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Quito - Ecuador

NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2112:2013Primera revisión

TRANSFORMADORES. DEVANADOS Y SUS DERIVACIONES.

REQUISITOS

Primera edición

TRANSFORMERS. WINDINGS AND TAPPINGS. REQUIREMENTS

First edition

DESCRIPTORES: Ingeniería eléctrica, transformadores, devanados y sus derivaciones.

EL 04.02-402CDU: 621.314.CIIU: 4101ICS: 29.180

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CDU : 621.314 CIIU : 4101ICS : 29.1 80 EL 04.02-402

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Norma TécnicaEcuatorianaVoluntaria

TRANSFORMADORESDEVANADOS Y SUS DERIVACIONES

REQUISITOS

NTE INEN2112:2013

Primera revisión2013-06

1. OBJETO

1.1 Esta norma establece la manera la manera como se deben especificar las derivaciones de lostransformadores de distribución y potencia.

1.2 Esta norma aplica a transformadores en los que al menos uno de los devanados tienederivaciones.

1.3 En un transformador con más de dos devanados, los requisitos se aplican a la combinación deldevanado con derivaciones, con cualquiera de los devanados sin derivaciones.

2. DEFINICIONES

2.1 Para los efectos de esta norma, además de las dadas por la NTE INEN 2110, se establecen lassiguientes definiciones.

2.2 Valores de derivación. Los relativos a derivaciones diferentes a la principal.

2.3 Derivación aditiva. La tomada en un devanado con derivaciones de tal manera que introduceen el devanado un número de espiras efectivas mayor que el correspondiente a la derivaciónprincipal.

2.4 Derivación substractiva. La tomada en un devanado con derivaciones de tal manera queintroduce en el devanado un número de espiras efectivas menor que el correspondiente a laderivación principal.

2.5 Amplitud de derivación. Amplitud total de las derivaciones de un devanado con derivacionesque corresponde a la diferencia entre el voltaje de la derivación más elevada y la más baja. Seexpresa usualmente como un porcentaje positivo o negativo o los dos del voltaje nominal.

2.6 Corriente de derivación. Corriente nominal permitida a través de un terminal de línea de undevanado con derivaciones cuando está conectado a la derivación correspondiente.

2.7 Amplitud de variación de voltajes. Margen de variación de los voltajes (sin carga) de losterminales de línea de un devanado con o sin derivaciones.

2.8 Clases de regulación o variación de voltaje. Teniendo en cuenta el efecto de la variación devoltaje sobre algunas características de un transformador que tenga derivaciones de un solodevanado, se deben distinguir tres clases de regulación.

2.8.1 Regulación o variación de voltaje con flujo constante (R.T.F.C.). El voltaje en cualquierdevanado sin derivaciones es constante cuando se cambia de derivación a derivación, en eldevanado con derivaciones. El voltaje es variable en los terminales del devanado con derivaciones yes proporcional a la amplitud de la derivación.

2.8.2 Regulación o variación de voltaje con flujo variable (R.T.F.V.). El voltaje de derivación en eldevanado con derivaciones es constante cuando se cambia de derivación a derivación. Los voltajesen cualquier devanado sin derivaciones son variables e inversamente proporcionales a la amplitud dederivación.

(Continúa)

DESCRIPTORES: Ingeniería eléctrica, transformadores, devanados y sus derivaciones.

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2.8.3 Regulación mixta (R.T.F.M.). El voltaje es variable en el devanado con derivaciones y en el(los) devanado(s) sin derivaciones. Para un valor constante del voltaje en los terminales del o de losdevanados sin derivaciones, la regulación corresponde a un flujo magnético (sin carga) constante,pero cuando se pasa de este valor de voltaje a otro cualquiera, la regulación corresponde a un flujomagnético (sin carga) variable.

Para este sistema aplica lo siguiente:

- R.T.F.C. aplica a las derivaciones con factores de derivación debajo del factor de derivación devoltaje máximo.

- R.T.F.V. aplica a las derivaciones con factores de derivación encima del factor de derivación devoltaje máximo.

3. DISPOSICIONES GENERALES

3.1 Determinación del rango de derivaciones. En autotransformadores, el conmutador se conectaalgunas veces directamente al neutro lo cual da a entender que el número eficaz de espiras secambia simultáneamente en ambos devanados. Para tales transformadores, las derivacionesparticulares están sujetas a acuerdo entre cliente y proveedor. Los requisitos de este numeral debenser utilizados hasta donde sea aplicable.

A menos que se especifique de otra manera, la derivación principal se localiza en el punto medio delrango de derivaciones. Las otras derivaciones son identificadas por sus factores de derivación. Elnúmero de derivaciones y el rango de variación de la relación de transformación pueden serexpresados en una corta notación por las desviaciones de los porcentajes de amplitud de laderivación sobre el valor 100.n

Ejemplo: Un transformador con un devanado de 160 kV con derivaciones, teniendo 21 derivacionesen total, simétricamente dispuestas, se designa:

(160 ± 10 x 1,5 %)/66 kV

Si por alguna razón el rango de derivación se especifica asimétricamente alrededor del voltajenominal, se puede obtener:

(160 + 12 x 1,5 %,-8 x 1,5 %)/66 kV

(Ver nota 1)

Algunas derivaciones pueden ser “derivaciones de potencia reducida” debido a las restricciones dealgún voltaje de derivación o corriente de derivación, Las derivaciones límite donde tales limitacionesaparecen, serán llamadas “voltaje máximo de derivación” y “corriente máxima de derivación”.

3.2 Voltaje de derivación – Corriente de derivación. Categorías normales de variación devoltaje de derivaciones. Máximo voltaje de derivación. La notación corta del rango dederivaciones y los pasos de derivación, indican el rango de la variación de la relación deltransformador. Pero los valores asignados de las cantidades de derivación no se definen totalmentepor esta sola. Es necesaria información adicional. Esto puede darse en una tabla que incluya potenciade derivación, voltaje de derivación y corriente de derivación para cada derivación, o como texto,indicando “Categoría de regulación de voltaje” y las posibles limitaciones del rango dentro del cual lasderivaciones son derivaciones de potencia nominal.

4. REQUISITOS

4.1 Potencia de derivación. Derivaciones de potencia nominal - derivaciones de potenciareducida. Todas las derivaciones deben ser a potencia nominal, exceptuando las siguientescondiciones:

NOTA 1. Esta manera de notación corta, es solo una descripción del arreglo del devanado con derivaciones y no implicavariaciones reales de voltaje en ese devanado durante el servicio.

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4.1.1 En transformadores con devanados separados menores e iguales a 2 500 kVA con un rangode derivaciones que no excede ± 5 %, la corriente de derivación en el devanado con derivacionesdebe ser igual a la corriente nominal en todas las derivaciones por debajo de la nominal. Estosignifica que la derivación principal es una máxima corriente de derivación.

4.1.2 En transformadores con un rango de derivación más ancho que ± 5 %, pueden especificarserestricciones en los valores de voltaje o corriente de derivación las cuales presenten un incremento

considerable sobre los valores nominales. Cuando las restricciones son especificadas, lasderivaciones involucradas son derivaciones de potencia reducida. A continuación se describe estaconfiguración.

4.1.2.1 Cuando el factor de derivación se desvía de la unidad, la corriente de la derivación a potencianominal puede aumentar la corriente nominal en uno de los devanados. Este aplica además paraderivaciones inferiores, en el devanado con derivaciones, y con R.T.F.V., y para derivacionessuperiores en el devanado sin derivaciones con R.T.F.V. Para limitar el refuerzo correspondiente deldevanado en cuestión, es posible especificar una máxima corriente de derivación. Con estos valorespropios de derivación el valor de corriente de la derivación para el devanado se define para serconstante. Esto significa que las derivaciones restantes hacia las derivación extrema son derivacionesde potencia reducida.

4.1.2.2 Con R.T.F.M. la máxima derivación de voltaje, el punto de cambio entre R.T.F.C., y R.T.F.V.debe al mismo tiempo ser una máxima corriente de derivación a menos que otra cosa se especifique.Esto significa que la corriente en el devanado sin derivaciones permanece constante hasta laderivación más extrema.

4.2 Especificaciones de las derivaciones para una cotización o pedido. Es necesario definir lossiguientes datos para el diseño del transformador.

a) Cual devanado debe tener derivaciones.

b) El número de pasos y el paso de derivación (o el rango de derivación y número de pasos). Amenos que se especifique otra cosa, se debe asumir que el rango es simétrico alrededor de laderivación principal y que los pasos de derivación del devanado con derivaciones son iguales. Sipor alguna razón el diseño tiene pasos desiguales, esto se debe indicar en la solicitud.

c) La categoría de regulación de voltaje y si la regulación mixta se aplica, el del punto de cambio(derivación de máximo voltaje).

d) Si existe limitación en la corriente máxima (derivaciones de potencia reducida), y en ese casopara que derivaciones aplica.

En vez de los ítems c y d puede describirse una tabla en la placa de características.

La especificación de estos datos puede lograrse de dos maneras diferentes:

1) El usuario puede especificar todos los datos desde el comienzo en la cotización,

2) Alternativamente puede suministrar un conjunto de casos de carga, con valores de potenciaactiva y reactiva indicando claramente el sentido del flujo de potencia y los correspondientesvoltajes bajo carga.

Estos casos deben indicar los valores extremos de la relación de voltaje bajo potencia nominal yreducida. Basado en lo anterior el fabricante debe seleccionar el devanado con derivaciones yespecificar las cantidades nominales y de derivación en su oferta propuesta (véase IEC 606, Métodode los seis parámetros).

4.3 Especificación de la impedancia de corto-circuito. A menos que se especifique otra cosa, laimpedancia de corto-circuito de un par de devanados debe ser referida a la derivación principal. Paratransformadores que tienen un devanado de derivaciones con rango superior a ± 5 %, los valores de

impedancia también deben ser dados para las dos derivaciones extremas. En tales transformadoresestos tres valores de impedancia deben ser medidos también durante el ensayo de corto-circuito.

(Continúa)

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Cuando se dan valores de impedancia para muchas derivaciones, y particularmente cuando losdevanados del par tienen una potencia nominal diferente, se recomienda que los valores de impedanciase especifiquen en ohmios por fase, referidos a cualquiera de los devanados, en lugar de valoresporcentuales. Los valores porcentuales pueden llevar a confusión debido a las variantes prácticasacerca de valores de la referencia. Siempre que se den valores porcentuales, es aconsejable que lacorrespondiente potencia y voltaje de referencia sean indicados explícitamente.

(Ver nota 2)

Si una solicitud de cotización contiene una especificación no solo de impedancia en la derivaciónprincipal sino también su variación a través del rango de derivación, esto significa una restricciónbastante importante en el diseño (poniendo los devanados en relación a cada uno de los otros). Poresta razón, tal especificación detallada no debe ser suministrada sin una buena razón.

Una manera de especificar el valor de la impedancia de corto-circuito en una solicitud de oferta que dejaen algún grado la libertad en el diseño, es indicar un rango aceptable entre los límites superiores y másbajos, a través de todo el rango de derivación. Esto puede hacerse con la ayuda de un gráfico o unatabla.

Los límites de la impedancia de corto-circuito deben estar al menos tan lejos como lo permiten las

tolerancias (hacia arriba y hacia abajo) de acuerdo a lo establecido en las NTE INEN 2114 e INEN 2115donde se especifica un valor medio entre ellos. Los fabricantes deben seleccionar un valor deimpedancia a garantizar en la derivación principal y el valor en la derivación extrema los cuales debenestar entre los límites. Los valores medidos permiten una variación de los valores de garantía dentro delas tolerancias permitidas por la NTE INEN 2111. Pero no deben estar por fuera de estos límites, ya queson límites sin tolerancias.

4.4 Pérdidas bajo carga e incremento de temperatura.

a) Si el rango de derivación está dentro de ± 5 %, y la potencia nominal es menor o igual a 2 500 kVA,las pérdidas bajo carga garantizadas y los incrementos de temperaturas se deben referir solo a laderivación principal, y los ensayos de incremento de temperaturas se deben hacer sobre estaderivación.

b) Si el rango de derivación excede ± 5 % ó la potencia nominal es mayor de 2 500 kVA, debedeclararse para cada una de las derivaciones, además de la derivación principal, las pérdidas bajocarga garantizadas por el fabricante. Estas pérdidas bajo carga deben ser referidas a los valorespertinentes de corriente de derivación. Los límites de incremento de temperatura son válidos paratodas las derivaciones, en las apropiadas potencia nominales de derivación, voltaje de derivación ycorriente de derivación.

El ensayo tipo de incremento de la temperatura, si se especifica, debe ser realizado en una soladerivación y, a menos que se acuerde otra cosa, debe ser en la derivación de máxima corriente (quénormalmente es la derivación con pérdidas de carga más altas). Las pérdidas totales para la derivaciónseleccionada son la potencia de ensayo para la determinación de aumento de temperatura en el líquidorefrigerante durante el ensayo de aumento de temperatura, y la corriente de la derivación es la corriente

de referencia para la determinación de aumento de temperatura del devanado sobre el aceite.

En principio, el ensayo tipo de aumento de temperatura debe demostrar que el equipo de enfriamientoes suficiente para la disipación de las pérdida máximas totales en cualquiera de las derivaciones, y quelos incrementos de temperaturas sobre la temperatura ambiente de cualquier devanado, y en cualquierderivación, no excede el valor del máximo especificado.

En principio, el ensayo tipo de aumento de temperatura debe demostrar que el equipo de enfriamientoes suficiente para la disipación de las pérdida máximas totales en cualquiera de las derivaciones, y quelos incrementos de temperaturas sobre la temperatura ambiente de cualquier devanado, y en cualquierderivación, no excede el valor del máximo especificado.

NOTA 2. La selección del valor de impedancia por el usuario está sujeto a dos criterios totalmente conflictivos: la limitación de lacaída de voltaje contra la limitación de sobre corriente bajo condiciones de falla en el sistema. La optimización económica deldiseño, lleva hacia un rango de valores de impedancia. Otro punto a considerar es que la operación en paralelo con untransformador existente requiere un acople de impedancia.

(Continúa)

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EI segundo propósito normalmente requiere que la derivación de máxima corriente sea seleccionadapara el ensayo. Pero la cantidad de pérdidas totales a ser inyectadas para determinar el máximoincremento de temperaturas del aceite debe corresponder al valor más alto para cualquier derivación,aun cuando esté conectada en otra derivación para el ensayo (véase la NTC 2340).

(Continúa)

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ANEXO A

EJEMPLOS DE ESPECIFICACIONES PARA TRANSFORMADORES REGULADOS

A.1 Regulación de flujo constante

A.1.1 Primer ejemplo

Un transformador elevador para voltajes nominales de 33 kV y 13,2 kV, voltaje desarrollado constanteen el devanado de alto voltaje, amplitud de variación de voltaje en el devanado de bajo voltaje igual a13,2 kV ± 5 % obtenida con 5 derivaciones en el lado de la bajo voltaje.

Clase de regulación: R F C

Indicación de voltajes desarrollados:

33 kV/13,2 kV + 5 % ó 33 kV/13,86 kV - 13,53 kV – 13,2 kV – 12,87 kV - 12.54 kV

Número de derivaciones: 5

A.1.2 Segundo ejemplo

Un transformador igual al descrito en el numeral A.1.1, pero con una amplitud de variación de voltaje enel devanado de bajo voltaje igual a 13,2 kV ± 2,5 % kV hasta 13,2 kV - 7,5 % obtenida con 5derivaciones en el devanado de bajo voltaje.

Clase de regulación: R. F. C.


33 kV/13,2 kV± 2,5 % - 7,5 % ó 33 kV/13,53 kV – 13,2 kV- 12,87 kV- 12,54 kV- 12,21 kV


A.2 Regulación de flujo variable

A.2.1 Primer ejemplo

Un transformador como el descrito en el numeral A.1.1 pero con la variación de voltaje obtenido con 5derivaciones en el devanado de alto voltaje.

Clase de regulación: R F V



33 kV/13,2 kV+5 % ó 33 kV/13,86 kV 13,2 kV- 12,54 kV

La amplitud de las derivaciones del devanado de alta voltaje con derivaciones que corresponden a laamplitud de variación de voltaje del devanado de bajo voltaje sería:

Si una amplitud de derivación simétrica es preferida para el diseño, el fabricante puede trabajar conamplitud de variación de voltaje requerido en el devanado sin derivaciones para una amplitud dederivación simétrica de + 5,3 % La amplitud real de las variaciones de voltaje será entonces:

13,2 kV + 5,3 %; (-5 %) kV ó 13,94 – 13,2 (12,54) kV

(Continúa)

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A.2.2 Segundo ejemplo

Un transformador como el descrito en el numeral A.1 .2 pero con la variación de voltaje obtenida con 5derivaciones en el devanado de alto voltaje.

Clase de regulación: R F V



33 kV/13,2 kV + 5 % ó 33 kV/13,86 kV 13,2 kV

-La correspondiente amplitud de las derivaciones del devanado de alto voltaje con derivaciones será:

A.3 Regulación mixta

A.3.1 Un transformador trifásico para voltajes nominales de 44 000 V y 11 200 V, puede ser reguladocon 13 derivaciones en el lado de alto voltaje para amplitud de variación de voltaje de 46 200 V, 44 000V y 41 800 V en el devanado con derivaciones y 12 300 V, 11 200 V, 10 350 V en el devanado sinderivaciones.

Los valores necesarios de relación de transformación entre estos voltajes desarrolladas variablescorresponden a las combinaciones de los valores extremos opuestos de las amplitudes de variación devoltaje. Por consiguiente, se calculan así:

46 200 V / 10 350V = 4,47 y 41 800 V / 12 300V =3,40

La derivación media debe corresponder con la derivación principal.

La amplitud de las derivaciones queda así determinada. Las cifras del ejemplo han sido escogidas de talmanera que se obtiene una amplitud simétrica de las derivaciones.

En ciertas derivaciones se pueden obtener valores de voltaje desarrollados fuera de la amplitud dederivación requerida; tales valores no necesitan sin embargo, ser tenidos en cuenta para el diseño.

A.3.2 Se pueden considerar dos casos:

Primer ejemplo. La potencia de derivación debe ser igual a la potencia nominal cualquiera que sea laderivación a la cual el transformador está conectado. En este caso solamente las amplitudes devariación de voltaje en los lados deben ser especificadas.

44000 V ± 5 % / 11 200 V+9,8 %; -7,6 %

ó46 200 V, 44000 V, 41800 V / 12300 V, 11200 V, 10350 V

Segundo ejemplo. Para ciertas derivaciones, la potencia de derivación difiere de la potencia nominal. Eneste caso, los valores de la potencia de derivación deben también ser especificados.

Para los casos más complicados, especialmente cuando las potencias de derivaciones tienen valoresvariables, una tabla será la manera más adecuada de presentar todos los elementos, pero las cifrasexactas para tal tabla pueden solamente ser dadas cuando el diseño ha sido completado.

Cuando la tabla sea objeto de una placa de características, adicional, se pueden agregar los valoresmedidos de voltajes de cortocircuito para ciertas derivaciones. Estos voltajes de cortocircuito son dadoscomo porcentajes de los voltajes desarrollados particulares asociados a las derivaciones consideradas y

para las corrientes correspondientes. Un ejemplo de tal tabla para un transformador como el descritoanteriormente es la tabla A.1.

(Continúa)

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En lugar de dar datos completos para todas las derivaciones, como se muestra en la Tabla 1, puede serpreferible mencionar solamente parte de ellos por ejemplo en la siguiente forma abreviada.

Alimentación: Derivación principal: derivación 7

30 MVA: 44 000V / 11 200V394 A/ 1 545 AVoltaje de cortocircuito 8,6 %

TABLA A.1 Datos para otras posiciones de derivación:

46200V/10 350V a 12 320V

355A a 375A/1585A a 1405A

Derivaciones 1 al 9

28,4 MVA a 30 MVA

44000V/10250V a 12 320V

370A a 394A/1585 a 1410A

Derivaciones 3 a 11

28,2 MVA a 30 MVA

41800 V/10400V a 12320 V

394A a 414A/1585A a 1410A

Derivaciones 6 a 13

28,6 MVA a 30 MVA

Si desea, los voltajes para la operación de flujo constante y voltaje bajo nominal pueden ser dados (paraeste ejemplo, indicando 44 000 V ± 13,8 % (11 200)). Debe reconocerse que ciertas limitaciones a losvalores de potencia y corriente son necesarias en este caso (véase el numeral 3.5).

(Continúa)

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INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA

Documento:NTE INEN 2112Primera revisión

TÍTULO: TRANSFORMADORES. DEVANADOS Y SUSDERIVACIONES. REQUISITOS

Código:EL 04.02-402

ORIGINAL:

Fecha de iniciación del estudio:

REVISIÓN:

Fecha de aprobación anterior del Consejo Directivo 1998-02-12Oficialización con el Carácter de Voluntaria por Acuerdo Ministerial No. 0190 de 1998-03-18 publicado en el Registro Oficial No. 286 de 1998-03-30

Fecha de iniciación del estudio: 2012-07-23

Fechas de consulta pública: 2012-11-13 a 2012-12-13

Subcomité Técnico:Fecha de iniciación: Fecha de aprobación:Integrantes del Subcomité Técnico:NOMBRES:

Mediante compromiso presidencial N° 16364,el Instituto Ecuatoriano de Normalización – INEN, en vista de la necesidad urgente,resuelve actualizar el acervo normativo en baseal estado del arte y con el objetivo de atender alos sectores priorizados así como a todos lossectores productivos del país.

Para la revisión de esta Norma Técnica se ha

considerado el nivel jerárquico de lanormalización, habiendo el INEN realizado unanálisis que ha determinado su convenienteaplicación en el país.

La Norma en referencia ha sido sometida aconsulta pública por un período de 30 días y

por ser considerada EMERGENTE no haingresado a Subcomité Técnico.

INSTITUCIÓN REPRESENTADA:

Otros trámites: Esta NTE INEN 2112:2013 (Primera revisión) reemplaza a la NTE INEN 2112:1998

La Subsecretaría de la Calidad del Ministerio de Industrias y Productividad aprobó este proyecto de norma

Oficializada como: Voluntaria Por Resolución No. 13091 de 2013-04-30Registro Oficial No. 7 de 2013-06-04

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Instituto Ecuatoriano de Normalización, INEN - Baquerizo Moreno E8-29 y Av. 6 de Diciembre

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