corriente de 60 Hz. La reactancia del capacitor de acoplamiento a la corriente del carrier es compensada por la inductancia ajustable en el sintonizador de la línea operada.

Una trampa de línea consiste en una combinación de inductancias y capacitancias en paralelo ajustadas a la frecuencia del carrier; se conecta en serie con el conductor de línea en cada extremo de la línea de transmisión protegida.

El propósito de la trampa es confiar la potencia del carrier a la selección protegida: así se asegura una amplia resistencia de la señal, que no es afectada por la operación de interruptores o por fallas de línea a tierra o sobre otro circuito.

El circuito carrier puede consistir de dos o tres alambres de línea o de un alambre con retorno a tierra. El circuito con retorna a tierra tiene una atenuación más grande de interferencias más altas que el circuito metálico de dos o tres alambres; por otro lado se requiere solo la mitad de capacitores de acoplamiento y trampas de onda. Sin embargo, para enviar el problema de las interferencias se prefiere para la comunicación el circuito de dos a tres alambres.

TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTO

Se denominan transformadores para instrumento los que se emplean para alimentación de equipo de medición, control o protección. Los transformadores para instrumento se dividen en dos clases:

1. Transformadores de corriente

2. Transformadores de potencial

Transformadores de corriente

Se conoce como transformador de corriente a aquél cuya función principal es cambiar el valor de la corriente de uno más o menos elevado a otro con el cual se pueda alimentar a instrumentos de medición. Control o protección, como amperímetros, wátmetros, instrumentos registradores, relevadores de sobrecorriente, etc.

Su construcción es semejante a la de cualquier tipo de transformador, ya que fundamentalmente consiste de un devanado primario y un devanado secundario. La capacidad de estos transformadores es muy baja, se determina sumando las capacidades de los instrumentos que se van a alimentar, y puede ser 15, 30, 50, 60, y 70 VA.

Estos transformadores son generalmente de tamaño reducido y el aislamiento que se emplea en su construcción tiene que ser de muy buena calidad. Pudiendo ser en algunos casos resinas sintéticas (compound), aceite o líquidos no inflamables (Pyranol, clorextol, etc.).

Como estos transformadores normalmente van a estar conectados en sistemas trifásicos, las conexiones que se pueden hacer con ellos son las conexiones normales trifásicas entre transformadores (delta estrella, delta, etc.). Es muy importante en cualquier conexión trifásica que se haga conectar correctamente sus devanados de acuerdo con sus marcas de polaridad, y siempre conectar el lado secundario a tierra.

Hay transformadores de corriente que operan con relativamente bajas; estos transformadores pueden construirse sin devanado primario, ya que el primario lo constituye la línea a la que van a conectarse. En este caso a los transformadores se les denomina tipo dona.

La representación de un transformador de corriente en un diagrama unifilar es la siguiente:

Las relaciones de transformación son de diferentes valores, pero la corriente en el devanado secundario normalmente es de 5 amperes.

Transformadores de potencial

Se denomina transformador de potencial a aquél cuya función principal es transformar los valores de voltaje sin tomar en cuenta la corriente. Estos transformadores sirven para alimentar instrumentos de medición, control o protección que requieran señal de voltaje.

Los transformadores de potencial se construyen con un devanado primario y otro secundario; su capacidad es baja, ya que se determina sumando las capacidades de los instrumentos de medición, control o protección que se van a alimentar, y varían de 15 a 60 VA. Los aislamientos empleados son de muy buena calidad y son en general los mismos que se usan en la fabricación de los transformadores de corriente.

Se construyen de diferentes relaciones de transformación, pero el voltaje en el devanado secundario es normalmente de 115 volts. Para sistemas trifásicos se conectan en cualquiera de las conexiones trifásicas conocidas, según las necesidades. Debe tenerse cuidado de que sus devanados estén conectados correctamente de acuerdo con sus marcas de polaridad.

Representación de un transformador de potencial en un diagrama unifilar:

Los transformadores de instrumento tienen diferente precisión de acuerdo con el empleo que se les dé. A esta precisión se le denomina clase de precisión y se selecciona dé acuerdo con la siguiente lista:

Clase de precisión

0.1. Los pertenecientes a esta clase son generalmente transformadores patrones empleados en laboratorios para calibración por contratación.

0.2. Los de esta clase pueden emplearse como transformadores patrones o para alimentar instrumentos que requieran mucha precisión, como son instrumentos registradores, controladores, aparatos integrados, etc.

0.5 Los transformadores pertenecientes a esta clase se emplean comúnmente para alimentar instrumentos de medición normal, como son amperímetros, voltímetros, wátmetros, barómetros, etc.

3. Los transformadores para instrumento que pertenecen a esta clase son empleados normalmente para alimentar instrumentos de protección como son relevadores; la tolerancia permitida en esta clase es de 2.5 al 10%.

Especificaciones para transformadores de instrumento

a) Transformador de corriente

1. función a desempeñar

2. Relación de transformación (corriente primaria)

3. Tensión de operación

4. Clase de precisión y tolerancia

b) Transformador depotencial

8. Función a desempeñar

9. Relación de transformación (voltaje primario)

10. Colocación de las boquillas (en caso de subestación a la intemperie)

11. Clase de precisión y tolerancia.

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