Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Hay diferentes tipos de transformadores , como dos o tres sinuoso sinuosas transformadores eléctricos de potencia , auto transformador , transformadores de regulación, transformadores de puesta a tierra , transformadores rectificadores, etc. Diferentes transformadores requieren diferentes esquemas de protección del transformador en función de su importancia, conexiones del bobinado, de puesta a tierra métodos y el modo de de funcionamiento, etc.
Es una práctica común proporcionar protección de relé Buchholz a todos los transformadores de 0,5 MVA y superiores. Mientras que para todos los transformadores de distribución de tamaño pequeño , solo alto voltajeLos fusibles se utilizan como dispositivo de protección principal. Para todos los transformadores de distribución importantes y de clasificación más grande, se aplica protección contra sobrecorriente junto con protección de falla a tierra restringida .
Se debe proporcionar protección diferencial en los transformadores clasificados por encima de 5 MVA.
Dependiendo de la condición de servicio normal, la naturaleza de las fallas del transformador, el grado de sobrecarga sostenida, el esquema de cambio de toma y muchos otros factores, se eligen los esquemas de protección del transformador adecuados .
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Naturaleza de las fallas del transformador
Aunque un transformador de potencia eléctrica es un dispositivo estático, se deben tener en cuenta las tensiones internas que surgen de condiciones anormales del sistema.
Un transformador generalmente sufre de los siguientes tipos de fallas de transformador:
- Sobrecorriente debido a sobrecargas y cortocircuitos externos,
- Fallos terminales,
- Fallas de bobinado,
- Fallas incipientes.
Todas las fallas del transformador mencionadas anteriormente causan tensiones mecánicas y térmicas dentro del devanado del transformador y sus terminales de conexión. Las tensiones térmicas conducen a un sobrecalentamiento que finalmente afecta el sistema de aislamiento del transformador. El deterioro del aislamiento conduce a fallas en los devanados. En algún momento, la falla del sistema de enfriamiento del transformador conduce a un sobrecalentamiento del transformador. Por lo tanto, los esquemas de protección del transformador son muy necesarios.
La corriente de cortocircuito de un transformador eléctrico normalmente está limitada por su reactancia y, para reactancias bajas, el valor de la corriente de cortocircuito puede ser excesivamente alto. La duración de los cortocircuitos externos que un transformador puede soportar sin daño como se indica en BSS 171: 1936.
| Transformador% reactancia | Duración permitida de la falla en segundos |
| 4% | 2 |
| 5% | 3 |
| 6% | 4 |
| 7% y más | 5 |
Las fallas generales del devanado en el transformador son fallas a tierra o fallas entre vueltas. Las fallas de devanado de fase a fase en un transformador son raras. Las fallas de fase en un transformador eléctrico pueden ocurrir debido al destello del buje y fallas en el equipo del cambiador de tomas. Cualesquiera que sean las fallas, el transformador debe aislarse instantáneamente durante la falla, de lo contrario, puede ocurrir una falla importante en el sistema de energía eléctrica .
Las fallas incipientes son fallas internas que no constituyen un peligro inmediato. Pero si estas fallas se pasan por alto y no se solucionan, pueden conducir a fallas importantes. Las fallas en este grupo son principalmente cortocircuitos entre laminaciones debido a fallas de aislamiento entre la laminación del núcleo, disminución del nivel de aceite debido a fugas de aceite, bloqueo de las rutas de flujo de aceite. Todas estas fallas provocan sobrecalentamiento. Por lo tanto , también se requiere un esquema de protección del transformador para fallas incipientes del transformador. La falla a tierra, muy cercana al punto neutro del devanado en estrella del transformador, también puede ser considerada como una falla incipiente.
Influencia de las conexiones de los devanados y la puesta a tierra en la magnitud de la corriente de falla a tierra.
Existen principalmente dos condiciones para que la corriente de falla a tierra fluya durante el devanado a las fallas a tierra,
- Existe una corriente para que la corriente fluya hacia adentro y hacia afuera del devanado.
- El equilibrio amperio-vueltas se mantiene entre los devanados.
El valor de la corriente de falla a tierra del devanado depende de la posición de la falla en el devanado, el método de conexión del devanado y el método de conexión a tierra. El punto de estrella de los devanados puede conectarse a tierra de forma sólida o mediante una resistencia . En el lado delta del transformador, el sistema se conecta a tierra a través de un transformador de puesta a tierra. El transformador de puesta a tierra o puesta a tierra proporciona una ruta de baja impedancia a la corriente de secuencia cero y alta impedancia a las corrientes de secuencia positiva y negativa.
Devanado en estrella con resistencia neutra puesta a tierra
En este caso, el punto neutro del transformador está conectado a tierra a través de una resistencia y el valor de impedancia del mismo es mucho mayor que el de la impedancia del devanado del transformador. Eso significa que el valor de la impedancia del devanado del transformador es insignificante en comparación con la impedancia de la resistencia de puesta a tierra. El valor de la corriente de tierra es, por tanto, proporcional a la posición de la falta en el devanado. Como la corriente de falla en el devanado primario de los transformadores es proporcional a la relación entre las vueltas secundarias en cortocircuito y el total de vueltas en el devanado primario, la corriente de falla primaria será proporcional al cuadrado del porcentaje de devanado en cortocircuito. La variación de la corriente de falla tanto en el devanado primario como en el secundario se muestra a continuación.
Bobinado en estrella con neutro sólidamente conectado a tierra
En este caso, la magnitud de la corriente de falla a tierra está limitada únicamente por la impedancia del devanado y la falla ya no es proporcional a la posición de la falla. La razón de esta falta de linealidad es un enlace de flujo desequilibrado.
