Cálculo corriente cortocircuito en el secundario del transformador

Transformador de distribución:

es un equipo que sirve para tomar el voltaje de Media Tensión (13.8 Kv, en mi País) que tienen las Redes de Distribución en las zonas pobladas y transformarlo en voltajes adecuados a nivel de los usuarios Residenciales, Comerciales, Industriales. Potencia asignada de 25 hasta 2500kva. Frecuencia: 50hz. Tensión primaria: 1 hasta 36Kv. Tensión secundaria: 420, 400, 231v entre fases. 242, 231, 133v entre fases y neutro.

Constitución externa de un centro de transformación de distribución:

1)

Pasatapas de Media tensión:

son aisladores que se sitúan en su tapa y alos ke se conectan interiormente los conductores terminales de salida de los devanados.Se construyen de porcelana de color marrón con su parte exterior vidriada.Los pasatapas de MT son mas grandes que los de BT. 2)

Cuba:

es un depósito que contiene el líquido refrigerante (aceite), y en el cual se sumergen los bobinados y el núcleo metálico del transformador.

Depósito de expansión:

sirve de cámara de expansión del aceite, ante las variaciones se volumen que sufre ésta debido a la temperatura.

Indicador del nivel de aceite:

permite observar desde el exterior el nivel de aceite del transformador.

Termostato:

mide la temperatura interna del transformador y emite alarmas en caso de que esta no sea la normal.

Placa de carácterísticas:

en ella se recogen las carácterísticas más importantes del transformador, para que se pueda disponer de ellas en caso de que fuera necesaria conocerlas (designación, tensiones nominales, tensión de cortocircuito...).

Constitución interna del transformador:

Básicamente el transformador está formado internamente por un circuito magnético (núcleo) y por dos circuitos eléctricos (arrollamientos).

Núcleo magnético:

Constituye el camino por el cual se establece el flujo magnético y está formado por chapas ferromagnéticas de acero de 0,35mm de espesor a base de silicio entre el 3 por 100 y el 5 por 100 y aisladas eléctricamente entre sí. Se distinguen dos tipos de chapa magnética (chapa normal laminada en caliente y chapa de grano orientado laminada en frío). El núcleo está formado por las columnas, culatas y yugos.

Arrollamientos:

Los arrollamientos están constituidos por bobinas de hilo de cobre o de aluminio de sección rectangular o circular. Las dos disposiciones más usuales de realizar los arrollamientos del lado de alta tensión y de baja tensión son de forma alternada o de forma concéntrica. El arrollamiento alternado consiste en disponer un número determinado de vueltas del arrollamiento de baja tensión, a continuación una capa de aislante seguida de un número de vueltas correspondiente al arrollamiento de alta tensión hasta cubrir toda la altura de la columna del núcleo. Por el contrario el arrollamiento concéntrico se realiza primero el de baja tensión después una capa aislante y encima el arrollamiento de alta tensión ambos a lo largo de toda la columna del núcleo.

Carácterísticas generales de los transformadores de distribución:

a continuación se describen las carácterísticas generales de todo transformador de distribución:

Tensión primaria

es la tensión a la cual se debe alimentar el transformador, dicho en otras palabras, la tensión nominal de su bobinado primario. En algunos transformadores hay más de un bobinado primario, existiendo en consecuencia, más de una tensión primaria.

Tensión máxima de servicio

es la máxima tensión a la que puede funcionar el transformador de manera permanente.

Tensión secundaria

si la tensión primaria es la tensión nominal del bobinado primario del transformador, la tensión secundaria es la tensión nominal del bobinado secundario. Este parámetro debe ser un valor da baja tensión, normalmente 400 V entre fases.

Potencia nominal

es la potencia aparente máxima que puede suministrar el bobinado secundario del transformador. Este valor se mide en kilovoltioamperios (KVA), siendo las más usuales de 63, 100, 200, 400 y 630 KVA.

Relación de transformación

: es el resultado de dividir la tensión nominal primaria entre la secundaria.

Intensidad nominal primaria

es la intensidad que circula por el bobinado primario, cuando se está suministrando la potencia nominal del transformador. Dicho en otras palabras, es la intensidad máxima a la que puede trabajar el bobinado primario del transformador.

Intensidad nominal secundaria

al igual que ocurría con la intensidad primaria, este parámetro hace referencia a la intensidad que circula por el bobinado secundario cuando el transformador está suministrando la potencia nominal. Si se conoce el valor de la intensidad que está circulando por el secundario del transformador, se puede obtener la potencia que suministra el transformador de distribución.

Tensión de cortocircuito

hace referencia a la tensión que habría que aplicar en el bobinado primario para que, estando el bobinado secundario cortocircuitado, circule por éste la intensidad secundaria nominal. Se expresa en porcentaje.

Grupo de conexión

indica la forma de conexión del bobinado primario y secundario (estrella, triángulo o zig zag). Se indica mediante dos letras, una mayúscula para el bobinado primario y otra minúscula para el bobinado secundario, utilizándose las letras para estrella (D, d) Triangulo (Y, y) Zig zag (Z, z)Media tensión mayúsculas y baja tensión minúsculas.

Transformador triásico:

Puede considerarse constituido como la conexión entre sí de tres transformadores monofásicos. Estrella, triángulo y Zig-zag.

Indice Horario:

Es un número convencional que define el ángulo de desfase entre las tensiones primarias y secundarias análogas, en el sentido de las agujas del reloj. Este número corresponde con la hora que indicaría la manecilla pequeña de un reloj cuando ésta coincidiera con una tensión secundaria y su análoga primaria estuviera en las cero horas.

Regulación de tensión:

Se basa en el siguiente principio (N1/N2=U1/U2 esto es U2=U1porN2/N1) de modo que para variar la tensión del secundario se actúa modificando el número de espiras del arrollamiento primario mediante el movimiento del conmutador de regulación del transformador.

Distintivos de los transformadores con Cuba metálica según el líquido refrigerante que utilizan:

aceite-B2(amarilla), Piraleno-B1(blanca), Piraleno-B2(amarilla o blanca).

Transformadores especiales:

Los mejores son los transformadores bitensión, los cuales pueden distinquirse:

Transformador bitensión en el secundario:

Permiten su conexión a cualquieta de las dos tensiones que se indican, pero no simultáneamente: (10-20kv; 13,2-20kv; 15-20kv).

Transformador bitensión en el secundario:

Pueden suministrar dos tensiones secundarias distintas: (simultáneamente (B1-B2). Alternativamente (B12).

Transformador bitensión en el primario y en el secundario:

Se pueden conectar a cualquiera de las dos tensiones primarias, pero no simultáneamente. Pueden suministrar dos tensiones secundarias simultáneamente, tales como: (11-20kv/B1-B2; 15-20KV/B1-B2).

Designación de un transformador de distribución:

para designarlo se requieren las siguientes carácterísticas: Un numero que indique la potencia asignada. Un número que indique la tensión máxima de servicio. Un número que indique la o las tensiones nominales del primario. La nomenclatura correspondiente a la clase del transformador. La letra O indicando que es aceite mineral. Una sílaba que indica el tipo de pasatapas: PA para las de tipo abierto y PE para las enchufables.

Acoplamiento en paralelo de transformadores:

En ciertas ocasiones, se hace necesario el montaje de dos transformadores en un CT. Este hecho puede venir motivado por ciertas circunstancias, aunque la más usual es la necesidad de abastecer a una gran cantidad de usuarios, tal que, un transformador quedaría pequeño para tal demanda. En estos casos se pueden instalar dos transformadores en paralelo dando por resultado la suma de la potencia nominal de ambos. Para que se puedan acoplar dos transformadores en paralelo, se deben dar una serie de circunstancias:Ambos transformadores deben tener la misma relación de transformación. Ambos deben tener la misma tensión de cortocircuito. Los dos transformadores deben ser de la misma potencia nominal.Ambos deben tener el mismo índice horario. o obstante, la conexión de dos transformadores en paralelo puede acarrear una serie de inconvenientes: En caso de que se produzca un cortocircuito en el bobinado secundario, la potencia de cortocircuito sería el doble y podría causar grandes desperfectos en la instalación. En caso de sobrecarga en uno de los dos transformadores, se produciría una desconexión total del CT, pudiendo ocasionar graves problemas de suministro. Existe peligro de accidentes eléctricos, dada la reversibilidad de los transformadores.

Averías en transformadores:

Disparo de la protección de sobreintensidad

.Cortocircuito en el lado del secundario o rotura de uno de los devanados. Buscar la avería y despajar la falta, si es el devanado llevar a rebobinar.

En pruebas de resistencia de aislamiento nos da un valor bajo

.Posiblemente se deba a una falta a tierra o existe una deficiencia en el aceite de refrigeración del transformador.
Alarma disparo del termómetro del devanado y/o aceite de refrigeración a temperatura elevada(en el caso de trafos de aislamiento seco alarma y disparo de las centralitas de temperatura). Suelen producirse este tipo de alarmas y disparos como consecuencia de una mala ventilación del transformador o ventilación insuficiente, transformador trabajando sobrecargado, temperatura del aceite demasiada alta. En todos los casos comprobar la ventilación que sea la adecuada y necesaria, que no existan problemas de ventilación como podría ser rejillas sucias o tapadas impidiendo la libre circulación del aire.

Instalaciones de puesta a tierra:

La circulación de la corriente eléctrica por el suelo:

Los terrenos tienen diferente resistividadeléctrica r según su naturaleza y contenido dehumedad. Esta resistividad varia entreamplios márgenes y es mucho más elevadaque la de los metales y el carbono. En estesentido puede decirse que la tierra es, engeneral, un mal conductor eléctrico.Ahora bien, cuando una corriente circula porel terreno, la sección de paso S puede ser tangrande, que a pesar de quesu resistividad(resistencia específica) r sea elevada, laresistencia R = r l/S puede llegar a serdespreciable.La resistividad r de los terrenos, se expresaen Ohms por m2 de sección y metro delongitud, por tanto en W.M2/m = W.M («Ohmsmetro»). En efecto la sección de paso de lacorriente puede ser del orden de m2.La resistividad así expresada corresponde ala resistencia entre dos caras opuestas de uncubo de un metro de arista.

Paso de la corriente por el terreno

La corriente pasa al terreno repartíéndose por todos los puntos de la superficie del electrodo en contacto con la tierra en todas direcciones a partir del mismo.

Hacer inaccesibles las zonas peligrosas:

Se deberían utlizar cerramientos u obstáculos de protección fijados de forma que hagan innaccesibles las zonas peligrosas.

B) Disponer suelos o pavimentos que aíslen suficientemente de tierra las zonas de servicio peligrosas

Al aumentar la resistividad superficial de los suelos se aumentan las tensiones máximas aplicables.

Aislar todas las empuñaduras o mandos que hayan de ser tocados

: Esta medida aumenta la máxima tensión de contacto aplicable, al intercalar un aislamiento entre la mano del operador y el mando o palanca de accionamiento.Con esta protección las partes metálicas accesibles delos elementos aislados no deberán ponerse a tierra.

d) Establecer conexiones equipotenciales entre lazona donde se realice el servicio y todos loselementos conductores accesibles desde lamisma.

Al unir las masas de la instalación y los elementosconductores accesibles, se evita que aparezcan encaso de defecto potenciales peligrosos entre ambos.

E) Aislar los conductores de tierra a su entrada enel terreno

Disminuyendo las tensiones de paso que aparecen enla instalación en caso de defecto. Si en na picavertical que entierra su cabeza una profundidad –h-, serealiza la conexión hasta ella mediante un conductoraislado se consigue una reducción de tensiónequivalente a una valla que rodeara la pica no aisladaa una distancia de tres veces la profundidad.
Medida de las tensiones de aso y Contacto
Las tensiones de paso “Up” y contacto “Uc” semiden inyectando en la instalación de tierra unacorriente de medida “Im”, que simulando un defectoa tierra, proporciona un valor medible de potencialde tierra.Las medidas se realizarán con una intensidadmínima de 5 A en Centros de Transformación, y de50 A en Subestaciones, esta corriente será almenos del 1 % de la intensidad de defecto prevista.Para efectuar las medidas se utilizará un voltímetrode 1000 Ω de resistencia interna y dos pesas(pisones) de 25 kg, y 200 cm2 de superficie deapoyo, que simulan los pies de la persona.