Sistemas de Protección de Transformadores de Potencia y Relés 87T

Protecciones de Transformador

Tipos de Fallos en el Transformador

El núcleo magnético y los devanados de un transformador están sometidos a diferentes solicitaciones a lo largo de su vida útil:

• Expansiones y contracciones: debidas al ciclo térmico.
• Vibraciones: mecánicas durante su operación.
• Calentamiento: debido al flujo magnético.
• Esfuerzos mecánicos: debidos a la circulación de corrientes provocadas por faltas externas.
• Calentamiento por sobrecargas: o enfriamiento inadecuado.
• Sobretensiones: de origen atmosférico o por maniobras.

Equipos de Monitorización

Además de los relés para detectar faltas debidas a fallos de aislamiento, existen equipos de monitorización especializada:

• Monitorización de temperatura de devanados o de aceite.
• Analizador de gases disueltos en el aceite.
• Relés de sobretensión de aceite o de gas.
• Detectores de nivel de aceite.
• Monitorización on-line del estado de las bornas.

Detección de Faltas Internas

La detección de toda falta interna únicamente con relés basados en corriente es compleja por los siguientes motivos:

• Variación de la magnitud: La variación en la magnitud de la corriente en las bornas del transformador puede ser muy pequeña cuando el número de espiras cortocircuitadas en el transformador es reducido.
  • La falta más difícil de detectar en un devanado es aquella que implica inicialmente una única espira.
  • No se detecta el defecto hasta que el cortocircuito se extiende a un número elevado de espiras.
• Corriente de energización: La corriente de arranque de un transformador puede ser muchas veces superior a la corriente nominal del mismo.

Protección Diferencial de Transformador (87T)

Esta protección es comúnmente empleada para máquinas a partir de 5 MVA - 10 MVA. Para máquinas de menor tamaño, se suelen emplear fusibles. La protección será normalmente del tipo diferencial porcentual y podrá incluir frenados por uno o varios armónicos. Cuenta con frenado por INRUSH (segundo armónico) y SOBREEXCITACIÓN (quinto armónico):

Su principio de medida es igual al de la protección diferencial de línea, pero antes de introducir las corrientes en el algoritmo diferencial, se deben tener en cuenta los siguientes factores:

• Compensación de la magnitud de las corrientes (relación de transformación del transformador de potencia y de los TI).
• Desfase angular.
• Corriente de secuencia homopolar.
• Cambiador de tomas.

Compensación de la Magnitud de las Corrientes

Como la tensión nominal de cada devanado es diferente, la corriente también lo es. Los Transformadores de Intensidad (TI) de baja y de alta normalmente tienen distinta relación; por lo tanto, se igualan las relaciones de transformación para que los aportes sean proporcionales y el sistema funcione correctamente.