Transformadores: Tipos, Funciones y Características

¿Qué es un transformador?

Un transformador es una máquina eléctrica estática capaz de transformar por inducción electromagnética, un sistema de CA en otro de CA de distinta tensión e intensidad.

Tipos de transformadores según su aislamiento

Transformador sumergido en aceite con depósito de expansión

Transformador hermético de llenado integral

Transformador seco

Para qué sirve el depósito de expansión de un transformador

Se encuentra en la parte superior de la cuba y sirve para asegurar el llenado y permitir la expansión del aceite.

¿De qué potencia elegirías un transformador para colocar en un poste si tiene que alimentar una granja con un consumo de 41 Kw y un factor de potencia de 0,85?

Los coeficientes de simultaneidad y utilización son 1.

P= Pins * Ku * Ks = 41 * 1 * 1 = 41 kW

S= P * 1,3 / FP = 41 * 1,3 / 0,85 = 62,7 KVA → La potencia que elegiría sería la de 75 KVA

¿Qué transformador es: 400/24/20 B2 O-PE UNESA 5201 D

400 → Un número que indicará la potencia asignada (KVA)

24 → Tensión máxima de servicio (V)

20 → Tensión nominal del primario

B2 → Tensión del secundario

O → Para aceite mineral, vegetal o sintético

PE → Para los tipos de enchufable

UNESA → La denominación

Según la norma ANSI qué número corresponde al relé Buchholz y qué detecta

Le corresponde el número 63B

Detecta cualquier avería en el interior del transformador en la que se vea afectado el bobinado o el circuito magnético por causa de un defecto eléctrico que da origen a un calentamiento o arcos eléctricos internos ocasionando la degradación del aceite y el desprendimiento de gases que son afectados por el relé. También detecta un descenso del nivel de aceite, fugas y bolsas de aire.

Para qué se utiliza el desecador de silicagel

Se utiliza para evitar la entrada de aire húmedo al depósito de expansión, el transformador dispone de un desecador de silicagel situado en el extremo inferior de una tubería de respiración que comunica la parte exterior con la parte interior más elevada al depósito de expansión.

Número ANSI para detector de sobreintensidad

51 G → Corriente residual medida directamente en un transformador de corriente

51 N → Corriente residual medida en el retorno común del transformador de intensidad

Qué es la protección de sobreintensidad direccional y qué número ANSI le corresponde

Se usa para mirar el sentido de la intensidad, es decir el flujo de energía del sistema para lo que se toma de referencia de tensión del sistema. Se utiliza como protección de líneas aéreas, transformador de distribución y motores. Número ANSI → 67/67N

Protección de fallo de interruptor qué es y número ANSI

Se mide la corriente que pasa por el interruptor, cuando un relé detecta una falta da orden de disparo del interruptor. Existe el riesgo de que no dispare el interruptor, es necesaria una protección. Número ANSI → 50BF

Posibilidades de conexión en un TI (foto y ejemplo)

El devanado primario se conecta en serie con el circuito en el que se realiza la medida (uno por fase). Por el circuito primario circula la intensidad de línea.

También se puede conectar en serie (100 A), pero mediante el cambio interno de conexión a paralelo puede funcionar para 200 A.

¿Cuál será el valor de la tensión primaria de un TT?

Los valores se elegirán entre los valores normales asignados a las tensiones de red. Si su conexión es entre línea y tierra el valor será dividido entre raíz de tres. (a partir de 72,5 kV).

Qué sistemas de extinción de arco puede tener un interruptor automático

Deben ser capaces de interrumpirlo en pocos milisegundos para evitar efecto térmico.

Pequeño volumen de aceite: La interrupción se realiza sumergiendo el arco en un líquido aislante como el aceite.

Aire comprimido: Consiste en inyectar aire a presión dentro del arco

Vacío: El arco se produce en el interior de un tubo de maniobra en el que se ha hecho el vacío.

Interruptor de hexafluoruro de azufre(SF6): Al separar los contactos de arqueo se alcanza la presión que se requiere para extinguir el arco.

Qué valores aparecen en su placa de características

• Fabricante
• Designación del tipo y número de serie
• Tensión asignada (KV)
• Tensión asignada soportada a impulsos tipo rayo (KV)
• Corriente asignada en servicio continuo
• Poder de corte asignada en servicio continuo
• Poder de corte asignado en cortocircuito
• Secuencia de maniobras
• Fecha de difusión de la norma de referencia

Cuál es la misión del seccionador y cómo debe operar

La misión del seccionador es aislar tramos de circuitos de forma visible para realizar operaciones de mantenimiento o maniobras. Se debe operar sin tensión en el circuito, con los interruptores abiertos.

Qué elemento suele ir asociado al seccionador, pueden estar ambos cerrados al mismo tiempo

Un fusible o un enclavamiento

Dos tipos de fusibles de AT

Tipo de cartucho de alto poder de ruptura (APR)

Fusibles de expulsión seccionadores (XS)

Cómo consigue su funcionamiento una autoválvula

Una autoválvula es una resistencia variable con la tensión que impide que la corriente se derive a tierra, al subir la tensión dicha resistencia baja de valor con lo que la corriente puede circular fácilmente a tierra.

Uso de las baterías de condensadores en una subestación o CT

Las baterías de condensadores se utilizan en los CT para corregir el FP, filtros para armónicos y regulación del voltaje.

Enumera los elementos que tienen las celdas de: Línea, remonte, protección y medida

- Celda de línea: Interruptor seccionador

- Celda de remonte: Interruptor seccionador

- Celda de protección: Puede ser de dos tipos, Fusibles o interruptor automático

- Celda de medida: Transformadores de tensión e intensidad

Explica alguno de los enclavamientos de las celdas del taller 9 CT

Celda de línea: Está compuesto por un interruptor seccionador en atmósfera de SF6, la maniobra es local mediante palanca y siempre en vacío o en carga. Es un componente fundamental en los anillos de compañía para realizar la entrada/salida de energía en centros de transformación. El embarrado y las conexiones son al aire; no así el seccionador de puesta a tierra que puede llegar a cerrar corrientes de cortocircuito, la maniobra posee ayuda mediante muelle de cierre/apertura rápida.

Enumera los sistemas de puesta a tierra del neutro en un un CT

- Neutro aislado

- Puesta a tierra del neutro por resistencia

- Puesta a tierra por baja reactancia

- Puesta a tierra por reactancia de compensación

- Neutro conectado rígidamente a tierra

Finalidad de la puesta a tierra de una subestación

La finalidad de la puesta a tierra es conseguir que en el conjunto de instalaciones, edificios y superficie próxima del terreno no aparezcan diferencias de potencial peligrosas y que permita el paso a tierra de las corrientes de defecto o de las de descarga de origen atmosférico.

Elementos a conectar a tierra en un CT

BT → Tomas de tierra:

Electrodos, Líneas de enlace con tierra y puntos de puesta a tierra.

          Instalación de tierra:

Líneas principales de tierra , derivaciones y conductores de protección

AT → La instalación estará constituidas por uno o varios electrodos enterrados y por las líneas de tierra que conecten dichos electrodos a los elementos que deban quedar unidos a tierra.

39.- Cómo deben ser las tierras del CT y las de BT

CT →

Puesta a tierra de protección: 

Es el método para proteger a las personas y a los equipos.

Puesta a tierra de sistema:

Conexión deliberada a tierra de un sistema eléctrico,normalmente en los puntos neutros.

BT→

40.- Definición de una subestación GIS y enumera al menos 5 ventajas

- Es una subestación totalmente aislada en gas SF6.

- Está formada por elementos que forman una subestación como interruptores, disyuntores, puesta a tierra, transformadores de tensión y corriente.

Ventajas:

- Menor impacto visual 

- Mayor seguridad contra vandalismo

- Menor volumen de obras civiles

- Libre de mantenimiento ( mínimo 20 años)

- Tiempos de entrega reducidos 

Preguntas Tema 5

1.- Enumera los pasos en la ejecución del montaje de una subestación

SOLICITUD DE CONEXIÓN: El cliente se pondrá en contacto con la compañía eléctrica para establecer las condiciones de conexión.

PROYECTO: Se deberá entregar a la empresa eléctrica la documentación necesaria.

Proyecto de obra civil

Proyecto electromecanico

Proyecto de control

TRAMITACIONES: Al entregar el proceso de tramitación el promotor enviará a la empresa eléctrica el proyecto definitivo de la instalación y los documentos adicionales.

EQUIPOS Y MATERIALES: El promotor enviará a la empresa eléctrica una lista de equipos y materiales a instalar.

MONTAJE Y EJECUCIÓN DE LA OBRA:

Replanteo

Obra civil

Obra electrica

PRUEBAS DE CAMPO:  Una vez finalizado el montaje, la instalación será sometida a unas pruebas para verificar que está correcto.

RECEPCIÓN DE LA INSTALACIÓN:

2 fases:

Envío de la documentación por parte del promotor

Verificación técnica y documental de la instalación por parte de la empresa eléctrica.

PUESTA EN SERVICIO:

El promotor convocará una reunión con la empresa eléctrica para tratar una serie de temas de lanzamiento de la puesta en servicio.

2.- Qué apartados entran en el montaje y ejecución de obra

• Planteo

• Obra civil

• Obra electrica

3.- Qué apartados hay en la obra eléctrica

• Montaje de equipos de AT y BT

• Montaje de equipos auxiliares

• Montaje de transformador

• Interconexión de equipos

• Tendido de cables de potencia,control,protección

• Conexionado a la red de puesta  a tierra

4.- Equipos de protección necesarios para labores de montaje y puesta en marcha de subestaciones

- Casco de seguridad 

- Botas de seguridad con puntera reforzada y suela antideslizante

- Guantes de trabajo 

- Guantes dieléctricos para baja tensión

- Guantes dieléctricos para alta tensión

- Guantes ignífugos

- Gafas de protección o pantalla de protección facial contra arco eléctrico

- Arnés de seguridad 

- Ropa de trabajo para el mal tiempo y ropa ignífuga

5.- Tipos de mantenimiento de subestaciones

PREVENTIVO: Es un mantenimiento que se corrige antes de que se produzca la avería.

PREDICTIVO: Es un mantenimiento que se revisa antes de que se produzca la avería.

CORRECTIVO:Es un mantenimiento que se corrige después de que se produzca la avería.

6.- Qué ventaja se tiene estableciendo un Plan de Mto.  Qué aparece en el Manual de mto.

Permite desarrollar paso a paso una actividad de forma metódica y sistemática en un lugar,fecha y hora.

7.- Enumera alguna diferencia en los pasos a seguir en los diferentes tipos de mto

Mant correctivo:

Una vez detectada la anomalía el responsable decide si es necesario desplazar personal para valorar la incidencia.

El personal llega a la instalación para valorar la incidencia,para determinar si procede o no una intervención inmediata.

El mantenimiento de subestación solicita explotación el correspondiente régimen especial o descargo

Si la intervención es programada , se fija la fecha de la actuación y se realiza el lanzamiento en el sistema 

Si la intervención se tiene que realizar con urgencia el responsable del sector coordinará los trabajos a realizar.

El personal que va realizar la intervención confirma la concesión del régimen especial o descargo.

Mantenimiento de subestación dispondrá de un equipo de retén

Una vez realizado los trabajos el jefe de trabajos confirma al COR la resolución de la incidencia

El personal de mantenimiento comunica al responsable del sector la resolución para remitir el orden de trabajo.

El responsable del sector gestiona la información recibida.

Mant preventivo:

Las solicitudes pueden provenir del plan anual o de nuevas necesidades detectadas a lo largo del año.

El responsable del sector evalúa si se requiere que estén fuera de servicio los elementos sobre los que se va a actuar en las tareas de mantenimiento.

A la hora de la realización de los trabajos se puede detectar la necesidad de efectuar otras actuaciones de mantenimiento.

8.- Tabla de anomalías típicas de un transformador y de otros equipos

• La averia mas clara es algun fusible fundido

• Otra avería que suele pasar es que se funda la protección de una de las fases

• Al gastarse la batería de la bobina  hace que abra el circuito, con lo que haría falta un grupo electrógeno para arrancar de nuevo el circuito.

Preguntas Tema 6 

1.- Ve el video de pruebas y ensayos de interruptores de potencia.

Indica los diferentes ensayos que pueden realizarse.

Explica que ensayo hicimos en el interruptor de las celdas del taller, que hace el

aparato y cuál era el estado en que se encontraba.

¿A qué crees que se debe a pesar de la cantidad de disparos a los que está

sometido??

2.- Observa las instrucciones del Megger que usamos en la medición del aislamiento

del transformador.

Indica entre qué elementos medimos el aislamiento.

¿Por qué daba un error en una primera medición entre el secundario y tierra?

3.- En una subestación similar a la del taller entre que elementos decidirías medir las

tensiones de contacto y entre qué superficies las de paso? Son las mismas en todos

los lugares ? ¿por qué?

6.-  Qué denominación recibe el transformador  seco con envolvente metálica y refrigeración natural por aire y forzada por aire

ANAN y ANAF

7.- Por qué pueden aparecer varias tensiones de AT en la placa de un transformador. Como se llama el elemento que hace ese cambio.

Porque el transformador puede dar opción a elevar la tensión a diferentes valores como 13,2 kV o 20 kV por ejemplo. El elemento mediante el cual se hace el cambio es el cambiador de tomas. 

8.- Qué es la relación de transformación de un transformador

Es el resultado de dividir la tensión nominal primaria entre la secundaria.

9.- Cómo calculamos la intensidad nominal del primario y del secundario de un transformador trifásico

In1 = Sn / √3 * v1

In2 = Sn / √3 * v2

11.- Qué es la tensión de cortocircuito de un transformador y que valor tendrá para uno de 700 kVA de 20 KV

La tensión de cortocircuito hace referencia a la tensión que habría que aplicar en el devanado primario para que estando el devanado secundario en cortocircuito circule por este la intensidad secundaria nominal, se expresa en %.

V1cc = ( V1cc / V1 ) * 100 = 

         = ( 20 / 700 ) * 100 = 2,85 %

12.- Qué es y cómo calculamos la ICC de un transformador

Mediante una regla de tres, calculamos la Icc al aplicar al primario la tensión nominal 

13.- Cuando está un transformador en vacío y que consume 

Cuando un transformador no tiene nada conectado en el secundario se dice que está en vacío.

Consumen una potencia muy baja, circula una corriente del 5 al 8 % de la nominal.

14.- Identifica cada letra y número 

Dy n 11

D → Primario en triángulo

y → Secundario en estrella

n → Con neutro

11 → Desfase entre tensiones del primario y del secundario 

15.- Condiciones para conectar dos transformadores en paralelo

- Ambos transformadores deben tener las mismas tensiones nominales en el primario y secundario.

- Ambos deben tener el mismo índice horario

- Ambos deben tener la misma tensión de cortocircuito → Con esta condición se asegura que se reparte la carga proporcionalmente a la potencia nominal de cada transformador.

16.- Enumera las incidencias  internas que pueden ocurrir en un transformador de potencia

- Sobrecargas que provocan calentamientos excesivos.

- Sobretensiones de origen atmosférico o por maniobras de interruptores que producen arcos en un mismo arrollamiento o entre arrollamiento y masa.

- Sobreintensidades por cortocircuito en las redes provocando esfuerzos electrodinámicos.

- Incidencias en el aparellaje de las instalaciones.

17.- Qué elementos detecta las faltas en el interior de la cuba del transformador

Los relés Buchholz

18.- Cómo y cuándo actúan los relés

Es un aparato diseñado para producir cambios repentinos predeterminados en uno o más circuitos eléctricos de salida cuando confluyen ciertas condiciones en los circuitos eléctricos que controlan el aparato.