TRANSFORMADORES
DE TENSIÓN (T.T.)
Los transformadores
de tensión, tienen por objeto alimentar los aparatos de medida, contaje y
protección a unas tensiones suficientemente pequeñas para poder ser aplicadas a
dichos aparatos y con un potencial a masa o entre fases de valor no peligroso
para el aislamiento de los aparatos, y para las personas.
En los transformadores
de tensión, la tensión secundaria es, en las condiciones normales de uso,
prácticamente proporcional a la tensión primaria y desfasada con relación a la
misma un ángulo próximo a cero, para un sentido apropiado de las conexiones.
La normativa
aplicable a los transformadores de tensión es la IEC 61.869 e IEE C 57.13
Elementos
constitutivos
Bornes primarios
Permiten la
conexión en paralelo del T.T. entre los puntos cuya tensión desee medirse.
Suelen indicarse con las nombres P1 y P2.
La conexión puede
realizarse entre 2 fases (tipo V) o entre fase y tierra (tipo U). Para alta
tensión las medidas siempre son fase-tierra conectado al terminal P2
interiormente a tierra.
Devanado primario
El devanado
primario de un transformador de tensión, se conecta en paralelo entre los dos
puntos donde se desea medir la tensión.
La medida puede
realizarse entre fases (T.T. tipo V) o entre fase y tierra (tipo U). En este
segundo caso el terminal P2 puede estar conectado a tierra dentro del
transformador o bien salir aislado.
Se utiliza hilo de
cobre esmaltado, formando una o dos bobinas, en capas de ejecución
antiresonante, que permiten repartir uniformemente las sobretensiones
transitorias.
Devanado secundario
El devanado
secundario alimenta los circuitos de tensión de uno o varios aparatos de medida
conectados en paralelo.
Puede disponer más
de un secundario, si bien van bobinados en un único núcleo por lo que no son
independientes entre sí, y la carga de un secundario influye en la precisión de
los otros.
Transformador T.T.
con dos secundarios
Núcleo magnético
Los transformadores
de tensión están constituidos por un único núcleo rectangular de sección
cruciforme.
Sobre el núcleo se
bobinan todos los secundarios que se deseen disponer, de forma que la capa en
un secundario influye en la precesión de los demás.
Normalmente se
constituyen de chapa magnética de acero al silicio, de grano orientado y bajas
pérdidas, recocidos para recuperar sus características óptimas.
Bornes secundarios
Permiten la
alimentación de los circuitos de tensión de uno o varios aparatos de medida
conectados en paralelo.
Carcasa
La carcasa
proporciona el soporte, la envolvente protectora, un medio conductor térmico
para el transformador.
Elementos constitutivos de Transformadores de Tensión inductivos para AT exterior
y MT interior
El sistema más extendido para servicio interior y media tensión es el transformador encapsulado en sesión epoxy cuyo proceso de colado se realiza bajo vacío. La función de la sesión epoxy, además de soporte mecánico, es la de aislamiento eléctrico tanto interno como externo.
Para servicio exterior y media tensión la técnica de aislamiento utilizada es diferente siendo frecuente el uso de papel-aceite. También se usa papel + gas SF6 para el aislamiento entre espiras de los bobinados.
En altas tensiones se utilizan cerámicas para el aislamiento.
Transformadores
de tensión inductivos (TTI)
Estos
transformadores son del tipo electromagnético, o sea, constituidos en su
versión más simple, por un núcleo magnético con arrollamiento primario
conectado a la línea, y un arrollamiento secundario al que se conectan los
aparatos. Son análogos pues a los transformadores de potencia.
Presentan las
siguientes ventajas sobre los transformadores de tensión capacitivos:
- La tecnología de los transformadores inductivos es competitiva en precio para las tensiones nominales < = 245 KV
- La exactitud no tiene variación con la frecuencia y/o temperatura.
- Óptima respuesta a transitorios
- Pueden ser utilizados como elemento de descarga de líneas
- Mayor capacidad de carga
TTI de Media
Tensión para interior
TTI inductivos de
alta tensión para exterior
Transformadores
de tensión capacitivos (TTC)
Son los transformadores
de tensión formados por un divisor capacitivo y un elemento electromagnético.
El divisor capacitivo Asimismo, (DC) consta de dos condensadores, C y C conectados en serie
como se indica en la siguiente figura con el fin de obtener un borne de tensión
intermedia, al que se conecta una inductancia L
y un transformador de tensión intermedia (TTI) de tipo inductivo.
La respuesta de un
TTC en régimen transitorio, no es tan rápida como la de un TT inductivo, y en
ciertos casos, las exigencias de las protecciones rápidas no permiten la
utilización de TTC. Sin embargo, los
TTC, además de su utilización para medida y protección, permiten utilizar la
línea alta tensión para comunicación mediante corriente portadora de alta
frecuencia. Cuando el proyecto de la instalación no presenta sistema de onda
portadora (Carrier), los transformadores de tensión no necesitan ser del tipo capacitivo,
siendo perfectamente aceptable la utilización de los inductivos.
Esquema elemental
de un TTC
Placa
de características
Los transformadores
de tensión deben llevar como mínimo las indicaciones siguientes:
El nombre del constructor o
cualquier otra marca que permita su fácil identificación.
El número de serie y la
designación del tipo
Las tensiones nominales primaria
y secundaria (por ejemplo, 22000/110 V).
La frecuencia nominal (por
ejemplo, 50 Hz).
La potencia de precisión y la
clase de precisión correspondiente (por ejemplo, 50 VA clase 1,0).
Nota: Cuando existan dos
arrollamientos secundarios separados, las indicaciones deben incluir la gama de potencias de precisión de cada
arrollamiento secundario en voltamperios,
así como la clase de precisión correspondiente y la tensión nominal de cada arrollamiento.
La tensión más elevada de la red
(por ejemplo, 24 kV).
El nivel de aislamiento nominal
(por ejemplo, 50/125 kV).
Nota: Éste punto
puede combinarse con el anterior en una indicación única (por ejemplo 24/50/125
kV).
Placa de
características de un transformador de tensión para medida
Niveles de tensión
para arrollamientos primarios de transformadores:
Además, cuando se
disponga de espacio suficiente:
El factor de tensión nominal y
duración nominal correspondiente.
El factor de tensión nominal es
el factor por el que hay que multiplicar la tensión primaria nominal, para determinar la tensión máxima para la
que el transformador debe cumplir con
las especificaciones de calentamiento y precisión correspondientes.
El factor de tensión se indica
junto con la duración admisible de la tensión máxima de funcionamiento.
Valores normales del factor de
tensión asignado:
Son admisibles
tiempos asignados menores por acuerdo entre fabricante y usuario.
Marcado
de bornes en un T.T.
Los bornes deberán
estar marcados de una forma clara e indeleble sobre su superficie o en su
proximidad inmediata. Según la norma IEC 61869-2:
Las marcas P1 y P2
designan los bornes de arrollamiento primario.
Las
marcas S1 y S2 designan los bornes de arrollamiento secundario.
Los
bornes con las marcas P1 y S1 son de la misma polaridad.
En
las siguientes figuras se indican algunas conexiones de T.T.
Según la norma
IEEE/ANSI se debe utilizar la letra H para el primario y la letra X para el
secundario. Si existen varios secundarios, se pueden utilizar las letras Y, Z,
V, etc. La polaridad viene indicada por un número después de cada letra: por
ejemplo, H1, H2, X1, X2, etc., correspondiendo los números impares a los bornes
que son de la misma polaridad.
¿Cómo
se conecta un T.T.?
Los
transformadores de tensión se conectan a la línea en derivación (como un
transformador de potencia). Su primario está sometido pues a la plena tensión
de la línea.
Los
TT para conexión entre fases tienen dos bornes (polos) primarios aislados. Los
previstos para conexión entre fase y masa (tierra), tienen un solo borne
primario aislado. El otro borne no precisa estar aislado ya que es el que se
conecta a tierra.
Por
razones de seguridad se conecta a tierra uno de los bornes de cada secundario,
por ejemplo el S1 o bien el 1S1 y el 2S1, si son dos secundarios.
En
un T.T. no se debe dejar NUNCA el secundario en cortocircuito. Si no hay carga
conectada, dejar el circuito abierto. Se puede proteger el TT contra
cortocircuitos, colocando fusibles o disyuntores en el circuito secundario,
pero hay que tener en cuenta que un fallo de estos dispositivos puede dar lugar
al funcionamiento intempestivo del sistema de protección de la subestación.
Símbolos normalizados de transformadores de tensión
Tipos de medida con T.T.
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