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EL TRANSFORMADOR

1. Efectos de los soportes antivibratorios Los soportes antivibratorios o soportes el sticos pueden ser utilizados para reducir eficazmente los ruidos transmitidos por el suelo por l transformado ndice de transmisi n de la fundamental del ruido 100 Hz del orden del 5 En cambio la utilizaci n de soportes antivibratorios para limitar vibraciones transmitidas al transformador debe ser objeto de un estudio detallado teniendo en cuenta el espectro de las aceleraciones especificadas Para vibraciones de frecuencia baja inferiores a 30 Hz puede producirse la amplificaci n de la vibraci n con riesgo de resonancia lo que puede da ar la instalaci n Transporte y manutenci n Transporte A los choques y vibraciones de transporte se a aden las presiones debidas a las aceleraciones sufridas por el material en curso de desplazamiento Aceleraciones longitudinales debidas al arranque y el frenado de veh culos de transporte hasta 0 5 9 Aceleraciones transversales en el momento de los cambios de direcci n del veh culo Para limitar el impacto de estas fuerzas vinculadas con el transporte el transformador debe estar colocado con su eje longitudinal paralelo al sentido de la marcha Para evitar el balanceo debe estar sujeto firmemente sobre l chasis del cami n con la ayuda de cinchas tensas Para prevenir desplazamientos debe estar bloqueado a nivel del bastidor con la ayuda de calas clavadas o atornill
2. A causa del desarrollo de los materiales magn ticos y de la realizaci n industrial de los circuitos magn ticos la inductancia magnetizante no saturada es muy grande y la resistencia DC es muy escasa en los transformadores de potencia de reciente concepci n Las corrientes de vac o de estos transformadores son generalmente muy bajas el impacto de una componente de corriente continua es todav a m s marcada En ciertas configuraciones de la red el ctrica del usuario la fuerte disminuci n de la impedancia magnetizante del transformador puede crear resonancias el ctricas con otros elementos capacitivos de la red cables condensadores Estas ltimas pueden llegar a provocar la aver a del transformador Fen menos creados por la presencia de una corriente continua Las principales consecuencias por la presencia de una componente continua inyectada en el arrollamiento de un transformador son 1 la saturaci n del material magn tico del circuito magn tico 2 la muy fuerte diminuci n de la impedancia magnetizante del transformador 3 la resonancia el ctrica interna de los arrollamientos del transformador 4 el aumento del nivel de ruido 5 el aumento de la corriente de vac o lo y de las p rdidas en vac o Po 1 Saturaci n del circuito magn tico Si un transformador es alimentado por la tensi n alterna de la red y al mismo tiempo esta sometido a una inyecci n de corriente continua DC en un arrollamien
3. 82 tensi n simple Va 1 tensi n compuesta qua Fig 1 Tensi n lado continua formas de onda para un ngulo de cebado de 2 Fig 2 Tensi n lado red alterna huecos de conmutaci n En la pr ctica cuando un convertidor es alimentado por un transformador la inductancia interna de la red de alterna X se descompone de hecho en dos inductancias res es la inductancia c clica de la red de distribuci n de energ a esta es tanto m s peque a cuanto m s grande es la potencia de cortocircuito de la red con reagrupa la inductancia de fuga del transformador situado entre la red y el convertidor y las inductancias de conmutaci n destinadas a limitar las variaciones de di dt en el cebado de los tiristores La forma de onda de la tensi n en bornes de la red es en realidad la de la figura 3 4 Merlin Gerin Schneider Electric E CT ST O AA E E AA e e a mr a BI En E a En b cn o e u m me en u DT a N AAA AAA ze I EE j E Oo o A E A E tensi n en bornes de la red upg Figure 3 Desacoplo de la red alterna huecos de conmutaci n 83 Merlin Gerin Schneider Electric 84 Red el ctrica de la instalaci n considerada Esquema de la instalaci n El esquema de la instalaci n el ctrica es el indicado en la figura 4 2500 kVA 20kV 410W Transformdor de aislamiento Rectificador Cargador de baterias Ondulador Contactor est tico Figura 4
4. Soluciones propuestas por Schneider Electric Frente a este fen meno con arreglo al tipo de arm nicos y de su importancia existen 2 tipos de soluciones a veces complementarias propuestas por Schneider Electric El sobredimensionamiento del transformador desde su concepci n La colocaci n de sistemas de filtros para proteger la instalaci n Sobredimensionamiento del transformador Desde un punto de vista t rmico los transformadores deben ser sobredimensionados para tener en cuenta corrientes arm nicas que generan p rdidas especiales suplementarias En el caso de una red contaminada por arm nicos de corriente los documentos de armonizaci n HD 428 y HD538 definen respectivamente para los transformadores en aceite y secos de distribuci n ya instalados coeficientes de reducci n de potencia determinados a partir de la tasa y rango de los arm nicos de corriente 45 gt La curva siguiente extra da del proyecto de la Gu a de aplicaci n IEEE 519 de 1996 da la desclasificaci n t pica a aplicar a un transformador alimentando cargas electr nicas h u I 4 u a z EEE T e E g a di i ii H E e Tin a TN c a t CAA GM Tasa de desclasificaci n a aplicar a un transformador que ali menta cargas electr nicas Ejemplo desclasificaci n del 40 si el transformador alimenta el 40 de carga electr nica gt La norma UTE C15 112 suministra un
5. Edificio terciario u Bun EE Inform tica climatizaci n alumbrado ascensores Industria papel cart n EE pl stico transporte enrollado desenrolada Industrias tratamiento agua bombeo soldadura Manutenci n elevaci n EEE gr as Leyenda aaa totalmente adaptado Bu totalmente adaptado tecnicamente pero econ micamente no optimizado u soluci n satisfactoria Cualquiera que sea la soluci n elegida es muy importante el di logo entre cliente y el corresponsal Schneider Electric antes del pedido del material con objeto de evitar decepciones en su funcionamiento por consecuencias a veces desagradables Schneider Electric L mites t rmicos del transformador SE Schneider Electric Merlin Gerin 51 92 El Merlin Gerin Schneider Electric factor de carga temperatura ambiente en L Ejemplo de un transformador previsto para un ambiente m ximo de 40 C Sobrepasando en 5 C la temperatura ambiente la norma prev un factor de desclasificaci n de 0 97 para un funcionamiento continuo del transformador sin disminuci n de la duraci n de vida Un transformador de 1000 kVA deber entonces desclasificarse a 970 kVA sin embargo para un ambiente inferior de 10 C este mismo transformador podr funcionar a 1040 kVA Schneider Electric Calentamiento de los transformadores Sin otras especificaciones por parte del cliente el transformador est dimensionado para
6. transformador Doa I valor cresta m xima es decir la primera cresta T constante de tiempo de amortiguamiento El valor de cresta m xima es definida con relaci n a n valor de cresta de la corriente nominal del transformador Ne n pura gt A t tulo de ejemplo se adjunta el cuadro de las corrientes de conexi n lado alta tensi n de los transformadores MT BT secos TRIHAL Relaci n le In y constante de tiempo 1 en EEE 800 1000 1250 i 400 630 Um lt 24 kV i Ucc 4 E Um lt 24 kV 1 10 0 10 0 10 0 10 0 9 5 Ucc 6 KA S K is a Um 36 kV le In Ucc 6 Para mayor Srecidien consulte la ficha t cnica LA aparatos LARA O PA servicio LARA SCHNEIDER para aparatos especiales Estos valores est n definidos para la conexi n por el arrollamiento de alta tensi n arrollamiento exterior Los valores son muy superiores si conectamos por el arrollamiento interior caso de transformadores elevadores principalmente en MT MT consulte al servicio t cnico SCHNEIDER 5 Merl n Gerin Schneider Electric Schneider Electric El funcionamiento de los transformadores Consecuencias de una desconexi n intempestiva en la puesta en tensi n del transformador La desconexi n intempestiva en la puesta en tensi n del transformador debido a una mala regulaci n de las protecciones corresponde al fen meno del corte de una corriente puramente inductiva susceptible de causar
7. La corriente en vac o lo es aproximadamente el 1 de la corriente nominal del transformador por lo que una componente continua de aproximadamente el 3 de la corriente nominal saturara completamente el circuito magn tico Una d bil componente de corriente continua orden de magnitud de 5 a 100 A seg n el tama o del circuito magn tico del transformador llega a saturar completamente este circuito Esta saturaci n crea un aumento muy significativo del nivel de ruido del material en servicio La norma CEI 60076 10 1 Gu a del Usuario Determinaci n de los Niveles Ac sticos del transformador dan una curva del nivel de ruido del transformador expresado en dB A en funci n del m ltiplo de la corriente de vac o lo Esta curva aplicada a los transformadores de gran potencia es la siguiente Y 22 20 18 16 14 12 10 il u BEE u u Bun BEE 7 WA Fa 7 HASN HUONI AAN HAUA TA 6 A 2 o A eje X Componente de corriente continua en unidades de la corriente AC en vacio a ii Pd D eje Y Aumento del nivel sonoro en dE A Aumento del nivel sonoro con corriente DC en los Arrollamientos 5 Aumento de la corriente de vac o lo y de las p rdidas en vac o Po La presencia de una componente de corriente continua satura el material chapas Hierro Silicio del circuito magn tico El nivel de inducci n magn tica en este circuito aumenta significativamente y tiende hacia
8. n de reglaje Nivel m ni 30 Defectos a tierra Umbral lt 20 Imax defecto a tierra y gt 10 calibre TC si 3TC Temporizaci n 0 1 segundos si MALT en la red Temporizaci n funci n de la selectividad si MALT en el transformador Diferencial de tierra Umbral 10 In sin temporizaci n M xima corriente de neutro Nivel 10 Imax defecto a tierra temporizaci n selectividad cronom trica con salidas y llegadas M xima tensi n residual Nivel 10 Vr sea 30 de Vn temporizaci n selectividad cronom trica con salidas y llegadas Schneider Electric 8 Merlin Gerin 13 14 El Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Maniobras repetitivas de disyuntores Impacto sobre los transformadores Merin Gerin 15 16 El Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Un fen meno conocido hace tiempo La interacci n entre el transformador y disyuntor particularmente en los disyuntores de vac o es un fen meno descrito en la literatura electrot cnica en numerosos art culos ver bibliograf a al final del texto que explican las m ltiples aver as sobre los arrollamientos de transformadores Todos estos art culos revelan que en ciertas condiciones detalladas a continuaci n las tensiones transitorias en bornes del transformador son generadas por la interacci n entre el transformador el disyuntor la carga y el sistema el ctrico En efecto durante las maniobras d
9. n de tierra en dicho secundario para proteger los equipos situados en la red de BT juego de barras salidas Es necesaria igualmente una protecci n en la puesta a tierra con el fin de proteger la parte de la red situada aguas arriba de esta llegada arrollamientos secundarios del transformador enlaces hacia el disyuntor impedancia y enlaces de puesta a tierra Esta ltima protecci n puede realizarse por una protecci n situada en la conexi n de puesta a la tierra por una protecci n de m xima tensi n residual por una protecci n diferencial de tierra MV orLV Tipo de protecci n para transformador MT BT de gran potencia Si la puesta a tierra del neutro est situada a nivel del juego de barras una sola protecci n ser suficiente en la llegada siendo considerada como una salida de un generador homopolar 12 fe Merlin Gerin Schneider Electric Recomendaciones de regulaci n de las protecciones Temperatura interna 38 49T Arrollamientos de trafos secos Alarma 140 C disparo 150 C A BT Umbral gt In Pr Calibre gt In Maxima corriente a tiempo independiente 1 25 l 8r lt Umbral bajo lt 0 8 Ic min BTMT temporizacion gt tgr At segundos 1 25 lcc max gr lt Umbral alto lt 0 8 I min MT t 0 1 segundos M xima corriente a tiempo dependiente Umbral bajo de tiempo inverso selectivo con BT Umbral alto gt Icc BT instant neo Diferencial de porcentaje Pendiente 15 extensi
10. C carga normal a 100 carga normal a 0 carga normal a 50 56 fe Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Limitaciones normalizadas de calentamientos La norma CEl 726 limita el calentamiento medio del transformador en r gimen nominal estabilizado mientras que la gu a de carga CEl 905 limita la temperatura m xima del punto m s caliente de los arrollamientos durante las sobrecargas del transformador Seg n estas normas las temperaturas admisibles son de gt Para los bobinados 145 C en r gimen estable para una temperatura ambiente anual de 20 C lo que corresponde a una temperatura de 155 C diaria y no sobrepasando en ning n caso 165 C El calentamiento medio de los bobinados est limitado en tal caso a 100 K con el r gimen asignado 190 C m ximo en sobrecarga sin sobrepasarlo en ning n caso gt Para el circuito magn tico las partes met licas y otros materiales adyacentes la norma prescribe la temperatura no debe en ning n caso alcanzar un valor tal que perjudique al circuito magn tico u otros materiales adyacentes Circulaci n de aire en el CT Seg n el emplazamiento de los transformadores la circulaci n de aire se efect a de forma diferente si uno de los transformadores est m s cerca de la entrada de aire fresco estar mejor refrigerado que el que este m s alejado de esta entrada Indicamos seguidamente algunas indicaciones para refrigerar adecuadament
11. Electric Schneider Electric Introducci n Este documento tiene por objeto describir y explicar el impacto de los esfuerzos mec nicos externos sobre los transformadores es decir aquellos que no resultan de su funcionamiento el ctrico pero pueden ser debidos al transporte a la manutenci n a la instalaci n de los aparatos y a fen menos naturales tales como los se smos El resultado de este an lisis permitir concretar las precauciones a tomar En el momento del proyecto de los transformadores En el momento de su manipulaci n Sobre el lugar de instalaci n S lo un producto espec ficamente estudiado podr responder a este tipo de esfuerzos Deber n conocerse y cuantificarse antes del estudio del material y solicitarse en el momento del pedido ya que implica una fuerte repercusi n en el precio del transformador Las solicitaciones mec nicas Los golpes en el transporte y la manipulaci n Normalmente el transformador es transportado por cami n tren barco o incluso en avi n En estas condiciones un transformador puede estar sometido a golpes en su manipulaci n Estos sucesos est n normalizados seg n la norma NF H 00 060 de Junio de 1991 y simulados por ensayos realizados en laboratorio tales como Ca da vertical del material por desequilibrio desde una altura de 20 cm Choques horizontales en un plano inclinado con velocidad de impacto de 1 85 m s Las vibraciones Ciertas aplic
12. auxiliares est n abiertos Esto permite limitar el tiempo durante el cual las resistencias est n insertadas en el circuito y por tanto la cantidad de calor producida de manera que se obtiene una gran duraci n de vida El dispositivo ha sido objeto de patente 41 42 El Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Los arm nicos y los transformadores 43 44 J Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric a Merlin Gerin Los arm nicos poluci n de redes el ctricas Las redes de BT y MT est n sometidas cada vez m s a arm ni cos de corriente y de tensi n que las polucionan Estos arm nicos est n generados por cargas no lineales cada vez m s presentes en las redes actuales cargas que integran variadores de frecuencia reguladores de corriente continua hornos de inducci n alimentaci n de seguridad iluminaci n econ mica y de l mparas de descarga Las soluciones preventivas b sicas posibles para atenuar los efectos de estos arm nicos consisten en posicionar las cargas polucionantes al principio de la red reagrupar las cargas polucionantes separar las fuentes de alimentaci n utilizar transformadores con grupos de conexi n especiales disponer inductancias en la instalaci n elegir un esquema de conexi n a tierra adaptado Estos arm nicos de corriente y tensi n pueden comprometer fuertemente los transformadores hasta destruirlos
13. conectadas en serie y aumentan fuertemente su resistencia si una de ellas se expone a una temperatura l mite fijada por construcci n un convertidor electr nico vigila permanentemente la resistencia de las sondas si detecta una resistencia muy elevada abre un contacto para dar una orden 2 rampas de ventiladores tangenciales fijados a ambas partes de cada columna arrancan por orden del convertidor para inyectar aire ambiente a trav s de los arrollamientos Esta protecci n est dimensionada para funcionamiento permanente en r gimen nominal del transformador de tal forma que los ventiladores no funcionan en permanencia ya que se paran tan pronto como la temperatura alcance un nivel por debajo del umbral de alarma A potencia nominal el nivel de alarma se activa para temperatura ambiente diaria 30 C si en el pedido se especifica ambiente m ximo 40 C y el nivel de disparo se activa para temperatura ambiente m xima 40 C si en el pedido se especifica ambiente m ximo 40 C Los ventiladores arrancan a potencia nominal a una temperatura ambiente correspondiente a la ambiente anual si en el pedido se especifica ambiente m ximo 40 C con el fin de que el nivel de alarma no se active antes de la puesta en marcha de los ventiladores Los ventiladores funcionan durante 20 minutos despu s que la temperatura haya disminuido 20 C En la pr ctica la disminuci n de temperatura es superior a 20 C hasta 50 C F
14. de Asturias Edif Centroelena parcela 46 Oficina 1 F 33428 LLANERA Asturias Tel 98 526 90 30 Fax 98 526 75 23 E mail del oviedo es schneider electric com GALICIA SUR VIGO Ctra Vella de Madrid 33 bajos 36214 VIGO Tel 986 27 10 17 Fax 986 27 70 64 E mail del vigo es schneider electric com LEON Mois s de Le n Bloque 43 bajos 24006 LEON Tel 987 21 88 61 Fax 987 21 88 49 E mail del leon es schneider electric com DIRECCION REGIONAL NORTE Delegaci n VIZCAYA Estartetxe 5 Planta 4 2 48940 LEIOA Vizcaya Tel 94 480 46 85 Fax 94 480 29 90 E mail del bilbao es schneider electric com Delegaciones ALAVA Portal de Gamarra 1 Edificio Deba Oficina 210 01013 VITORIA GASTEIZ Tel 945 123 758 Fax 945 257 039 CANTABRIA Avda de los Castros 139 D 2 D 39005 SANTANDER Tel 942 32 10 38 942 32 10 68 Fax 942 32 11 82 GUIPUZCOA Parque Empresarial Zuatzu Edificio Urumea planta baja Local n 5 20018 DONOSTIA SAN SEBASTIAN Tel 943 31 39 90 Fax 943 21 78 19 E mail del donosti es schneider electric com NAVARRA Pol Ind de Burlada Iturrondo 6 31600 BURLADA Navarra Tel 948 29 96 20 Fax 948 29 96 25 Bac de Roda 52 Edificio A 08019 Barcelona Tel 93 484 31 00 Fax 93 484 33 07 http www schneiderelectric es 080056 B07 DIRECCION REGIONAL SUR Delegaci n SEVILLA Avda de la Innovaci n s n Edificio Arena 2 Plant
15. degradaci n de los aislantes y un envejecimiento prematuro del material El principio del efecto chimenea El aire caliente es menos denso que el aire fr o y se eleva de forma natural en el aire ambiente de forma que el aire caliente que sale del transformador en funcionamiento asciende hacia el techo del local Una ventilaci n eficaz consiste en la capacidad de arrojar el aire caliente hacia lo m s alto del local para ello una entrada de aire fr o debe situarse tambi n lo m s bajo posible sobre una pared del local y una salida de aire caliente lo m s alta posible sobre el muro opuesto Schneider Electric r Merlin Gerin 65 66 Cuanto m s altura libre exista por encima del transformador m s importante es la cantidad de aire que asciende y por tanto mejor ser la refrigeraci n del material Poner el aire fr o por encima del transformador impide al aire caliente salir del aparato La consecuencia es la elevaci n peligrosa de la temperatura del transformador Es el ejemplo t pico de la climatizaci n que se coloca encima de los aparatos calientes aunque exista mucho fresco en el local el transformador elevar su temperatura hasta producir alarma de la protecci n t rmica si est equipado de ella Si Carece de tal protecci n ser n sus aislantes los que envejecer n prematuramente El usuario solo tendr como soluci n parar la climatizaci n para resolver su problema Wentilaci n natural del lo
16. disyuntor de MT al vac o est muy cerca del transformador muy d bilmente cargado lt 10 Potencia nominal o fuertemente cargado inductiva o capacitivamente grandes longitudes de cables o condensadores al lado del secundario 2 Las redes con neutro aislado o puesto a tierra por fuertes impedancias pueden igualmente generar sobretensiones transitorias oscilatorias de AF en el momento de maniobras de los disyuntores vac o Para ilustrar el primer caso se han realizado varias simulaciones de redes el ctricas con el EMTP ATP seg n el modelo siguiente Ls paraf Lec Acc L Tensi n Red kV 10 1 0 5 10 15 20 file FTO1_RT pl4 x vart v PRIA v PRIB v PRIC Tensiones por fase Schneider Electric L L Ten R L c ble paraf Caracter sticas de los elementos de la red e Pcc red 60 y 300 MVA e Disyuntor en vac o modelo estad stico calibrado sobre ensayos e Longitud de los cables 30 100 y 1000 m e Potencia transformador 250 630 1000 1250 y 2500 kVA e Tensi n nominal 10 y 20 kV e Carga del transformador 10 y 50 de la potencia nominal Resultados sin filtro de atenuaci n Configuraci n detallada configuraci n ae kVA m _B26TI6MI 30 630 50 60 1a 30 30 Tensi n m x entre fases transformadores Referencia de la Potencia B23T12F1 30 2500 10 BI3TI6M1 30 630 50 30 9 Formas de las tensiones MT en los bornes del transfo
17. en el lugar de la resistencia R instalada de origen en el 3 circuito de medida del convertidor Z Para el tipo T el convertidor digital lleva una salida FAN destinada al arranque de los ventiladores tangenciales V ase tambi n la opci n de medida y control con rel s SEPAM donde es posible adem s el control del transformador por imagen t rmica Merlin Gerin Schneider Electric epepusulosda ejuan9 ua Jaua oa Je39 sopeoequia ssjellsjey seJopezijige od A s0y99S9P SP OJUSIWIEJEIL UOIeoIUNWUIO99 9 Y J3JUDI 61 Y 4e39 ejeg j9ulaju esiuo oa 3 Mm lt iks LL O 811 Je39 erBInJapIs seb A es winbonad epewey A eono o N ls Ye wW u O O 601 4 49 AQUIONY 207 Je39 UOQIDe UauIe o1by sa l1Je90 194 A OMSIN pas elblaua ap uUOIONgqLISIP UOIDINPOLY tir Je39 vor Je39 SOJ91107 92 oO Y Yu LU O N Oo oO O N gt 1 e pum 49 z 0 YN Oo 49 oO O 20V Je39 UOIE NSSAU a UOIEINPZT salueine soy sajejoH Je39 SOIIHWIONI SEUIINO x o amp gt Lo co o Q o q O q 4 lt lt x lt to w T T w LU LU LU LU LU O O O O eA1oeaJ u OJUO e C N Eo L 09 01 UUORUSSUI 91 op enu JOJSUeJ A s3 pellur7 epejelsui seInNIEAOINY EINIEWINU 91998 0 Jd sa e911199 9 UOIIEIEJISUI ns ap UOZe JO9 ja IOPEW OJSUEN ns ajuauwepe
18. esquema unifilar de instalaci n tipo 5 Merl n Gerin Schneider Electric Schneider Electric Los par metros de la red son los siguientes Potencia de cortocircuito Pc de la red de alimentaci n del arrollamiento de AT del transformador de 150 MVA Transformador y ondulador est n instalados uno al lado del otro la longitud de los cables no exceden de 2 m Cuatro onduladotes de 400 kVA cada uno est n conectados en paralelo sobre el secundario del transformador pero durante las medidas no existe m s que un ondulador de 400 kVA en servicio Transformador seco encapsulado Trihal de potencia nominal de 2500 KVA Resultados La realizaci n de este estudio se ha realizado en dos etapas En una primera etapa las curvas han sido trazadas con una longitud de cable nula con el fin de verificar si su forma tiene relaci n con las medidas en la instalaci n La forma de onda de la figura 8 representa la tensi n entre fases en el secundario del transformador de 2500 kVA con Pce 50 MVA y Pearga 600 kVA a Merlin Gerin 85 86 00 a a a EI IIA nn ES a ee nn pra a a a a a nn i TENSICHENTRE PHASES Fl la Poesie Pehar sECUIN A i A 4 400 F ar i i PA i i i i i i i l i i 00 i f 5 n fa gl ae yv Oscllaci n del huec a Ak Y l a i i i PF j i E A l O Aa e TARA AAA Pr y pra AAA AAA uta aria el y F A al i Se _ L _ _ lo a Lo Lo
19. factor de desclasificaci n de transformadores en funci n de las corrientes arm nicas k 1 02 A PEE Valores t picos e Corrientes de forma rectangular espectro en 1 h k 0 86 e Corriente tipo convertidor de frecuencia THD 50 k 0 80 en realidad la forma de la se al de corriente se aproxima a una forma rectangular este es el caso de todos los rectificadores de corriente rectificadores trif sicos hornos de inducci n gt La norma ANSI C57 110 define un coeficiente de desclasifi caci n llamado factor K por la f rmula siguiente K u A ih Y h l S h 2 E 1 E hal 2i h este coeficiente de desclasificaci n factor K m s restrictivo es muy utilizado en Am rica del Norte En el ejemplo siguiente se obtiene un factor K igual a 13 Le a Arm nico de rango h Corriente arm nica I 5 30 T ZU 11 14 13 11 17 8 19 T 23 5 25 4 Considerar que el sobrecoste de un transformador dimensiona do con dicho factor K varia del 30 al 60 dentro de los m rgenes de potencias comprendidas entre 15 y 500 kVA a Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric a Merlin Gerin Esta soluci n de sobredimensionamiento solo puede ser con templada cuando es conocida la poluci n arm nica y transmitida al fabricante antes del estudio del transformador gt Otra soluci n preventiva que puede aplicarse a transforma dores consiste en utili
20. la muerte de 30 personas 10 000 animales e inician 7 000 incendios Provocan 20 000 cortes sobre las redes el ctricas y telef nicas destruyen numerosos transformadores y millares de aparatos electrodom sticos Cuando el rayo impacta sobre una estructura la corriente de rayo genera una sobretensi n de impulso importante El impacto del rayo con relaci n al material considerado permite distinguir a El impacto directo del rayo que alcanza directamente las instalacio nes el ctricas l neas a reas subestaciones La instalaci n de un pararrayos permite captar y llevar a tierra la corriente del rayo y as eliminar los efectos destructivos de la circulaci n de una fuerte corriente por los conductores 33 34 b El impacto indirecto del rayo es la manifestaci n mas o menos distante del impacto de rayo directo bajo uno de los tres aspectos siguientes gt las sobretensiones conducidas por la red consecuencia de un impacto sobre las l neas a reas Si el impacto ocurre sobre una red de MT la transmisi n por el transformador hacia la BT se realiza por acoplamiento capacitivo La transmisi n de una sobretensi n de rayo desde la MT hasta la BT se realiza por acoplamiento capacit vo de los arrollamientos del transformador gt la elevaci n del potencial de tierra que tiene lugar cuando la corriente del rayo se ha introducido en el suelo Esta variaci n de potencial de tierra compromete las instalacion
21. la inducci n de saturaci n de su material O DER 93 94 Las caracter sticas magn ticas del material magn tico se degradan y en consecuencia los niveles de corriente en vacio lo y de p rdidas en vac o Po aumentan significativamente Soluciones correctoras aplicables caso por caso En funci n de los niveles de corrientes continuas localizadas en la instalaci n deber n ser aplicadas acciones correctoras dependiendo de la concepci n del transformador Por ejemplo para un transformador Trihal de 2500 kVA 22000V 433V de una determinada instalaci n las soluciones correctoras potenciales est n ilustradas en el siguiente diagrama Presencia de componente de corriente continua NO Transformador est ndar Transformador est ndar No si la corriente continua Corriente continua gt 5A lt 5A Transformador con inducci n reducida No densidad de flujo si la corriente continua lt 30A Corriente continua 2 30A Transformador especial con entrehierro en el circuito magn tico si fa corriente continua gt 30 A a Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Conclusi n La inyecci n de corriente continua en los arrollamientos de un transformador tiene sensiblemente el mismo efecto en general que una puesta bajo tensi n de esta ltima conduciendo a una fuerte corriente de conexi n asim trica Durante el r gimen transitorio de puesta en tensi n de
22. p Esquema equivalente del transformador por fase visto lado MT primario L inductancia de fuga del transformador E perdidas en carga del transformador modelizado por una resistencia Lu inductancia magnetizante del transformador rf perdidas en vacio del transformador modelizado por una resistencia m relaci n de transformaci n 3 Resonancia interna en los arrollamientos del transformador Debido al descenso r pido de la impedancia magnetizante del transformador este es susceptible de entrar en resonancia con los elementos de tipo capacitivo de la red el ctrica tales como cables de MT y BT condensadores bater as de compensaci n Esta resonancia entre transformador y los elementos de tipo capacitivo de la red el ctrica es posible si en una cierta configuraci n de la red las frecuencias arm nicas presentes se corresponden al menos a una de las frecuencias propias de resonancia del transformador En este caso las sobretensiones sobreintensidades est n generalmente localizadas en el interior de un arrollamiento del transformador Finalmente estas resonancias internas degeneran en incidentes diel ctricos que conducen a la aver a del transformador a Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric 4 Aumento del nivel de ruido La saturaci n completa del circuito magn tico se obtiene en la pr ctica por componentes continuas de valor igual a 3 veces la corriente en vac o del transformador
23. ser necesario habilitar una circulaci n forzada de aire instalando Un ventilador soplando aire fr o hacia el interior por la entrada inferior con un caudal Q m3 segundo que depender de las p rdidas P kW seg n la f rmula Q 0 10 x P Un ventilador extractor de aire caliente hacia el exterior instalado en la salida superior donde el caudal Q m3 seg ser Q Q x 1 1 Es igualmente posible combinar ambas soluciones respetando la superficie de entrada y el caudal de salida respetando el caudal de entrada y la superficie de salida La aplicaci n de estas reglas los ndices de protecci n a Merlin Gerin Schneider Electric Las secciones de entrada de aire fresco o de salida de aire caliente que intervienen en los c lculos precedentes son superficies netas Seg n el ndice IP de las rejillas en las aberturas de las paredes las superficies necesarias para la secci n neta eficaz de paso de aire pueden ser importantes a t tulo de ejemplo las rejillas de la envolvente IP 31 del Trihal est n perforadas al 50 de la abertura deduciendo todos los obstaculos como rejillas barrotes etc z resencia de otros aparatos en el local La presencia de otros aparatos fuentes de calor en el local debe tomarse en cuenta en el dimensionamiento de las superficies o del caudal de aire las p rdidas que emiten a plena carga ser n contabilizadas en P kW Ventiladores instalados ba
24. t rmicos no es deseable para el arrollamiento encapsulado de MT porque puede dar lugar a grietas en el material s lido aislante Con el fin de evitar este problema el nivel de puesta en marcha de los ventiladores deber disminuirse y la temporizaci n debe prolongarse Bibliograf a Normas Norma IEC 60076 11 de 2004 a Merlin Gerin 103 104 8 Merl n Ger n Schneider Electric Schneider Electric Ventilaci n natural y forzada de transformadores I Merlin Gerin 105 106 Ic Merlin Gerin Schneider Electric Ventilaci n natural y forzada de transformadores El presente documento pretende recordar los requisitos necesarios para obtener el mayor rendimiento de los transformadores y de la instalaci n en cuanto a sus aspectos t rmicos en concreto nos referimos a la correcta adaptaci n de soluciones como pueden ser la ventilaci n natural o la forzada El entorno t rmico Con el fin de obtener la refrigeraci n optima de los transformadores proponemos a continuaci n recomendaciones tiles para una buena ventilaci n de los aparatos que conviene respetar cualquiera que sean las dimensiones del local que los transformadores est n equipados o no de envolvente met lica de protecci n Indicar que estas recomendaciones no son especificas de los transformadores pero se aplican en electrotecnia en general Permiten una utilizaci n optima sin degradaci n de todo aparellaje el ctrico y e
25. un transformador la corriente de conexi n presenta tambi n una componente de corriente continua debido a su forma asim trica y es muy conocido que pueden sobrevenir problemas el ctricos en la fase alimentada en este instante Es imperativo conocer el nivel de corriente continua con el fin de dimensionar el transformador en consecuencia La norma CEl 60076 11 da recomendaciones para adaptar la fabricaci n del material en estos casos a Merlin Gerin 95 96 ANEXO Inyecci n de una componente de corriente continua en el arrollamiento de baja tensi n Ensayo realizado en un transformador encapsulado Trihal Esquema del montaje para ensayo Este ensayo ha sido realizado en f brica En el esquema de conexiones adjunto el aparato en ensayo esta alimentado por un transformador intermedio lado MT bajo tensi n trif sica Por otro lado una corriente continua se inyecta por medio de un Variac Puente rectificador entre las fases a y c en los arrollamientos BT del transformador en ensayo Dos selfs de filtrado desacoplan los circuitos de corriente alterna y de corriente continua Transformador Inyecci n de la corriente continua en los seco Trihal arrollamientos BT del aparato en ensayo 630 kVA Dyn 20000 V 410 V Resultados del ensayo La tabla y la curva adjunta indican el nivel de presi n ac stica medida a 1 metro del transformador en ensayo en funci n de la corriente dc inyectada en los arrollamiento
26. 0 50 Fax 922 62 50 60 En raz n de la evoluci n de las normativas y del material las caracter sticas indicadas por el texto y las im genes de este documento no nos comprometen hasta despu s de una confirmaci n por parte de nuestros servicios Los precios de las tarifas pueden sufrir variaci n y por tanto el material ser siempre facturado a los precios y condiciones vigentes en el momento del suministro Y voltimum e voltimum es miembro de El Portal de la Instalaci n El ctrica Dep legal B 7 895 2007
27. 0 ho 3 1000 2000 23000 200 5000 6000 Fon 2000 0000 150 200 hjr a Par l a e A a da A e m A asia a MI ana ec Au k ME 450 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1300 Figura 8 Curvas resultantes de la simulaci n La comparaci n de estas 2 curvas con las obtenidas en la instalaci n figuras 5 y 6 muestra que la forma de tensi n entre fases del secundario del transformador es muy parecida a las formas obtenidas en la medida real Cualitativamente el fen meno se obtiene por simulaci n En cuanto al estudio cuantitativo segunda etapa se realiza analizando la influencia de los par metros citados en p rrafos precedentes sobre la frecuencia de las oscilaciones de los huecos as como las amplitudes de cresta a cresta f Merlin Gerin Schneider Electric Los valores especificados en la tabla 9 adjunta est n dados sobre una base de 410 V de tensi n nominal en el secundario del transformador Amplitud P carga era 200 kVA 400 kVA 600KVA 2 x 600 kVA cresta a cresta Frecuencia del hueco en kHz Tabla 10 Resultados simulaci n para un transformador de 2500 La ltima columna de estas 2 tablas representa una carga compuesta de dos onduladores de 600 kVA conectados en paralelo OBSERVACI N las 2 cifras en negrita de estas tablas materializan el caso de la red estudiada en el p rrafo 2 Interpretaci n de los resultados Frecuencia de las oscilacio
28. 20 25 30 35 Ims 40 0 5 10 15 20 25 30 35 ms 40 file FTO1_RT pl4 x var t v PRIA v PRIB v PRIB v PRIC v PRIC v PRIA file FTO1_RT pl4 x var t v PRIA v PRIB v PRIB v PRIC v PRIC v PRIA Tensi n entre fases a Merlin Gerin Schneider Electric El filtro RC un remedio eficaz Permutaci n de tensiones en bornas del transformador Referencia de SIN FILTRO RC CON FILTRO RC A Con Sin Filtro RC la Umax Umax Umax Umax Umax Umax configuraci n por fase Entre fases por fase Entre fases por fase Entre fases kV kV kV kV Schneider Electric 8 Merlin Gerin 21 Recomendaciones adaptadas al uso Configuraci n transformador disyuntor Nuestra recomendaci n r i E P i i h e Maniobras de un disyuntor con un transformador en vac o secundario abierto o T o sobretensiones apreciable generada e Maniobras de un disyuntor con un transformador en vac o conectado a unos cables BT e 7 e Utilizar Autov lvulas de gran longitud e Maniobras de un disyuntor con un transformador ligeramente cargado lt 10 Z nomin al gt COS lt 0 3 a Protecciones no necesarias probabilidad reducida de sobretensi n O Maniobras involuntarias raras lt 2 an 0 Maniobras ocasionales lt 10 an a Protecci n por autov lvulas fase A Maniobras frecuentes en relaci n con un proceso particularmente con k ierra Disyuntor cerca del transformador muy d bilmente cargado lt 10 potencia nominal Carga fuer
29. El transformador y su entorno para una protecci n m xima Una marca de Schneider Electric El transformador y su entorno para una protecci n m xima Schneider Electric amp Merlin Gerin Indice Protecci n de los transformadores secos encapsulados MT BT Maniobras repetitivas de disyuntores Impacto sobre los transformadores Las autov lvulas de MT en los transformadores Los limitadores de sobretensi n en BT y los transformadores Transformadores y condensadores de compensaci n de energ a reactiva Los armarios y los transformadores L mites t rmicos del transformador El entorno de los transformadores Esfuerzos mec nicos externos aplicados a los transformadores Filtro RC en baja tensi n Impactos de los huecos de conmutaci n Impacto de la corriente continua sobre los transformadores Ciclos de ventilaci n forzada de los transformadores Ventilaci n natural y forzada de transformadores pagina 15 23 31 37 43 51 61 69 79 89 99 105 El Merlin Gerin Schneider Electric Riesgos en Centros de transformaci n MT BT Si su instalaci n no est equipada de Su instalaci n est expuesta a Rel s de protecci n num rica Las sobrecargas de larga duraci n con elevaci n de para redes de MT temperatura perjudican los aislantes y a la longevidad del transformador T Los cortocircuitos provocan esfuerzos electrodinamicos i y t rmicos pud
30. Estas modificaciones de la superficie de los aislantes puede conducir a una degradaci n de las caracter sticas el ctricas modificaci n progresiva de la resistencia El polvo la arena la niebla salina con el viento Los efectos de estos agentes naturales del medio ambiente est n estrechamente asociados con el viento y a veces agravados por el viento Ellos pueden afectar a los transformadores de diferentes maneras penetraci n de polvo en las envolventes degradaci n de las caracter sticas el ctricas malos contactos modificaci n progresiva de la resistencia agarrotamiento o perturbaciones en los ventiladores abrasi n superficial de los aislantes que pueden provocar modificaciones de resistencia con la humedad presencia de polvo conductor se acumulan en las bobinas de MT bajo los efectos del campo el ctrico pueden dar lugar a la reducci n de las l neas de fuga y favorecer el cebado del arco obstrucci n de las aberturas de ventilaci n Las atm sferas h medas y el calor junto con el polvo qu mico provocan corrosi n al igual que la niebla salina El polvo fino es higrosc pico y provocan la formaci n de una capa conductora en la superficie de las bobinas de MT lo que provoca la reducci n de la l nea de fuga favoreciendo el cebado del arco a Merlin Gerin Schneider Electric Los l mites a respetar Para limitar el impacto de ciertos agentes agresivos su severidad no debe sobrepasar
31. X Essai n LV 24119 de tenue au s isme sur transformateur Trihal Avril 1994 Laboratoire SOPEMEA a VELIZYVILLACOUBLAY France Essai n LH 30441 de vibration sur un transformateur Trihal Mars 2001 Laboratoire SOPEMEA a VELIZY VILLACOUBLAY France Essais m caniques et climatiques n E031025 sur transformateur Trihal en emballage maritime Avril 2004 Laboratoire National d Essais TRAPPES France a Merlin Gerin T 18 TMerlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Filtro RC en baja tensi n Impactos de los huecos de conmutaci n I Merlin Gerin 79 80 El Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Deformaciones de ondas y transformadores La utilizaci n de convertidores est ticos en las redes el ctricas es actualmente muy frecuente Los onduladores rectificadores cicloconvertidores cargas no lineales est n diseminadas por todas partes y en todos los sistemas industriales y dom sticos Estos dispositivos con semiconductores provocan deformaciones en la forma de onda de tensi n y corriente Estas ltimas son susceptibles de perturbar las instalaciones el ctricas y particularmente los transformadores Por ejemplo se han observado casos de perforaci n de los arrollamientos de MT de ciertos transformadores secos que alimentan rectificadores convertidores con diodos o tiristores la deformaci n de la tensi n de alimentaci n podr a ser el orige
32. a 2 41020 SEVILLA Tel 95 499 92 10 Fax 95 425 45 20 E mail del sevilla es schneider electric com Delegaciones ALMERIA Calle Lentisco s n Edif Celulosa Ill Oficina 6 Local n 1 Pol Ind La Celulosa 04007 ALMERIA Tel 950 15 18 56 Fax 950 15 18 52 CADIZ Polar 1 4 2 E 11405 JEREZ DE LA FRONTERA C diz Tel 956 31 77 68 Fax 956 30 02 29 CORDOBA Arfe 16 bajos 14011 CORDOBA Tel 957 23 20 56 Fax 957 45 67 57 GRANADA Baza s n Edificio ICR Pol Ind Juncaril 18220 ALBOLOTE Granada Tel 958 46 76 99 Fax 958 46 84 36 HUELVA Tel 954 99 92 10 Fax 959 15 17 97 JAEN Paseo de la Estaci n 60 Edificio Europa Planta 1 2 puerta A 23007 JAEN Tel 953 25 55 68 Fax 953 26 45 75 MALAGA Pol Ind Santa B rbara Calle Tuc dides Edificio Siglo XXI Locales 9 y 10 29004 MALAGA Tel 95 217 22 23 Fax 95 224 38 95 EXTREMADURA BADAJOZ Avda Luis Movilla 2 Local B 06011 BADAJOZ Tel 924 22 45 13 Fax 924 22 47 98 EXTREMADURA CACERES Avda de Alemania Edificio Descubrimiento Local TL 2 10001 CACERES Tel 927 21 33 13 Fax 927 21 33 13 CANARIAS LAS PALMAS Ctra del Card n 95 97 Locales 2 y 3 Edificio Jardines de Galicia 35010 LAS PALMAS DE G C Tel 928 47 26 80 Fax 928 47 26 91 E mail del canarias es schneider electric com CANARIAS TENERIFE Custodios 6 2 El Cardonal 38108 LA LAGUNA Tenerife Tel 922 62 5
33. a destruirlos si estas se mantienen durante mucho tiempo Es importante recordar algunas reglas y tomar precauciones para proteger los transformadores de las agresiones de todo tipo tanto si el transformador est o no en servicio Este es el motivo de este documento Los agentes agresivos del medio ambiente El transformador Trihal como cualquier otro sufre las agresiones f sicas y qu micas que dependen de la calidad de su medio ambiente Las agresiones potenciales son la humedad la poluci n f sica polvo arena y qu mica vapores elviento Estas agresiones pueden producirse durante el almacenaje o durante el funcionamiento del transformador Para determinar el tipo de entorno ambiental de una instalaci n es posible dirigirse al conjunto de normas IEC 60721 que tratan de la clasificaci n de los agentes del medio ambiente y de su severidad En periodo de almacenamiento Durante el almacenamiento el transformador est a la temperatura ambiente Sus materiales aislantes son susceptibles de ser atacados por la humedad ambiente absorci n de humedad por el material condensaci n superficial Esto puede conducir a riesgos de cebado de arco en la puesta en tensi n del transformador Es conveniente por tanto limitar la humedad relativa por debajo del 90 durante el almacenamiento y asegurarse de la ausencia de condensaci n antes de la puesta en tensi n En funcionamiento El transformador p
34. a noche imprenta en la cual las prensas Per odos de carga reducida i paran entre ciclos Schneider Electric ha complejo deportivo g Enlace entre la compensaci n de cuadro principal y transformadores estudiado este tema y energ a reactiva y los bornes del en el interior del edificio m transformador o el juego de cuadro con transformador y puede proponer soluciones barras con un cablecortoocon dispositivo de compensaci n de barras cortas energ a reactiva Conmutaci n frecuente de los motores de ascensor o de condensadores tiempo de climatizaci n descarga insuficiente entre la arranque frecuente de peque os desconexi n de tensi n y su motores reposici n es decir inferior a un reglaje demasiado ajustado en la minuto limitaci n del factor de potencia Cable M T largo edificio de gran tama o o gran superficie 40 fe Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric propone soluciones para mejorar la seguridad de los sistemas existentes tension p u 5 S B Aa mo Nm a m 5 10 15 20 tiempos ms pa sobretensi n MT Un x 1 442 08 sobrelensi n B T Un x 19338 Schneider Electric a Merlin Gerin La soluci n Resistencia de pre inserci n contactor LC1 D K La punta de corriente se reduce gracias a la utilizaci n de un contactor con equipado con resistencias de pre inserci n El contactor de Telemec nica LC1 D K es un dispositivo adaptado y ensayado para este tipo
35. aciones generan solicitaciones mec nicas o vibraciones a las cuales est sometido el transformador Estas vibraciones deben estar definidas en las especificaciones suministradas por el usuario En amplitud y frecuencia O en aceleraci n y frecuencia En el caso de vibraciones lineales sinusoidales la relaci n entre aceleraci n frecuencia y desplazamiento viene dada por la relaci n G 4 n F D 9 81 amp DE 71 donde F esla frecuencia en Hertz G es la aceleraci n de cresta en g g 9 81 m s D es el desplazamiento de cresta en metros Les vibrations de basse fr quence sont les plus dangereuses pour la tenue m canique des appareils selon les niveaux d acc l ration car elles produisent les d placements les plus importants Exemples pour une acc l ration de 0 5 g 3 Hz d placement de 28 mm de cr te a cr te 30 Hz d placement de 0 28 mm de cr te a cr te Ces vibrations vont solliciter m caniquement les diff rentes parties qui composent le transformateur circuit magn tique bobines enveloppe de protection et accessoires divers Las vibraciones de frecuencia baja son las m s peligrosas para la resistencia mec nica de los aparatos seg n los niveles de aceleraci n porque producen desplazamientos muy importantes Ejemplos para una aceleraci n de 0 5 9 a3 Hz desplazamiento de 28 mm de cresta a cresta a30 Hz desplazamiento de 0 28 mm de cresta a cresta E
36. adas sobre el piso del cami n Schneider Electric 8 Merlin Gerin 73 14 Adem s para tener en cuenta las vibraciones de los bobinados en servicio puede previsto en el proyecto del transformador el refuerzo de las calas o sujeciones de los arrollamientos de MT encapsulados Este refuerzo se realiza doblando incluso triplicando el n mero de las calas o calzos de mantenimiento de cada arrollamiento de MT Esta soluci n se aplica normalmente cuando las masas de los arrollamientos son considerables y sistem ticamente en caso de embalaje mar timo Embalaje r gido El embalaje r gido participa en la protecci n de la integridad mec nica del transformador durante el transporte El embalaje propuesto debe haber sido probado ensayado previamente conforme a la norma NF H 00 060 Las recomendaciones usuales de embalaje est n vinculadas a las condiciones de transporte Transporte por Transporte por carretera directo sin carretera con Transporte maritimo ge ruptura de carga SEl4 Funda pl stica Funda pl stica flexible caja completa bajo vacio en caja completa Ejemplos de aplicaci n P rticos portuarios El transformador ser fijado y estabilizado sobre su plataforma soporte para mejorar su resistencia a las solicitaciones transversales con la ayuda de anclajes entre su lado superior y su bastidor de fijaci n a esta plataforma Las sujeciones o calas de las bobinas MT ser n reforzadas para tener en cu
37. aperturas intempestivas durante la conexi n Un mal reglaje de las protecciones el desconocimiento de las corrientes de conexi n la falta de frenado H2 en las protecciones pueden provocar justo despu s de la conexi n la apertura del disyuntor Esta apertura intempestiva en el momento de la magnetizaci n del transformador provoca sobretensiones importantes Las autov lvulas soluci n ideal Las autov lvulas son dispositivos est ticos destinados a limitar la amplitud de las sobretensiones que pueden producirse en un punto determinado de la red Corriente a trav s de la autov lvula Tensi n Ures Tensi n en de 75 kV los bornes servicio Comportamiento din mico de una autov lvula La limitaci n de las sobretensiones se realiza por la salida de la corriente a tierra a trav s de la autov lvula La autov lvula est conectada permanentemente a la red pr xima a los bornes del transformador Cuando una onda de sobretensi n se propaga por la red con valor superior a su tensi n de limitaci n la resistencia de sta se reduce temporalmente permitiendo la salida a tierra y limitando as la tensi n en los bornes del transformador La autovalvula se convierte espont neamente en aislante cuando la tensi n en la red vuelve a su valor normal Esta soluci n presenta una verdadera ventaja en t rminos de explotaci n de la red ya que no genera interrupciones de servicio 5 Merl n Gerin Schneider Electric Sc
38. arga aceptables en r gimen continuo a diferentes temperaturas ambientes De esta forma un transformador fabricado para una temperatura ambiente dada puede ver aumentada su potencia si la temperatura ambiente disminuye Por el contrario si la temperatura ambiente aumenta disminuye la potencia del transformador La temperatura del aire ambiente no debe ser inferior a 25 C para aparatos de tipo exterior a 5 C para aparatos de tipo interior a Merlin Gerin 93 94 Sobrecargas de explotaci n Sobrecargas de corriente Arranque bloqueo de motores el ctricos En el arranque los motores necesitan una corriente superior a la nominal durante algunos segundos Estos arranques son a menudo repetitivos si el transformador en estas condiciones no est debidamente sobredimensionado puede verse seriamente sobrecargado De la misma forma el motor bloqueado provoca una coriente muy importante y la duraci n del bloqueo provoca una sobrecarga m s o menos prolongada Arm nicos Las cargas inductivas los rectificadores y la mayor a de los convertidores inducen arm nicos y tasas de distorsi n que pueden ser bastante elevadas Las papeleras en general se caracterizan por generar este tipo de fen menos picos de tensi n para el corte de papel Esto supone una desclasificaci n de potencia del transformador Cortocircuitos Forma parte del dimensionado nominal del transformador cuando no excede una duraci
39. aso si la red es inductiva o capacitiva una tensi n transitoria de restablecimiento TTR aparece en las bornes aguas arriba del disyuntor La frecuencia O la amplitud de esta tensi n TTR pueden tener un nivel suficientemente importante para provocar el reencendido del disyuntor durante la apertura En las redes con neutro aislado la TTR puede ser significativamente grande Pero en general el disyuntor corta la corriente antes de su paso por cero Este acto de interrupci n prematuro de la corriente puede causar una cantidad de energ a substancial en la estructura magn tica del transformador Esta energ a resultante es normalmente transferida dentro de la estructura capacitiva del transformador los cables pr ximos y la red La frecuencia de la tensi n transitoria es una funci n de la inductancia y de la capacidad shunt del transformador y de la red adyacente Si la tensi n aumenta demasiado r pidamente a causa de la frecuencia y o de la amplitud de la TTR el disyuntor se reencendera Estos m ltiples reencendidos en un disyuntor de vac o generan ondas repetitivas con un ancho espectro de frecuencias excitando una de las frecuencias propias del transformador En unas circunstancias desfavorables los reencendidos m ltiples del disyuntor pueden provocar una sobretensi n 5 Merl n Gerin Schneider Electric Las redes el ctricas en riesgo Las principales configuraciones de estas redes son las siguientes 1 El
40. ble instalar en los transformadores Trihal ventilaci n forzada a pie de bobinas Con IP 00 y para potencias superiores a 630 KVA es posible instalar ventilaci n forzada para obtener un aumento temporal de potencia del 25 sin modificaciones particulares En todos los casos podr obtenerse este aumento temporal del 25 si se indica en el Ti 2 pedido e incluso puede alcanzarse el 40 ru Y y 1 r nn tenganse en cuenta que las perdidas en cortocircuito aumentan con el cuadrado de la carga por lo tanto cabe esperar un incremento en dichas perdidas de 2 25 veces el valor correspondiente a una carga nominal del 100 Si se solicita este aumento de potencia se deber tener en cuenta su repercusi n en la elecci n de los siguientes elementos Las secciones de cables o canalizaci n prefabricada El calibre de los disyuntores de protecci n del transformador El dimensionamiento de los huecos de entrada y salida de aire del local La duraci n de vida de los ventiladores en servicio que es considerablemente m s reducida con relaci n a la del transformador aproximadamente 3 5 y 25 a os respectivamente Esta opci n comprende la instalaci n de 2 rampas de ventiladores tangenciales precableados y conectados a un conector de alimentaci n 1 dispositivo de medida de temperatura tipo Z o T Para el tipo Z un tercer conjunto de sondas PTC se adjunta a la protecci n t rmica est ndar emplazadas
41. cal El dise o de los locales Las reglas de dimensionamiento Una buena ventilaci n del local tiene como fin disipar todas las calor as producidas por los aparatos que desprenden calor transformadores motores etc situados en el En efecto en condiciones normales de servicio los transformadores como todos los aparatos que desprenden calor generan p rdidas P expresadas en kiloWatts kW Para evacuar estas p rdidas una ventilaci n natural correcta del local precisa Una entrada de aire fresco con superficie neta S m situada en la parte baja de una pared del local pr xima a la base del transformador Una salida de aire caliente de superficie neta S m situada en la parte alta de la pared opuesta si es posible en la vertical del transformador y a una altura H metros con relaci n a la entrada inferior la salida de aire debe ser mas grande que la entrada Estas superficies netas est n definidas por las f rmulas 0 18 P VH El espacio por encima del transformador debe quedar libre hasta el techo excepto para los elementos de conexi n Estas f rmulas se entienden para un centro S S S 1 10 instalado a una altura m xima de 1000 metros con una temperatura media anual de Ventilaci n natural inferior combinada con ventilaci n 20 C superior forzada por extractor Si no es posible respetar estas superficies ser necesario habilitar una circulaci n forzada de aire in
42. calentamientos Consecuencias y soluciones Los fen menos t rmicos en los transformadores El transformador est compuesto de un circuito magn tico donde se generan las p rdidas en el hierro y los bobinados MT y BT donde se desarrollan las p rdidas Joule todas estas p rdidas son fuentes de calor para el transformador Envejecimiento compensaci n de los sobrecalentamientos La constante de tiempo de calentamiento es por t rmino medio del orden de las 2 horas pero var a alrededor de este valor de un transformador a otro Consecuencias de los sobrecalentamientos dilataciones incluso grietas en los materiales Degradaci n de las propiedades dielectricas de los aislantes Envejecimiento prematuro de componentes concretamente los aislantes utilizados en los bobinados En efecto cada vez que el transformador se sobrecarga ambiente corriente tensi n con relaci n a su funcionamiento nominal existe sobrecalentamiento y por tanto reducci n en su duraci n de vida Si el transformador trabaja desahogado de carga temperatura ambiente baja corriente inferior a la nominal durante un periodo prolongado ser posible sobrecargarlo m s all de los l mites nominales normalizados hasta los 190 C del punto m s caliente Tipo de sobrecarga c clica sin p rdida de duraci n de vida Ambiente anual 20 C carga normal a 100 carga normal a 50 carga normal a 50 H man ar Ambiente anual 10
43. cionamiento o a la destrucci n del material Las consecuencias pueden ser importantes y generar interrupciones de servicio El coste de reparaci n e incluso el reemplazo del material as como las p rdidas financieras vinculadas a la suspensi n de la producci n pueden ser muy elevadas comparadas con los gastos necesarios para disponer de una protecci n eficaz El transformador es uno de los elementos de la red el ctrica expuesto igualmente a estas perturbaciones su aver a puede ocasionar graves consecuencias Debe por tanto estar protegido con el mismo nivel que los receptores el ctricos o electr nicos respetando las reglas de coordinaci n de protecciones Las sobretensiones En una red el ctrica las sobretensiones que pueden aparecer son generalmente catalogadas en funci n de su duraci n de su frecuencia y de su forma lo que permite hacer la distinci n siguiente Sobretensiones de rayo por fen menos atmosf ricos Sobretensiones de maniobra durante el periodo transitorio consecutivo al funcionamiento de los aparatos de corte Sobretensiones temporales la mayor a de las veces a frecuencia industrial debidas al funcionamiento de la red S lo se consideran en este documento las sobretensiones de origen atmosf rico Sobretensiones de origen atmosf rico El rayo es un fen meno natural cuyos efectos son espectaculares y destructivos En Espa a 1 mill n de impactos de rayos causan cada a o
44. de los edificios carreteras vias de ferrocarriles Deformaci n permanente del suelo Destrucci n total 1 Las disposiciones de utilizaci n habitualmente recomendadas est n en funci n del tipo de zona Zona 1 y 2 Ninguna disposici n particular La instalaci n est ndar sobre las ruedas del transformador es suficiente Zona 3 Hay que prever un anclaje del transformador al suelo al nivel de su bastidor Las ruedas ser n reemplazadas por uno o varios soportes met licos de la misma altura fijados s lidamente en el suelo y sobre los cuales el bastidor ser atornillado Zona 4 Si la especificaci n del usuario precisa la resistencia s smica requerida en el lugar de instalaci n del transformador habr que prever a Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Un fortalecimiento de las sujeciones calas de las bobinas de MT que ser n dobladas o triplicadas Un anclaje del bastidor en el suelo Un apoyo entre el lado superior del aparato y su chasis por armaduras atornilladas con sistemas que impidan aflojarse No hay que olvidar adem s la protecci n del material frente a estructuras cercanas edificios equipos vecinos que deben presentar el mismo nivel de resistencia al riesgo s smico Bibliograf a Norme NF H 00 060 de juin 1991 Cahier technique Merlin Gerin n 180 Secousses sismiques et quipements lectriques dition de d cembre 1995 Eric MELMOU
45. de servicio Se han realizado simulaciones en ordenador para diferentes potencias de transformadores para definir el valor optimo de la resistencia de pre inserci n a instalar Esta resistencia est elegida para minimizar el r gimen transitorio inicial y el secundario Las fuentes de informaci n utilizadas por Schneider Electric proceden de una publicaci n del CIRED 99 y han sido ratificadas por otros organismos independientes tal como el CIGRE Dichas fuentes han establecido que tales sobretensiones transitorias a altas frecuencias repetitivas pueden da ar el aislante de los conden sadores de compensaci n de energ a reactiva o el de los transforma dores Ha sido probado que este efecto es m s severo si el transformador est alimentado por un cable largo de M T con carga reducida y con compensaci n autom tica de energ a reactiva por medio de contac tores desprovisto de limitadores de puntas de corriente Es muy recomendable equipar la compensaci n de energ a reactiva si est instalada muy pr xima al transformador con limitadores de puntas de corriente con el fin de reducir las sobretensiones transitorias a un nivel no perjudicial para el transformador El contactor LC1 D K a sido pensado para que las resistencias de pre inserci n sean conectadas nicamente durante los ciclos de cierre y apertura Cuando los contactos principales est n cerrados las resistencias est n desconectadas debido a que los contactos
46. debe ser inferior a la resistencia al choque ensayo onda de choque tipo rayo de los materiales a proteger a Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Reglas de instalaci n de los limitadores Las reglas de instalaci n siguientes de los limitadores de sobretensi n en BT deben ser absolutamente respetadas si no la protecci n es totalmente ineficaz se instalan generalmente dentro del cuadro general baja tensi n La distancia entre el limitador y el material a proteger el transformador debe ser inferior a 30 m Conclusiones y recomendaciones Cada pa s impone sus condiciones reglamentarias en la materia A titulo de ejemplo citaremos la evoluci n normativa aplicable en Francia en el cuadro de la norma nacional NF C 15 100 Tabla 771D Condiciones de instalaci n de los limitadores o autov lvulas Alimentaci n en BT por l nea No obligatorio Obligatorio 2 subterr nea o parcialmente a rea 1 Alimentaci n en BT por l nea No obligatorio No obligatorio enteramente subterr nea 1 Esta disposici n es aplicada cuando las l neas a reas est n constituidas por conductores aislados con pantalla met lica a tierra o conteniendo conductores puestos a tierra 2 En todo caso la ausencia de limitadores ser admitida si se justifica por an lisis de riesgos seg n la gu a UTE C 15 443 a Merlin Gerin 35 36 El Merlin Gerin Schneider Electric Transformadores y condensador
47. e los disyuntores se generan ondas de tensi n oscilatorias de alta frecuencia y pueden producir sobretensiones importantes en el interior de los transformadores Este es el resultado de la corriente guillotinada durante la fase de interrupci n de la corriente reencendidos del disyuntor Si la tensi n transitoria producida por el sistema tiene una componente de frecuencia pr xima a una de las frecuencias propias del transformador la estructura aislante interna del transformador puede estar sometida a unos esfuerzos diel ctricos superiores a los limites de seguridad de funcionamiento del aparato y a los niveles de ensayos definidos por las normes IEC 726 y IEC 60076 a Merlin Gerin 17 18 Explicaci n del fen meno Para explicar mejor el fen meno consideremos la red el ctrica siguiente Durante la apertura de un disyuntor la red est separada en dos partes el lado Alimentaci n y el lado Carga En el lado de alimentaci n del disyuntor la tensi n s lo contiene la componente fundamental 50 Hz 60 Hz en r gimen estable En bornas del disyuntor lado carga se establece una tensi n transitoria en el momento de la redistribuci n de la energ a reactiva en la estructura magn tica lado carga y conexiones capacitivas y la carga La amplitud y la duraci n de la tensi n transitoria dependen de la amplitud de la corriente cortada por el disyuntor El paso por cero de la corriente es el caso ideal En este c
48. e los transformadores Principio del efecto chimenea El aire caliente es menos denso que el aire fr o por lo tanto asciende el aire caliente que se desprende del transformador se eleva hacia el techo del local Una ventilaci n eficaz consiste en la capacidad de impulsar el aire caliente hacia lo alto del local para ello la entrada de aire fr o debe situarse lo m s bajo posible y la salida del aire caliente lo m s alto posible y sobre el muro opuesto Adem s cuanto m s altura exista sobre el transformador m s importante es la cantidad de aire que se eleva y mejor es la refrigeraci n del transformador Disponer la entrada de aire fr o por encima del transformador impide la salida del aire caliente del transformador efecto tap n La consecuencia es la elevaci n peligrosa de la temperatura del transformador Concepci n de los locales Con el fin de obtener la refrigeraci n adecuada de los transformadores les recomendamos las siguientes consideraciones para una buena ventilaci n de los aparatos es conveniente respetar algunas reglas cualquiera que sean las dimensiones del local que la ubicaci n de los transformadores sea o no en celdas a Merlin Gerin 57 estas recomendaciones no son espec ficas estas se aplican en electrotecnia en general permiten la utilizaci n optima sin degradaci n de todo el aparellaje el ctrico y evitan las situaciones de sobre calentamiento que provocan la degradaci
49. egaciones ALBACETE Paseo de la Cuba 21 1 2 A 02005 ALBACETE Tel 967 24 05 95 Fax 967 24 06 49 ALICANTE Monegros s n Edificio A 7 1 2 planta locales 1 7 03006 ALICANTE Tel 965 10 83 35 Fax 965 11 15 41 E mail del alicante es schneider electric com CASTELLON Rep blica Argentina 12 bajos 12006 CASTELLON Tel 964 24 30 15 Fax 964 24 26 17 MURCIA Senda de Enmedio 12 bajos 30009 MURCIA Tel 968 28 14 61 Fax 968 28 14 80 E mail del murcia es schneider electric com Schneider Electric Espa a S A DIRECCION REGIONAL NORDESTE Delegaci n BARCELONA Sicilia 91 97 6 2 08013 BARCELONA Tel 93 484 31 01 Fax 93 484 31 57 E mail del barcelona es schneider electric com Delegaciones BALEARES Gremi de Teixidors 35 2 2 planta 07009 PALMA DE MALLORCA Tel 971 43 68 92 Fax 971 43 14 43 GIRONA Pl Josep Pla 4 1 9 1 17001 GIRONA Tel 972 22 70 65 Fax 972 22 69 15 LLEIDA Prat de la Riba 18 25004 LLEIDA Tel 973 22 14 72 Fax 973 23 50 46 TARRAGONA Del Molar bloque C Nave C 5 planta 1 2 esq Antoni Rubi i Lluch Pol Ind Agro Reus 43206 REUS Tarragona Tel 977 32 84 98 Fax 977 33 26 75 DIRECCION REGIONAL NOROESTE Delegaci n A CORUNA Pol Ind Pocomaco Parcela D 33 A 15190 A CORU A Tel 981 17 52 20 Fax 981 28 02 42 E mail del coruna es schneider electric com Delegaciones ASTURIAS Parque Tecnol gico
50. enta las vibraciones en servicio E licos El dise ador del motor e lico especifica la posici n del transformador en el e lico as como el espectro de las vibraciones a los cuales estar sometido el aparato El nivel de vibraci n en l m stil es relativamente d bil con relaci n al producido a nivel de la barquilla donde est n colocados generador caja reductora y h lice La concepci n del transformador debe tener en consideraci n el nivel de vibraci n indicado adaptando la resistencia mec nica de sus diferentes rganos I Merlin Gerin Schneider Electric Resistencia s smica La zona geogr fica de la instalaci n del transformador puede estar situada en zonas de actividad s smica localizadas sobre el mapa mundial siguiente zone sismique sde mu ES E gt Ones Fes sismi es ders le monde Schneider Electric Los 4 tipos de zona s smica citadas hacen referencia a la escala Mercalli siguiente cuya intensidad va de 1 a 12 en funci n de fen menos f sicos comprobados Estas zonas s smicas corresponden a sucesos previstos con un determinado nivel de intensidad seg n observaciones efectuadas sobre un per odo de 200 a os La resistencia del material a los esfuerzos mec nicos generados por estos fen menos tiene l mites que pueden ser r pidamente sobrepasados si no han sido previstos en el proyecto la adaptaci n de los componentes del transformador De aqu la importancia de c
51. eraciones t cnico econ micas dependientes de la potencia del transformador Protecci n contra sobrecargas La sobreintensidad de larga duraci n es detectada de manera general por una protecci n de m xima corriente temporizada a tiempo independiente o a tiempo inverso selectiva con las protecciones segundarias Para los transformadores de tipo seco es la temperatura de los arrollamientos la que se vigila para asegurar la protecci n contra las sobrecargas O DER 10 Protecci n contra los cortocircuitos Pueden ser utilizadas m una protecci n de m xima corriente instant nea asociada al disyuntor situado en el primario del transformador Est asegura la protecci n contra cortocircuitos violentos El umbral de corriente deber estar regulado a un valor superior al de la corriente debida a un corto circuito en el secundario la selectividad amperim trica estar a as asegurada m una protecci n diferencial del transformador que asegure una protecci n r pida contra los defectos entre fases Est protecci n es muy sensible y se utiliza en transformadores de gran potencia Para evitar el disparo intempestivo se procede a la medida del arm nico 2 de la corriente diferencial que detecta la conexi n del aparato frenado H2 as como a la medida del arm nico 5 que detecta el sobreflujo frenado H5 Protecci n contra defectos a tierra Pueden ser utilizadas una protecci n de m xima corriente de tierra
52. es de compensaci n de energ a reactiva Precauciones de instalaci n en centros interiores de transformaci n Schneider Electric i Merlin Gerin 37 38 El Merlin Gerin Schneider Electric Las reducciones de costes son realizadas con centros integrados dl om u Transformador Compensaci n de energ a reactiva Circuilos B T Schneider Electric a Merlin Gerin Ventajas del sistema para centros de interior La reducci n de costes implica la instalaci n de los condensadores cerca del transformador Pero esta implantaci n puede provocar sobretensiones transitorias importantes Disminuci n de la longitud del cable B T Un centro de interior situado pr ximo a la carga disminuye la longitud y por tanto el coste del cable B T Los transformadores suelen estar instalados al nivel de los cuadros principales y de la carga en redes radiales o en bucle Transformador bien integrado en su entorno El transformador seco encapsulado Trihal tiene excelentes propieda des con relaci n al incendio los usuarios lo eligen frecuentemente en grandes edificios en fabricas de alta tecnolog a en edificios de oficinas en centros comerciales y hoteles Permite reducir costes de extinci n de incendios alarmas e infraes tructuras de obra civil Compensaci n de energ a reactiva integrada conmutaci n autom tica de los condensadores Los sistemas de compensaci n de energ a reactiva Incluyen
53. es industriales cuando el impacto del rayo se origina en las proximidades de la conexi n de tierra de la instalaci n o en el momento del paso de la corriente de rayo a trav s de los pararrayos gt la radiaci n el impacto indirecto del rayo puede producir una variaci n extremadamente r pida del campo electromagn tico que puede ser el origen de sobretensiones inducidas La soluci n a las sobretensiones por rayo los limitadores de baja Los limitadores de sobretensi n son considerados como una protecci n de segundo orden porque est instalada en interior en contraste con el pararrayos protecci n de primer orden pues esta instalado en exterior Los limitadores de sobretensi n permiten limitar al mimo tiempo las sobretensiones conducidas las inducidas y los aumentos de potencial respecto a tierra Durante una sobretensi n el limitador responde a la solicitaci n el ctrica disminuyendo su impedancia y derivando as la corriente a tierra con el fin de limitar la tensi n a su nivel de protecci n Despu s de la sobretensi n el limitador recobra su elevada impedancia de hecho no hay interrupci n de servicio durante esta fase Los limitadores son elegidos esencialmente en funci n de su corriente m xima de descarga Imax capacidad m xima de absorci n del limitador sobre un fen meno transitorio y su nivel de protecci n Up tensi n en bornas del limitador cuando est siendo recorrido por Imax Esta tensi n Up
54. frecuen temente conmutaci n autom tica de los condensadores Esto consiste en un dispositivo de mando que calcula el factor de potencia y conecta o desconecta los condensadores por escalones de 30 50 o 100 kVAr De esta manera es posible corregir el factor de potencia a un valor superior al l mite contractual fijado por el distributor de energ a Pi Cr E T Amerikan MT D Syni MT Tranakemador Cr de BT 39 Los puntos a vigilar Estas sobretensiones La asociaci n de un transformador y una compensaci n de energ a reactiva puede pueden provocar la aver a provocar aver as en los condensadores o de los transformadores en el aislamiento del transformador y los condensadores Cuando el dispositivo de compensaci n de energ a reactiva est insta lado en el mismo cuadro que el transformador o si est conectado por barras o cables de longitud reducida la impedancia entre el transfor mador y los condensadores es muy reducida Esto implica puntas de corriente importantes en los condensadores que pueden provocar sobretensiones muy elevadas en los bobinados de alta y baja tensi n del transformador Estas sobretensiones pueden averiar los condensadores y otros elementos del sistema de distribuci n Esta condici n es m s rigurosa si el cable de MT entre el transformador y la fuente de MT es largo Condiciones propicias a las sobretensiones Circunstancias Ejemplos edificio de oficinas durante l
55. fuertes sobretensiones que pueden averiar el transformador La sobretensi n producida en el momento del arranque de la corriente por el disyuntor procede de los fen menos transitorios que se desarrollan en las inductancias y las capacidades del circuito La energ a magn tica residual en el transformador debe liberarse en forma electroest tica es decir una sobretensi n Por la ley de conservaci n de la energ a Lie C AV podemos estimar la sobretensi n AV que aparecer en los bornes de la carga cable y transformador La sobretensi n producida es amplificada por los reencendidos m ltiples posibles si el disyuntor es capaz de apagar las corrientes de alta frecuencia con un crecimiento r pido de la rigidez el ctrica en el espacio de corte El caso m s desfavorable desde el punto de vista de una sobretensi n es la desconexi n durante la puesta en tensi n de un transformador en vac o y sobre una red con una longitud reducida de cable lt 100m entre el disyuntor y el transformador Las sobretensiones de alta frecuencia obtenidas en tal caso pueden sobrepasar la resistencia diel ctrica del transformador El sobreflujo Una explotaci n del transformador a tensi n demasiada elevada o a frecuencia demasiada baja provoca una corriente magnetizante excesiva y causa una deformaci n de corriente rica en arm nicos de rango 5 Dispositivos de protecci n La elecci n de una protecci n depende frecuentemente de consid
56. hneider Electric Tensi n Sin autov lvula Con autov lvula Tiempos Comportamiento de las autov lvulas frente a las sobretensiones La raz n de ser y la elecci n de las autov lvulas Para justificar las autov lvulas conviene estimar el riesgo del impacto de rayo a trav s de diferentes par metros tales como el nivel cer unico Nk es el numero de d as al a o en que un trueno es o do en un lugar determinado la naturaleza de la red la topolog a del lugar Para definir una autov lvula se necesitan conocer las caracter sticas de la red y particularmente el r gimen de neutro que condiciona la elecci n de la tensi n de servicio permanente Generalmente los par metros de la red son desconocidos por el fabricante de transformador adem s los c lculos de probabilidad son diferentes seg n la naturaleza de las redes y de los pa ses Los principales criterios el ctricos de dimensionado son la tensi n m xima permanente Uc funci n de la tensi n nominal Un y del r gimen de neutro la corriente nominal In ej 10 kA la tensi n residual Ures a In onda 8 20 us la l nea de fuga a Merlin Gerin 21 28 Instalaci n ideal de autov lvulas Tensi n nominal transformador Un Por defecto tomar Uc Umax 1 1 x Un Neutro impedante con Z gt 400 o neutro aislado Jc 1 5 Umax 1 732 Uc 1 4 Umax 1 732 Neutro impedante conZ lt 40 0 Elecci
57. i n en varios rangos El filtro activo Aplicaciones t picas instalaciones terciarias con generadores de arm nicos de potencia total inferior a 200 kVA variadores de velocidad SAIS ofim tica necesidad de reducci n de la tasa de distorsi n en corriente para evitar sobrecargas 48 3 Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Principio de funcionamiento Se exponen seguidamente los sistemas electr nicos de potencia instalados en serie o paralelo con las cargas no lineales al objeto de compensar las tensiones o las corrientes arm nicas que generan La figura siguiente es un ejemplo de filtro activo compensando la corriente arm nica i har act Generador de arm nicos El filtro activo reinyecta en oposici n de fase los arm nicos presentes en la alimentaci n de la carga de tal forma que la corriente de l nea sea senoidal El filtro h brido Aplicaciones t picas instalaciones industriales con conjuntos de generado res de arm nicos de potencia total superior a 200 kVA aproximadamente variadores de velocidad SAIS rectificadores instalaciones con compensaci n de energ a reactiva necesidad de reducci n de tasas de distorsi n de tensi n para evitar perturbaciones en receptores sensibles necesidad de reducir las tasas de distorsi n de corriente para evitar sobrecargas Aplicaciones para satisfacer los l mites normalizados de emisi n arm nica Princ
58. iendo da ar los bobinados del F transformador Los defectos a tierra entre partes en tensi n y masas cercanas pueden averiar el transformador El sobreflujo resultado de la explotaci n del transformador con una tensi n anormalmente elevada calienta exageradamente el transformador y lo convierte en un generador de arm nicos sl Filtro RC cuando el proceso Elevadas sobretensiones en el transformador por las implica reenganches repetitivos cuales la estructura aislante interna puede quedar de los disyuntores sometida a esfuerzos diel ctricos superiores a los i l mites de funcionamiento T2 Autov lvulas MT en los Violentas sobretensiones pueden superar la transformadores resistencia diel ctrica del transformador y producir la perforaci n de los arrollamientos 193 P mi l A a r a ET Limitadores de sobretensi n Las sobretensiones transitorias de origen atmosf rico i BT en el CGBT pueden implicar la perforaci n diel ctrica de los MEA aislamientos del transformador T4 Resistencias de preinserci n cuando la compensaci n de energ a reactiva est pr xima al transformador Los condensadores o el aislamiento del transformador pueden llegar a perforarse T5 Las perturbaciones en los sistemas electr nicos y las l neas con d bil corriente las vibraciones y SS sobretodo los calentamientos excesivos de los equipos T6 y cables pueden llevar a su destrucci n Filtros antia
59. iones o de mantener las amplitudes en valores aceptables Seg n las aplicaciones es posible conociendo los posibles par metros de la instalaci n proponer un filtro adaptado para proteger el transformador como por ejemplo un filtro RC en el lado de BT Ejemplo si la potencia instalada de onduladores es igual o superior al 30 de la potencia del transformador es muy recomendable intalar un filtro RC en el lado de BT Bibliograf a Fonctionnement avec sources r elles des commutateurs thyristors FOCH Henry CHERON Yvon Technique de l ing nieur trait de g nie lectrique D3 174 2000 pages 2 3 7 amp 11 a Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Impacto de la corriente continua sobre los transformadores Merin Gerin 89 90 El Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Redes el ctricas y corriente continua Tradicionalmente ciertos circuitos el ctricos tales como las redes de transporte alimentadas en corriente continua han sido una fuente de campos continuos en los transformadores Sin embargo con la utilizaci n creciente de los equipos electr nicos de potencia en las redes de transmisi n de potencia y en la industria el n mero de fuentes posibles de magnetizaci n con componente continua est en constante aumento El art culo citado en referencias Harmonics from SVC Transformer Saturation with Direct Current Offset describe estos fen menos
60. ipio de funcionamiento Los dos tipos de dispositivos precedentes pueden ser asociados en un mismo equipo y constituir un filtro h brido ver figura Esta nueva soluci n de filtrado permite acumular las ventajas de las soluciones existentes y cubrir un amplio margen de potencias y posibilidades a Merlin Gerin Carga lineal 49 a Merlin Gerin Generador a Fe in a de arm nicos Filtro hibrido Carga lineal Criterios y gu a de elecci n del filtro El filtro pasivo permite a la vez la compensaci n de energ a reactiva una gran capacidad de filtrado de corriente La instalaci n donde este instalado el filtro debe presentar una estabilidad suficiente con pocas fluctuaciones de carga Si la potencia reactiva suministrada es importante es aconsejable desconectar el filtro pasivo durante los periodos de escasa carga El estudio de conexionado de un filtro debe tener en cuenta la eventual presencia de una bater a de compensaci n pudiendo acarrear su inhabilitaci n El filtro activo permite el filtrado de los arm nicos en una amplia banda de frecuencias Ellos se adaptan a cualquier carga Sin embargo su potencia arm nica es limitada El filtro h brido re ne el conjunto de posibilidades de los filtros pasivos y activos Estos criterios permiten promulgar una gu a de elecci n del filtro en funci n de la aplicaci n requerida Tipo de aplicaci n Filtro pasivo Filtro activo Filtro hibrido
61. itching transients induced by transformer and breaker interaction IEEE PC 57 142 D1 3 USA 2000 22 3 Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Las autov lvulas de MT en los transformadores Merin Gerin 23 24 El Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric El transformador un material a proteger Durante la explotaci n la red de distribuci n el ctrica est sujeta a una serie de solicitaciones externas tales como las sobretensiones Estas sobretensiones normalmente son perjudiciales para los equipos el ctricos cuando su amplitud es mayor que el nivel de aislamiento para el cual fue dimensionado el material El transformador tiene el mismo nivel de aislamiento que el resto de materiales de la instalaci n pero es mucho m s sensible a las sobretensiones En efecto el transformador presenta una impedancia de entrada elevada en r gimen impulsional y es un componente privilegiado para la reflexi n de ondas por tanto el transformador es uno de los elementos m s expuestos de la red Por tanto conviene proteger el transformador del entorno exterior con objeto de limitar las sobretensiones a niveles aceptables es decir conservando un margen con relaci n al nivel de aislamiento del aparato la mejor soluci n consiste en instalar autov lvulas pr ximas a los puntos de conexi n del transformador nivel de resistencia sobretensi n 4 sobretensi n de protecci n de los atmosfe
62. jo las bobinas del transformador La presencia de estos ventiladores opci n aire forzado no cambia nada las reglas indicadas anteriormente estos extraen el aire fresco de la entrada y empujan el aire caliente fuera del transformador incluso de la envolvente met lica este aire caliente debe salir del local por las salidas con dimensiones adecuadas o equipadas de un extractor de aire La calidad del aire El polvo El polvo que se deposita en gran cantidad en las partes del transformador juega un papel de aislante t rmico la temperatura del aparato aumenta Es necesario realizar una limpieza regular por aspiraci n y no por soplado Las cementeras son ejemplo de empresas plenamente afectadas por este problema La humedad ambiente La humedad no es un factor agravante de sobrecalentamiento Pero la presencia de resistencias calefactoras en el local para eliminar la condensaci n debe tomarse en consideraci n en el dimensionamiento de los locales y de las aberturas de ventilaci n Con un local bien proyectado y suficientemente ventilado el transformador podr soportar las cargas a las que puede estar sometido e incluso sobrecargas con tal que estas sean objeto de una gesti n equilibrada y conforme a las normas CEl 354 y CEl 905 Schneider Electric r Merlin Gerin 109 110 Sobrecargas temporales En el caso de sobrecargas temporales para evitar calentamientos excesivos en los arrollamientos es posi
63. los niveles siguientes humedad relativa lt 90 di xido de azufre lt 0 1 mg m xidos de nitr geno lt 0 1 mg m concentraci n de polvo y arena lt 0 2 mg m concentraciones de sal marina lt 0 3 mg m 3 Estas condiciones corresponden generalmente a los entornos siguientes para centros fijos protegidos contra la intemperie norma CEI 60721 3 3 zonas situadas en regiones urbanas con actividades industriales o con gran circulaci n Lugares sin precauciones particulares para minimizar la presencia de polvo pero que no est n situados en la proximidad de fuentes de polvo Es necesario tener en cuenta estas consideraciones medioambientales para no disminuir la duraci n de vida de los transformadores materiales que representan una gran inversi n y con utilizaci n normal alcanza varios decenios El entorno t rmico Con el fin de obtener la refrigeraci n optima de los transformadores proponemos a continuaci n recomendaciones tiles para una buena ventilaci n de los aparatos que conviene respetar cualquiera que sean las dimensiones del local que los transformadores est n equipados o no de envolvente met lica de protecci n Indicar que estas recomendaciones no son especificas de los transformadores pero se aplican en electrotecnia en general Permiten una utilizaci n optima sin degradaci n de todo aparellaje el ctrico y evitan las situaciones de sobrecalentamiento que provocan una
64. miento nominal para transformadores secos 65 K de calentamiento medio en los arrollamientos y 60 K en el aceite en funcionamiento nominal para los transformadores sumergidos La protecci n t rmica En opci n se propone una protecci n t rmica que asegura una vigilancia permanente y autom tica del transformador Esta protecci n est dise ada para un funcionamiento permanente en r gimen nominal del transformador y da respuesta a las sondas destinadas a proteger el transformador y medir la temperatura del punto m s caliente del bobinado las normas CEl 726 y 905 precisan las temperaturas de los bobinados las sondas se instalan en el centro mismo de los bobinados de BT para captar la temperatura interior de los bobinados los umbrales de alarma y 58 fj Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric disparo est n adaptados en consecuencia y son tratados por un convertidor electr nico que pondr en marcha las acciones adaptadas al nivel de temperatura alcanzado La figura representa una curva te rica de temperatura de la sonda situada en el canal de BT se trata de un ejemplo real Estos valores son v lidos para una temperatura ambiente de 30 C para un transformador dimensionado para 40 C m x y una instalaci n que permite una refrigeraci n optima del aparato potencia AN potencia AF Temperatura de sondas PTC en el canal del bobinado de BT Conclusiones Los efectos t rmicos ligados al sob
65. n de 2 segundos seg n CEl 60076 5 M s all de este tiempo normalizado se pueden generar sobre calentamientos muy importantes Conexi n Est integrado en el dimensionado nominal del transformador mientras ocurra de modo ocasional Sin embargo las puestas en conexi n frecuentes pueden generar sobrecalentamientos Sobrecargas de tensi n Sobre inducci n Pueden suceder cuando el transformador funciona en una posici n de las tomas de regulaci n no adaptada a la tensi n de la red Esto conduce ineludiblemente a una sobre inducci n las p rdidas generadas por el circuito magn tico del transformador aumentan considerablemente e implican un sobre calentamiento Frecuencia Cuando la frecuencia de la red es inferior a la frecuencia que ha sido determinada en el dimensionado del transformador se produce sobre inducci n con las mismas consecuencias que precedentemente Aunque este fen meno ocurre raramente a Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Arm nicos En presencia de arm nicos de tensi n las p rdidas generadas por el circuito magn tico aumentan debido al sobrecalentamiento del n cleo y del bobinado de BT Sobrecalentamientos ligados a la temperatura ambiente y la ventilaci n del local Si se sobrepasa la temperatura ambiente normalizada y no se respetan las reglas de instalaci n y concepci n del local el transformador se sobrecalentar a Merlin Gerin 09 Sobre
66. n de autov lvula Autov lvula seleccionada Organigr ma simplificado para la elecci n de autov lvulas La instalaci n Si la distancia entre el pararrayos y el transformador a proteger es importante puede producirse una reflexi n en los bornes de ste cuya impedancia es elevada causando un transitorio muy superior al nivel de protecci n del pararrayos En esta situaci n el pararrayos no ejerce su funci n de protecci n En consecuencia imperativamente hay que instalar las autov lvulas muy pr ximas al transformador a menos de 10 metros si es posible incluso directamente sobre ste realizar el enlace a tierra del pararrayos directamente a la masa del transformador as la sobretensi n soportada por el transformador ser la limitada por las autov lvulas Recordamos que la impedancia de un cable de tierra es de 1uH m lo que significa que en el caso de impacto de rayo de 1 kA us de frente de subida la ca da de tensi n ser a de 1 kV m a Merlin Gerin Schneider Electric A tener en cuenta Instalar autov lvulas si Nk gt a 25 Maniobras de transformadores con carga reducida inductiva Alimentaci n a rea subterr nea Schneider Electric B Merlin Gerin 29 El contador de descargas La duraci n de vida de las autov lvuals est n limitadas en el tiempo conviene cambiarlas cuando el numero de descargas es superior a 500 El control del numero de descargas puede realizarse
67. n de estos problemas Se ha realizado un estudio con el fin de explicar estas aver as En principio este estudio se apoya en las medidas realizadas en una instalaci n industrial orientado en las oscilaciones de alta frecuencia de una decena de kHZ que se superponen a los huecos de conmutaci n Estas medidas han sido aplicadas por simulaci n num rica haciendo variar los diferentes par metros de la red longitud de cables presencia de selfs potencia de la fuente tasa de carga con el fin de conocer el origen de estas oscilaciones El fin de este art culo es presentar a los usuarios los riesgos potenciales de las oscilaciones a frecuencias elevadas que pueden estar vinculadas a los huecos de conmutaci n y poder proponer soluciones adecuadas Conmutador trif sico de corriente con tiristores Antes de estudiar la red de una instalaci n industrial conviene estudiar el fen meno de los huecos de conmutaci n que est ntimamente ligado a una escasa potencia de cortocircuito de la red alterna que alimenta el convertidor est tico Ilustraci n te rica de los fen menos que originan los huecos de conmutaci n La tensi n en el lado de continua la corriente en el lado de alterna as como su fundamental y la tensi n en bornes de un tiristor est n representadas en la figura 1 La tensi n lado red alterna con manifestaci n del fen meno de los huecos de conmutaci n est n dados en la figura 2 a Merlin Gerin 81
68. n de los aislantes y un envejecimiento prematuro Una buena ventilaci n del local tine como finalidad el disipar las calor as producidas por las p rdidas totales de los transformadores en funcionamiento y de los aparatos situados en el mismo lugar Para ser eficaz las aberturas inferiores entrada de aire fresco deben estar situadas cerca del transformador y lo m s bajas posible y las aberturas superiores salida de aire caliente lo m s alto sobre el muro opuesto gt En funcionamiento nominal dentro de las condiciones normales los transformadores disipan P kW Una ventilaci n natural necesitar una entrada de aire fresco de S m y una salida de aire caliente de S m suponiendo que existe H metros de altura libre sobre el transformador Es in til prever una extracci n de aire caliente si estas dimensiones se respetan Cuando no sea posible realizar estas aberturas deber practicarse una ventilaci n forzada el caudal de entrada ser entonces Q m3 h y la extracci n de aire caliente de Q m3 h igualmente situados respectivamente abajo y arriba en Oposici n Es igualmente posible una combinaci n de ambos sea respetando la superficie de entrada y el caudal de aire de salida sea respetando el caudal de entrada y la superficie de salida del aire s 0 18P JA Q 0 081P S 11xS Q 1 1xQ P kW S m2 Q m s El transformador en esta configuraci n funciona a 100 K de calentamiento medio en funciona
69. nes de los huecos de conmutaci n de la tensi n secundaria Para un ondulador dado depende del transformador 2500 kVA o 1600 kVA y de la potencia de cortocircuito de la red Amplitud de las oscilaciones de los huecos de conmutaci n de la tensi n secundaria Var a en sentido inverso de la potencia de cortocircuito de la red de aguas arriba Cuanto mayor es la potencia de carga m s importante es la amplitud de las oscilaciones Si la longitud de los cables aumenta la amplitud de las oscilaciones de los huecos disminuye Este resultado parece realista porque el aumento de la inductancia global de la red alsa m s la tensi n y aten a las oscilaciones Si la potencia del transformador disminuye las amplitudes de los huecos son relativamente constantes en funci n de la longitud del cable Schneider Electric 8 Merlin Gerin 87 88 En el caso de dos onduladores conectados en paralelo la frecuencia de las oscilaciones aumenta del orden del 20 con relaci n a un ondulador nico En el caso de la red el ctrica del p rrafo 2 se repiten cuantitativamente los fen menos observados en la pr ctica Conclusiones Despues de este estudio se observa que es necesario proteger ciertos equipos tal como los transformadores contra las oscilaciones de frecuencia elevada gt 10 kHz debidos a la presencia de convertidores est ticos Se ha podido determinar que los filtros pasivos son susceptibles de eliminar estas oscilac
70. noeape Jejojdxa esed Jaoey anb euges A pepianoe ep Jojoes ns ell 3 sau0oINepuauuosal SeNSINN SYOUOIONJOS SEJSONU UB NMNUSINIVS SIPEPISSISU SAS OPUENI uolsesllde ns 111 fj Merlin Gerin Schneider Electric DIRECCION REGIONAL CASTILLA ARAGON RIOJA Delegaci n CASTILLA BURGOS Pol Ind Gamonal Villimar 30 de Enero de 1964 s n 2 planta 09007 BURGOS Tel 947 47 44 25 Fax 947 47 09 72 E mail del burgosBes schneider electric com Delegaciones ARAGON ZARAGOZA Pol Ind Argualas nave 34 50012 ZARAGOZA Tel 976 35 76 61 Fax 976 56 77 02 E mail del zaragoza es schneider electric com CENTRO NORTE VALLADOLID Topacio 60 2 planta Pol Ind San Crist bal 47012 VALLADOLID Tel 983 21 46 46 Fax 983 21 46 75 E mail del valladolid es schneider electric com LA RIOJA Avda P o XII 14 11 F 26003 LOGRO O Tel 941 25 70 19 Fax 941 27 09 38 DIRECCION REGIONAL CENTRO Delegaci n MADRID Ctra de Andaluc a km 13 Pol Ind Los Angeles 28906 GETAFE Madrid Tel 91 624 55 00 Fax 91 682 40 48 E mail del madrid es schneider electric com Delegaciones GUADALAJARA CUENCA Tel 91 624 55 00 Fax 91 682 40 47 TOLEDO Tel 91 624 55 00 Fax 91 682 40 47 DIRECCION REGIONAL LEVANTE Delegaci n VALENCIA Font Santa 4 Local D 46910 ALFAFAR Valencia Tel 96 318 66 00 Fax 96 318 66 01 E mail del valencia es schneider electric com Del
71. ntilaci n forzada de los transformadores I Merlin Gerin 99 100 Ic Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Introducci n En funcionamiento un transformador es el asiento de p rdidas en vac o y de p rdidas en carga Esta energ a provoca la elevaci n de temperatura de la parte activa del transformador es decir del circuito magn tico y de los arrollamientos Es normal que el aparato se caliente estando en funcionamiento Este calentamiento se tiene en cuenta en la concepci n del transformador y esta por otro lado normalizado Para paliar las situaciones de calentamiento excesivo vinculadas a condiciones de funcionamiento y o an malas pueden instalarse ventiladores bajo los arrollamientos del transformador a petici n del cliente Esta petici n debe ser solicitada en el momento del pedido porque no siempre es posible satisfacerla cuando el transformador este instalado Raz n de ser de los ventiladores Los ventiladores permiten sobrecargar el transformador sin que ste experimente sobre calentamientos Estas sobrecargas pueden ser generadas por La temperatura ambiente alrededor del transformador En un local mal ventilado donde el ambiente est anormalmente por encima de los valores normalizados durante un periodo corto los ventiladores pueden puntualmente refrigerar el transformador El problema ambiental no estar resuelto pero el funcionamiento de los ventiladores impedir el dispar
72. o de la protecci n t rmica y por tanto la parada del transformador La corriente de carga o la tensi n aplicada al transformador Hay que tener en cuenta que las p rdidas debidas a la carga son proporcionales al cuadrado de la corriente que circula por el transformador Es a veces necesario aumentar la potencia del transformador durante periodos cortos sin que esto signifique sobredimensionar el aparato en su fabricaci n ya que no tendr que soportar esta sobrecarga en permanencia Los ventiladores mantienen los calentamientos del transformador por debajo de los l mites normalizados permitiendo incrementar su potencia sin disminuir la vida del aparato Dimensionamiento del transformador El transformador se dimensiona teniendo en cuenta su potencia nominal con temperatura ambiente nominal en permanencia con ventilaci n natural es decir sin la intervenci n de ventiladores El consumo de los ventiladores que influye sobre su tama o est determinado seg n las sobrecargas estipuladas por el cliente Cuando en la instalaci n la carga o la temperatura ambiente llegan a ser excesivas los ventiladores se ponen en funcionamiento para impedir la subida de temperatura como consecuencia de la sobrecarga ocasionada a Merlin Gerin 101 La protecci n t rmica Se basa en el principio siguiente las sondas de temperatura est n situadas en los puntos m s calientes de la parte activa de cada columna est n
73. onocer la zona de instalaci n del transformador en la especificaci n del mismo a Merlin Gerin 15 76 Zona Escala de Mercalli sismica Sacudidas no percibidas Sacudidas percibidas por personas en reposo o en pisos superiores Oscilaciones de objetos suspendidos Ligeras vibraciones Wibraciones percibidas como las provocadas por el paso de grandes camiones Temblores de vidrios y vajilla Balanceo de coches parados Sacudidas percibidas en el exterior de los edificios Despertar del sue o Caida de peque os objetos Desplazamiento de cuadros Sacudidas percibidas por todo el mundo Muebles desplazados Rotura de vidrios caida de objetos de estanterias fisuras en los enlucidos Sacudidas en los automoviles en movimiento Perdida de equilibrio en personas de pie las campanas de las iglesias suenan Da os fisuras en chimeneas y ornamentos 2 arquitect nicos caida de yeso rotura en muebles extensas fisuras en enlucidos y alba ileria hundimiento en casas de ladrillo Crateres de arena en suelos arenosos y h medos en la ciudad 3464 Deslizamiento del terreno Fisuraci n del suelo Destrucci n alba ileria de ladrillo no reforzadas Danos leves o importantes estructuras de hormig n insuficiente mente armado tuberias enterradas Deslizamiento del terreno y destrucci n importante del suelo Destrucci n puentes tuneles algunas estructuras en hormig n a armado Da os importantes en la mayoria
74. por un contador de descargas instalado en serie con la puesta a la tierra del pararrayos Conclusiones y recomendaciones Es necesario instalar autovalvulas fase tierra en los casos siguientes gt Cuando el nivel cer unico Nk es superior a 25 El riesgo de sobretensiones atmosf ricas directas o inducidas es directamente proporcional a Nk ej Indonesia Nk 180 En caso de maniobras ocasionales menos de 10 al a o de un transformador ligeramente cargado o en fase de magnetizaci n Es muy recomendado instalarlas en el caso siguiente gt Cuando el centro esta alimentado por una red con partes a reas y por un cable de longitud superior a 20m caso de una red a rea subterr nea alimentaci n a rea subterr nea 30 El Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Los limitadores de sobretensi n en BT y los transformadores Merin Gerin 7 31 32 El Merlin Gerin Schneider Electric 40 kV 26 48 on A A X PALA A A UA YN NV 70 0 10 20 file C23X21M1 pl4 x var t v PRIA v PRIB v PRIC Schneider Electric ms 50 a Merlin Gerin Introducci n Las instalaciones el ctricas est n sometidas regularmente a un cierto numero de sobretensiones de origen atmosf rico o debidas a maniobras vinculadas a la explotaci n del material el ctrico Estas perturbaciones conducen a fallos de fun
75. ral alto debe ser ajustado de modo que la corriente de cortocircuito m nimo de MT provoque el disparo del disyuntor Estas dos condiciones imponen al umbral alto respetar la relaci n siguiente 1 25 lc maxBT lt umbral alto lt 0 8 lccomin HT La contemporizaci n puede ser muy corta por ejemplo t 0 1 segundos Debemos verificar que la protecci n no est activada en el momento de la puesta en tensi n del transformador Umbral bajo Protege contra cortocircuitos del lado de BT en los bornes del transformador o en el disyuntor BT e interviene en apoyo del disyuntor BT La selectividad con el disyuntor BT es de tipo cronom trico El umbral bajo debe ser inferior al valor m nimo de la corriente vista por la protecci n de MT en el momento de un cortocircuito en BT sea lecomin BT HT 11 a Merlin Gerin Estas dos condiciones imponen un umbral bajo que respete las relaciones siguientes 1 25 1 87 lt Umbral bajo lt 0 8 lecomin BT HT to gt ter At Es necesario verificar que la protecci n no est activada en el momento de la puesta en tensi n del transformador Contra defectos a tierra El modo de puesta a tierra del neutro permite limitar o no la corriente de defecto a tierra en caso de defecto de aislamiento Del r gimen de neutro dependen la elecci n y la regulaci n de las protecciones fase tierra 50 51 50N 51N Muchas veces existe una separaci n entre MT y BT de los Termostato transformado
76. ral del local Schneider Electric r Merlin Gerin 107 108 ventilaci n natural inferior combinada con ventilaci n superior forzada por extractor a El diseno de los locales Las reglas de dimensionamiento Una buena ventilaci n del local tiene como fin disipar todas las calorias producidas por los aparatos que desprenden calor transformadores motores etc situados en el En efecto en condiciones normales de servicio los transformadores como todos los aparatos que desprenden calor generan perdidas P expresadas en kiloWatts kW Para evacuar estas p rdidas una ventilaci n natural correcta del local precisa Una entrada de aire fresco con superficie neta S m situada en la parte baja de una pared del local pr xima a la base del transformador una salida de aire caliente de superficie neta S m situada en la parte alta de la pared opuesta si es posible en la vertical del transformador y a una altura H metros con relaci n a la entrada inferior la salida de aire debe ser mas grande que la entrada Estas superficies netas est n definidas por las f rmulas e 0 18 P Ta s S 110 El espacio por encima del transformador debe quedar libre hasta el techo excepto para los elementos de conexi n Estas f rmulas se entienden para un centro instalado a una altura m xima de 1000 metros con una temperatura media anual de 20 C Si no es posible respetar estas superficies
77. recalentamiento de los transformadores cualquiera que sea su origen son determinantes en cuanto al funcionamiento y a la duraci n de vida del material Es necesario tenerlos en cuenta en el momento de la fabricaci n del transformador y sobre todo no olvidar las soluciones siguientes la concepci n apropiada del local de ubicaci n del transformador altura espacio libre alrededor del transformador secci n y emplazamientos de las aberturas de aireaci n La puesta en marcha de una vigilancia permanente de la temperatura de los bobinados entra a el funcionamiento de los dispositivos una vez se alcanzan las temperaturas m ximas La instalaci n de ventiladores definidos por el fabricante y adaptados al transformador palian los efectos de las sobrecargas eventuales permitiendo determinadas sobrecargas De aqu la importancia de un compromiso entre el usuario y el fabricante para definir las caracter sticas del transformador para evitar problemas t rmicos durante la explotaci n con las nefastas consecuencias que hemos indicado a Merlin Gerin 99 60 El Merlin Gerin Schneider Electric El entorno de los transformadores Schneider Electric 5 Merl n Gerin 61 62 El Merlin Gerin Schneider Electric Introducci n Como todo material los transformadores est n expuestos al medio ambiente que influye sobre su envejecimiento y su funcionamiento las agresiones extremas pueden llegar h
78. res desde el punto de vista de los reg menes de neutro aislamiento galv nico En la mayor a de ocasiones suelen ser diferentes La protecci n aguas arriba no protege generalmente contra los defectos en BT depende del acoplamiento del transformador y del modo de puesta a la tierra Y Tipo de protecci n para transformador MT BT de baja potencia Aguas arriba del transformador se suele utilizar una protecci n de tierra en la l nea de alimentaci n Esta protege la red y los arrollamientos primarios y puede ser realizada con un transformador toroidal homopolar recomendada por ser m s sensible y menos propicia a disparos intempestivos por suma de las tres corrientes fase Nota si utilizamos la suma de los 3TC para medir la corriente de defecto a tierra utilizaremos el frenado al 2 arm nico para el primer HV or MV a OO umbral con temporizaci n corta y un segundo nivel con una temporizaci n m s larga sin frenado con el fin de evitar los eventuales disparos intempestivos debidos a la saturaci n de los transformadores de intensidad por la puesta en tensi n del transformador Aguas abajo del transformador el numero y el emplazamiento de las 50 51 protecciones de tierra dependen de la situaci n y tipo de puesta a 50N 51N tierra del neutro as como del numero de transformadores en paralelo 49 Si hay un solo transformador triangulo estrella con puesta a tierra en el secundario es necesaria una protecci
79. ricas transformadores 10a15 de corte resistencia al zona de eficacia choque de la autov lvula tipo rayo resistencia de maniobra a 2 5 Un a frecuencia industrial cebamientos multiples en las condiciones particulares de explotaci n Extracto del Art culo T cnico Schneider Electric N 151 Resistencia del transformador y las autovalvulas a las sobretensiones Las sobretensiones origen del problema La sobretensi n es una tensi n de valor anormalmente superior a la tensi n de servicio de la red que puede ser de origen atmosf rico es decir externa a la red como consecuencia de maniobras del aparellaje o a fen menos de resonancia en cuyo caso son sobretensiones internas O bien ligadas a aperturas intempestivas del disyuntor en el momento de la magnetizaci n del transformador Sobretensiones de origen atmosf rico Tienen como origen las descargas atmosf ricas rayo y pueden producirse directamente cuando el rayo afecta a los conductores de la l nea de alimentaci n del transformador indirectamente cuando el rayo afecta la tierra o estructuras met licas vecinas de la l nea como resultado genera corrientes inducidas y provoca la elevaci n del potencial de tierra a Merlin Gerin 25 26 Sobretensiones de maniobra Son debidas a intervenciones normales en las redes tales como el corte de cargas inductivas o capacitivas por disyuntores o fusibles Sobretensiones debidas a
80. rm nicos Schneider Electric 4 Merlin Gerin Da not forget No olvidar Fo adjust Me temperatu of he ihing gt Po ita an ar cd U Adapta la tempiratura del local Presar una axbacc n ce alra MeT EN Fame IT Fo metal Cote ser imat Doa puriy To ishe account of mernamca EFE Prower una anreta de ore contratado caudal Tiner en mas le blica cas praan hea de humedad grado de salinidad mec nicas hirsin HEBTCO Dumme TR Damon TU j Merlin Gerin Schneider Electric Protecci n de los transformadores secos encapsulados MT BT Schneider Electric zj Merlin Gerin El Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Los defectos en las instalaciones MT BT El transformador es un elemento particularmente importante en una red el ctrica Es necesario protegerlo eficazmente contra todos los defectos susceptibles de da arlo ya sean de origen interno o externo Los principales defectos que pueden afectar a un transformador son sobrecargas cortocircuitos internos o externos defectos a tierra sobreflujo E La sobrecarga Las sobrecargas pueden ser debidas al aumento del numero de cargas alimentadas simult neamente o al aumento de la potencia absorbida por una o varias cargas Se traduce por una sobre intensidad de larga duraci n que provoca una elevaci n de la temperatura perjudicial para la estabilidad de los aislantes y la longevidad del transformador E El cor
81. rmador As para la configuraci n B23T16F se observan las de formaciones siguientes de las se ales de tensi n por fase y entre fases 15 20 25 30 35 ms 40 10 file FTO1_RT pl4 x var t v PRIA v PRIB v PRIB v PRIC v PRIC v PRIA Tensiones entre fases 0 5 30 25 35 ms 40 a Merlin Gerin 19 20 La soluci n del problema el filtro RC Para protegerse completamente de estas sobretensiones transitorias con oscilaciones Alta Frecuencia la soluci n ideal consiste en colocar entre fases y tierra un filtro de amortiguaci n RC Este filtro RC debe ser colocado lo m s cerca de las bornes primarias del transformador As el fen meno alta frecuencia es eliminado y las tensiones a las bornes del transformador son limitadas Forma de las se ales influencia del filtro RC Para la configuraci n del modelo B23T16F 30 m de cable transformador 630 kVa carga 10 Pcc Red 300 MVA Sin filtro RE Con filtro RC 0 0 N BR WA Y AAA me 2 0 0 diskenn Agen SONAS o O WERNER A NENNEN essen O O EE E NN A O E A e A EU IO O A A eu alle a ae BEEE ZUBE le ne ne A en ee A i A i 50 0 i i i 0 5 10 15 20 25 30 35 ms 40 0 5 10 15 20 25 30 35 ms 40 file FTO1_RT pl4 x vart v PRIA v PRIB v PRIC file FTO1_RT pl4 x vart v PRIA v PRIB v PRIC Tensi n por fase 90 KV A A T E A EIER Lo la Ange A AM A IMA AM A E 90 90 0 5 10 15
82. rra varia entre el 50 y 100 del valor m ximo seg n que el defecto se produzca en el centro o en una extremidad del arrollamiento m El sobreflujo El sobreflujo corresponde a la explotaci n del transformador a una tensi n anormalmente elevada que genera p rdidas excesivas en el hierro causando calentamientos importantes y arm nicos que presuponen riegos de resonancia o CEMCE El funcionamiento de los transformadores La puesta en tensi n de los aparatos Provoca una sobre intensidad transitoria de conexi n pudiendo alcanzar hasta 13 veces la corriente nominal con constantes de tiempo de 0 1 a 0 7 segundos Este fen meno es debido a la magnetizaci n del circuito magn tico que provoca la aparici n de una corriente magnetizante importante La asimetr a y el valor de cresta de la corriente son m ximas cuando la conexi n coincide con el paso por cero de la tensi n y cuando la inducci n remanente en la misma fase es m xima La forma de onda de la corriente es rica en arm nicos de rango 2 Este fen meno corresponde a una maniobra normal de explotaci n de la red por tanto no debe ser interpretado como un defecto por las protecciones que deber n dejar pasar este r gimen transitorio El valor de cresta de la corriente se amortigua seg n una ley exponencial t L e donde L t valor de cresta de la corriente en funci n del tiempo Sobreintensidad debida a la puesta en conexi n del
83. s de baja tensi n f Merl n Gerin Schneider Electric Schneider Electric Impacto de la corriente continua sobre el nivel de presi n ac stica LI m a A o m O 7 a EL COIN Y NTT OST NTT II II 1 NIT DE I HE A BE EEE PY Plot PEPA PIO IA BE 5 6 T 8 DE Corriente A Conclusiones del ensayo Para este montaje de ensayo se observa un aumento del nivel sonoro del transformador de m s de 7 dB A para una inyecci n de corriente continua de 12 A lado BT del transformador A t tulo de comparaci n la corriente nominal AC lado BT del transformador es de 887 A y la corriente de vac o medida sin inyecci n de ldc es de 8 4 A para una tensi n nominal de alimentaci n Adem s el nivel de corriente en vac o a sido multiplicada por un factor de aproximadamente 2 entre las configuraciones sin y con inyecci n de corriente continua de 12 A lado BT del Transformador Despu s de inyectar una peque a corriente continua idc igual a aproximadamente 1 5 veces la corriente de vac o el circuito magn tico del transformador se ha saturado aumentando significativamente su nivel de ruido de 7 dB A y el nivel de la corriente de vac o que ha doblado su valor Referencias Harmonics from SVC Transformer Saturation with Direct Current Offset IEEE Vol 9 N 3 July 1994 BC Hydro Canada O DER 97 98 El Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Ciclos de ve
84. sencia de estos ventiladores opci n aire forzado no cambia nada las reglas indicadas anteriormente estos extraen el aire fresco de la entrada y empujan el aire caliente fuera del transformador incluso de la envolvente met lica este aire caliente debe salir del local por las salidas con dimensiones adecuadas o equipadas de un extractor de aire a Merlin Gerin 67 68 La calidad del aire El polvo El polvo que se deposita en gran cantidad en las partes del transformador juega un papel de aislante t rmico la temperatura del aparato aumenta Es necesario realizar una limpieza regular por aspiraci n y no por soplado Las cementeras son ejemplo de empresas plenamente afectadas por este problema La humedad ambiente La humedad no es un factor agravante de sobre calentamiento Pero la presencia de resistencias calefactoras en el local para eliminar la condensaci n debe tomarse en consideraci n en el dimensionamiento de los locales y de las aberturas de ventilaci n Con un local bien proyectado y suficientemente ventilado el transformador podr soportar las cargas a las que puede estar sometido e incluso sobrecargas con tal que estas sean objeto de una gesti n equilibrada y conforme a las normas CEl 354 y CEI 905 a Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Esfuerzos mec nicos externos aplicados a los transformadores Merin Gerin 69 70 El Merlin Gerin Schneider
85. situada en la red aguas arriba para el defecto a tierra afectando al primario del transformador una protecci n de m xima corriente de tierra situada en la llegada del cuadro general si la puesta a tierra del neutro de la red de BT est realizada sobre el juego de barras Y tambi n una protecci n de tierra restringida si la puesta a la tierra del neutro de la red de BT se hace al nivel del transformador Se trata de una protecci n diferencial que detecta la diferencia de las corrientes residuales medidas sobre la puesta a tierra del neutro de una parte y sobre la salida trif sica del transformador por otra parte una protecci n de m xima corriente de punto neutro si la puesta a tierra del neutro de la red de BT se hace al nivel del transformador una protecci n de masa del transformadoresta protecci n de m xima corriente instant nea instalada en la conexi n de puesta a tierra de la masa del transformador si su reglaje es compatible con el r gimen del neutro constituye una soluci n simple y eficaz contra los defectos internos entre un arrollamiento y la masa necesita aislar el transformador con relaci n a tierra Esta protecci n es selectiva s lo es sensible a los defectos de la masa del transformador y si los valores de regulaci n son elevados 5 Merl n Gerin Schneider Electric Schneider Electric Regulaci n de las protecciones Contra cortocircuitos 1e Calcularemos la corriente de corto circuito
86. stalando a Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric Un ventilador soplando aire fr o hacia el interior por la entrada inferior con un caudal Q m3 segundo que depender de las p rdidas P kW seg n la f rmula Q 0 10 x P Un ventilador extractor de aire caliente hacia el exterior instalado en la salida superior donde el caudal Q m3 seg ser Q Q x 1 1 Es igualmente posible combinar ambas soluciones respetando la superficie de entrada y el caudal de salida respetando el caudal de entrada y la superficie de salida La aplicaci n de estas reglas los ndices de protecci n Las secciones de entrada de aire fresco o de salida de aire caliente que intervienen en los c lculos precedentes son superficies netas Seg n el ndice IP de las rejillas en las aberturas de las paredes las superficies necesarias para la secci n neta eficaz de paso de aire pueden ser importantes a t tulo de ejemplo las rejillas de la envolvente IP 31 del Trihal est n perforadas al 50 de la abertura deduciendo todos los obstaculos como rejillas barrotes etc 3 resencia de otros aparatos en el local La presencia de otros aparatos fuentes de calor en el local debe tomarse en cuenta en el dimensionamiento de las superficies o del caudal de aire las p rdidas que emiten a plena carga ser n contabilizadas en P kW Ventiladores instalados bajo las bobinas del transformador La pre
87. stas vibraciones van a implicar mec nicamente las diferentes partes que compone el transformador circuito magn tico bobinas envolvente de protecci n y accesorios diversos Caso de resonancia Conociendo el tipo de solicitaciones podemos definir la respuesta de los componentes del transformador Es necesario verificar que los subconjuntos no amplifiquen las solicitaciones de una manera peligrosa para el equipo caso de las resonancias Para un sistema mec nico lineal de primer orden la frecuencia de resonancia Fr es l IK Fr 27 NM donde Mes la masa del subconjunto en kg K es la relaci n elasticidad rigidez de la fijaci n en N m Es la relaci n entre el esfuerzo y el desplazamiento debido a la deformaci n del soporte Se comprueba que si la masa de la bobina aumenta la frecuencia de resonancia baja Para evitar que la frecuencia de resonancia sea demasiado baja hay que aumentar la rigidez de las fijaciones para fortalecer las estructuras de mantenimiento y de sujeci n a Merlin Gerin Schneider Electric Vibraciones de transporte Son simulados por ensayos sobre mesa vibrante seg n la norma NF H 00 060 de junio de 1991 Ensayo de una duraci n de 30 minutos entre 3 y 4 Hz con una amplitud de cresta a cresta horizontal de 6 mm y vertical de 15 mm Ensayo de una duraci n de 30 minutos entre 4 y 5 Hz con una amplitud de cresta a cresta horizontal de 6 mm y vertical de 15 mm
88. temente inductiva o capacitiva gran longitud de cables o condensadores lado secundario Red a neutro aislado o puesto a tierra por grandes impedancias o Filtro RC Una protecci n recomendada Frente a las sobretensiones con oscilaciones AF generadas en los bornes del transformador en el momento de maniobras frecuentes del disyuntor la soluci n del filtro RC es la mejor desde el punto de vista de protecci n y debe ser recomendada e Sin embargo en una configuraci n de red el ctrica menos severa maniobras ocasionales de disyuntores de tecnolog a distinta al vac o puede proponerse la soluci n de colocar autov lvulas en el primario del transformador e Esta soluci n ser menos eficaz que el filtro RC y no garantiza una protecci n completa El filtro RC suprime las oscilaciones AF y as los riesgos potenciales de resonancia interna en los enrollamientos de los transformadores Bibliographies e Detailed study of fast transient phenomena in transformers and substations K V Leuven Electrical Energy Division Belgium e Application Guide for vacuum switching equipment TOSHIBA e Overvoltages due to switching off an unloaded transformer with a vacuum circuit breaker IEEE M Popov E Acha 1998 e Tensions de commutation dans les r seaux MT nature caract ristiques et m thodes pour en pr venir la formation ou en limiter la port e CIRED 1989 e A guide to describe the occurrence and mitigation of sw
89. to existen entonces 2 circulaciones de diferentes flujos magn ticos en el circuito magn tico del transformador una superposici n del flujo alterno y del continuo ocupan su espacio Por este hecho el ciclo de hist resis B B H del material magn tico se desplaza y aumenta con la componente continua Esta componente continua es un par metro muy sensible un peque o valor de esta al circular en los arrollamientos puede conducir a una saturaci n total del circuito magn tico del transformador con generaci n de arm nicos deformaci n de las se ales El orden de magnitud de la componente de corriente continua necesaria para saturar el transformador es igual al de la corriente de vac o del transformador es un peque o de la corriente nominal a Merlin Gerin 91 2 Fuerte disminuci n de la impedancia magnetizante del transformador Cuando el circuito magn tico del transformador se satura la permeabilidad relativa ur ur del material que la constituye decrece muy fuertemente desde un factor 1000 a 10000 con el aumento del nivel de saturaci n del circuito La consecuencia de esta saturaci n es que la impedancia magnetizante del transformador y la permeabilidad relativa del material magn tico decrece igualmente muy fuertemente En el esquema equivalente del transformador adjunto la inductancia de magnetizaci n Lu decrece muy fuertemente en el momento de la saturaci n del circuito magn tico L
90. tocircuito El cortocircuito puede ser de origen interno al transformador o externo interno se trata de un defecto entre conductores de fases diferentes o de un defecto entre espiras de un mismo arrollamiento El arco de defecto degrada el arrollamiento del transformador y puede conducir a su destrucci n Un cortocircuito violento provoca da os muy importantes que pueden destruir el arrollamiento externo se trata de un defecto entre fases en las conexiones externas al transformador La corriente de cortocircuito provoca dentro del transformador esfuerzos electrodin micos y solicitaciones t rmicas susceptibles de afectar a los arrollamientos y de evolucionar despu s en forma de defecto interno mM Los defectos a tierra Los defectos a la tierra pueden producirse entre partes bajo tensi n y masas cercanas la envolvente trenzas de masa de los cables MT etc o entre arrollamiento y n cleo magn tico Como todo cortocircuito puede causar la destrucci n del transformador La amplitud de la corriente de defecto depende del r gimen de neutro de las redes aguas arriba y abajo En caso de defecto entre arrollamiento y masa su amplitud depende tambi n de su posici n dentro del arrollamiento m en un acoplamiento en estrella la corriente a tierra varia entre O y el valor m ximo seg n que el defecto se produzca en la extremidad del neutro o en las fases del arrollamiento m en un acoplamiento en tri ngulo la corriente a tie
91. trif sico m xima para dimensionar el material disyuntores cables captadores juegos de barras a fin de asegurarse de su comportamiento t rmico y electrodin mico Para este calculo se utiliza la potencia de cortocircuito m xima suministrada por el distributor de energ a y la impedancia m nima de las conexiones calculadas desde el punto de entrega Icc corriente de cortocircuito trif sica m xima Secc BU 2 Calculamos la corriente de defecto bifasico minima Las protecciones deben ser reguladas para desconectar con la minima corriente de defecto Esta corriente de defecto minima depende de la configuraci n de la red Es uno de los resultados del estudio contemplados en el plan de protecci n Utilizaremos la potencia del cortocircuito m nima y la impedancia m xima recorrida por esta corriente J3 Vn I min gt 7 Zd es la impedancia directa m xima de la red I 11x con Scc potencia de cortocircuito Ajustaremos las protecciones de m xima a 0 8xl min Ejemplo protecci n a tiempo independiente con doble umbral La protecci n con doble umbral permite proteger el transformador contra un cortocircuito en sus bornes aguas arriba o abajo sin riesgo de disparo intempestivo en el momento de la puesta en tensi n del transformador Adem s act a como apoyo de la protecci n BT Umbral alto Protege contra cortocircuitos en el lado de MT La selectividad con el disyuntor de BT es de tipo amperim trico El umb
92. uecos de conmutaci n En el caso donde las acciones preventivas citadas en la intro ducci n son insuficientes ser necesario equipar la instalaci n polucionada con dispositivos de filtrado Tres tipos de filtros suelen utilizarse en funci n de la aplicaci n de la fuente de arm nicos el filtro pasivo el filtro activo el filtro h brido hS Ar Aa hd3 h amp Ar ndd hd3 47 El filtro pasivo Aplicaciones t picas instalaciones industriales con un conjunto de generado res de arm nicos de potencia total superior a 200 kVA aproximadamente variadores de velocidad SAIS rectificadores instalaciones con compensaci n de energ a reactiva necesidad de reducci n de la tasa de distorsi n en tensi n para evitar perturbaciones en receptores sensibles necesidad de reducci n de la tasa de distorsi n de corriente para evitar sobrecargas Principio de funcionamiento Consiste en un circuito LC sintonizado para cada frecuencia arm nica a filtrar en paralelo con el generador de arm nicos Este circuito en derivaci n absorbe los arm nicos y evita que circulen hacia la alimentaci n Generador de arm nicos Principio de utilizaci n de un filtro pasivo En general el filtro pasivo esta sintonizado sobre un rango de arm nicos pr ximo al arm nico a eliminar Varias ramas del filtro en paralelo pueden ser utilizadas cuando se necesita una fuerte reducci n de la tasa de distors
93. uede estar expuesto a diferentes agresiones cuando est en servicio La fuerte humedad ambiente A pesar de un funcionamiento de los arrollamientos a una temperatura superior a la del ambiente una concentraci n muy elevada de humedad Schneider Electric r Merlin Gerin 63 64 puede entra ar absorci n de humedad en los aislantes y comportar una disminuci n de sus caracter sticas diel ctricas El polvo conductor Si se acumulan en los arrollamientos de MT bajo los efectos del campo el ctrico pueden provocar la reducci n de las l neas de fuga diel ctricas favoreciendo el cebado del arco Los vapores de hidrocarburos vapores de aceite de corte etc Bajo los efectos del campo el ctrico estos hidrocarburos se concentran al rededor de los arrollamientos de MT Una vez depositados en sus superficies estos hidrocarburos pueden evolucionar qu micamente a causa de la temperatura de las bobinas particularmente en su parte superior y formar dep sitos que act an desfavorablemente sobre los campos el ctricos superficiales de la bobina favoreciendo los cebamientos de arco La presencia de estos dep sitos pueden tambi n propiciar la acumulaci n del polvo conductor La poluci n qu mica Ciertas substancias qu micas originadas por poluci n pueden provocar modificaci n superficial de los aislantes por ataque qu mico Este ataque qu mico est influenciado por ciertos factores como la humedad la temperatura
94. una utilizaci n normal con un calentamiento que no cause da os a los componentes del aparato Para utilizaciones anormales es muy importante disponer de una especificaci n con el fin de dise ar el transformador de tal forma que los sobre calentamientos creados por estas situaciones anormales no reduzcan su duraci n de vida Aunque tambi n es posible no sobre dimensionar el transformador dependiendo de su carga previa con relaci n a los periodos de sobrecarga Estas aplicaciones espec ficas y la soluci n a los problemas de calentamiento se plantean en este documento Temperatura ambiente Si el transformador esta dise ado para una temperatura m xima ambiente de 40 C esto significa que el aire de refrigeraci n por tanto la temperatura ambiente no debe sobrepasar en ning n caso 30 C de media diar a 20 C de media anual y no debe jam s sobrepasar 40 C De tal forma si se especifica la temperatura de 50 C m xima en el pedido corresponde a una temperatura ambiente aplicable de 40 C diaria y 30 C anual Atenci n La temperatura ambiente debe ser respetada a n as esto no es suficiente es necesario adem s dimensionar adecuadamente el local particularmente cuando la concepci n de las aberturas de ventilaci n est n dispuestas en las paredes con el fin de evacuar el calor generado por el transformador en funcionamiento La norma CEl 905 UNE 20182 indica los factores de c
95. uncionamiento del transformador y los ventiladores Cualquiera que sea el nivel de la sobrecarga ocasionada los ventiladores funcionan siempre a plena potencia en relaci n con la sobrecarga m xima solicitada por el cliente foncionamiento AN funcionamiento AF arranque de los ventiladores fracci n In 102 Ic Merlin Gerin Schneider Electric Schneider Electric El funcionamiento de la ventilaci n se adapta al perfil de la sobrecarga seg n su duraci n y su importancia Sobrecarga puntual Si la sobrecarga es puntual los ventiladores funcionan aproximadamente 1 2 h Sobrecarga prolongada Si la sobrecarga perdura no se paran ya que la temperatura no disminuye lo bastante para alcanzar el umbral de parada de los ventiladores En cambio si la potencia de los ventiladores es importante puede suceder lo siguiente superficie HT int col B canBla canBTb canBlc ARAS YN A 58 59 horas 60 la potencia de los ventiladores es tal que la temperatura alcanza su nivel de parada A la parada de estos la temperatura aumenta de nuevo porque el transformador continua en sobrecarga Tan pronto como el nivel de alarma conmuta de nuevo los ventiladores arrancan otra vez y el ciclo vuelve a comenzar indefinidamente si nada modifica las condiciones de funcionamiento El transformador experimenta entonces ciclos t rmicos de temperatura muy importantes Esta frecuencia de choques
96. vitan las situaciones de sobrecalentamiento que provocan una degradaci n de los aislantes y un envejecimiento prematuro del material El principio del efecto chimenea El aire caliente es menos denso que el aire fr o y se eleva de forma natural en el aire ambiente de forma que el aire caliente que sale del transformador en funcionamiento asciende hacia el techo del local Una ventilaci n eficaz consiste en la capacidad de arrojar el aire caliente hacia lo m s alto del local para ello una entrada de aire fr o debe situarse tambi n lo m s bajo posible sobre una pared del local y una salida de aire caliente lo m s alta posible sobre el muro opuesto Cuanto m s altura libre exista por encima del transformador m s importante es la cantidad de aire que asciende y por tanto mejor ser la refrigeraci n del material Poner el aire caliente por encima del transformador impide al aire caliente salir del aparato La consecuencia es la elevaci n peligrosa de la temperatura del transformador Es el ejemplo t pico de la climatizaci n que se coloca encima de los aparatos calientes aunque exista mucho fresco en el local el transformador elevar su temperatura hasta producir alarma de la protecci n t rmica si est equipado de ella Si carece de tal protecci n ser n sus aislantes los que envejecer n prematuramente El usuario solo tendr como soluci n parar la climatizaci n para resolver su problema Wentilaci n natu
97. zar transformadores con acoplamientos especiales ya que algunos grupos de conexi n tienen la propiedad de suprimir ciertos rangos de arm nicos De forma que e un grupo de conexi n Dyd frena los arm nicos de rango 5 y 7 e un grupo de conexi n Dy frena los arm nicos de rango 3 los arm nicos circulan por cada fase y se cierran por el neutro del transformador e un grupo de conexi n DZ5 frena los arm nicos de rango 5 que se cierran por el circuito magn tico n11 13 La utilizaci n de un transformador Dyd frena la propagaci n de los arm nicos de rango 5 y 7 aguas arriba de la red Filtrado de arm nicos Desde el punto de vista diel ctrico para las aplicaciones con presencia de electr nica de potencia alimentaci n de ondula dores 2 fases de la red alterna est n en cortocircuito durante un tiempo muy breve en cada conmutaci n Las formas de onda de tensi n en el lado de MT y BT est n deformadas con aparici n de arm nicos y valores de dv dt muy elevados debido a los huecos de conmutaci n La presencia de arm nicos de tensi n debido a los huecos de tensi n comprometen fuertemente a los aislantes del trans formador Estos huecos de conmutaci n repetitivos con frecuencia de oscilaci n de 10 kHz pueden conducir a un envejecimiento prematuro del transformador o a una resonancia interna con sus arrollamientos cuando las frecuencias coinciden con la de las oscilaciones de los h

EL TRANSFORMADOR

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