ACERCAMIENTO A LOSTRANSFORMADORES DE MEDIDA

AN APPROACH TOINSTRUMENT TRANSFORMERS

0. INTRODUCCION.

1. POR QUE TRANSFORMADORES DE MEDIDA.

2. QUE SON LOS TRANSFORMADORES DE MEDIDA.

3. COMO SON LOS TRANSFORMADORES DE MEDIDA.

3.1. Circuitos eléctricos. Primario. Secundario.

3.2. Circuito magnético. El núcleo.

3.3. El problema del aislamiento.

4. FABRICACIÓN Y CLASIFICACION DE LOS

TRANSFORMADORES DE MEDIDA.

4.1. Fabricación.

4.1.1. Transformadores de Intensidad. (T.I.)

4.1.2. Transformadores de Tensión Inductivos.

(T.T.)

4.1.3. Transformadores de Tensión Capacitivos.

(T.T.C.)

4.1.4. Transformadores Combinados de Medida.

( T. C . M . )

4.1.5. Transformadores Electrónicos de Medida.

( T. E . M . )

4.2. Clasificación según su emplazamiento.

4.2.1. Transformadores para servicio intemperie.

4.2.2. Tr a n s f o rm a d o res para subestaciones

b l i n d a d a s .

4.2.3. Transformadores para servicio interior.

4.3. Clasificación según su nivel de tensión.

4.3.1. Transformadores para Baja Tensión.

4.3.2. Transformadores para Media Tensión.

4.3.3. Transformadores para Alta Tensión.

5. EXIGENCIAS QUE LA INDUSTRIA IMPONE A LOS

TRANSFORMADORES DE MEDIDA.

5.1. Exigencias eléctricas.

5.1.1. Respecto a la precisión.

5.1.2. Respecto a otras solicitaciones eléctricas.

5.2. Otros tipos de exigencias.

5.2.1. Mecánicas.

5.2.2. Térmicas.

5.2.3. Químicas y otras.

0. INTRODUCTION.

1. WHY USE INSTRUMENT TRANSFORMERS?

2. WHAT ARE INSTRUMENT TRANSFORMERS?

3 . COMPONENT PARTS OF INSTRUMENT T RA N S F O R M E RS3.1. Primary & Secondary Electrical Circuits.3.2. Magnetic Circuit: the Core.3.3. The Problem of Insulation.

4. MANUFACTURING AND CLASSIFICATION OF INSTRUMENT TRANSFORMERS.4.1. Manufacturing.

4.1.1. Current Transformers (C.Ts.).4.1.2. Inductive Voltage Transformers (V.Ts.).4.1.3. Capacitor Voltage Transformers (C.V.Ts.).4.1.4. Combined Instrument Transformers.

(C.I.Ts.).4.1.5. Electronic Instrument Transformers (E.I.T.).

4.2. Ranking according to site conditions.4.2.1. Outdoor Instrument Transformers.4.2.2. Gas Insulated Switchgear (G.I.S.)

Instrument Transformers.4.2.3. Indoor Instrument Transformers.

4.3. Ranking according to level insulation.4.3.1. Low Voltage Instrument Transformers.4.3.2. Medium Voltage Instrument Transformers.4.3.3. High Voltage Instrument Transformers.

5. INDUSTRY REQUIREMENTS FOR INSTRUMENTTRANSFORMERS.5.1. Electrical Requirements.

5.1.1. Accuracy.5.1.2. Other Electrical Stresses.

5.2. Other Requirements.5.2.1. Mechanical.5.2.2. Thermal.5.2.3. Chemical and Other.

I N D I C E I ND E X

INTRODUCCION.

Este documento está redactado como una aportación más

a la formación sobre Tr a n s f o rm a d o res de medida. Dedica-

da al personal, que habiendo cursado estudios en las

escuelas profesionales, se incorpora a un trabajo en el que

p recisan conocimientos más amplios sobre estos equipos.

Se ha empleado un método expositivo moderno que sin-

tetiza y enlaza conocimientos con realidades, obligándo-

nos a un positivo esfuerzo de comprensión que consigue

“acercarnos” a los Transformadores de medida.

Esta máquinas nacieron en el siglo pasado en Alemania,

como algo sencillo que cubría necesidades elementales

pero la complejidad a la que han llegado las actuales,

confirma la evolución que ha sufrido el “Control y la Medi-

da eléctrica” debido al avance de las matemáticas, la

electro-electrónica o la cibernética.

Pero no se puede mejorar un producto si a esta inquietud

científica no se le aportan otras iniciativas, otras ideas y

otros esfuerzos. Es la suma de la colaboración de todos

los que trabajan en este medio, lo que permitirá alcanzar

un sistema que integre y simplifique la utilización y versa-

tilidad de estas máquinas.

Desearíamos que la lectura de esta obra, además de ayu-

darnos a conocer mejor el entorno profesional en que nos

movemos, sirviera también para acrecentar nuestro afán

por saber y nuestro deseo de mejora.

INTRODUCTION.

This book is intended to contribute to the training of per-sonnel, especially those who have finished their studies intechnical schools and start in a job in which some know-ledge about instrument transformers is needed.

The author has used a modern method which summarizesknowledge and links it with actual situations, so that thereader’s efforts give him/her a closer understanding of ins-trument transformers: hence the title of the book.

When they were invented in Germany in the 19th century,these machines were simple units covering elementaryrequirements. A comparison with today’s far more complexunits shows how far mathematics, electro-electronics andcybernetics have advanced.

But a product cannot be improved merely through scientificcuriosity; other ideas and efforts are also needed. In ourcompany it is the co-operation of all employees, resultingthe best product and the best service, as the market andindeed our own prestige demand. Only thus can we achieveour corporate aims.

We hope that this book will provide readers with a betternotion of our day to day work, and will raise their determi-nation to improve and increase their knowledge.

1

2

1. POR QUE TRANSFORMADORES DE MEDIDA.

La energía eléctrica que se consume con fines domésti-

cos, industriales, de alumbrado público, etc... se genera

en grandes centrales hidráulicas, térmicas o nucleares

que suelen encontrarse a distancias considerables de los

puntos de consumo. La conexión entre las centrales gene-

radoras y los consumidores se produce a través de una

red muy compleja y muy mallada de transporte y distribu-

ción. Esta red no es exclusiva de una compañía eléctrica,

ni siquiera de un solo país; en Europa todas las centrales

están interconexionadas entre sí y con todos los puntos

de consumo. Así es que en un momento dado bien podría

decirse que energía generada en el sur de España se con-

sume en un electrodoméstico sueco, p.e. Para poder con-

trolar los intercambios energéticos que se producen es

necesario medir continuamente en una gran cantidad de

puntos el estado eléctrico en que se encuentra cada uno

de esos puntos de la red. En la práctica, la medida vec-

torial (módulo, dirección y sentido), instantánea y simul-

tánea de la tensión y la intensidad nos define el estado

eléctrico de un punto en un sistema.

De hecho, se mide a la salida de cada una de las centra-

les generadoras y en cada uno de los puntos de consumo,

además de a la entrada y a la salida de cada una de las

líneas que confluyen en cada subestación transformadora

y de distribución. Estas medidas tienen un objetivo eco-

nómico, saber exactamente cuánto genera cada compa-

ñía y cuánto consume cada cliente (siendo a veces unas

compañías clientes de otras, según qué centrales gene-

radoras estén en marcha y cuáles paradas) a efectos de

facturación. Pero también coexiste un objetivo técnico,

pues hay que estar atento a no sobrecargar las líneas, a

1. WHY USE INSTRUMENT TRANSFORMERS?

The electricity consumed in private homes, by industries,for stre e t - l i g h t i n g, e t c . is generated in large hydro-electric,thermal or nuclear power stations which are usually at aconsiderable distance from the point of consumption.These stations are linked to consumers via a transmis-sion and distribution grid with a highly complex network.This network is not exclusive to a single electric company,or even to a single country; all the power stations andt h e re f o re all the consumption points in Europe are inter-c o n n e c t e d . At a given time, a domestic appliance in Swe-den could well consume electricity generated in southernS p a i n , for instance. To control this energy exchange , c o n-t i nual measurements must be taken at many points tocheck the electrical status of each point in the network.In practice, instantaneous vectorial measurements (mag-nitude and direction) of simultaneous voltage and curre n treveal the electrical status of points in the system.

In fact, m e a s u rements are taken not only at the output ofeach generating station, and at each point of consump-t i o n , but also at the input and output of each of the linescoming together at each transformation and distribu t i o ns u b s t a t i o n . These measurements are taken partly for eco-nomic reasons: to know exactly how much each companyis generating and each customer is consuming for inv o i-cing purposes (depending on which generating stationa re running or not, one company may be a customer ofa n o t h e r ) . But there are also technical reasons: care mustbe taken not to overload the grid, and the grid must bem o n i t o red for malfunctions and to optimize ge n e r a t i o n

las averías que se producen en la red y a conseguir opti-

mizar la generación y la distribución, haciéndolas posible

en la forma más económica y segura.

La intensidad se mide intercalando el aparato de medida

en el mismo punto de la línea donde se quiere medir. Así

la intensidad que pasa por la línea atraviesa toda ella el

aparato de medida amperimétrico.

La tensión o diferencia de potencial entre dos puntos

implica comparación y se mide entre el punto que nos

interesa y otro. Como punto de referencia común para la

medida de la tensión se adopta preferentemente la tierra.

and distribu t i o n , making them as economical and safe asp o s s i b l e .

C u rrent is measured by inserting the measuring dev i c einto the line at the point where measurements are to bet a k e n , so that the full current passing through the linegoes through the ammeter.

A comparative measurement of the voltage or potential d i f f e rence between the point of interest and some otherpoint (preferably the earth connection) is taken.

In the early days of the electrical dev e l o p m e n t , e l e c t r i c a l

Transformadores de Intensidad

Current Transformer

Evolución de los aparatos de una sala de control / Apparatus evolution in a control room

Transformadores de Tensión

Voltage Transformer

3

En los primeros tiempos del desarrollo eléctrico las redes

y sistemas existentes eran pocos y pequeños. Las medi-

das a tomar también eran pocas y los aparatos de medi-

da empleados se construían especialmente para aquella

aplicación. Pronto fueron aumentando de tamaño y com-

plejidad las redes eléctricas y la fabricación de aparatos

de medida especiales para cada uno de los diferentes

puntos en que se quería medir se fue haciendo más y

más difícil. Es claro que hacer un amperímetro que pueda

medir una corriente de 100 A es complicado y lo mismo

si se trata de fabricar una bobina voltimétrica cuyos extre-

mos deban estar aislados entre sí a 10.000 V. Hoy en día

es frecuente tener que medir intensidades de 4.000 A y

tensiones de 765 kV.

Al continuar el crecimiento y la complejidad de las redes

eléctricas, la medición se iba haciendo necesaria cada

vez en más puntos, y para poder controlarlas era desea-

ble conseguir una centralización de las medidas en cua-

dros de control que permitiesen una supervisión conjunta

de todo el sistema. Esto obligaba a montar muchos apa-

ratos de medida semejantes en un mismo panel y resul-

taba evidente que cuanto más pequeños y más parecidos

fueran todos, más económicos saldrían estos montajes y

más fáciles de vigilar los sistemas representados en los

cuadros de control.

Los transformadores de medida (T.M.) permiten reducir

los valores de intensidad y de tensión, del punto de la red

en que están conectados, a valores pro p o rcionales

a aquéllos pero más pequeños. En estas condiciones

es posible fabricar todos los aparatos de medida para

grids and systems were small and few in number so them e a s u rements to be taken were also few, and measuringd evices were built specially for each application. The gridssoon began to increase in size and complexity, making itm o re and more difficult to manu f a c t u re special measuringequipment for each point to be measure d . It is clearly acomplicated matter to build an ammeter through which a100 A current is to pass, and the same goes for a voltagemeasuring winding whose ends must be insulated fromeach other at up to 10000 V. N owa d ays currents of 4000A and voltages of 765 kV frequently have to be measure d .

As electrical networks continued to grow bigger and morec o m p l e x , m e a s u rements were needed at more and morep o i n t s . A centralized system of control boards becamedesirable to supervise the whole system. This involved ins-talling many similar measuring devices on the samep a n e l , and it was obvious that the smaller and the morealike they all were , the more economical they would be toinstall and the easier it would be to monitor the systemst h ey re p re s e n t e d .

Back to was already said, instrument transformers (I.T. s )bring the current (via C.T.s or current transformers) andv o l t a ge (via V. T.s or voltage transformers) down to a low e rbut proportional lev e l . These levels are low enough toa l l ow all measuring devices to be built with materials andsizes according to modern technology. These devices aresmall enough to be fitted into control panels, and thec u rrent and voltage levels reaching them are low enoughto avoid danger to personnel while handling, m a i n t a i n i n gor installing them. F u rt h e r m o re , an agreement on the finalv o l t a ge and current levels will make measuring dev i c e si n t e rc h a n geable and mass-produced. This makes themcheaper and, since they are all equal, easier to install.

Agreement is, in fact, almost unanimous on this point:

Campo magnético creado por una espira circular

Magnetic field created by a circular turn

Diagrama esquemático de un Transformador

Transformer Schematic diagram

4

valores apropiados a las posibilidades tecnológicas actua-

les, en lo que se refiere a materiales y tamaño de los mis-

mos. Al ser su tamaño más reducido, es más fácil su colo-

cación en paneles de control. Siendo los valores de inten-

sidad y tensión que a ellos llegan suficientemente reduci-

dos, su manipulación, entretenimiento y colocación no

resultan peligrosos para el personal. Además, si conveni-

mos en que siempre reduciremos los valores de intensi-

dad y tensión a los mismos valores finales, resulta que

los aparatos de medida serán intercambiables y se

podrán fabricar en grandes series, lo que reducirá sus

costos enormemente y facilitará su instalación al ser

siempre iguales.

Efectivamente se ha llegado a bastante unanimidad en

este punto y la casi totalidad de los T.T. (Transformadores

de Tensión) reducen los valores de la tensión a que están

conectados a 110 V ó 100 V y los T.I. (Transformadores

de Intensidad) reducen la intensidad a 5 A ó 1 A.

2. QUE SON LOS TRANSFORMADORES DE MEDIDA.

Son transformadores de características especialmente

diseñadas para medir. Como transformadores, son máqui-

nas eléctricas que aprovechan las propiedades electro-

magnéticas de las corrientes alternas y de los materiales

ferromagnéticos para conseguir su finalidad, que es obte-

ner de la energía eléctrica que sale de ellos un reparto

diferente en tensión e intensidad que de la que entra a

ellos.

Las corrientes eléctricas alternas crean flujos magnéticos

alternos que son capaces, a su vez, de inducir otras

corrientes eléctricas alternas en materiales conductores

que se hallen bajo su influencia.

Las corrientes eléctricas alternas que pasan a través de

conductores arrollados crean campos magnéticos muy

concentrados en el interior de los arrollamientos.

Los materiales ferromagnéticos tienen la propiedad de

conducir muy bien los flujos magnéticos. En el transfor-

mador aprovechamos esta cualidad para conducir el flujo

magnético que genera el arrollamiento primario en el inte-

rior del núcleo ferromagnético.

Al atravesar el flujo magnético al arrollamiento secundario

se induce en él una corriente eléctrica alterna semejante

a la primaria que ha generado el flujo magnético, pero que

puede tener características diferentes de aquélla si los

arrollamientos no son iguales.

Podríamos definir un transformador como una máquina

eléctrica que, aprovechando los fenómenos electromag-

néticos, varía las características eléctricas que se dan a

su entrada hasta obtener las deseadas en su salida con

pérdida mínima de energía.

almost all V.T.s reduce the voltages to which they are con-nected to 110 or 100 V, and C.T.s reduce current to 5 or 1A.

2. WHAT ARE INSTRUMENT TRANSFORMERS?

These are special transformers used for measuring. There-for, they are electrical machines which use the electromag-netic properties of alternating currents and ferro-magneticmaterials to produce voltage and current at different levelsfrom those received as input.

Alternating electric currents create alternating magnetic flu-xes which, in turn, can induce other alternating currents inconductors under their influence.

The alternating electric currents flowing through woundconductors create highly concentrated magnetic fields insi-de the windings. Ferromagnetic materials conduct magne-tic flux very well. This property is used in transformers toconduct the magnetic flux generated inside the primarywinding, through the core of ferromagnetic material, to thesecondary winding.

When the magnetic flux passes through the secondary win-ding it induces in it an alternating electric current similar tothe one that generates the magnetic flux, but somewhat dif-f e rent from it if the windings are not identical.

A transformer may be defined as an electric machine thatuses electromagnetic phenomena to alter the electricitythat enters it and obtain the desired characteristics at theoutput with a minimum energy loss.

Transformers comprise:

Corriente inducida en una espira

Induced current on a turn

5

Para ello consta de:

- Un primario, que es un arrollamiento conductor conecta-

do a la red de alimentación.

- Un núcleo de material ferromagnético que hace de esla-

bón entre el primario y el secundario transfiriendo la

energía de uno a otro, y

- Un secundario, que es un arrollamiento conductor conec-

tado a los instrumentos de medida y/o protección.

La diferencia constructiva entre primario y secundario es

la que hace variar las características con que se mani-

fiesta la energía en uno y otro. La diferencia más desta-

cada es la que hace referencia al número de espiras. En

un transformador se cumple aproximadamente que

I2=

V1=

N1

I1 V2 N2

I1: Intensidad primaria

V1: Diferencia de potencial primaria

N1: Número de espiras primarias

I2: Intensidad secundaria

V2: Diferencia de potencial secundaria

N2: Número de espiras secundarias

A este cociente se le llama relación de transformación del

transformador.

Los transform a d o res de medida se distinguen entre los

diversos tipos de transform a d o res que hay (de potencia,

s e p a r a d o res de circuitos, variadores de frecuencia, para

soldadura, etc...), fundamentalmente porque tratan de con-

seguir que esa relación sea lo más precisa posible.

- a primary, which is a conductor winding connected to the power supply;

- a core of ferromagnetic material which links the primaryto the secondary, transferring energy from one to the other; and

- a secondary, which is a conductor winding connected to the measuring and/or protection devices.

It is the geometrical difference between primary and secon-dary which makes the characteristics of the energy in themdifferent. The biggest difference is in the number of turns;transformers are set up so that approximately:

I2=

V1=

N1

I1 V2 N2

I1: Primary currentV1: Primary potential differenceN1: Nr. of turns in primaryI2: Secondary currentV2: Secondary potential differenceN2: Nr. of turns in secondary

This quotient is referred to as the transformation ratio ofthe transformer.

The feature that distinguishes instrument transformersfrom other types (power transformers, circuit separators,f requency va r i a t o rs , welding transformers , etc.) is theattempt to make the ratio as accurate as possible.

Assuming that the electrical status of a point in a system is

Campo magnético creado por un arrollamiento cilíndrico

Magnetic field created by a cilindrical windingCampo magnético creado por un conductor longitudinal

Magnetic field created by a longitudinal lead

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Supuesto que el estado eléctrico de un punto en un sis-

tema viene determinado por los valores de la tensión e

intensidad que en él se midan, los T.M. (Transformadores

de Medida) se especializan en conseguir que su relación

de transformación fije muy exactamente la proporción

entre sus intensidades primaria y secundaria, con lo que

tendremos los T.I. (Transformadores de Intensidad); o que

lo sea la proporción entre sus tensiones primaria y secun-

daria, y entonces estaremos ante los T.T. (Transformado-

res de Tensión).

3. COMO SON LOS TRANSFORMADORES DE MEDIDA.

Vamos a tratar de ver en este apartado las partes que

constituyen un T.M. real y la forma en que están diseña-

das y construidas para hacer frente a los problemas espe-

cíficos de cada una de ellas. Distinguiremos entre prima-

rio, secundario y núcleo. En cada uno de ellos veremos

cómo influyen el campo eléctrico y el campo magnético,

así como la necesidad de separarlos y confinarlos

mediante el aislamiento.

3.1. Circuitos eléctricos. Primario. Secundario.

Tanto el primario como el secundario son arrollamientos

de material muy buen conductor eléctrico, como es el

caso del cobre. Se usa cobre recocido porque se dobla

más fácilmente y así facilita su trabajo. El aluminio es un

metal que conduce bien la electricidad, aunque en menor

grado que el cobre pero, como es bastante más barato y

más ligero, compite con él en algunas aplicaciones.

Es importante que los arrollamientos estén hechos de

material buen conductor porque su misión es transportar

la corriente eléctrica con las menores pérdidas posibles.

determined by the voltage and current levels measuredthere, I.T.s (Instrument Transformers) specialize in achievinghighly accurate transformation ratios. In C.T.s the ratio isdefined between primary and secondary currents, and inV.T.s it is between primary and secondary voltages.

3 . COMPONENT PARTS OF INSTRUMENT T RA N S F O R M E R S .

This section looks at the parts that make up an actual I.T.and how they are designed and built to ov e rcome the spe-cific problems involved in each of them. We shall distin-guish between the primary, s e c o n d a ry and core , and shalllook in each case at the problems caused by electricaland magnetic fields, and the need to separate and confi-ne them via insulation.

3.1. Primary & Secondary Electrical Circuits.

The primary and secondary circuits are windings made upof a good electrical conductor. The two best industrial con-ductors are silver and copper, and since silver is the mostexpensive, copper is the most widely used. In particular,annealed copper is used, because it is more ductile, andtherefore, easier to work with. Aluminium is also a good con-ductor, though almost two times less efficient than copper.However, it is lighter and considerably cheaper, thus com-peting with copper in some applications.

It is important for windings to be made of a good conduc-tor, because their job is to carry electricity with as little lossas possible.

The winding terminals in contact with the atmosphere areusually made of copper alloys such as bronze or brass, orof pure copper or aluminium. Other metal blends are also

Acoplamiento del flujo de una bobina en otra.

Compling flux from one winding in the other.

Diagrama de flujos en un transformador.

Flux diagram in a transformer.

7

Los bornes, que son los terminales de los arrollamientos

que luego estarán en contacto con el ambiente, suelen

ser de aleaciones de cobre, bronce o latón, o de cobre

puro o aluminio y a veces de otras composiciones metáli-

cas menos empleadas.

3.2. Circuito magnético. El núcleo.

Ya vimos que una corriente eléctrica alterna crea un flujo

magnético alterno. El flujo magnético siempre forma líneas

c e rradas a través del espacio, pero en algunos materiales

tiene más facilidad para circular que en otros. Los materia-

les en que el flujo magnético transita más fácilmente se lla-

man ferromagnéticos porque el hierro es uno de ellos. A

modo de comparación puede decirse que en el hierro el flujo

magnético transita como mil veces más fácil que en el aire .

Como en un T.M. (Transformador de Medida) lo que se

pretende es que todo el flujo magnético que genera el pri-

mario, atraviese el secundario, para generar a su vez en

éste una intensidad o tensión semejante a la del prima-

rio, lo que se hace es facilitar el paso de todo el flujo por

el interior del secundario, dándole la posibilidad de ir a

través del hierro del núcleo, alrededor del cual se dispo-

ne el secundario lo más cerradamente posible.

La circulación del flujo a través del núcleo produce pérdi-

das. Se trata de la energía eléctrica consumida en la mag-

netización del hierro y en el calentamiento del mismo. Lo

más importante es disminuir estas pérdidas al mínimo,

empleando varias vías: a) elección de un material ferro-

magnético adecuado a las características que se preten-

den, p.e., hierro con un 70% de níquel (Mumetal), chapas

de grano orientado, etc; b) tratamiento térmico de

las chapas, p.e. laminado en frío y posterior recocido;

used, though less frequently.

3.2. Magnetic Circuit: the Core.

We have seen that an alternating electrical current cre a-tes an alternating magnetic flux. This flux always formsclosed lines through space, but flows easier through somematerials than others . The materials through which it pas-ses easiest are known as ferromagnetic materials (becau-se iron is one of them). As an example, a magnetic fluxf l ows through iron one thousand times easier thanthrough air.

The purpose of an I.T.s is that all the magnetic flux genera-ted by the primary passes through the secondary to gene-rate in it a current or voltage similar to the one in the pri-mary. The secondary is tightly wound around the core allo-wing the magnetic flux to flow through it.

But just as there are toll booths on an expre s sway, t h emagnetic flux has to pay a price to circulate through thec o re: the electric energy consumed in magnetizing andheating the core (sometimes also re f e rred to as "the iron").T h e re are several ways of minimizing this "toll": a) using af e rromagnetic material suitable for the desired characte-r i s t i c s , e . g. iron with a 70% nickel content (Mumetal), o r i e n-ted grain plates, etc; b) heat treated plates e.g. cold rollingand subsequent annealing; c) using stacks of very thin pla-tes electrically insulated from each other to eliminate theelectric currents induced by the magnetic flux itself becau-se iron is an electrical conductor (around four times lessefficient than copper in conducting electricity);and d) eliminating gaps and discontinuities such as bolts

Transformador de Intensidad.

Current Trans former.

Transformador de Tensión.

Voltage Transformer.

2S22S1

1S21S1

P2

P1

Kn = 100/5/5

A

B

1a11a2

2a1

2a2

2b1b

8

c) empleo de chapas muy finas apiladas, aisladas eléctri-

camente una de otra para eliminar corrientes eléctricas

que el flujo magnético mismo induce sobre el núcleo, a

causa de que éste está fabricado con material que tam-

bién conduce eléctricamente (el hierro es como cuatro

veces peor conductor eléctrico que el cobre); d) elimina-

ción de entrehierros y discontinuidades, como pernos y

similares, a la hora de fabricar el núcleo y montarlo.

El tamaño del núcleo será diferente según la cantidad de

potencia eléctrica que deba transmitir de primario a

secundario por vía electromagnética. Cuanto mayor sea la

potencia eléctrica mayor será el flujo magnético creado y

mayor será la cantidad de hierro que éste va a usar como

camino. Igual que cualquier camino, el núcleo ofrece un

valor de ocupación óptima; si el valor del flujo es peque-

ño el núcleo estará infrautilizado y si el valor del flujo es

demasiado grande el núcleo se satura.

El estado de saturación del núcleo depende de la sección

del hierro que se ofrece al paso del flujo magnético, y del

n ú m e ro de amperivueltas (A.V.) que se hayan establecido.

Los amperivueltas, como su mismo nombre indica, son el

p roducto del número de amperios que circulan por los arro-

llamientos conductores y el número de vueltas o espiras de

que estos se componen. Los amperivueltas son imagen de

la magnitud del flujo creado, y se mantienen constantes en

el primario y en el secundario; los primeros crean el flujo

magnético y los segundos son generados por él.

3.3. El problema del aislamiento.

Como en todos los transformadores, en el T.M. (Transfor-

mador de Medida) hay que aislar y separar conveniente-

mente unos circuitos de otros entre sí y del exterior.

Así, en cada uno de los arrollamientos primario y secunda-

rio, debe aislarse cada espira de la siguiente para que la

c o rriente las atraviese ordenadamente una después de

otra y no todas a la vez. En el caso de hilos de cobre al com-

prarlos esmaltados, o sea con un recubrimiento continuo

de esmalte aislante, ya se tiene un primer aislamiento

when the core is manufactured and assembled.

Cores of different sizes are used according to the electricpower that the primary is to transmit electromagnetically tothe secondary. The greater the power, the larger the mag-netic flux created and the more iron that flux will use as aroadway. Like any roadway, the core has its optimum levelof use: if the flow is too small, the core is underused, and ifit is too large, it is saturated.

Core saturation can be compared to a traffic jam on anexpressway: the number of vehicles which can pass in anygiven period depends on the road width (i.e. whether one,two, three or more vehicles can travel parallel to eachother) and on the speed at which these vehicles move.

The equivalent to road width in the core is the cross sectionof the iron through which the magnetic flux passes, and thespeed may be the number of ampere turns (AT) established.As their name indicates, ampere-turns are the product ofthe number of amperes circulating through the conductorwindings and the number of turns in those windings. Ampe-re turns indicate the size of the flow created, and those onthe primary and on the secondary are equal; the formercreate the magnetic flux and the latter are generated by it.

3.3. The Problem of Insulation.

Fencing and separations on an expressway prevent vehiclestravelling in one direction from encroaching the spacereserved for those travelling in the other, and barriers pre-vent traffic entering unexpectedly on the expressway. Likein all transformers, instrument transformers must haveevery conductor conveniently insulated from neighbouringparts and from the outside.

On both the primary and secondary windings the turns

Chapa de grano orientado.

Oriented grain plates.

Aislamiento.

Insulation.

9

e n t re espiras que luego se re f o rzará con sucesivas capas

de papel. Si no vinieran aislados los hilos habría que pro-

ceder a su aislamiento, como se hace en el caso de pleti-

nas y cintas desnudas que se aíslan con fundas o cart o-

nes. El papel impregnado de gas aislante (hexafluoru ro de

a z u f re: SF6) o de aceite es mucho mejor aislante que el

papel solo. Esta circunstancia se utiliza en el aparato com-

pleto al realizar una impregnación con estos elementos.

Para aislar un arrollamiento del otro también se recurre a

papel impregnado o a resina en algún caso (T.I. de M.T.:

Transformadores de Intensidad de Media Tensión). Este

mismo tipo de aislamiento se da al núcleo respecto a

cada uno de los arrollamientos.

El aislamiento del aparato frente al ambiente se consigue

a base de aceite y porcelana en los de servicio exterior o

intemperie y a base de resina epóxida en los de servicio

interior. Algunos aparatos de exterior se aíslan en resina

cicloalifática.

Hemos de consignar también el aislamiento que se pro-

cura entre cada una de las finas chapas que componen el

núcleo. De lo que se trata en este caso es de impedir que

el núcleo, que está hecho de material que además de ser

muy buen conductor del flujo magnético (que es lo que

queremos) es un mediano conductor de la corriente eléc-

trica (cualidad que no deseamos), se dedique a funcionar

como si de un secundario más se tratara. Aislando entre

sí las chapas se interrumpen las corrientes eléctricas que

el flujo magnético genera en ellas, manteniéndolas así

muy pequeñas (pérdidas de Foucault). Este aislamiento lo

da el mismo fabricante de las chapas proporcionándoles

un recubrimiento superficial aislante.

must be insulated from the neighbouring so that curre n tpasses through them one after the other, and not all at thesame time. If the wire has a continuous coating of insulatingenamel there is one layer of insulation between turns alre-a d y. This is re i n f o rced with various successive lay e rs ofp a p e r. If the wire is not previously insulated it must be insu-lated in the same way as bare plates and strips are , i . e . w i t hsheaths or card b o a rd cov e rs . Paper impregnated with insu-lating gas (especially SF6 or sulphur hexafluoride) or oil pro-vides far better insulation than paper alone. On planning thecomplete dev i c e , the way in which impregnation is to bea c h i eved must be taken into account.

To insulate one winding from another, impregnated paper isalso used. An alternative insulator may be araldite, but onlyin case of medium voltage ITs. This same method is usedwhen insulating the core from each winding.

The device is insulated from the outside by means of oil (orgas) and porcelain for outdoor service units and epoxy resinfor indoor service units. Some outdoor units are also insu-lated with cyclo-aliphatic resin.

Insulation means are also placed between the fine platesthat make up the core to prevent it from working as if itwere another secondary. This is because the core’s materialis not only a good conductor of magnetic flux (which is desi-rable) but also a fair conductor of electric current (not desi-rable). Insulation between the core plate cuts off the elec-tric currents generated in them by the magnetic flux andkeeps those currents at a very low level (Foucault loss).

Campo eléctrico en un T.I.

Electrical field in C.T.El aislamiento en un T.I. de A.T.

The insulation in a H.V. Current Transformer.

Compensador.

Bellows.

Papel impregnado en aceite

Aislamiento entre A.T. y B.T.

Oil impregnated paperInsulation betweenH.V. and L.V.

Aceite para impregnación

del papel.

Oil for paper impregnation.

Aislador exterior de porcelana.

Porcelain external insulator.

10

La forma y calidad del aislamiento depende en cada caso

de múltiples factores, siendo el principal el valor de la ten-

sión que existe entre los dos extremos a aislar. Aquí con-

viene tener presente que la relación entre espesor de ais-

lante y tensión aplicada no es lineal, así que no se cum-

ple que a doble tensión aplicada doble espesor de ais-

lante a interponer, sino que habrá que atenerse a lo que

en cada caso corresponda a la naturaleza del dieléctrico.

(Material dieléctrico es cualquier material aislante, es

decir, un mal conductor).

4. FABRICACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LOS

TRANSFORMADORES DE MEDIDA.

A la vista de los principios generales comentados en los

apartados anteriores, vamos a observar la forma en que

se aplican en los diversos casos que se presentan en la

práctica y que se han clasificado según varias categorías

simultáneas, atendiendo a algunos hechos o prestacio-

nes características que los identifican. Vamos a efectuar

tres distinciones principales referentes; al tipo de medida

a efectuar, de intensidad o de tensión; a su emplaza-

miento, interior o a la intemperie; y a la tensión de la red

a que se van a conectar, baja, media o alta tensión.

Según se trate de unos u otros casos, determinadas caracte-

rísticas tendrán mucho o poco interés y se acudirá a unos

materiales o a otros y a unos procesos de fabricación u otro s

según el tipo de compromiso que se establezca en cada caso.

These plates are insulated by means of a surface coatingapplied by their manufacturers.

The form and degree of insulation required depends ineach case on many factors, the most important of which isthe voltage between the two ends to be insulated. The rela-tionship between insulation thickness and voltage appliedis not linear, so it cannot be assumed that twice the volta-ge requires twice the insulation thickness. Instead, the natu-re of the dielectric must be taken into account in each case(dielectric material is a very poor conductor, which means itbehaves as an insulator).

4. MANUFACTURING AND CLASSIFICATION OF INSTRUMENT TRANSFORMERS.

Let us now look at how the general principles laid out in theearlier chapters are applied to several actual cases. T h e s ecases are classified according to distinguishing features orperformance characteristics under three main headings: thetype of measurement to be made (current or voltage ) , the loca-tion of the device (indoor or outdoor) and the voltage in thegrid where it is to be connected (low, medium or high).

The relative importance of certain characteristics and thematerials and processes used to make devices vary fromcase to case.

4.1. Manufacturing.

Tr a n s f o rm a d o res de corriente en una subestación de alta tensión.

Current transformers in a high voltage substation.Tr a n s f o rmador de corriente en cabina de media tensión.

C u rrent tranformers in a medium voltage sw i t c h ge a r.

11

4.1. Fabricación.

4.1.1. Transformadores de Intensidad -T.I.-

Los transformadores de intensidad se conectan intercala-

dos en la misma línea conductora, de modo que la

corriente que ésta transporta pasa toda ella a través del

primario del T.I. Tienen siempre dos bornes primarios. La

resistencia eléctrica entre estos dos bornes es siempre

muy pequeña, de modo que en condiciones normales la

diferencia de potencial entre ellos es insignificante, del

orden de mV.

El primario puede pasar una o más veces a través del

núcleo, según que la intensidad que circula por él sea

bastante para hacer que aquél quede suficientemente

magnetizado, es decir, lo atraviesen bastantes amperi-

vueltas; o bien se deban reforzar estos dando más vuel-

tas al primario, ya que los amperios que transporta no

son suficientes.

En el caso de que con una sola vez que se atraviese al

núcleo sea suficiente, el primario suele fabricarse a base

de una simple barra conductora de cobre o aluminio.

Cuando deben dar varias vueltas se aísla cada una de

ellas, o espira, de las demás con algunos mm. de papel

o cartón.

Siempre tratamos de que el núcleo de material ferromag-

nético abrace lo más estrechamente posible al primario

para aprovechar al máximo el campo magnético que aquél

genera, sin embargo, hay veces que la intensidad que cir-

cula por el primario es tanta que sobra para magnetizar

adecuadamente al núcleo aunque ambos estén ligera-

mente separados. En estos casos los T.I. (Transformado-

red de Intensidad) se diseñan en lo que se dice “paso

4.1.1. Current Transformers (C.T.s).

Current transformers are inserted into the conducting line

so that the full current passes through their primaries.

They always have two primaries with a very small electri-

cal resistance between them, so that, under normal

conditions, the difference in potential between them is

Transformador de Intensidad.

Current transformer.

Transformador de Intensidad.

Current transformer.

1. Cubier ta.

2. Compensador metálico.

3. Indicador de nivel de aceite.

4. Núcleos.

5. Arrollamientos secundarios.

6. Arrollamientos primarios.

7. Terminales primarios.

8. Cabeza metálica.

9. Porcelana.

10. Aceite.

11. Papel aislante.

12. Conductores secundarios.

13. Base de anclaje.

14. Toma medida tangente delta.

15. Válvula de vaciado y toma de muestras.

16. Caja de terminales secundarios.

1. Cover.2. Metallic Compensator.3. Oil level indicator.4. Cores.5. Secondary windings.6. Primary windings.7. Primary terminals.8. Metallic head.9. Porcelain.10. Oil.11. Insulating paper.12. Secondary conductors.13. Mounting base.14. Tangent delta measure tap.15. Valve for emptying and oil sampling.16. Secondary terminals box.

12

barra”, dejando un orificio central suficientemente grande

como para que la misma línea conductora pase por el

interior holgadamente. Si vamos más justos en lo que a

intensidad primaria se refiere, fabricaremos el T.I. con una

sola espira, o sea pasando una sola vez el primario a tra-

vés del núcleo, pero para aprovechar al máximo la inten-

sidad primaria haremos que el núcleo abrace lo más

estrechamente posible el primario y el T.I. se realizará con

“barra incorporada”, a cuyos bornes habrá luego que

conectar la línea conductora. Un T.I. con “primario bobi-

nado” tendrá el mismo aspecto exterior que el anterior,

pero el conductor primario dará más de una vuelta alre-

dedor del núcleo.

El núcleo de los T.I. se fabrica enrollando simplemente

chapa fina continua en forma toroidal hasta completar la

sección necesaria. Ya dijimos que la chapa viene de fábri-

ca con un recubrimiento aislante y ésta es la forma más

cómoda de apilarla apretadamente de manera que form e

un todo homogéneo sin entre h i e rros ni inserciones extra-

ñas. Por otro lado, el que en los T.I. normalmente el

n ú m e ro de espiras secundarias a dar sea re l a t i v a m e n t e

bajo, del orden de centenares, permite sin excesivo enca-

recimiento usar el procedimiento de arrollar éstas dire c-

tamente sobre un núcleo toroidal cerrado. Entonces lo

que se hace es proteger y aislar el núcleo toro i d a l

mediante cartón y cinta plástica hasta un nivel de 4kV

generalmente y arrollar encima el secundario, pro c u r a n-

do que éste quede uniformemente re p a rtido por toda la

c i rc u n f e re n c i a .

just a few mV and therefore insignificant.

The primary conductor may pass once or more through the

c o re, depending on whether the current through it is larg e

enough to magnetize the core sufficiently i. e. whether there

a re enough ampere - t u rns. If it is not, more turns must be

added to the primary to increase the amps carr i e d .

If once through the core is enough, the primary is usually

made of a single copper or aluminium conductor bar.

When several turns are required, each one is insulated

from the others with a few mm of paper or cardboard.

We always try to make the ferromagnetic core fit the pri-

m a ry as snugly as possible so that the generated magne-

tic field can be used as much as possible. However, the

c u rrent driven through the primary is sometimes suff i c i e n t

to magnetize the core adequately even when it is some dis-

tance away. In these cases C.T.s are made with what we

call a "fixed straight bar", leaving a central hole larg e

enough for the conductor bar to pass through the core

e a s i l y. If the primary current is not so big, the C.T. is made

with a single turn (i. e. with the primary passing only once

t h rough the core) but the core is made to fit as snugly as

possible against the primary. They are re f e rred to as

"incorporated bar" C.T.s, and the conductor line is atta-

ched to their terminals. A C.T. with a wound primary looks

the same externally as the above mentioned units, but the

p r i m a ry conductor goes more than once around the core .

Simply rolling fine, continuous plate into a torus shape

Es práctica usual emplazar más de un secundario por

aparato aprovechando que haya sitio. Para ello se re a l i-

zan otros tantos núcleos toroidales (con su arro l l a m i e n-

to secundario bobinado encima) los cuales dispuestos

uno al lado del otro con los agujeros bien centrados en

línea, se ven atravesados conjuntamente por el mismo

p r i m a r i o .

En el caso de los T.I. de A.T., para simplificar en lo posible

los problemas de aislamiento a esas tensiones entre pri-

mario y secundario tan elevadas, lo que se hace es intro-

ducir todos los núcleos con sus secundarios arro l l a d o s en

of the re q u i red cross section C.T. cores are manufactu-

red. The plate is factory supplied with an insulating coa-

ting, and this is the best way of stacking it tightly so that

it forms an even whole with no gaps or inser tions of

f o reign matter. The fact that in normal C.T.s the number

of turns is no more than a few hundred, means that

d i rect winding on a closed toroid core is possible without

too much expense. It is cheaper to wind on a mandre l ,

but in that case the core must be opened to be moun-

ted. The toroid core is padded and insulated with card-

b o a rd and masking tape, generally to 4 kV., and the

s e c o n d a ry is wound around, as evenly distributed as

Bobinado de un arrollamiento secundario

de intensidad.

Wound of a current secondary winding.

Agrupamiento de arrollamientos secundarios.

Secondary windings grouping.Montaje de arrollamientos secundarios en el

electrodo de B.T.

Assembling of current secondary windings in theL.V. electrode.

13

una caja metálica (de aluminio) cuya forma se ha estu-

diado cuidadosamente para que tenga efectos correcto-

res sobre el campo eléctrico y que encierra totalmente a

aquéllos. Esto permite prever un programa de aislamien-

to común a todos los T.I. (Transformadores de Intensidad)

de igual modelo, aunque sea diferente el número y tama-

ño de los secundarios que lleven.

Hay veces que se prevé una futura ampliación de una ins-

talación, de modo que la intensidad cambiará. Para no

tener que retirar entonces el T.I., cambiándolo por otro

nuevo adecuado a esa intensidad diferente, es frecuente

pedir inicialmente el T.I. con varias intensidades primarias

nominales. También se hace, sobre todo en A.T. (Alta Ten-

sión), con el fin de pedir iguales todos los T.I. de una

subestación y facilitar así su reemplazamiento y entrete-

nimiento aunque deban transformar cada uno intensida-

des diferentes. Constructivamente puede hacerse esto

mediante tomas en los arrollamientos secundarios, (con

la particularidad de que en cada una el número de A.V.

será distinto) o bien mediante la realización del primario

en dos o cuatro arrollamientos iguales, que conectados

en serie o paralelo darán lugar a la doble relación prima-

ria (DRP) y en serie paralelo, en el caso de cuatro arrolla-

mientos, a la triple relación primaria (T.R.P.). En este caso

se mantienen constantes los A.V. en cada una de las

conexiones, pero encareciéndo algo el aparato a causa de

la mayor cantidad de cobre que lleva el primario para esta-

blecer dichas conexiones.

4.1.2. Transformadores de Tensión Inductivos - T.T. -

Los transformadores de tensión se conectan entre dos

puntos a potencial diferente entre sí. Se distingue entre

el hecho de que estos dos puntos estén ambos a dife-

rente potencial que tierra, o que uno de ellos esté direc-

tamente puesto a tierra. A los primeros los denominamos

tipo V y a los segundos tipo U. Eléctricamente y desde el

punto de vista constructivo son más racionales los T.T.

tipo U, pero determinadas medidas trifásicas pueden

possible around the circ u m f e rence.

The result is a ring formed by the core with the secondary

wound a ro u n d, set at right angles to another ring which is

the wound primary, or merely crossed by the primary con-

ductor when there is only one turn.

Usual practice is to fit more than one secondary if there

is room enough. The final number of toroid cores with

their secondary windings are manufactured and set along

each other with their holes lined up and crossed by the

same primary.

To simplify high voltage insulation problems as far as pos-

sible between primary and secondary, the cores with their

wound secondaries are completely sealed in an aluminium

box whose shape is carefully designed to correct the elec-

tric field. This means that a common insulation system

can be used in all C.T.s of the same model, even if the

number and size of the secondaries differ.

Sometimes future expansion of a facility, involving a chan-

ge of current, is envisaged. To avoid having to fit new C.T.s

for the new current, C.T.s with several rated primary

currents are often requested initially. This is also done,

especially in H.V., so that all the C.T.s in a substation are

the same, thus making them easier to replace and main-

tain, even when each one transforms a different current.

In construction terms, this is done by means of connec-

tion taps on the secondary windings (with the disadvanta-

ge that the number of A.T. (Ampere-tours) is different on

each one), or by making the primary in two or four equal

windings. When connected in series or parallel, they pro-

vide a double primary ratio (D.P.R.) or, in the case of four

connected in series/parallel, a triple primary ratio (T.P.R.).

The latter system maintains a constant number of A.T. in

each connection, but is more expensive due to the larger

quantity of copper in the primary required to establish the

connections.

4.1.2. Inductive Voltage Transformers (V.T.s).

Voltage Tr a n s f o rmers are connected between two points

with diff e rent potentials. There is a diff e rence if these two

points have diff e rent potential from earth or if one of them

is directly earthen. The former is known as V type and the

latter as U type. From the electrical and manufacturing

points of view, U-type V. T.s are a more rational option. Cer-

tain 3-phase measurements can be made more cheaply

using two V-type V. T.s instead of three U type devices. Howe-

ver it is not very common to find V type V. T.s above 52 kV.

V. T.s normally have a single core on which one primary and

one, two or three secondaries are tightly wound. The

secondaries have a few hundreds of turns and, between

their ends, hundreds of volts are measured. This means

that the enamel insulation coating the wires used between

the turns of a layer and a few tenths of millimetres ofT.T. un polo. / One pole V.T.

14

hacerse utilizando dos T.T. tipo V en vez de tres tipo U, lo

que da a aquéllos cierta ventaja económica. Sin embargo

a partir de los 52 kV es muy raro encontrar T.T. tipo V.

Los T.T. llevan normalmente un solo núcleo sobre el que

se arrollan apretadamente entre uno y tres secundarios y

un primario. Los secundarios tienen del orden de cientos

de espiras y entre sus extremos se miden cientos de vol-

tios, por lo que basta, entre las espiras de una capa, el

aislamiento de esmalte de que van recubiertos los hilos

con que se fabrican, y, entre capas, unas décimas de mm

de papel. Respecto a tierra deben aislarse a 3 ó 4 kV y

entonces se necesita del orden del mm de papel.

En los aparatos tipo U el núcleo y uno de los bornes de

cada uno de los arrollamientos se conecta rígidamente a

tierra, al igual que todas las demás partes metálicas que

componen el aparato: cuba, base, etc...

En los T. T. tipo V ocurre igual que en los tipo U excepto en

lo que concierne al primario. Cada uno de los extremos de

éste está aislado respecto del otro a la tensión nominal (la

tensión de línea, o entre fases, que es lo mismo) de la re d .

Respecto a tierra, los extremos del primario están aislados

a la tensión nominal dividida por �3 (tensión de fase de la

red). Entonces a fin de aprovechar mejor el programa de

aislamiento se divide en algunos casos el arrollamiento pri-

mario en dos secciones simétricas, cada una de las cuáles

está aislada entre sus extremos a la mitad de la tensión

nominal del aparato, estando el punto medio de conexión

e n t re ambos a una tensión intermedia de la nominal.

En los T.T. (Transformadores de Tensión) se utilizan núcle-

os rectangulares de dos columnas, o a veces, por proble-

mas de espacio, acorazados. Se cortan las chapas de

cada lado del rectángulo separadamente y se ensamblan

luego mediante pernos roscados. Las características

paper between layers, provide enough insulation. As

regards earth, the V.T.s must be insulated at 3 or 4 kV

between secondaries and between secondary and earth.

Therefore, around one (1) millimetre of paper is needed.

In U type devices, the core and one of the ends of each

winding, as well as all the rest of metallic parts of the

device, are firmly connected to earth.

The same can be applied to V type V.T.s except that each

primary is insulated from the other at the rated voltage

(i.e. the line voltage or voltage between phases in the

grid). The end of the primary winding is insulated from

earth at the rated voltage divided by � 3 (phase voltage of

the grid). Then, to make the best use of the insulation sys-

tem, the primary winding is sometimes divided into two (2)

symmetrical sections. The end of each section is insula-

ted at half the rated voltage of the device, with the con-

nection point between them at half the rated voltage level.

The V. T.s´ cores are rectangular with two (2) columns and

sometimes, due to the lack of space, they are arm o u re d .

The plates for each side of the rectangle are cut separately

and assembled later by means of threaded bolts. The

T.T. dos polos. / Two poles V.T.

Tipos de bobinado en T.T.

Winding types on V.T.

1. Bobinado cónico.1. Conical winding.

2. Bobinado en doble capa.

2. Double layer winding.

3. Bobinado en capa corrida.3. Single layer winding.

Bobinado de T.T.

V.T. wound.Bobina de T.T.

V.T. winding.

15

elect romagnéticas de estos núcleos son inferiores a las de

los núcleos toroidales utilizados en los T.I. (Tr a n s f o rm a d o-

res de Intensidad), debido a los entre h i e rros e inserc i o n e s

e n t re chapas. Aún así, se pre f i e ren estos núcleos, que obli-

gan a tamaños más grandes de aparatos, por tener que re a-

lizar bobinados primarios con un elevado número de espi-

ras. Al ser tantas las espiras se hace obligado el empleo de

bobinadoras rectas de gran velocidad que arrollan los bobi-

nados sobre un mandrino cilíndrico que luego se intro d u c e

en el núcleo, por lo que éste debe poder abrirse.

Si, por similares razones que en los T.I. se requieren T.T.

con varias tensiones primarias distintas, casi siempre se

realizan por tomas en el secundario. El motivo de ello es

que sacar una borna a tensión primaria intermedia es

mucho más caro que sacar una toma secundaria, incluso

en el caso de que para conseguirlo haya que ir a un T.T.

de una serie superior.

4.1.3. Transformadores de tensión capacitivos. -T.T.C.-

Los transformadores de tensión inductivos tratados en el

número anterior necesitan más espiras cuanto mayor es

su tensión nominal. Con esto el proceso de fabricación se

alarga y encarece, las bobinas son cada vez mayores, exi-

gen más espacio y en consecuencia aparatos más gran-

des con mayor volumen de aceite.

Para reducir una tensión a otra menor y pro p o rcional a ella

se conocen más procedimientos que el electro m a g n é t i c o

explicado en 4.1.2. Si conectamos varios condensadore s

en serie y aplicamos una determinada tensión entre el pri-

m e ro y el último, cada uno de ellos quedará cargado a una

tensión parcial pro p o rcional a su capacidad; sumando todas

las tensiones parciales tendremos obviamente la total.

electromagnetic characteristics of these cores are lower

than those of the toroidal cores used in the Current Trans-

formers (C.T.s), due to the air gaps and insertions betwe-

en their plates. Nevertheless, rectangular cores are pre-

ferred, due to the large number of turns necessary in the

V.T.s’ primary windings, although this makes the devices

larger. Due to the large number of turns, high-speed

straight winding machines have to be used in order to

wind the wires on a cylindrical mandrel. The primar y must

now be inserted into the core, and therefore the core has

to be opened.

If V. T.s with several primary voltages are re q u i red (for the

same reasons as the indicated for the C.T.s), these are

obtained by means of secondary taps. The reason is that it

is cheaper than taking a connection at an intermediate pri-

m a ry voltage even though a higher model of V. T. is re q u i re d .

4.1.3. Capacitive Voltage Transformers (C.V.T.s).

In the Inductive Voltage Tr a n s f o rmers considered in the pre-

vious section, the number of turns re q u i red is higher as the

rated voltage increases. This means that the manufacturing

p rocess takes longer and is more expensive, windings need

m o re space to accommodate their larger size, and there f o re

the devices are bigger and a larger quantity of oil is needed.

H o w e v e r, the electromagnetic pro c e d u re explained in section

4.1.2 is not the only way of reducing the voltage to a lower

and pro p o rtional level. If several capacitors are connected in

series and a certain voltage is applied between the first and

the last capacitor, each one will be charged at a partial vol-

tage pro p o rtional to its capacity. Obviously adding all the par-

tial voltages, we will obtain the total voltage. If all the capa-

citors are made equal, the capacitance and the partial vol-

tages will also be equally. The diff e rence of potential betwe-

en any two points in the series of capacitors will be pro p o r-

tional to the number of capacitors between those two points.

This leads to the idea of a capacitive voltage divider.

The C.V.T. is a voltage transformer with a column of capa-

citors that has an intermediate voltage tap, that is to say,

a capacitive voltage divider, and an inductive voltage trans-

former connected to that tap. This tap is set at a voltage

that allows an inexpensive inductive V.T. to be used. We

usually use 22/V3 kV so that the inductive V.T. is a stan-

dard medium voltage model.

The capacitor column must be very carefully manufactured

in terms of materials used and environment of the pro-

cess. However this process is simple and repetitive. It

consists of winding two thin conducting layers of alumi-

nium on a cylindrical mandrel separated by some layers of

paper and/or plastic until the length required is reached

according to the capacitance desired. This wafer is then

pressed and several are grouped in packages that are

held to maintain their size. The size of the packages must

fit the intermediate voltage of 22/V3 kV so that the devi-

ces have a whole number of packages.

The capacitor packages have a square section and are fit-

Circuito equivalente del T.T.C. / C.V.T. equivalent circuit

16

Si hacemos iguales todos los condensadores, todas las

capacidades serán iguales, y por lo mismo serán iguales

todas las tensiones parciales. La D.D.P. (Diferencia de

Potencial) entre dos puntos dados de la serie de conden-

sadores será proporcional al número de estos que haya

intercalados entre esos dos puntos. Esta idea da lugar al

divisor capacitivo (D.C.) de tensión.

El T.T.C. es un T.T. (Transformador de Tensión) que inclu-

ye una columna de condensadores con una toma de ten-

sión intermedia, o sea, un D.C. (Divisor Capacitivo), y un

T.T.(Transformador de Tensión) inductivo, que va conecta-

do a dicha toma. Esa toma se elige a una tensión tal que

el T.T. inductivo sea de construcción económica. Nosotros

tomamos 22/�3 kV, de modo que el T.T. inductivo es un

T.T. de M.T. (Media Tensión) normal.

La fabricación de la columna de condensadores ha de ser

muy cuidadosa en lo que respecta a los materiales utili-

zados y al ambiente de proceso, pero tiene la ventaja de

que es sencilla y repetitiva. Se reduce a bobinar sobre un

mandrino cilíndrico dos finas capas conductoras de alu-

minio separadas por varias de papel y/o plástico hasta

alcanzar una longitud prefijada que se corresponda con la

capacidad que se pretende conseguir. Luego se prensa

esta bobina aplanándola y se agrupan varias de ellas en

paquetes que se sujetan para que mantengan su tamaño.

La magnitud de estos paquetes se hace corresponder con

la tensión intermedia de 22/�3 kV, de modo que los apa-

ratos lleven un número entero de paquetes.

Paquete condensador. / Capacitor stack.

1. Borne primario.

2. Compensador.3. Aislador.4. Muelle prensor.

5. Condensadores.6. Pasatapas toma intermedia.7. Transformador.

8. Reactancia corrección fase.9. Caja bornes.10. Caja de ajuste.

1. Primary terminal.2. Steel belows for compensating

volume oil expansion.3. Porcelain bushing.4. Prehensor spring.5. Capacitor elements.6. Intermediate voltage terminal.7. Intermediate voltage transformer.8. Compensating reactor.9. Secondary terminal box.10. Trimming box.

Transformador de Tensión Capacitivo.

Capacitive Voltage Transformer.

1

3

2

4

5

6

7

89

17

Los paquetes de condensadores son de sección cuadrada

y se introducen justamente en la porcelana. Después de

secado y hecho al vacío se llena de aceite, cuyas variacio-

nes de volumen con la temperatura se neutralizan por unos

c o n p e n s a d o res cilíndricos de acero inoxidable. Así es que

cada porcelana forma un conjunto separado, que puede

luego ensamblarse con otros iguales en los casos de más

altas tensiones y con el T. T. inductivo que va en una cuba

metálica que sirve de base al D.C.(Divisor Capacitivo).

Las redes eléctricas interconectan puntos geográficamen-

te distantes entre sí: las centrales generadoras, las

subestaciones de distribución, los despachos de control y

los centros de consumo. Es importante que pueda trans-

mitirse y recibirse información entre cada uno de estos

lugares. Desde un principio se han empleado los mismos

cables de transmisión de energía como portadores de las

señales de alta frecuencia (A.F.), de tipo telefónico que

establecen esta intercomunicación, que está claro que es

imprescindible. No es la única forma de comunicación

empleada; se usan también las redes telefónica y tele-

gráfica normales, enlaces de microondas y de radio, pero

todas y cada una se hacen necesarias.

Para transmitir señales de A.F. (40 kHz÷500 kHz) por los

cables de A.T.(Alta Tensión) portadores de la energía a 50

Hz es necesario conseguir una entrada de la señal de

A.F., que sin embargo, no permita escapar a la energía

transportada. Esto se hace a través de un condensador

de acoplamiento (C.A.) que presenta alta impedancia a 50

Hz y muy baja a más de 40 kHz.

Del análisis de todo lo anterior se llegó a la conclusión de

unir en una sola pieza el D.C. y el C.A., con lo que se con-

seguirían importantes ventajas económicas.

Esta consideración dio un gran impulso a los T.T.C.(Trans-

formador de Tensión Capacitivo) teniendo en cuenta que

el T.T.C. es económico incluso empleado sólo como trans-

formador, de modo que los accesorios de corriente porta-

dora de A.F. son opcionales.

ted in the porcelain shell. Once the unit is dried and the

vacuum is done, it is filled with oil. Changes in oil volume

due to temperature variations are neutralised by means of

stainless steel cylindrical compensators. Each porcelain

forms a separate unit that can be assembled with other

units of the same type, for very high voltages, and with the

inductive V.T. that is fitted in a metal tank that provides

the base for the capacitive voltage divider.

Electricity grids link points geographically distant fro m

each other: generation stations, distribution substa-

tions, control points and consumption points. It is impor-

tant to be able to transmit and receive information fro m

and to these points. The power transmission cables

have been always used to carry high frequency (H.F. )

telephone type signals for such essential communica-

tion purposes. Apar t from this, standard telephone and

telegraph networks, microwave and radio links are also

u s e d .

To transmit H.F. signals (40-500 kHz) along 50 Hz electric

power carrying high voltage lines, an H.F. signal input

must be made, preventing the electric power from esca-

ping at the same time. This is achieved by means of a cou-

pling capacitor with high impedance at 50 Hz and low

impedance at more than 40 kHz.

After analyzing all these factors, the conclusion of combi-

ning the capacitor voltage divider and the coupling capaci-

tor in the same unit was reached. That meant important

economic advantages.

This C.V.T.s are economical even when used only as trans-

formers. Therefore the H.F. carrier accessories are optio-

nal in our transformers.

4.1.4. Combined Instrument Transformers. (C.I.T.s).

1

2

3

4

Acoplamiento para frecuencia portadora:

1. Terminal emisor/receptor.

2. Unidad de acoplamiento.

3. Dispositivos de protección.

4. Condensador de acoplamiento.

5. Bobina de bloqueo.

Coupling for frequency carrier:1. Emitter/receiver terminal.2. Coupling unit.3. Protective devices.4. Coupling capacitor.5. Line trap.

5 5

4

3

2

1

18

4.1.4. Transformadores combinados de medida. -T.C.M.-

Así denominamos al aparato que alberga en su interior

conjuntamente un T.I.(Transformador de Intensidad) y un

T.T.(Transformador de Tensión) La razón más importante

de que se fabriquen estos aparatos estriba en economi-

zar piezas y espacio. Se fabrican en A.T.(Alta Tensión) y se

busca ahorrar porcelana, que es una pieza cara; se usa

una de mayor diámetro interior en vez de dos más peque-

ñas, que alberga en su parte superior el T.I. y en la infe-

rior el T.T.

Debido a la proximidad entre el T.I. y el T.T. en el interior

del T.C.M., los campos eléctricos de ambos se influyen

mutuamente a la hora de hacer sus respectivas medidas;

por tal motivo se debe realizar un diseño más crítico para

conseguir la misma precisión en la medida que los T.I. y

los T.T. logran por separado. También hay que tener pre-

sente que si por cualquier razón se avería el T.T., al reti-

rar de servicio el T.C.M. nos quedamos sin el T.I. y vice-

versa, lo que complica algo la cuestión de repuestos a

quien los tiene instalados. Resulta pues que aunque el

T.C.M. sí se emplea, no constituye la mejor solución en

todos los casos.

4.1.5. Transformadores electrónicos de medida. -T.E.M.-

Estos tipos de transformadores de medida son denomi-

nados “Transformadores no Convencionales” debido a la

utilización de nuevas tecnologías para la captación de la

corriente y tensión, junto con una electrónica que llevan

These devices comprise a current transformer and an

inductive voltage transformer in the same unit, mainly to

save components and space. They are manufactured for

high voltage applications where expensive porcelains must

be used, as they enable one large porcelain to be used

instead of two small ones. The C.T. is placed on the top

p a rt of the transformer and the V. T. at the bottom part .

Due to the proximity between the C.T. and V.T. inside the

combined transformer, their magnetic fields influence

each other when taking simultaneous measurements, so

the design must be done more carefully to get the same

accuracy. It must be also taken into account that if one of

the transformers malfunctions and has to be removed

from service, the other one is also removed. As a result,

sometimes these units can be used but not always are

the best solution.

4.1.5. Electronic Instrument Transformers (E.I.T.).

Transformador Combinado / Combined Transformer

19

incorporada. A diferencia de los T.M.(Transformadores de

Medida) Convencionales, estos aparatos se basan gene-

ralmente en efectos ópticos o electromagnéticos de muy

baja potencia para medir la corriente y la tensión, y llevan

una electrónica encargada de transformar esas medidas

en datos digitales (normalmente) o en señales analógicas

de baja potencia (±5V). Debido al avance en el desarrollo

de los microprocesadores, hoy en día casi todos los equi-

pos de medida y protección son digitales, por ello se

puede enviar los datos de las medidas de una red eléctri-

ca (corriente y tensión), mediante un determinado proto-

colo de comunicaciones.

Estos nuevos T.E.M. tienen la ventaja principal del aisla-

miento entre la Alta Tensión y Ti e rra, pues tan solo es nace-

sario una fibra óptica por el interior de un aislador (norm a l-

mente se usan aisladores sintéticos), por donde viaja la

i n f o rmación de la señal medida en la Alta Tensión. Des-

pués, una electrónica situada en la caseta de relés pre p a-

ra toda la información para enviarla a los equipos de medi-

da y protección. También en algunos T.E.M. existe una elec-

trónica en la Alta Tensión que transforma la señal medida

en datos digitales para que sean transmitidos por la fibra

óptica hasta la electrónica situada en la caseta de re l é s .

Los T.E.M. tienen un tamaño mucho menor que los T.M.

Convencionales, y en una subestación sólo habría fibras

ópticas (en lugar de conductores). Los principales incon-

venientes son su poca experiencia en campo y que todos

los equipos de medida y protección que hay instalados

hoy día, están preparados para conectarse con los T.M.

Convencionales.

This type of instrument transformers is referred to as

"non-conventional transformers", because they use new

technologies to measure current and voltage, with their

own built-in electronics. Unlike conventional instrument

transformers, they are generally based on low-power opti-

cal or electromagnetic technologies to measure current

and voltage, and have built-in electronics to convert the

obtained measurements into digital data (usually) or low

power analogue signals ( ±5V). Due to the development in

microprocessor technologies, almost all measuring and

protection equipment is digital, so the measurement from

an electric network (current and voltage) can be transmit-

ted via a communications protocol.

The insulation between H.V. (high voltage) and earth is the

main advantage of these E.I.T.s, as all they need is an optic

f i b re inside an insulator (usually synthetic) to transmit the

m e a s u rement. Electronics in the substation control ro o m

then pre p a re all the data to be transmitted to the measure-

ment and protection equipment. Some E.I.T.s include some

e l e c t ronic technology on the high voltage side that convert s

the signal read into digital data to be transmitted along the

optic fiber to the electronics in the substation ro o m .

E.I.T.s are much smaller than conventional instrument

transformers, and substations using them would only

need optic fibre (instead of copper wire). Their main draw-

backs are the low experience in operation in the field, and

the fact that all the measurement and protection equip-

ment installed at present is designed to be connected to

conventional instrument transformers.

Transformador Electrónico de Medida / Electronic Instrument Transformers

20

4.2. Clasificación de los T.M. según su emplazamiento.

4.2.1. Transformadores de medida para servicio

intemperie. -T.M.-

Estos aparatos se encuentran totalmente a merced de las

inclemencias atmosféricas. Están sometidos a precipita-

ciones en forma de lluvia, granizo y nieve. La polución

ambiental los mancha, cubre e incluso ataca a los mate-

riales superficiales. Las variaciones extremas de tempe-

ratura dan lugar a condensaciones, rocío, escarcha o

hielo. Los materiales se ven sometidos a dilataciones y

contracciones. Hay viento, movimientos del suelo por

terremotos, o por cambios del agua subterránea. La expo-

sición a la luz solar y sus rayos ultravioleta es total.

Para combatir estos fenómenos el material que ha dado mayo-

res pruebas de fortaleza es la porcelana, que se viene emple-

ando ininterrumpidamente desde los inicios de la electricidad.

Es un material conformable, que esmaltado presenta una

s u p e rficie prácticamente inalterable a las agresiones quími-

cas, erosiones mecánicas o acción luminosa. Es muy buen ais-

lante. Su consistencia mecánica cumple con las especificacio-

nes más exigentes en las diferentes condiciones de serv i c i o .

La forma que se le da a base de rizos encuentra su causa

en las precipitaciones atmosféricas y obedece a la voluntad

de impedir que se formen películas conductoras, de agua u

o t ros elementos, que unan las partes bajo tensión con las

que están puestas a tierr a .

Se han realizado, y se siguen realizando, pruebas con otro s

materiales más económicos para sustituir a la porc e l a n a

como aislante exterior, pero ninguno ha conseguido sus-

tiuirla a pesar de sus dos pegas principales, que son su ele-

vado precio y su fragilidad.

4.2. Classification according to site conditions.

4.2.1. Outdoor Instrument Transformers.

These devices are exposed to the environmental condi-

tions (rain, hail and snow). Atmospheric pollution can

stain, cover and even attack the surface of the materials.

Extreme temperature variations can cause condensation,

dew, frost and ice on them. Materials are subject to

expansion and contraction. They are also affected by

wind, earth movements due to earthquakes or changes in

underground water flows. The exposure of these devices

to the ultraviolet rays of the sun is complete.

The material that has proved highest ability of withstan-

ding these attacks is the porcelain, so it has been used

since the beginnings of the electrical facilities. The porce-

lain is a mouldable material that, enamelled, has a surfa-

ce practically impervious to chemical aggression, mecha-

nical erosion and the action of light. It is a good insulator

and its mechanical resistance complies with the hardest

specifications in different operation conditions.

The curled shape used is intended to prevent the appea-

rance of conductive films of water, or other substances,

that may lead to the connection of live parts with those

that are earthen.

Some tests have been, and continue to be carried out, on

other cheaper materials to look for the possibility of fin-

ding a different external insulator but none of them has

been able to substitute the porcelain despite its high price

and fragility.

T.I. Aislado en papel-aceite.

C . T. Paper-oil insulated.T.T. Aislado en papel-aceite.

V.T. Paper-oil insulated.T.I. Aislado en resina.

C.T. Resin insulated.T.T. Aislado en resina.

V.T. Resin insulated.

21

El empleo de resinas cicloalifáticas es común entre los fabri-

cantes de T. M . ( Tr a n s f o rmador de Medida) para intemperie

en M.T.(Media Tensión), pero presenta problemas por su

alterabilidad ante agresiones químicas y de rayos ultraviole-

tas, por lo que hoy en día no supone aún amenaza visible al

imperio de la porc e l a n a .

De la porcelana se aprovechan también sus características

de estanqueidad empleándola como recipiente del aceite

que impregna el papel utilizado para aislar las bobinas.

Como el aceite pierde rápidamente sus excelentes pro p i e-

dades dieléctricas si es que se ve contaminado por agentes

químicos exteriores, (siendo el más usual, y por ello el más

comúnmente peligroso, el agua) se pone especial cuidado

en impedir que el aceite entre en contacto con la atmósfe-

ra. Para ello se encierra de forma hermética, elásticamente.

El cierre elástico se consigue empleando membranas de

goma o metálicas que se adapten a sus cambios de volu-

men. Otras veces se hace que el elemento elástico sea un

gas compresible e inerte como el nitrógeno.

Hay situaciones en que las temperaturas alcanzadas son

tan bajas, -50oC p. e., que obligan a revisar el diseño com-

pleto del T.M. Obligan a cambiar el tipo de aceite, las gomas

usadas en las juntas, e incluso el material de tornillería y fija-

ción, por otros especiales adecuados a esas temperaturas.

La implantación de los T.M. en lugares a gran altitud, entre

1.000 y 5.000 m., obliga a estudiar muy cuidadosamente el

re p a rto del campo eléctrico a lo largo de la superficie extern a

del aparato y la adopción de mayores distancias de fuga (cuer-

da tendida, cuerda desarrollada) a causa de la menor densidad

del aire atmosférico y, por ello, su menor poder dieléctrico.

4.2.2. Transformadores de medida para subestaciones

blindadas.

Ultimamente se va generalizando el empleo de subestaciones

blindadas muy compactas de ubicación urbana pre f e re n t e m e n-

te. En ellas todos los elementos y dispositivos eléctricos van

e n c e rrados por una envolvente metálica hermética puesta a tie-

rra que contiene gas SF6 ( h e x a f l u o ru ro de azufre) a presión. Las

características aislantes de este gas son notables y perm i t e n

gran capacidad en las instalaciones. Su disposición y las técni-

cas constructivas empleadas varían notablemente frente a las

habituales. El nivel de tensión es elevado (123, 245 kV. . . ) .

Los T.M. en este caso, son diferentes a los habituales.

Los T.I.(Transformadores de Intensidad) son de forma

toroidal “paso barra” aislados a B.T. normalmente (o

hasta algunas decenas de kV) que se colocan abarcando

las tuberías que enlazan diferentes dispositivos. Sus

dimensiones diametrales son muy superiores a lo habi-

tual y resultan caros en material ferromagnético aunque

son de construcción sencilla.

Los T. T. ( Tr a n s f o rm a d o res de Tensión) pueden ir inmersos

en SF6, formando parte de la instalación, o bien impre g-

nados en aceite, en cuyo caso van separados de la part e

aislada por el SF6 mediante conos aislantes, norm a l m e n t e

Cycloaliphatic resins are widely used among instrument

transformer manufacturers for outdoor medium voltage

applications. However these resins can be damaged by

chemical aggressions and ultraviolet rays so, nowadays,

resin does not mean a threat to porcelain.

Another favorable characteristic of the porcelain is that,

being airtight, it can be hermetically sealed. It is therefo-

re used as a container for the oil that impregnates the

paper insulating the windings. As the oil quickly loses its

excellent dielectric properties when polluted by external

chemical agents (i.e. water, the most usual and therefore

the most dangerous), special care is taken to prevent it

from coming in contact with the atmosphere. The airtight-

ness is achieved through an elastic seal, comprising rub-

bers or metal membranes that adapt to the oil volume

changes. Sometimes an inert and compressible gas such

as nitrogen is used as the elastic seal.

If very low temperatures (i.e. - 50°C) may be reached, the

instrument transformer’s complete design has to be chec-

ked: oil, rubber used in the sealing parts and even the

material of the screws and fixing parts.

If the instrument transformers have to be set up at altitu-

des between 1000 and 5000 metres, a careful study of

the distribution of the electrical field on the surface of each

device must be done. Longer creepage distances must be

used (protected creepage distance, flashover distance)

due to the lower density and less dielectric power of the air.

Subestación Blindada.

GIS Substation.

22

de resina, embridados al resto de la instalación. Su dise-

ño plantea mayores dificultades debido al poco espacio

que hay para igualar la distribución de campo eléctrico y

a la cercanía de la pantalla de puesta a tierra.

4.2.3. Transformadores de medida para servicio interior.

Son los que se disponen en lugares cerrados a las incle-

mencias del tiempo, de forma que muchas de ellas que-

dan aminoradas o incluso no se dan. Así no están some-

tidos ni a la lluvia ni a las radiaciones ultravioletas, y las

temperaturas extremas y la polución son menores que las

que se dan a la intemperie.

En virtud de estas circunstancias su aislamiento externo

presenta pocos bajorrelieves, sus superficies son lisas y

predomina el empleo de resinas epóxidas y otros políme-

ros como aislantes frente al ambiente.

4.2.2. Gas Insulated Switch-Gear Instrument

Transformers (G.I.S.).

The number of these substations is increasing, mainly for

urban locations. All the electrical devices included in

these substations are enclosed in a sealed, earthen

metal shell containing SF6 gas under pressure. This gas is

an excellent insulator, and provides larger space to the

installation. The construction techniques used in this

case differ widely from the normal ones. These substa-

tions are built for high voltage levels (123, 245 kV...).

In this case the instrument transformers differ from the

conventional ones. The Current Transformers are ring-type

transformers with low voltage insulation, or up to few tens

of kV, maximum. They are placed around the tubes that

connect the different devices. The external diameter of

these transformers is quite big and consequently even if

their construction is very simple, the ferromagnetic mate-

rial needed is expensive.

The Voltage Transformers may be SF6 impregnated, as a

part of the installation, or oil impregnated. In this case

they are separated from the SF6 part by isolating cones

(usually made of resin) and connected to the rest of the

installation. Design problems can result from the small

space available to homogenise the electrical field and the

proximity of the earth foil.

4.2.3. Indoor Instrument Transformers.

Indoor Instrument Transformers are located in places pro-

tected from the weather conditions; being the atmosphe-

ric effect minimised. They are not exposed to rain, ultra-

violet rays or extreme temperatures and the pollution

levels are lower than for outdoor transformers.

Due to these circumstances the external surface of the

transformers is smooth and featureless, and the main

insulator is epoxy resin and other polymers.

T. T. para una instalación blindada. / M . V. T. for a GIS substation.

Transf. de corriente en una subestación de alta tensión.C u rrent Tr a n f o r m e rs in a high voltage substation.

Transformador de Medida de Tensión.V.T. Instrument Transformer.

Transformador de Medida de Intensidad.C.T. Instrument Transformer.

23

Estos aparatos se disponen en el interior de edificios o

celdas, bien de obra o metálicas prefabricadas. Normal-

mente sólo albergan aparellaje y T.M.(Transformadores de

Medida) de M.T.(Media Tensión) hasta 72,5 kV. Dado que

estas construcciones son caras, se buscan siempre las

menores dimensiones posibles. Como los fabricantes de

celdas tratan de meter la mayor cantidad de aparatos en

el menor espacio posible, la colocación de los T.M. es

muy variada y por eso es habitual encontrar ligeras modi-

ficaciones en la colocación y forma de los bornes prima-

rios y secundarios en un mismo modelo servido a dife-

rentes fabricantes de celdas.

4.3. Clasificación de los T.M. según su nivel de Tensión.

4.3.1. Transformadores de medida para Baja Tensión.

Consideramos B.T.(Baja Tensión) al intervalo de tensiones

inferior a 1.000 V. Los T.M. empleados en este caso se

caracterizan por su reducido aislamiento, seco normal-

mente y formado por foliados de papel o polímeros. Sue-

len emplearse en cuadros y paneles de medida y control,

son de pequeñas dimensiones y van encapsulados en

plástico o embebidos en resina.

Grupo aparte forman los T.I.(Transformadores de Intensi-

dad) que se ubican dentro de los pasamuros aisladores

de porcelana de las bornas de los transformadores de

potencia. Sus dimensiones toroidales relativamente gran-

des, dependen del tamaño y la tensión del transformador

de potencia, cuyo aislamiento exterior lo realiza el propio

pasamuros de la borna. Así se ahorra en espacio y en ais-

lamiento, ya que el aislamiento que estos transformado-

res llevan de fábrica es de B.T.

The transformers are usually mounted inside buildings or

metal-enclosed cubicles (which generally include appara-

tus and instrument transformers up to 72.5 kV). Due to

the high cost of these constructions, the manufacturers

try to reduce the size of the switchgears, and conse-

quently the transformers are placed in different positions.

Therefore, it is possible to find the same type of transfor-

mer with slight modifications in the primary and secon-

dary terminals in different installations.

4.3. Ranking according to level insulation.

4.3.1. Low Voltage Instrument Transformers.

Values under 1000 V are considered low voltages. Accor-

dingly, L.V. Instrument Transformers require a limited insu-

lation, usually dry, and formed by sheets of paper or poly-

mers. These I.T.s are found in control and measurement

panels, they are small sized and encapsulated in plastic

or resin.

The current transformers used in the porcelain bushings

of power transformers are considered as a separated

group. These are ring-type transformers, whose dimen-

sions depend on the power transformer’s size and voltage

level. The outer isolation of these transformers is the por-

celain bushing of the power transformer itself, and there-

fore, they are manufactured with low voltage isolation,

saving space and isolation.

T.T. Baja Tensión. / V.T. Low Voltage. T.I. Baja Tensión. / C.T. Low Voltage.

24

Hemos comentado ya (4.2.2.) los T.I.(Transformadores

de Intensidad) que se colocan en las subestaciones blin-

dadas con aislamiento gaseoso de SF6. El diámetro inte-

rior suele ser muy grande en estos casos, pues deben

abarcar toda la tubería externa por lo que se encarece el

aparato. Aún así son interesantes ya que su construcción

es muy sencilla y su aislamiento mínimo.

4.3.2. Transformadores de medida para Media Tensión.

Al intervalo de tensiones comprendido entre 1 y 72,5 kV

lo denominamos M.T.(Media Tensión). Es una clasifica-

ción algo arbitraria, pero coincide en líneas generales con

las tensiones empleadas en la distribución de energía

eléctrica. Es una clasificación operativa que va cambian-

do de acuerdo con los usos del mercado a medida que se

van elevando las tensiones de distribución.

En general se pueden considerar los siguientes escalones

de tensión: 7,2 - 12 - 17,5 - 24 - 36 - 52 y 72,5 kV.

Es en M.T. donde fundamentalmente se emplean los apara-

tos de interior. Se tiende a ahorrar espacio al máximo y se

usan por ello T. T. ( Tr a n s f o rm a d o res de Tensión) tipo V. Los

aparatos suelen disponerse en celdas prefabricadas de dis-

tribución y medida buscando al máximo la compacidad. Por

esta razón se modifican a menudo las formas exteriores de

los bornes primarios de acuerdo con los deseos del cliente.

En los aparatos para exterior de M.T. se ha introducido el

uso de la resina cicloalifática (en Europa no muy bien

aceptada) como alternativa a la porcelana. La seguridad y

robustez de diseño se busca insistentemente junto con la

economía.

Se emplean T.I. tipo pasamuros tanto interior-interior

como interior-exterior o exterior-exterior. Sin embargo, no

suelen emplearse ni T.C.M.(Transformadores Combinados

de Medida) ni T.T.C.(Transformadores de Tensión Capaci-

tivos) por no resultar económicos.

4.3.3. Transformadores de medida para Alta Tensión.

Las tensiones superiores a 72,5 kV se llaman A.T.(Alta Te n-

sión). Coinciden generalmente con las tensiones emplea-

das en el transporte de energía eléctrica. De forma general

se pueden considerar los siguientes escalones: 100 - 123

- 145 - 170 - 245 - 300 - 362 - 420 - 525 y 765 kV.

Según se van empleando tensiones mayores para el

transporte se suele hablar de Muy Altas Tensiones

(M.A.T.) y Extra Altas Tensiones (E.A.T.). Hasta hace unos

años 420 kV era E.A.T.; ahora podrían considerarse así

525 kV y 765 kV. Estas clasificaciones son puramente

orientativas y a veces algo desorientadoras. Donde sí

puede establecerse cierta generalidad es en que las ten-

siones de transporte son de A.T.

Todos los T. T. ( Tr a n s f o rm a d o res de Tensión) empleados en

A . T.(Alta Tensión) son de tipo U. Los T. C . M . ( Tr a n s f o rm a d o re s

As mentioned in point 4.2.2., current transformers placed

in gas insulated switchgears (G.I.S.) are quite big. Even

though this makes these transformers more expensive,

they are still of interest due to their simple manufacturing

and minimum insulation needs.

4.3.2. Medium Voltage Instrument Transformers.

Voltages from 1 to 72,5 kV are considered medium vol-

tages. This is an arbitrary classification, but it mainly

matches the voltages used in energy distribution. The

classification is modified according to the market tre n d ,

which shows an increase in the voltage level used for

e n e rgy distribution.

In general we can consider the following range of voltages:

7,2 - 12 – 17,5 – 24 – 36 – 52 and 72,5 kV.

Instrument Transformers used for this voltage range are

mainly indoor transformers. As the main target is to save

space, the voltage transformers are V-type. The equip-

ment is placed in metal enclosed cubicles, searching for

the maximum compactness, and as a result, the primary

terminals are modified in order to meet the customer

requirements.

In outdoor M.V. instrument transformers, cyclo-aliphatic

resin has been introduced as an alternative to the porce-

lain insulator, though this is not widely accepted in Euro-

pe. The design of these transformers looks for the maxi-

mum safety, sturdiness and economy.

Wall bushing type C.T.s are used for indoor-indoor, indoor-

outdoor and outdoor-outdoor installation, but Combined or

Capacitive Voltage Instrument transformers are not used,

as they are uneconomic.

4.3.3. High Voltage Instrument Transformers.

The designation of High Voltage is mainly for voltages over

72,5 kV, used for energy transmission. The most common

values are: 100 - 123 - 145 - 170 - 245 - 300 - 362 - 420

- 525 - 765 and 1000 kV.

The highest voltages are known as Very High Voltage or

Extra High Voltage. Some years ago 420 kV was conside-

red as V.H.V., but nowadays this classification is given to

525, 765 and 1000 kV, classification that we should be

taken just as a guideline.

All voltage transformers used for H.V. are U-type transfor-

mers, and installing combined or capacitive voltage trans-

f o rmers is wor th only in some occasions. Furt h e rm o re ,

almost all H.V. instrument transformers are post-type

t r a n s f o rmers, with porcelain insulator suitable for outdo-

or installation.

25

Combinados de Medida) y T. T. C . ( Tr a n s f o rm a d o res de

Tensión Capacitivos) sí que resultan rentables en algu-

nos casos. Casi todos los aparatos son de tipo columna

y llevan aislador exterior de porcelana. Casi todos los

T. M . ( Tr a n s f o rm a d o res de Medida) de A.T. son de tipo

e x t e r i o r.

Sólo se fabrican para interior aparatos para Laboratorio o

para subestaciones blindadas. Los de laboratorio son

prácticamente iguales que los normales, pero general-

mente se sustituye el aislador de porcelana por un tubo

liso de baquelita. En las subestaciones blindadas se sue-

len distinguir dos casos en la actualidad: aislamiento del

T.T. con aceite o aislamiento del T.T. con el mismo SF6 de

la instalación. Dado que lo normal es aislar los T.T. de A.T.

con aceite, suele tomarse uno de estos y enchufarlo a la

instalación blindada aislada con SF6, separándolo de ésta

mediante un cono de resina.

Como las tensiones son muy elevadas es difícil realizar

programas de aislamiento suficientemente compactos, de

forma que en el caso de los T.T. es común acudir a la

fabricación de bobinas en cascada, con lo que cada una

de ellas lleva sólo el aislamiento correspondiente a una

fracción de la tensión total. Es muy común emplear dos o

cuatro bobinas.

Los T. I . ( Tr a n s f o rm a d o res de Intensidad) no tienen este

p roblema porque la tensión se establece entre los bobi-

nados primario y secundarios, y no entre extremos de

un mismo arrollamiento. Los secundarios se agru p a n

entonces en una caja metálica que se aísla del prima-

rio mediante papel impregnado en aceite. Las tomas

secundarias de B.T.(Baja Tensión) salen de la caja y lle-

gan hasta el bloque de bornes a través de un tubo

metálico. Este tubo lleva un aislamiento en pasamuro s

condensador de papel más aceite con pantallas metáli-

c a s .

5. EXIGENCIAS QUE LA INDUSTRIA IMPONE A LOS

TRANSFORMADORES DE MEDIDA.

Los T.M.(Transformadores de Medida) se fabrican de

forma industrial y para satisfacer necesidades de la indus-

tria. Son pues los usos, necesidades y posibilidades

industriales, y no meros planteamientos teóricos, los que

determinan sus formas y características constructivas y

las prestaciones que alcanzan.

El compromiso entre necesidades y posibilidades indus-

triales toma la forma de normas y especificaciones que

se redactan de común acuerdo entre usuarios, fabrican-

tes y algunas entidades de tipo corporativo que asumen

el papel de árbitro. Al ir coordinándose los mercados,

cada vez más se ejerce una fuerte tendencia hacia la uni-

ficación progresiva de las normas.

Indoor installation H.V. Transformers are specially manu-

factured for Laboratories or gas-insulated switchgears

(G.I.S.). The instrument transformers used in Laboratories

are identical to the common ones, usually substituting the

external insulator for a Bakelite tube.

As the voltages involved in the manufacturing of H.V.

equipment are very high, usually cascade type voltage

transformers are used. In this case, the voltage is distri-

buted between two or four windings.

C u rrent transformers do not offer this disadvantage,

because the voltage is established between the primary

and secondary windings and not between the ends of the

same winding. The secondaries are assembled in a

metallic box, isolated from the primary by oil impre g n a-

ted paper.

The secondary low voltage outputs are guided through a

metallic tube to the secondary terminal box; this tube is

insulated by an oil + paper capacitor wall with metal foils.

5. INDUSTRY REQUIREMENTS FOR INSTRUMENT

TRANSFORMERS.

I.T.s are manufactured on an industrial scale to meet

industrial needs. Their construction and performance cha-

racteristics are therefore determined not by theory, but by

the industry requirements and possibilities.

The compromise between industrial requirements and

possibilities leads to standards and specifications, drawn

up by common agreement between users, manufacturers

and corporate bodies which act as arbitrators. As co-ordi-

nation between markets increases, the tendency for stan-

dards to converge becomes stronger.

5.1. Electrical Requirements.

5.1.1. Accuracy.

Accuracy is the main requirement made to I.T.s. As men-

tioned before, there is a "toll" to be paid for electromag-

netic conversion of energy: the losses in the iron. Further-

more, the current flowing through the conductors causes

additional losses, known as the Joule effect. Due to these

losses, there is a difference in the incoming and the out-

going energy, which means that an error is induced. Since

voltage and current are vectorial in nature, the error is

also vectorial; i.e. there is an error in modulus and an

error in magnitude. These are referred to as ratio and

angle errors, respectively.

Not all measurements in electrical networks are of the

same type or have the same degree of significance; the-

refore, not all have the same degree of accuracy. The high-

est accuracy is required for laboratory measurements

26

5.1. Exigencias eléctricas.

5.1.1. Respecto a la precisión.

La precisión es la propiedad principal que se pide a los

T. M . ( Tr a n s f o rm a d o res de Medida). Quedó dicho que el

empleo de la conversión electromagnética de energía tiene

p é rdidas en el hierro a las que se añaden las pérdidas en

el cobre, es decir, las pérdidas que se producen por efecto

Joule en los conductores al paso de la corriente. Estas pér-

didas son las causantes de que no salga todo lo que entra,

es decir, que se produzca un erro r. Como las magnitudes

eléctricas medidas, tensión e intensidad, tienen carácter

vectorial, el error es también vectorial, esto es, que hay

e rror en módulo y en argumento. Solemos denominarlos

e rro res de relación y de ángulo re s p e c t i v a m e n t e .

Las medidas que se efectúan en las redes eléctricas no

tienen todas igual carácter ni significación, de modo que

en todas ellas no se necesita el mismo grado de preci-

sión. Las medidas de laboratorio, para investigación y

control, y las medidas para contaje, con fines estadísticos

y de venta de energía, son las más precisas. Se realizan

luego contajes y medidas que sirven para controlar pro-

cesos, y por último otras cuyo fin es solamente dar una

idea más cualitativa que cuantitativa de conjuntos de pro-

cesos en curso.

Atendiendo a cada división en lo que respecta a las nece-

sidades, teniendo en cuenta las posibilidades que permi-

ten los materiales y métodos de fabricación actuales, los

errores se cuantifican usualmente como sigue: entre

0,1% y 0,2% para la primera categoría de medidas citada.

El error admitido en la segunda se suele escoger del

0,5%; y entre el 1% y 3% para la tercera, en lo que a

módulo o error de relación se refiere. En lo tocante a error

de ángulo, los valores correspondientes a las categorías

citadas van desde 5 minutos a 1 grado.

( re s e a rch and control) and metering (statistical and

energy sales purposes). After these come process control

metering, and finally measurements intended merely to

give a more qualitative than quantitative idea of a series

of ongoing processes.

With today’s materials and manufacturing methods, the

ratio errors usually considered for the three types of mea-

surement range between 0.1 – 0.2 % for the first type, 0.5

% for the second, and 1 – 3 % for the third. The angle

errors are between 5 minutes and 1 degree.

The growth of electrical grids, together with the rising

demands for electric power in industrially developed coun-

tries, increased the needs to protect these networks

against anomalies. Many of the measurements taken

were used to determine whether relays and other protec-

tive devices should be activated. This field has become

more and more specialized, with specific requirements

being made of I.T.s. These requirements have nothing to

do with greater accuracy (it is enough if errors are within

Diagrama Vectorial del Circuito Equivalente / Vectorial Diagram of the Equivalent Circuit

27

Al ir aumentando las redes eléctricas en tamaño y com-

plejidad y, a un tiempo, tomando más importancia la

e n e rgía eléctrica en las comunidades más desarro l l a d a s

industrialmente, el capítulo dedicado a la protección de

dichas redes frente a funcionamientos anómalos fué

c reciendo también. Así es que muchas de las medidas

eléctricas realizadas tenían como fin alimentar relés y

o t ros instrumentos de protección. Poco a poco este

campo fué especializándose y dando lugar a unas exi-

gencias específicas impuestas a los T.M. y que se diri-

gían no tanto a pedir más precisión, basta con que el

e rror se mantenga dentro de las categorías segunda y

t e rcera mencionadas, sino más bien a asegurar la trans-

misión rápida y fidedigna de los fenómenos anómalos

que tenían lugar.

Puesto que los fallos que se dan comúnmente en las

redes eléctricas traen como consecuencia la aparición de

sobreintensidades y sobretensiones, a veces tan eleva-

das que pueden causar la saturación del núcleo de hierro

del T.M., una preocupación importante en los T.M. dedi-

cados a protección es evitar esta saturación. Al saturarse

el núcleo, la salida secundaria del T.M. ya no se mantie-

ne semejante en su forma y tamaño a la entrada, de

modo que las protecciones montadas en el secundario no

ven lo que realmente está ocurriendo en el primario, o sea

en la red.

Las protecciones deben decidir si actuar o no comparan-

do las condiciones anómalas que detectan con las condi-

ciones normales previsibles de trabajo, para poder decidir

si es que se trata o no de un fallo. Para eso necesitan una

información fidedigna de las señales primarias, aunque

éstas sean muchas veces mayores que las normales de

trabajo para las que está diseñado el sistema.

El sistema de distribución de energía eléctrica actual-

mente en uso se fundamenta en mantener lo más cons-

tante posible la tensión, para lo que, en función de la

potencia generada y absorbida, varía la intensidad. Este

sistema implica que las variaciones de tensión nunca

serán demasiado grandes, como mucho en el orden del

doble de la nominal; pero sí que podrán serlo las varia-

ciones de intensidad, hasta más de mil veces la nominal

en algunos casos. Por eso el comportamiento de los

T.T.(Transformadores de Tensión) y de los T.I.(Transforma-

dores de Intensidad), en lo referente a protección, difiere

bastante.

En los T.I. se define el factor límite de precisión, que indi-

ca las veces que la intensidad primaria a medir puede lle-

gar a ser mayor que la nominal, debiendo mantenerse en

dicho intervalo los límites de error impuestos; esto es, sin

que llegue el núcleo a su saturación.

En los T.T. cuando se prevé su conexión a redes en que

pueden darse casos de faltas que tengan como conse-

cuencia sobretensiones, se exige que puedan soportar

the ranges given above for types two and three) but rather

with ensuring rapid, reliable reporting of any anomaly.

Failures in electrical networks usually entail current or vol-

tage overloads, which are sometimes large enough to

saturate the iron core of an I.T. A major concern in pro-

tection I.T.s is, therefore, the prevention of saturation;

when this happens, the secondary output of the I.T. is no

longer similar to the input in form and size, and the pro-

tective devices mounted on the secondary cannot see

what is really going on in the primary (i.e., in the grid).

Protective devices must compare the detected anomalous

conditions with normal foreseeable working conditions so

that they can determine whether there has been a failure.

To act they need reliable information of primary signals,

even if these are much higher than the normal working sig-

nals for which the system is designed.

Currently, the electricity distribution system is based on

maintaining voltage as constant as possible, while the

current varies depending on the power generated or con-

sumed. This means that voltage variations shall not be

too big (no more than double the rated level), but current

variations may be much larger (up to one thousand times

the rated level in some cases). V.T.s and C.T.s behave,

therefore, quite differently as regards protection.

Puente de medida de la precisión de los T.I.Measuring bridge for C.T. accuracy

Errores límite admitidos (relación y ángulo) según clases de precisión y/o norma.

Accuracy limits admitted (ratio and phase errors) versus accuracy classes and/or standard.

28

1,5 ó 1,9 veces la tensión nominal durante algún t i e m p o ,

que puede llegar a ser de 8 horas, manteniendo la pre c i-

sión. Esto se exige porque, a diferencia de los T.I., en los

que las faltas de sobreintensidad se procura por todos

los medios que tengan muy corta duración, hay veces

que se mantiene la falta de sobretensión durante perío-

dos relativamente prolongados por conveniencias de

e x p l o t a c i ó n .

Este fenómeno de la saturación del núcleo, que no es

favorable en el caso de protecciones, como acabamos de

v e r, sí que resulta interesante si es que se trata de un

T. M . ( Tr a n s f o rmador de Medida) al que van a ir conecta-

dos aparatos de medida. Ya comentamos que los apara-

tos de medida son pequeños y relativamente poco ro b u s-

tos. Normalmente no tienen problema en aguantar el

doble de su tensión nominal, pero desde luego se re s i e n-

ten y estropean si la intensidad es muchas veces supe-

rior a la de diseño. Entonces lo que se hace es diseñar

el T.I. de tal modo que su núcleo se sature cuando la

intensidad crece por encima de un determinado número

de veces la nominal; 5 ó 10 veces suele ser. Así ocurre

que aunque la intensidad primaria siga creciendo, al

estar saturado el núcleo, su valor reflejado en el secun-

dario apenas crece, y los aparatos conectados a él que-

dan protegidos. Al número de veces la nominal que

puede alcanzar la intensidad primaria antes de que deje

de crecer con ella la intensidad secundaria, o sea, antes

de que entre el núcleo en saturación, se llama factor de

s e g u r i d a d .

La precisión exigida a los T.M.(Transformadores de Medi-

da) se comprueba en todos y cada uno de los que salen

de fábrica. Es la cualidad que justifica el uso del T.M. y por

ello se debe estar absolutamente seguro de que la cum-

ple. Se trata por eso de un ensayo de rutina o comproba-

ción individual.

In C.T.s the accuracy limit factor must be defined, indicating

how many times greater than the rated level the primary

current to be measured can be – e.g. 10, 15, 20, etc. The

error limits imposed must be kept below this limit; i.e. the

core must not reach saturation point.

When V.T.s are to be connected to networks in which fai-

lure resulting in overvoltages may occur, they are required

to support 1.5 or 1.9 times their rated voltage for up to 8

hours with no loss of accuracy. This is because it may be

necessary for operational reasons to allow the overvolta-

ge situation to continue for relatively long periods (where-

as in C.T.s all possible efforts are made to minimize the

duration of overcurrent failures).

Core saturation is not favourable in protective devices, but

may be of interest in I.T.s to which measuring devices are

connected. As already mentioned, measuring devices are

small and fairly fragile, able to handle normally twice their

rated voltages with no problems, but can be damaged by

currents much greater than those for which they are devi-

sed. C.T.s are therefore designed so that their cores satu-

rate when the current reaches a multiple of the rated

level, usually 1 or 5. Even if the primary current continues

to increase, once the core is saturated, the level in the

secondary hardly rises at all and the devices connected to

it are therefore protected. The number of times that the

primary current can surpass the rated level before the

secondary current ceases to increase (i.e. before core

saturation) is known as the safety factor.

All I.T.s are checked before leaving the factory to ensure

that they meet accuracy requirements, as this is their

main asset. This is why the accuracy test is considered a

routine test.

Comparación respuesta de un T.I. sin saturar y saturado. / Comparision between responses from a C.T. without and with saturated core .

29

5.1.2. Respecto a otras solicitaciones eléctricas.

A la vista de las solicitaciones a que previsiblemente va a

verse sometido hay diferentes ensayos que se le aplican

además de los de precisión. No todos los aparatos se ven

sometidos a estos ensayos, solamente si es que es pre v i-

sible que vaya a estar expuesto a las condiciones que se

p retende simular. Así, p.e., un aparato que va a utilizarse

como patrón en un laboratorio no se ensayará a onda de

choque, pues no es previsible que vaya a caerle un rayo.

Que un T.I.(Transformador de Intensidad) deba soportar

más de una vez la corriente de cortocircuito a lo largo de

su vida útil es fácilmente previsible. Las consecuencias

térmicas y dinámicas que se desprenden darán lugar a

diferentes ensayos. Se verán más adelante.

Aunque las redes eléctricas actuales están previstas para

funcionar a valores de tensión muy cercanos al nominal,

hay veces en que pueden llegar a ponerse a un valor casi

doble que aquél durante distintos períodos de tiempo. La

magnitud de la tensión alcanzada y del período de tiempo

a considerar variará en las diferente explotaciones y cir-

cunstancias. Por eso al diseñar los T.M. se les dota de un

aislamiento superior al requerido por el valor nominal de

su nivel de tensión.

En las diferentes normas se ha llegado a unos valores de

tensiones generalmente aceptados para la prueba del

poder dieléctrico de los aparatos. Esta comprobación se

realiza de manera individual en cada uno de los T.M.

durante un corto período de tiempo, generalmente un

minuto. Así, la prueba de rigidez dieléctrica entre las dife-

rentes partes de un T.M., constituye un ensayo de rutina:

Secundario frente al primario, cada uno de ellos frente al

núcleo y a tierra o partes metálicas del aparato. Análoga-

mente se procede si hubiera más de un secundario.

5.1.2. Other Electrical Stresses.

A p a rt from perf o rming their main function pro p e r l y, I.T. s

must be suitable for their final location. Various additional

tests can be perf o rmed, depending on the stresses they

may have to suff e r. These tests are not run on all the devi-

ces, but only on those which may have to withstand the

situation simulated in each case (e.g. a device which is to

be used as a laboratory re f e rence pattern is not shock wave

tested because it is not expected to be struck by lightning).

C.T.s may well have to withstand short-circuit currents

more than once in their lifetime. The thermal and dynamic

consequences of this are the subject of several tests, as

will be seen below.

Present day electric networks are designed to operate at

the rated voltage, but occasionally twice this value may be

reached and maintained for varying periods. The voltage

reached and the time to be considered vary according to

use and circumstances, so I.T.s are designed with more

insulation than required for their rated voltage.

The different standards in force lay down generally accep-

ted voltage levels for testing the dielectric power of devi-

ces. These tests are run on each individual I.T., generally

for one minute. The determination of the dielectric

strength between the different parts of an I.T. (the level of

insulation separating them) is a routine test run between

secondary and primary, between each of them and the

core, and finally between each of them against earth or

the metal parts of the device. The process is repeated if

there is more than one secondary.

Según los materiales y procesos de fabricación que se

empleen resulta que el envejecimiento de ellos y la pérdi-

da de características del T.M. será más o menos rápido.

D i ff e rent materials and manufacturing processes lead to

d i ff e rent rates of ageing and loss of characteristics in

I . T.s (i.e. devices which are properly insulated may

remain that way for a long time or may just as well lose

their dielectric pro p e rties quickly).

Generador de impulsos de choque y maniobra.Lightning and switching impulse station

Impulso tipo rayo.Lightning impulse.

30

Esto es, que aunque en un principio aíslen bien, luegopuede ser que sigan aislando durante mucho tiempo oque pierdan su poder dieléctrico en corto plazo.

Se ha comprobado que la rapidez de envejecimientodepende mucho de la homogeneidad conseguida, tantoen el propio material empleado, como en la forma en quese ha dispuesto al fabricarlo, como en las condicioneselectromecánicas a que se halla sometido.

Así es que la selección de los materiales empleados debehacerse con gran cuidado exigiendo la máxima calidad,uniformidad y pureza: resinas, papel, aceites, cintas, con-ductores, chapa magnética, etc.

Ageing has been proved to depend largely on the degreeof homogeneity of the material, how it is manufacturedand the electromechanical conditions to which the unit isexposed.

Materials must therefore be carefully selected on thebasis of predetermined quality, uniformity and purity. Thisapplies to resins, paper, oil, tapes, conductors, magneticplate, etc.

Además se pone buen cuidado en la fabricación para con-seguir buen centrado, uniformidad de aprietes, tempera-turas homogéneas en los tratamientos, eliminación de lahumedad, impregnación total y bien repartida; medianteuna manipulación cuidadosa y el empleo del vacío parasecar e impregnar.

Desde el diseño se tiene ya en cuenta esta exigencia,dando a las superficies determinadas formas bien estu-diadas para que el reparto de los campos eléctrico y mag-nético sea homogéneo y uniforme dentro de unos valoresadecuados. Se prevé además la imposibilidad de encon-trar materiales económicamente perfectos y así, p.e., seaplican varias capas de papel, en vez de una sola de gro-sor equivalente, para que los pequeños gránulos e imper-fecciones que tenga éste no coincidan y no vayan por esode parte a parte de la capa.

Si es que no se consigue buena uniformidad resulta que,al aplicar tensión, el campo eléctrico se distribuye desi-gualmente, solicitando más a unas zonas que a otras. Enlas zonas no homogéneas, inclusiones granulares en elpapel, pequeñas burbujas de gas en la masa de resina,

Care must also be taken when manufacturing to ensuregood centring, uniform tightness, consistent treatmenttemperatures, elimination of moisture and complete,properly distributed impregnation. Careful handling andthe use of vacuum for drying and impregnation achievethis.

These requirements are taken into account from thedesign stage, and surfaces are designed with carefullystudied shapes to ensure an even distribution of electricaland magnetic fields at suitable levels. As perfect mate-rials cannot be procured, various layers of paper areapplied instead of a single layer of the same thickness toavoid any possibility of granules or imperfections reachingfrom one side to the other.

If this uniformity is not achieved, when voltage is appliedthe magnetic field will be unevenly distributed and someareas will be under more stress than others. In unevenareas, granular inclusions in paper, small gas bubbles in

Laboratorio de ensayos de materiales.Materials tests laboratory.

Campo eléctrico en un T.I.Electrical field in a C.T.

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.90.90.8

0.70.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

31

vapor de agua ocluido y similares, se producen pequeñas

descargas que van disgregando y estropeando el dieléc-

trico y eliminando su rigidez.

En las normas y especificaciones se proponen diversos

p rocedimientos para detectar estas descargas nocivas y

se determina la magnitud que pueden alcanzar sin dar

lugar a un envejecimiento pre m a t u ro del T. M . ( Tr a n s f o rm a-

dor de Medida). A este ensayo, que da idea de la calidad

del aislamiento, se le denomina de “descargas parc i a l e s ” .

La caída de rayos es relativamente frecuente en las líne-

as aéreas que componen las redes de transporte y distri-

bución de la energía eléctrica. El rayo es una descarga

eléctrica de muy elevada tensión, muchos millones de vol-

tios, pero poca energía. Si cae sobre una línea se propa-

ga a lo largo de ésta, a veces durante considerables dis-

tancias. Si una onda de tensión de tipo rayo atraviesa un

T.M. supone para su aislamiento un enorme esfuerzo que

dura muy poco tiempo. Por eso se pide que los T.M. pue-

dan soportar una cierta cantidad de rayos siempre que

estos no tengan un valor de tensión exagerado.

Las diferentes normalizaciones establecen como ensayo

tipo el someter a un determinado número de ondas de

choque, de polaridad, forma y magnitud definidas, a los

T.M.(Transformadores de Medida). Decimos “ensayo tipo”

cuando no se realiza en todos y cada uno de los aparatos,

sino solamente en uno de cada tipo, pensando que, si la

fabricación y el diseño han sido similares, todos tendrán

parecidas características.

A veces algunas normas (VDE alemana e IEEE estadouni-

dense, p.e.) se establecen ensayos con onda de choque

cortada a fin de distinguir entre el comportamiento del

aislamiento interno del aparato y el comportamiento del

aislamiento externo.

En determinados casos se pide la realización de este

ensayo bajo lluvia para acercarnos más aún a las peores

condiciones que puedan darse en la práctica.

resin, occluded water vapour, etc., can cause small dis-

charges which break up and damage the dielectric and

destroy its properties.

Standards and specifications propose various ways of

detecting these harmful discharges, and limit the magni-

tude they can reach without causing premature ageing in

the I.T.s. The test which gives an idea of insulation quality

is referred to as "partial discharge test".

Overhead electricity transport and distribution lines are

struck by lightning fairly frequently, which entail very high

voltages (many millions of volts), but little energy. When

they strike a line, they extend along it, sometimes for con-

siderable distances. If a lightning-type voltage wave goes

through an I.T., the insulation suffers an enormous stress

for a very short period. This is why I.T.s are required to

withstand a certain number of lightning strikes, provided

the voltage involved is not extremely high.

The type tests laid out by the different standards require

the I.T.s to undergo a set number of shock waves with pre-

defined polarity, form and magnitude. By "type test" we

mean a test not performed on all devices but only on one

of each type, in the belief that if they are designed and

manufactured similarly, they should all have similar cha-

racteristics.

Some standards (German VDE and US ANSI, for instance)

establish tests with a chopped impulse wave in order to

distinguish between the behaviour of the external and the

internal insulation of a device.

In some cases this test must be carried out in the rain, to

simulate the worst circunstamces which may prevail in

actual conditions.

Dieléctrico con defecto (cavidad).

Defect in a dielectric (cavity)

Metal or carbon

Dielectric

Cavity

Metal or carbon

Representación típica de las descargas parciales.

Formalised discharge pattern.

32

También las maniobras de apertura y cierre de interru p-

t o res dan lugar en las redes de A.T.(Alta Tensión) a sobre-

tensiones transitorias parecidas a las que producen los

rayos, pero con más energía que disipar. Así es que hay

veces que también se pide como ensayo tipo el ensayo a

“onda de maniobra”.

Algunos aparatos van a colocarse en lugares especial-

mente expuestos a caída de rayos de tensión muy eleva-

da. Hay zonas geográficas cuya meteorología incluye un

valor isoceraúnico muy alto. También hay líneas y subes-

taciones en que las maniobras dan lugar a ondas de ten-

sión muy elevada. En estos casos no basta el diseño con-

vencional del aislamiento frente a onda de choque. Enton-

ces se re c u rre al empleo de explosores encapsulados o

p a r a rrayos autoválvula.

La particularidad de las ondas de choque tiene dos ver-

tientes principales. La onda puede desplazarse simple-

mente a lo largo de la línea, con lo que causa enorm e s

d. d. p.(diferencias de potencial) entre puntos muy próxi-

mos entre sí, dando lugar a la destrucción del aislamien-

to que hubiera entre estos. Es claro este problema en el

caso de T. I . ( Tr a n s f o rm a d o res de Intensidad) donde el ais-

lamiento que rodea al conductor primario es re l a t i v a m e n-

te débil. En este caso se coloca un explosor en paralelo

con el arrollamiento de modo que, calibrado a una ten-

sión inferior a la de destrucción del aislamiento, salte

una chispa exterior que consuma la mayor parte de la

e n e rgía del rayo.

La otra posibilidad es que la onda de choque se descar-

gue a tierra desde la línea a través del T.M., destru y e n d o

el aislamiento entre A.T. y B.T.(Baja Tensión). Se colocan

en este caso descarg a d o res exteriores que suelen adop-

tar la forma de cuernos. En el caso del T. T. C . ( Tr a n s f o r-

mador de Tensión Capacitivo) empleado como C.A.(Con-

densador de Acoplamiento) se re c u rre al empleo de para-

rrayos autoválvula colocados en paralelo con la bobina de

d re n a j e .

Hay aún otros fenómenos eléctricos que a veces han de

tenerse en cuenta y que influyen en la elección del apa-

rato y en los ensayos a que se le somete. Así hay re d e s

en que se produce ferro rresonancia dando lugar a

i m p o rtantes sobreintensidades con efectos térmicos y

dinámicos similares a los de cort o c i rcuito. Si la ubica-

ción del T.M. va a ser a mucha altura sobre el nivel del

mar hay que tener en cuenta que la atmósfera estará

e n r a recida y el poder dieléctrico del aire será inferior al

n o rmal, lo que motivará mayores exigencias respecto al

nivel de aislamiento. Habrá similares consideraciones

p a r t i c u l a res a tener en cuenta en zonas costeras muy

húmedas, ambientes muy polucionados, zonas muy

frías o muy calientes. Todas esta condiciones anómalas

afectan al normal diseño eléctrico del aparato y se

suele re c u rrir a ensayos tipo específicos para probar su

a d e c u a c i ó n .

The opening and closing of switches may also cause tran-

sient overvoltages in H.V. networks similar to those cau-

sed by lightning, but with more energy which must be dis-

sipated. Sometimes a switching impulse wave test is also

requested as type test.

Some devices are to be installed in places part i c u l a r l y

exposed to very high voltage lightning strikes, as the

weather in some geographical areas has very high isoke-

raunic levels. The control operation in lines and substa-

tions may cause very high voltage waves. In all these

cases conventional lightning impulse wave insulation is

not enough, so encapsulated spark gaps or auto-valve

a rresters are used.

Lightning impulse waves involve two main problems. The

wave may simply move along the line, causing enormous

potential differences between points very close together,

and thus destroying the insulation between those points.

This might occur mainly in C.T.s whose insulation around

the primary conductor is relatively weak. To prevent this,

a spark gap is fitted in parallel with the winding and set for

a voltage lower than the required to destroy the insulation,

so that an outside spark is set off which consumes most

of the energy from the lightning bolt.

The other possibility is that the lightning impulse wave

may discharge to earth from the line through the I.T., des-

troying the insulation between H.V. and L.V. In this case,

rod-type outside discharge units are fitted. In the case of

C.V.T.s (Capacitive Voltage transformers) used as C.C.

(Coupling Capacitors), auto-valve arresters are needed, fit-

ted in parallel with the drainage coil.

Even other electric phenomena may have to be conside-

red, which can influence the choice of the device and the

test it may have to go through. In some networks a ferro-

resonance effect is produced which causes major overcu-

rrents with thermal and dynamic effects similar to those

of a short circuit. If an I.T. is to be set up far above sea

level, the rarefied atmosphere is to be taken into account,

as the dielectric power of the air will be less than normal

and this may cause insulation problems. Similar compli-

cations may arise in highly humid coastal areas, highly

polluted areas, or very cold or hot areas. All these abnor-

mal conditions are relevant for the electric design of the

devices, and specific type tests are usually performed to

prove suitability.

33

5.2. Otros tipos de exigencias.

5.2.1. Mecánicas.

En caso de que se dé un cort o c i rcuito en una línea en la

que esté intercalado un T. I . ( Tr a n s f o rmador de Intensidad),

pasará por el primario de éste una intensidad que puede

ser tremendamente elevada. La corriente, a su paso por

un conductor, provoca alrededor de él un campo magnéti-

co según dijimos en 2. Al ser la corriente en el caso de cor-

t o c i rcuito mucho más elevada que la nominal, el campo

magnético producido entonces será mucho más intenso

que el habitual para el que se diseña el aparato. Un con-

ductor introducido en un campo magnético tiende a tomar

una posición espacial acorde con las líneas de campo de

aquél. Si el primario del T.I. es bobinado, los campos mag-

néticos creados por la corriente al pasar por los lados con-

trapuestos de la espira se oponen y tienden a deform a r

ésta. Supongamos que la sujeción del primario se haya

p revisto para las condiciones nominales de funcionamien-

to: si la corriente de cort o c i rcuito es suficientemente fuer-

te, la deformación será tal en la bobina primaria que ro m-

perá las sujeciones y destrozará el propio aparato.

Por ello el cliente debe precisar cuál será la amplitud de

la corriente de cortocircuito más elevada que es previsi-

ble deba soportar el T.I. que desea adquirir, para que su

diseño y construcción sean acordes a esas exigencias.

Normalmente, para cada tipo de aparato diseñado que se

mantiene en catálogo, se realiza un ensayo destructivo

de cortocircuito dinámico en la relación más desfavora-

ble, de modo que se fijan los amperivueltas dinámicos

máximos que soporta el T.I. sin estropearse. Este es, por

supuesto, un ensayo tipo.

En el caso de que el T.I. sea paso barra se garantiza que

aguantará cualquier cortocircuito que se produzca en

redes normalmente diseñadas, ya que es el conductor

mismo el que crea el único campo magnético importante

presente y éste no le afecta desfavorablemente a él.

5.2. Other Requirements.

5.2.1. Mechanical.

If there is a short circuit in a line into which a C.T. is inser-

ted, a very high current will flow through the transform e r ’s

p r i m a ry. When current passes through the conductor, it

generates a magnetic field, as explained in point 2 above.

The short circuit current is much higher than the rated

level, so the magnetic field is also much more intense than

that for which the device is designed. A conductor inside a

magnetic field tends to take up a position in space in

a c c o rdance with field lines. If the C.T. primary is wound,

the magnetic fields created by the current as it passes

t h rough the opposite sides of each turn, clash and tend to

d e f o rm the winding. As the primary attachment system is

designed for the rated operating conditions, a short circ u i t

c u rrent strong enough may deform it to the point of bre a k-

ing its attachment and destroying the whole device.

Customers must therefore indicate the highest short-cir-

cuit current they expect the C.T. to suffer, so that the unit

may be designed and manufactured accordingly.

Dynamic short - c i rcuit destructive tests at the most unfa-

vourable ratio are normally carried out on each design type

stated in the catalogue, to determine the maximum num-

ber of dynamic ampere - t u rns that each type of C.T. can

withstand without damage. This is, of course, a type test.

If the C.T. is of the fixed straight bar type, it is guaranteed

to withstand any short-circuit occurring in normally desig-

ned networks, as the conductor itself creates the only

major magnetic field present, and this has no harmful

effects on it.

In outdoor facilities, conductors are suspended from insula-

tion chains, or sometimes from I.T.s, in which case they pull

h a rd on the primary terminals. Expecting these situations,

type tests are also perf o rmed to determine the maximum

s t resses allowed on the terminals in the diff e rent directions.

Esfuerzos electromecánicos en primario bobinado.

Electromechanical stresses on primary winding.

Esfuerzos mecánicos en un transformador.

Mechanical stresses on a transformer.

34

En el caso de instalaciones a la intemperie los conducto-

res están suspendidos de cadenas aisladoras. Hay veces

que se sujetan directamente a los T.M. y ejercen un tiro

importante sobre los bornes primarios de estos. También

se hacen ensayos tipo sobre esfuerzos en los bornes en

las diferentes direcciones para prevenir estas exigencias.

Hay lugares en que la acción del viento puede ser muy

importante y su empuje debe tenerse en cuenta a la hora

de elegir el T.M. (Transformador de Medida).

En zonas donde se producen temblores de tierra y terre-

motos debe preverse la adecuación del T.M. elegido para

soportar también este tipo de esfuerzos vibratorios. Hay

ensayos tipo adecuados a fenómenos de esta especie.

5.2.2. Térmicas.

Todos los T.M. tienen pérdidas internas que se convierten

en calor. Hay pérdidas por efecto Joule en los arrolla-

mientos conductores y hay pérdidas en el hierro por

corriente de Foucault e histéresis. También hay pérdidas

en el dieléctrico por corriente de pérdidas; al aumentar la

temperatura crecen mucho éstas y pueden llegar a ser

importantes. Todo este calor que se produce interiormen-

te, debe ser trasladado al ambiente sin que su tempera-

tura alcance valores tan elevados como para que puedan

dañarle o envejecerle prematuramente.

Los T.M. se diseñan para que esto sea posible en condi-

ciones normales de régimen nominal, e incluso bajo con-

diciones anómalas especificadas en normas. Habida

cuenta, además, de que las condiciones ambientales

exteriores pueden variar enormemente de una estación a

otra y de una zona geográfica a otra. Así es que en nor-

mas se dan valores máximos y mínimos de temperatura y

la altitud máxima sobre el nivel del mar. En estas condi-

ciones se realizan ensayos tipo.

En caso de cor t o c i rcuito u otros fenómenos que pro d u z-

can fuer tes sobreintensidades, como el de ferro rre s o-

nancia, las pérdidas por efecto Joule se hacen tre m e n-

das. Si las protecciones no actúan a tiempo, el T.M. se

podría quemar por calentamiento. Por tal motivo los

t r a n s f o rm a d o res deben soportar sin dañarse durante un

c o rto tiempo, generalmente 1 segundo, este sobre c a-

lentamiento, dando tiempo a que actúen las pro t e c c i o-

nes. Este efecto térmico de los cor t o c i rcuitos e intensi-

dades de corta duración se prevé en el diseño del apa-

rato y se adecúa a la petición del cliente, que debe

hacerlo en función de la potencia de cor t o c i rcuito que

tenga en su red. Es objeto igualmente del ensayo tipo

c o rre s p o n d i e n t e .

La acción meteorológica es muy importante en este tema y

hay un sinfín de circunstancias a tener en cuenta: lugare s

muy fríos o muy calientes, grandes precipitaciones o fuert e

humedad ambiente. Zonas que pasan de temperaturas

In locations subject to high winds, the push of the wind

must be taken into account when choosing an I.T. In areas

subject to earth tremors or quakes, the I.T. chosen must

be suitable for the vibratory stresses caused in such cir-

cumstances. These are type tests to determine suitability

in these cases.

5.2.2. Thermal.

All I.T.s suffer internal losses which are converted into

heat. There are losses due to the Joule effect in conduc-

tor windings and core losses due to Foucault currents and

hysteresis. There are losses in the dielectric due to lea-

kage currents. When the temperature rises these losses

increase considerably and can become significant in lar-

ger I.T.s. All the heat produced in I.T.s must be transmit-

ted to the atmosphere to prevent damages due to heating

or suffer premature ageing.

I.T.s are designed to do this adequately in normal running

conditions and also under certain anomalous conditions

specified in standards. External environmental conditions

can vary enormously from one season and one geograp-

hical area to another. The maximum and minimum tempe-

rature, and maximum altitude above sea level are there-

fore indicated in standards. Type tests are performed

under the conditions indicated.

If there are short-circuits or other events which cause

heavy overcurrents, such as ferro-resonance, the losses

due to the Joule effect become very large indeed. If the

protective devices fail to act on time the I.T. will burn out.

Transformers may be able to withstand such overheating

without damage for a short time (generally one second) to

give the protective devices time to cut in. This thermal

effect of short-circuits in short duration currents is taken

into account in design, and devices are made to suit the

customer’s requirements. Customers must indicate the

short- circuit power in their networks. There are also type

tests for these situations.

Weather effect is very important here, and there are many

circumstances to be considered. These include v e ry hot or

Amortiguadores / Dampers.

35

elevadísimas a otras muy frías en cuestión de horas.

L u g a res en que la humedad ambiente cambia desde su

práctica inexistencia a valores de saturación y otras con-

diciones climáticas y ambientales que se deben con-

templar en cada caso y

según sus consecuencias

s o b re el normal diseño del

T.M. y su comport a m i e n t o

t é rm i c o .

5.2.3. Químicas y otras.

Los materiales de que está

fabricado el T.M.(Transfor-

mador de Medida) deben

ser resistentes a las agre-

siones químicas del

ambiente donde aquél se

ubique. La corrosión de las

p a r tes metálicas en

ambientes costeros, húme-

dos, fuertemente polucio-

nados y de atmósfera agre-

siva, obliga a estudiar la

naturaleza de estos empleando inoxidables, recubrimien-

tos por electrodeposición -metalizado, galvanizado, cro-

mado, imprimaciones y pinturas.

cold locations, heavy rainfall or high humidity, locations

w h e re the temperature can vary from very high to very low

in a matter of hours, location where the humidity varies

f rom almost zero to saturation and many other meteoro l o-

gical and environmental con-

siderations. All these must

be taken into account in

each case, in accord a n c e

with their consequences, for

the design and thermal per-

f o rmances of I.T. s .

5.2.3. Chemical and Others.

The materials used to make

I.T.s must be resistant to

attack from chemicals in

the environment where the

devices are located. The

nature of aggressive subs-

tances must be studied.

The corrosion of metal

p a r ts in humid, coastal

a reas or heavily polluted

areas with aggressive atmospheres can make it neces-

sary to use stainless steel, electroplated coatings (meta-

lled, galvanising, chrome-plating, etc.) primers and paints.

36

Aletas de porcelana. / Porcelain sheds.

Se eligen cuidadosamente las resinas que han de quedar

al exterior. La acción ultravioleta de los rayos solare s

puede afectarlas. La formación de ozono alrededor de las

p a rtes de A.T.(Alta Tensión) obliga a cuidar el que haya

suficiente ventilación y que las gomas, lacas, pinturas y

o t ros elementos no se vean degradados por su acción.

La lluvia, el granizo, la nieve y el hielo forman caminos

c o n d u c t o res sobre las superficies aislantes de modo que

se provee a éstas de aletas de formas y tamaños dife-

rentes, de resaltes y bajorrelieves que dificulten su for-

mación. El polvo de carbón y combinados de azufre, en

zonas mineras e industriales, forman también, aliados

con los accidentes atmosféricos mencionados, barros y

costras conductoras que además producen agresión quí-

m i c a .

Las tormentas de arena abrasionan la superficie de los

materiales destruyendo los tratamientos que pre t e n d e n

p roteger éstos, por lo que deben hacerse especiales o

más gruesos.

Todas estas exigencias, bien por separado, ya juntas,

obligan a estudiar cuidadosamente el diseño del T. M .

para adecuarlo a su misión y su emplazamiento. Cuando

las circunstancias se apartan mucho de lo común pun-

tualizado en normas, cliente y fabricante se entienden

d i rectamente y dan lugar a unas especificaciones que

contemplan una serie de ensayos especiales para el pedi-

do concreto de que se trate, o bien forman parte del cré-

dito que se da a una empresa en vir tud de su trayectoria

en el mercado y la confianza y reputación que haya sabi-

do acumular.

Resins used on the outside of devices must be studied

c a refully to determine whether the ultraviolet rays in sun-

light can affect them. Ozone is formed around H.V. Part s ,

so sufficient ventilation must be ensured to prevent ru b-

b e r, lacquer, paint and other elements from being dama-

ged by ozone action.

Rain, hail, snow and ice form conductive paths over the

insulator surface, so these components are made with

vanes of diff e rent shapes and sizes, with ridges and

d e p ressions to hinder the formation of such paths. Coal

dust and sulphur compounds in mining and industrial

a reas can also combine with the mentioned atmospheric

conditions to form mud and chemically aggressive incru s-

tations, too.

S a n d s t o rms abrade surfaces and destroy protective coa-

tings, so that special or extra-thick coatings must be

u s e d .

Whether they occur separately or together, these re q u i re-

ments mean that I.T.s must be designed with care to suit

their jobs and locations. When circumstances are very

d i ff e rent from those indicated in the standards, the cus-

tomer and manufacturer must get together and draw up

specifications including special tests for the specific

o rder in question. Altern a t i v e l y, this may be left in the

hands of the company as a mark of the customer’s tru s t

in its re c o rd and the reputation it has built up for itself.

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