2.4 proteccion de transformadores contra sobrecorrientes

8/11/2019 2.4 Proteccion de Transformadores Contra Sobrecorrientes

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PUCV-EIERSC -- 2010 1

PROTECCION DE

TRANSFORMADORES CONTRA

SOBRECORRIENTES

R aúl Saavedra ossio

PONTIFICI UNIVERSID D C TOLIC DE V LP R ISO

Escuela de Ingeniería Eléctrica



PUCV-EIERSC: 2

Protección de transformadores

CONSIDERACIONES:

Las protecciones de transformadores contra

sobre-corrientes debido a fallas de fases con o sin

contacto a tierra son muy comunes.

Este tipo de protección se emplea en unidades

pequeñas o cualquier otra unidad sin proteccióndiferencial

Se emplea como respaldo en grandes unidades

con Protección Diferencial

Se acostumbra, en nuestro país, proteger

comúnmente con fusibles o relés en el primario a

unidades de hasta 4 MVA y 66 kV



PUCV-EIERSC: 3

PROTECCIÓN DE TR NFORM DORES

Premisas: Es necesario calibrar esta protección con tanta

sensibilidad como sea posible. Los relés y fusiblesno deben operar bajo ciertas condiciones quecomúnmente son tolerables; por ejemplo,corriente de inrush, carga fría, condiciones de

emergencia, etc.

La protección Residual debe operar, o debe sercalibrada, para corriente superior a la corrienteresidual máxima admisible en el sistema, debido

al desbalance resultante por cargas monofásicasno distribuidas uniformemente por fases en la

red.



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Std ANSI/IEEE C57.12.00

% de Impedancia Tiempo (seg)

4% o menores

5%

6%

7% ó más

25

20

16

14 ó menos

2

3

4

5

Protección mediante Fusible:

Condiciones: (1973)

1. Debe ser capaz de soportar 1,5 veces la corriente nominal del transformador.

2. Debe ser capaz de soportar la corriente de Inrush (de 8 a 10 veces la corrientenominal durante 0,1 seg)

3. Debe quemarse para corrientes iguales o superiores a 6 veces la nominal si laimpedancia es inferior o igual a 4%; o bien, de 4 a 6 veces la corriente nominal sila impedancia es de 6% a 10%.

4. El fusible debe quemarse para valores de corrientes e impedancias indicadas en lasiguiente tabla:

/CC N I I



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Cambios STD/IEEE C57.12.00

Máxima corriente de Falla admisible

1977 (1980) 197325

20

16

14 ó más

4

5

6

8 ó más

2

2

2

2

2

3

4

5

N CC I I /

(%)CC

Z

:CC I Corriente de cortocircuito en los bornes del transformadorconectado supuestamente a una barra infinita



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Curva de daños en transformadores

Hay seis curvas clasificadas en cuatro categorías

1 para la Categoría I

2 para la Categoría II

2 para la Categoría III1 para la categoría IV

La primera curva o base, es común a todas y esconformada para un transformador de 4% deimpedancia

Esto implica que el transformador puede

soportar hasta 25 veces su corriente basenominal durante 2 segundos. ( en sus bornes yconectado a una barra infinita)

Se muestra en forma segmentada la curva paratransformador con impedancia diferente a 4% ydependiendo de la frecuencia de falla durante lavida útil del transformador



PUCV-EIERSC: 7

PROTECCIÓN DE TRANFORMADORES

A) Categoría I: parafalla frecuente oinfrecuente

Categoría II o III confalla infrecuente

B) Categoría II

Para falla frecuente

C) Categoría III con fallafrecuente

Categoría IV con fallafrecuente o infrecuente



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Frecuencia de falla: La frecuencia de falla que

puede acontecer durante la

vida útil del transformador es

una estimación empírica, que

depende del buen juicio yexperiencia práctica.

En caso de duda, después de

consultar la tabla-guía, esconveniente aplicar una

condición severa, es decir, la

curva para falla frecuente.



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Categoría

Potencia Nominal delTransformador (kVA) Tipo

deCurva

Frecuencia defalla

CurvasegmentadaaplicadadesdeMonofásico Trifásico

I

II

III

IV

5-500

501-1667

1668-10000

Sobre 10MVA

15-500

501-5000

5001-30000

Sobre 30MVA

A)

A) ó

A)+B)A) ó

A)+C)

A)+C)

-

10

5

-

(1)

(2)

(3)

(3)

260

1250

I

f t

K t I 2

(1) 25% a 50% donde

(2) 70% a 100% de la falla máxima posible donde (K es determinado para la corriente máxima en 2 seg)

(3) 50% a 100% de la falla máxima posible donde (K es determinada para la corriente máxima en 2 (seg)) K t I 2



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Procedimiento:

1. Determine la categoría

2. Si la categoría es II o III, determine si el sistemaesta sujeto a falla frecuente o infrecuente yseleccione la curva correspondiente con conformidad

a la impedancia Z%

3. Dibuje la curva en un papel Log-log referida al ladocorrespondiente en que esté haciendo el análisis (espreferible el lado de baja tensión si es que tiene que coordinar conotro elemento de protección)

4. Seleccione el fusible apropiado o determine lacalibración adecuada del relé para proteger ycoordinar



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Fusible o Relé en el lado primario

Falla potencialmente infrecuente

Transformador

Categoría II o III

Lado secundario (Opcional )

Falla potencialmente infrecuente

Protección de alimentadores

a) Falla potencialmente poco frecuente para alimentadores

encapsulados , subterráneos , canalizados en ductos etc .

Tramo corto como unión a un segundo transformador

b) Falla potencialmente frecuente para alimentadores a la

intemperie



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0.866

0.866

0.5

1.0

0.5

0.5

0.5

A

B

C

a

b

c

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

0.577

0.577

0.577

A

B

C

a

b

c

1.00.577

0.577

0.577

A

B

C

a

b

c



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0,01

0,1

1

10

100

1000

0,1 1 10 100 1000 10000 100000

s e g

Amp en 12 kV

Protección de Transformador



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