Quito - Ecuador

NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2128:2013 Primera revisión

TRANSFORMADORES. REQUISITOS DE FUNCIONAMIENTO

EN CONDICIONES DE ALTITUD Y TEMPERATURA

DIFERENTES DE LAS NORMALIZADAS.

Primera edición TRANSFORMERS. OPERATION SPECIFICATION IN ALTITUDE AND TEMPERATURE CONDITIONS OTHER THAN STANDARDS.

First edit ion

DESCRIPTORES: Ingeniería eléctrica, transformadores, requisitos. EL 04.02.410 CDU: 621.314.2.365 CIIU: 4101 ICS: 29.180

CDU: 621.314.2.365 CIIU: 4101 ICS: 29.180 EL 04.02.410

2013-346 -1-

Norma Técnica Ecuatoriana Voluntaria

TRANSFORMADORES. REQUISITOS DE FUNCIONAMIENTO EN CONDICIONES DE ALTITUD Y TEMPERATURA

DIFERENTES DE LAS NORMALIZADAS.

NTE INEN 2128:2013

Primera revisión 2013-06

1. OBJETO 1.1 Esta norma establece los requisitos de funcionamiento que deben cumplir los transformadores de distribución sumergidos en aceite con refrigeración natural, cuando operan bajo condiciones de altitud y temperatura diferentes de las normalizadas en la NTE INEN 2119. 2. DEFINICIONES 2.1 Para los efectos de esta norma, se adoptan las definiciones contempladas en la NTE INEN 2110. 3. DISPOSICIONES GENERALES 3.1 Condiciones usuales de servicio. Los transformadores a los cuales se refiere la presente norma deben ser adecuados para operar a los kVA nominales, en las siguientes condiciones usuales de servicio. 3.1.1 Temperatura. Límite de temperatura con refrigeración con aire. La temperatura del aire refrigerante (temperatura ambiente máxima instantánea) no debe exceder de 40 °C; la temperatura promedio de dicho aire se calcula mediante el promedio de lecturas consecutivas tomadas cada hora durante 24 horas y no excederá de 30

oC.

Cuando el transformador funcione a la intemperie, puede tomarse el promedio de las temperaturas máxima y mínima diaria. El promedio obtenido en esta forma es ligeramente mayor que el promedio diario real en una cantidad no superior a 0,27 °C. Límite de temperatura del líquido. La temperatura superior del líquido del transformador (cuando opere) no debe ser inferior a -20°C. Las temperaturas del líquido por debajo de -20 °C no son consideradas como condiciones usuales de servicio. Límite de temperatura con refrigeración de agua. La temperatura del enfriamiento con agua (la temperatura ambiente) no excederá los 30 °C, y la temperatura media del agua de refrigeración para cualquier periodo de 24h no excederá los 25 °C. La temperatura mínima del agua no será menor que 1 °C, a menos que el agua de refrigeración incluya adecuados anticongelantes para la operación de -20 °C. 3.1.2 Altitud. La altitud no debe exceder de 1 000 m.s.n.m. Para altitudes mayores, se realizarán las correcciones necesarias especificadas en esta misma norma. 3.1.3 Suministro de voltaje. La forma de onda del suministro de voltaje será aproximadamente sinusoidal, y los voltajes de fase de suministro de un transformador polifásico serán aproximadamente iguales en magnitud y desplazamiento de tiempo. 3.1.4 Corriente de carga. La corriente de carga debe ser aproximadamente sinusoidal. El factor de armónicos no excederá 0,05 por unidad. 3.1.5 Funcionamiento por encima de voltaje nominal o por debajo de la frecuencia nominal 3.1.5.1 Capacidad. El transformador deberá ser capaz de:

(Continúa)

DESCRIPTORES: Ingeniería eléctrica, transformadores, requisitos.

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a) Operar de forma continua por encima del voltaje nominal o por debajo de la frecuencia nominal, a los

kVA nominales máximos para cualquier tap, sin exceder los límites de aumento de temperatura observable en conformidad con (NTE INEN 2126) cuando todas las siguientes condiciones prevalecen:

1) Voltaje secundario y voltios por Hertz no excedan el 105% de los valores nominales. 2) Factor de potencia de la carga es 80 % o mayor. 3) La frecuencia es al menos 95 % del valor nominal.

b) Operar continuamente por encima de voltaje nominal o por debajo de la frecuencia nominal, en

cualquier tap sin carga, sin exceder los límites de aumento de la temperatura observable de conformidad con NTE INEN 2126 (límites del aumento de temperatura observable), cuando ni el voltaje ni los voltios por hertzios exceden del 110 % de los valores nominales.

Para los transformadores de multi-devanado o autotransformadores, 3.1.5.1 sólo se aplica a las condiciones de carga específicas utilizadas como base de diseño. Estas condiciones de carga implican una coordinación simultánea de carga de kVA de entrada y salida, factores de potencia de la carga, y combinaciones del devanado del voltaje [ver 4.2.1.10 ]. Las diferencias en la regulación de la carga y del voltaje para varios bobinados de salida pueden prevenir la obtención simultánea del 105% de voltaje en todos los terminales de salida. En ningún caso, los kVA de salida especificados para cualquiera de las condiciones de carga requieren condiciones de carga de cualquier devanado de entrada en exceso de su valor nominal. 3.1.5.2 Voltaje máximo permanente de operación del transformador. El Voltaje máximo permanente de operación del transformador no debe exceder los niveles especificados en la norma ANSI C84.1. Las condiciones del sistema pueden requerir las relaciones de transformación de voltaje involucrando voltajes del tap mayor que los de voltaje máximo del sistema para fines de regulación. Sin embargo, el voltaje apropiado máximo del sistema debe ser observado bajo condiciones de operación. 3.1.6 Operación al aire libre. A menos que se especifique lo contrario, los transformadores deben ser adecuados para operar al aire libre. 3.1.7 Operación de reducción. A menos que se especifique lo contrario, los transformadores deben ser diseñados para operación de reducción. 3.1.7.1 Transformadores elevadores de generadores. Los transformadores identificados como transformadores elevadores de generadores deberán estar diseñados para operación de elevación. 3.1.7.2 Transformadores vinculadores de sistemas. Los transformadores identificados como transformadores o autotransformadores vinculadores de sistemas deberán estar diseñados para operación de reducción, u operación de elevación o ambos, según lo especificado por el usuario. 3.1.8 El tanque o Cuba. Los límites de temperatura y pruebas se basarán en el uso de un acabado de pintura de la superficie de pigmento no metálico. Cabe señalar que las pinturas de laminillas metálicas, tales como aluminio y zinc, tienen propiedades que incrementan el aumento de temperatura de los transformadores, excepto en la luz solar directa. 3.2 Condiciones inusuales de servicio. Condiciones distintas a las descritas en 3.1 son considerados condiciones inusuales de servicios y, cuando sean frecuentes, deben ser puestas en conocimiento de los responsables del diseño y la aplicación del aparato. Ejemplos de algunas de estas condiciones se enumeran en 4.2.1. 3.2.1 Condiciones inusuales de altitud y temperatura. Cuando los transformadores a los cuales se refiere esta Norma funcionan bajo condiciones de altitud y temperatura diferentes de las especificadas en el numeral 3.1 su comportamiento puede afectarse. Se requieren por lo tanto consideraciones especiales, las cuales se establecen en el capítulo 4. 3.2.2 Efectos de la densidad del aire sobre el voltaje de flameo. El efecto de la reducción de la densidad del aire debido al aumento de altitud es reducir el voltaje de flameo para una distancia dada.

(Continúa)

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3.2.3 Aislamiento a gran altitud. La rigidez dieléctrica del aire en los transformadores que dependan total o parcialmente de este medio para su aislamiento, decrece a medida que aumenta la altitud. Para altitudes superiores a 1 000 m.s.n.m., la rigidez dieléctrica se determina de acuerdo con lo especificado en el numeral 4.1. 3.2.3.1 Nivel de aislamiento. El aislamiento mínimo necesario a la altitud requerida puede ser obtenido mediante la división del nivel de aislamiento estándar a 1 000 m.s.n.m. (3300 pies) por el factor de corrección adecuado de la tabla del numeral 4.1. 3.2.3.2 Bushings. Los Bushings con la distancia o longitud de arco adicionales serán suministrados cuando sean necesarios para la operación por encima de los 1000 m.s.n.m. (3300 pies). 3.2.4 Efecto de la altitud sobre el aumento de temperatura. El efecto de una reducción en la densidad del aire debido a un aumento en la altitud, es incrementar el calentamiento del transformador, el cual depende del aire para disipar sus pérdidas caloríficas. 3.2.5 Frecuencia. A menos que se especifique otra cosa, los transformadores se diseñan para trabajar a una frecuencia de 60Hz.

4. REQUISITOS 4.1 Requisitos específicos 4.1.1 Aislamiento. La rigidez dieléctrica para altitudes mayores a 1 000 m.s.n.m. para una determinada clase de aislamiento, deberá multiplicarse por un factor de corrección apropiado para obtener la rigidez dieléctrica a la altitud requerida (ver tabla 1). 4.1.2 Operación a la potencia nominal. Los transformadores deberán operar a su potencia nominal en altitudes mayores de 1 000 m.s.n.m., sin exceder los límites de temperatura establecidos en la NTE INEN 2126, siempre que la temperatura promedio del aire refrigerante no exceda los valores de la tabla 2 para las respectivas altitudes. La operación en temperatura ambiente menores con el líquido superior a temperaturas menores que -20 °C pueden reducir la rigidez dieléctrica entre los componentes energizados internos debajo de los niveles de diseño.

TABLA1. Factores de corrección de la rigidez dieléctrica para altitudes superiores a 1 000 m.s.n.m.

Altura (m.n.s.m.) Factor de corrección para rigidez dieléctrica

1 000 1 200 1 500 1 800 2 100 2 400 2 700 3 000 3 600 4 200 4 500

1,00 0,98 0,95 0,92 0,89 0,86 0,83 0,80 0,75 0,70 0,67

NOTA 1. La altura de 4 500 m.s.n.m. se considera como máxima para los transformadores a los cuales se refiere esta norma

(Continúa)

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TABLA 2. Temperatura promedio máxima permisible del aire refrigerante a la potencia nominal del

transformador

Tipo de refrigeración Altura en metros

del transformador 1 000 2 000 3 000 4 000

Auto refrigerado sumergido en aceite

30 oC 28

oC 25

oC 23

oC

Refrigerado por circulación forzada de aire

Sumergido en aceite

30 oC 26

oC 23

oC 20

oC

Refrigerado por circulación forzada de aceite con

refrigeración del aire a aceite Sumergido en aceite

30 oC 26

oC 23

oC 20

oC

(Ver nota 2)

4.1.3 Calentamiento en los devanados y en el aceite a altitudes superiores a 1 000 m.n.s.m. Cuando se prueben transformadores a altitudes mayores a 1 000 m.s.n.m., el calentamiento de los devanados y del aceite no deberá exceder los valores dados en la tabla 3. 4.1.4 Reducción de calentamiento para transformadores diseñados para altitudes superiores a 1 000 m.s.n.m. Para los transformadores refrigerados por aire diseñados para funcionar a una altitud superior a 1 000 m.s.n.m. y a temperatura normalizada (numeral 3.1.1) pero ensayados a alturas normalizadas, los límites de calentamiento dados en el numeral 4.2 de la NTE INEN 2126, serán reducidos en un 2,0 % para los transformadores sumergidos en aceite con refrigeración natural, por cada 500 m que la altitud exceda de 1 000 m.s.n.m. TABLA 3. Aumento de temperatura máxima en el aceite y los devanados para altitudes superiores

a 1 000 m.s.n.m.

Altura (m.s.n.m) Aumento de temperatura de los devanados

oC

Aumento de temperatura del aceite

oC

1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500 4 000 4 500 5 000

65,0 66,3 67,6 68,9 70,2 71,5 72,8 74,1 75,4

55,0 56,1 57,2 58,3 59,4 60,5 61,6 62,7 63,8

4.1.5 Operación a una potencia (kVA) menor que la nominal. Los transformadores deberán operar en altitudes superiores a 1 000 m.s.n.m. y a temperatura normalizada (numeral 3.1.1), sin exceder los límites de aumento de temperatura de 65 °C, indicados en el numeral 4.2 de la NTE INEN 2126, siempre que la carga alimentada se reduzca con relación a la nominal por debajo de los valores de los porcentajes dados en la tabla 4 por cada 100 m (330 pies) y que la altitud sea superior a 1 000 m.s.n.m.

NOTA 2. Se recomienda calcular la temperatura promedio del aire de enfriamiento Sean calculadas mediante un promedio de 24

lecturas horarias consecutivas. Cuando el aire exterior es el medio de refrigeración, el promedio de la temperatura diaria máxima y

mínima pueda ser utilizado. El valor obtenido de esta manera es por lo general ligeramente superior por no más de 0,3 ° C que la

media diaria verdadera.

(Continúa)

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TABLA 4. Factores de corrección de los kVA nominales para altitudes mayores a 1000 m.s.n.m.

Tipos de refrigeración Factor de reducción (%)

por 100m

Refrigerado por aire Inmerso en liquido

0.4

Refrigerado por agua Inmerso en liquido

0.0

Refrigerado por aire forzado Inmerso en liquido

0.5

Refrigerado por liquido forzado con refrigeración del aire al

liquido Inmerso en liquido

0.5

Refrigerado por liquido forzado Con refrigeración del agua al

liquido Inmerso en liquido

0.0

4.2 Requisitos complementarios 4.2.1 Otras condiciones de servicio diferentes de las normalizadas. Donde existan condiciones de servicio diferentes a las indicadas en el numeral 3.2, estas condiciones deberán considerarse en el diseño y aplicación de los transformadores. Otras condiciones de servicio inusuales incluyen las siguientes: 4.2.1.1 Los gases o vapores perjudiciales, polvo excesivo o abrasivo, mezclas explosivas de polvo o gases, vapor, niebla salina, humedad excesiva o gotas de agua, etc. 4.2.1.2 vibración anormal, inclinación, shock, o condiciones sísmicas. 4.2.1.3 La temperatura ambiente fuera del rango normal. 4.2.1.4 el transporte inusual o condiciones de almacenamiento. 4.2.1.5 Limitaciones del espacio inusual. 4.2.1.6 problemas inusuales de mantenimiento. 4.2.1.7 servicio o la frecuencia de operación inusual, o alta corriente de corta duración de la carga. 4.2.1.8 voltajes de corriente alterna no balanceados, o salida de los voltajes del sistema de corriente alterna de una forma de onda sinusoidal considerablemente. 4.2.1.9 Las cargas que implican anormales corrientes armónicas, tales como las que pueden resultar donde las corrientes apreciables de carga se controla mediante dispositivos de estado sólido o similar. Estas corrientes armónicas pueden causar pérdidas excesivas y calentamiento anormal. 4.2.1.10 Las condiciones de carga especificas (salidas de kVA, factores de potencia de los devanados de la carga y voltajes de los devanados) asociado con transformadores de multi devanado o autotransformadores. 4.2.1.11 Excitación exceda el 110 % del voltaje nominal o el 110% de los voltios por Hertz nominales. 4.2.1.12 Cortocircuitos planeados como parte del funcionamiento normal o práctica reinstalación. 4.2.1.13 Las condiciones inusuales de voltaje (sobre voltajes transitorios, resonancia, sobre voltajes de maniobra, etc) pueden requerir especial consideración en el diseño de aislamiento. 4.2.1.14 Campos magnéticos inusualmente fuertes. Debe tenerse en cuenta que las perturbaciones magnéticas solares pueden resultar en el flujo de corrientes telúricas en el neutro del transformador.

(Continúa)

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4.2.1.15 Los transformadores de gran tamaño con alta corriente aisladas las barras de las fases en conductos. Debe tenerse en cuenta que la alta corriente aisladas en conductos las fases de las barras con campos magnéticos fuertes puede causar imprevistas corrientes circulantes en los tanques de transformadores y tapas, y en los conductos de las barras. Las pérdidas resultantes de estas corrientes imprevistas pueden resultar en temperaturas excesivas cuando las medidas correctivas no están incluidas en el diseño. 4.2.1.16 Funcionamiento en paralelo. Debe tenerse en cuenta que, si bien el funcionamiento en paralelo no es inusual, es deseable que los usuarios de informen al fabricante cuando el paralelo con otros transformadores se planifica e identificar los transformadores involucrados.

(Continúa)

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APÉNDICE Z Z.1 DOCUMENTOS NORMATIVOS A CONSULTAR Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 2110 Transformadores. Definiciones. Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 2119 Transformadores. Pruebas de calentamiento. Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 2126 Transformadores. Límites de calentamiento. Z.2 BASES DE ESTUDIO Norma IEEE Std C57.12.00

TM. IEEE Standard for General Requirements for Liquid-Immersed Distribution,

Power, and Regulating transformers. IEEE Power & Energy Society. New York, 2010. Norma IEEE Std C57.91

TM. IEEE Guide for Loading Mineral-Oil-Immersed Transformer and Step-Voltage

Regulators. IEEE Power & Energy Society. New York, 2012. Norma IEC 60076-3. Norma Internacional. Transformadores de potencia. Parte 3: Niveles de aislamiento, ensayos dieléctricos y distancias de aislamiento en el aire. Comisión Electrotécnica Internacional. Ginebra, 2000. Norma IEC 60076-7. Norma Internacional. Transformadores de potencia. Parte 7: Guía de carga para transformadores de potencia sumergidos en aceites. Comisión Electrotécnica Internacional. Ginebra, 2005.

INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA

Documento:

NTE INEN 2128

Primera revisión

TÍTULO: TRANSFORMADORES. REQUISITOS DE

FUNCIONAMIENTO EN CONDICIONES DE ALTITUD Y

TEMPERATURA DIFERENTES DE LAS NORMALIZADAS.

Código:

EL 04.02-410

ORIGINAL:

Fecha de iniciación del estudio:

1996-11-12

REVISIÓN:

Fecha de aprobación anterior del Consejo Directivo 1998-02-12

Oficialización con el Carácter de Voluntaria

por Acuerdo Ministerial No. 178 de 1998-03-18

publicado en el Registro Oficial No. 286 de 1998-03-30

Fecha de iniciación del estudio: 2012-07-23

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

Subcomité Técnico:

Fecha de iniciación: Fecha de aprobación:

Integrantes del Subcomité Técnico:

NOMBRES:

Mediante compromiso presidencial N° 16364,

el Instituto Ecuatoriano de Normalización –

INEN, en vista de la necesidad urgente,

resuelve actualizar el acervo normativo en base

al estado del arte y con el objetivo de atender a

los sectores priorizados así como a todos los

sectores productivos del país.

Para la revisión de esta Norma Técnica se ha

considerado el nivel jerárquico de la

normalización, habiendo el INEN realizado un

análisis que ha determinado su conveniente

aplicación en el país.

La Norma en referencia ha sido sometida a

consulta pública por un período de 30 días y

por ser considerada EMERGENTE no ha

ingresado a Subcomité Técnico.

INSTITUCIÓN REPRESENTADA:

Otros trámites: Esta norma NTE INEN 2128:2013 (Primera revisión) reemplaza a la NTE INEN 2128:1998

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

Oficializada como: Voluntaria Por Resolución No. 13091 de 2013-04-30

Registro Oficial No. 7 de 2013-06-04

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

Casilla 17-01-3999 - Telfs: (593 2)2 501885 al 2 501891 - Fax: (593 2) 2 567815 Dirección General: E-Mail:direccion@inen.gob.ec

Área Técnica de Normalización: E-Mail:normalizacion@inen.gob.ec Área Técnica de Certificación: E-Mail:certificacion@inen.gob.ec Área Técnica de Verificación: E-Mail:verificacion@inen.gob.ec

Área Técnica de Servicios Tecnológicos: E-Mail:inenlaboratorios@inen.gob.ec Regional Guayas: E-Mail:inenguayas@inen.gob.ec Regional Azuay: E-Mail:inencuenca@inen.gob.ec

Regional Chimborazo: E-Mail:inenriobamba@inen.gob.ec URL:www.inen.gob.ec