CONOCIMIENTOS DE TRANSFORMADORES Y

OPERACIONES DE SUBESTACIONES

En la supervisin, control y proteccin de una subestacin se hace necesaria la

medicin de algunas magnitudes elctricas que permiten conocer el comportamiento del

sistema. Adems, las seales obtenidas a travs de los transformadores de medida y

proteccin son utilizadas para alimentar el equipo de proteccin, que entra en operacin

cuando se presentan interferencias en el sistema.

Para tener acceso a la informacin anterior, se hace necesario el empleo de

transformadores de medida y proteccin, que reduzcan a valores no peligrosos las

magnitudes elctricas (intensidad, tensin, etc.) Por lo anterior se hace necesario el

conocimiento de este tema por parte del operador de una subestacin. En el desarrollo

de la presente unidad se analizaran diferentes tipos de transformadores, conexiones

tpicas y de los valores estandarizados de las magnitudes elctricas.

TRANSFORMADORES DE MEDIDA Y PROTECCION

La funcin de los transformadores de medida o proteccin es reducir a valores no

peligrosos y normalizados la tensin y la corriente de una red elctrica, evitando la

conexin directa entre los instrumentos y los circuitos de alta tensin que seria peligroso

para el operario. Por lo anterior se conocen como equipos destinados a alimentar

voltmetros, ampermetros, rels, etc. En general se les llama transformadores de

intensidad y transformadores de tensin.

Transformadores de intensidad: Son aquellos en los cuales la intensidad en el

secundario es, en las condiciones normales de uso, directamente proporcional a la

intensidad en el primario y desfasada con relacin a la misma un ngulo prximo a cero,

par un sentido apropiado de la polaridad de las conexiones.

Transformadores de tensin: Son aquellos en los cuales la tensin, en el secundario

es, en las condiciones normales de uso, directamente proporcional a la tensin primaria

y desfasada con relacin a la misma un ngulo prximo a cero, para un sentido

apropiado de la polaridad de las conexiones.

CONCEPTOS BSICOS

Potencia de precisin: Es la mxima carga que debe alimentar el transformador sin

sobrepasar el error de relacin, es decir la precisin del transformador.

Burden: Es la carga que se debe conectar al transformador sin alterar la precisin. El

burden de un transformador es sinnimo de la potencia del mismo.

Precisin: Es el porcentaje de error en la medida cuando el transformador tiene

conectada un carga de precisin o burden.

Intensidad nominal de seguridad: (IPS) Es la intensidad primaria para la cual el

transformador ha comenzado a saturarse.

Factor de seguridad: (Fs) Es la relacin entre la intensidad nominal de seguridad y la

intensidad primaria nominal.

Transformadores de gama extendida: Son aquellos transformadores de intensidad

para medida cuyas caractersticas de precisin y calentamiento se extienden a valores

de la intensidad primaria superior al 120/o de la nominal.

Carga: Es la impedancia del circuito exterior alimentado por el circuito secundario del

transformador, expresado en Ohmios, con indicacin de su factor de potencia aparente

en voltiamperios que absorbe para la magnitud (intensidad voltaje) secundaria nominal.

Factor de tensin: Es el factor por el que hay que multiplicar la tensin primaria, para

determinar la tensin mxima, de un transformador de tensin, a la que este puede

cumplir las especificaciones de precisin y calentamiento.

QUE ES LA CALIDAD DE LA POTENCIA ELCTRICA? 1. INTRODUCCIN La percepcin de la calidad no es nica, est muy relacionada con el tipo de equipos

del usuario y de la forma como este los opera. Dos usuarios conectados a la misma

red, pueden tener una opinin muy diferente de la calidad del servicio que se les presta.

Igualmente, para un usuario, esta percepcin de la calidad puede cambiar con el tiempo

debido a la adquisin de equipos cada vez ms sofisticados.

Aunque internacionalmente el concepto de calidad de potencia se refiere

fundamentalmente a la calidad del voltaje, en el pas, debe incluirse la continuidad o

confiabilidad del suministro, teniendo en cuenta que su efecto es muy importante para

los usuarios y considerando los bajos niveles de confiabilidad existentes en la mayora

de las empresas distribuidoras. Esto hace que el concepto de la calidad de potencia

deba expresarse en un trmino ms amplio como sera el de Calidad del Servicio.

2. ORIGEN DE LOS PROBLEMAS DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA ELCTRICA Hoy en da las perturbaciones sobre los sistemas se han agravado debido a hechos

tales como :

La revolucin de la electrnica que ha creado equipos muy sensibles a los disturbios

y a las interrupciones, especialmente aquellos con funciones de memoria. A su vez,

estos equipos tienen caractersticas altamente no lineales, que contribuyen

considerablemente al deterioro de la onda de voltaje en la red.

Los eventos de maniobras de bancos de condensadores y cadas de voltaje

asociadas con fallas remotas, que nunca ocasionaban problemas en el pasado,

ahora pueden producir problemas en los equipos de los usuarios.

Cargas de usuarios que incrementan los componentes de armnicos en las

corriente, las cuales pueden magnificarse en los sistemas de distribucin, debido a

condiciones de resonancia.

3. PARMETROS DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA ELCTRICA

Variacin de la potencia

Variacin de la amplitud

Variacin de la forma de onda

Desbalalance

Continuidad

4. ATRIBUTOS DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA ELCTRICA

Interrupciones

Sobretensiones

Bajo Voltaje

Cadas de voltaje (Sag)

Elevacin momentnea de voltaje (Swell)

Elevacin de voltaje

Flicker ( sensacin visual)

Picos de voltajes

Armnicos

Interarmnicos

5. CALIDAD DEL VOLTAJE

5.1. Caractersticas

Ninguna distorsin de la onda

Libre de ruido

Magnitud Constante

Frecuencia Constante

Continuidad

5.2. Voltaje en estado estable

Prcticamente todos los equipos estn diseados para operar normalmente dentro de

un rango de voltajes de estado estable, teniendo en cuenta el perfil de voltajes en

alimentadores desde las subestaciones. La magnitud de las cadas de voltaje o

regulacin permitida debe estar coordinada con los rangos de operacin de los equipos

y las empresas Electrificadoras deben respetar los lmites impuestos para permitir la

operacin normal de los equipos y evitar daos y perjuicios a los usuarios.

La norma ANSI C84.1, establece dos rangos de valores de voltaje de estado estable

permitidos y estos rangos estn relacionados con la cantidad de tiempo que el punto de

servicio permanece dentro de los rangos.

5.3. Transitorios de Voltaje

Las variaciones transitorias del voltaje son problemas frecuentes para los usuarios con

equipos sensibles o con computadores. Estos transitorios pueden ser causados dentro

de la instalacin misma del usuario por la maniobra de equipos o por el efecto de

fenmenos externos tales como las descargas atmosfricas o la maniobra de equipos

en la red o de otros usuarios.

5.4. Magnificacin de voltajes transitorios

Parmetros ms relevantes para la magnificacin, y que se deben tener en cuenta para

un anlisis paramtrico :

Capacidad de corto circuito en el punto donde se maniobra el condensador

Tamao del condensador a ser maniobrado

Capacidad del transformador del usuario

Tamao del condensador del usuario

Amortiguamiento del sistema

5.5. Armnicos

Tericamente la onda de voltaje suministrada a un usuario y la corriente resultante, son

ondas senoidales perfecta. Sin embargo, esto no es as, ya que estas ondas se

distorsionan por las caractersticas de las cargas y de los transformadores. En el caso

del tercer armnico generado en los transformadores, las conexiones delta-ye, mitigan

el efecto a lo largo del sistema, por ser corrientes de secuencia cero.

6. CALIDAD DE LA POTENCIA ELCTRICA EN UN AMBIENTE INDUSTRIAL

El anlisis de un sistema industrial y los problemas asociados de calidad, requieren :

Tener un conocimiento de los tipos de cargas, en cuanto a la generacin de

armnicos y a su sensibilidad a las perturbaciones.

Anlisis de las cadas de voltaje

Anlisis de armnicos

Anlisis de sobrevoltajes

Elementos de medicin y monitoreo

7. CALIDAD DE LA POTENCIA ELCTRICA EN UN AMBIENTE COMERCIAL

Los usuarios comerciales estn utilizando sistemas de iluminacin de alta eficiencia,

elementos de potencia maniobrales(mquinas de fax, copiadoras, etc) y sistemas de

aire acondicionado con ASDs, que ocasionan altos niveles de armnicos en las

instalaciones comerciales, afectando sus mismos equipos o de otros situados

elctricamente adjuntos. Las corrientes armnicas generadas en estas instalaciones

ocasionan sobrecalentamiento en los transformadores y corrientes altas por el neutro.