Tech 1ZUA5492-505r7es

Conmutador de tomas bajo carga tipo VRLTC

Gua tcnica

Rev. 7, Feb 28, 2014 | Gua tcnica VRLTC 1

Tabla de contenido

Informacin general ................................................................................................................................................................... 2Caractersticas elctricas ........................................................................................................................................................... 3Pruebas de prototipo ................................................................................................................................................................. 4Secuencia de conmutacin ........................................................................................................................................................ 5Caractersticas del tanque .......................................................................................................................................................... 7Tablero de terminales ................................................................................................................................................................. 7Selector de tomas ..................................................................................................................................................................... 8Contactos fijos .......................................................................................................................................................................... 8Selector de regulacin reversible o preselector reversible ............................................................................................................ 8Eje de mando ............................................................................................................................................................................ 9Montajes del conmutador de derivacin y mecanismo interruptor de vaco ................................................................................... 9Mdulo de deteccin de corriente ............................................................................................................................................ 11Caja de mando del servomotor ................................................................................................................................................. 12Sistema de servomotor digital .................................................................................................................................................. 13Toma de decisiones y control ................................................................................................................................................... 14Funciones de mantenimiento e inspeccin ................................................................................................................................ 15Recomendaciones de servicio .................................................................................................................................................. 15Componentes mecnicos del SMD ........................................................................................................................................... 16Informacin de ingeniera elctrica ............................................................................................................................................ 16Notas ...................................................................................................................................................................................... 17

2 Gua tcnica VRLTC | Rev. 7, Feb 28, 2014

Informacin general

ABB dise, desarroll y fabricar el conmutador de tomas bajo carga tipo VRLTC en su instalacin de Alamo, Tennessee. El conmutador cumple con las especificaciones requeridas segn IEEE C57.131-1995 y IEC 60214. El conmutador es del tipo reactivo en vaco, se instala sobre el tanque y es apto para el control automtico o manual.

El conmutador se compone de tres tipos de componentes principales: los de cambio de tomas, de mando y los de toma de decisiones y control. Los componentes de cambio de tomas se ubican en un tanque de acero bajo aceite. Los cables de toma del transformador y del autotransformador preventivo (AP o reactor de conmutacin) se conectan a la parte posterior del tablero de terminales del conmutador. Los componentes de mando y de toma de decisiones se ubican en un compartimiento de aire separado de acero, montado bajo el tanque de aceite con un eje de mando que lo conecta al conmutador de tomas.

El motor de accionamiento es un servomotor de control digital que responde con precisin a los comandos del mando digital. En este conmutador de tomas no se utilizan conmutadores de levas ni rels electromecnicos. El sistema completo se monitorea y controla con el sistema Tap Logic Monitoring System (TLMS) montado en el compartimiento del motor.

Los componentes del circuito de cambio de tomas son: El autotransformador preventivo (AP): un dispositivo separado, montado dentro del transformador que proporciona la impedancia de conmutacin

El mdulo de cambio de tomas: consiste en el selector de tomas y el preselector reversible

El mdulo de conmutacin de cargas: consiste en el conmutador de derivacin y el interruptor de vaco (IV)

Estos componentes funcionan en conjunto para que la carga del transformador no se interrumpa en algn momento durante una operacin de cambio de tomas.


Caractersticas elctricas

Tipo de conmutador de tomas VRLTC 1500-200 VRLTC 1500-150-N1 VRLTC 2000-150-N1 VRLTC 2000-200

Tensin mximo contnuo de oper-

acin linea a linea (IEEE/CSA) 38 / 35 kV 28 / 27.5 kV 28 / 27.5 kV 38 / 35 kV

Corriente nominal de paso 1500 A 1500 A 2000 A 2000 A

Tensin de aguante por impulsos

(onda completa) entre fases y a tierra 200 kV 150 kV 150 kV 200 kV

Impulso mximo de aguante de

prueba del transformador 275 kV 200 kV 200 kV 275 kV

Frecuencia de aguante, entre fases y

a tierra (rms) 70 kV 50 kV 50 kV 70 kV


(onda completa) a travs del rango

de tomas (VR) 75 kV 75 kV 75 kV 75 kV

Frecuencia de aguante a travs del

rango de tomas (VR) (rms) 34 kV 26 kV 26 kV 26 kV


(onda completa) entre tomas (VT) 45 kV 45 kV 45 kV 45 kV

Frecuencia de aguante entre tomas

(VT) (rms) 15 kV 15 kV 15 kV 15 kV

Voltaje por pasos/voltaje de toma,

entre tomas (rms) 500/1000 V 250/500 V 250/500 V 500/1000 V

Mxima tensin de recuperacin del

pre-selector reversible 20 kV 20 kV 20 kV 20 kV

Tamao del tanque mediana pequea pequea mediana

Caractersticas fsicas

Tanque pequeo Tanque mediano

Nmero estndar de posiciones 33 33

Secciones de devanado regulador 9 (8 efectivas) 9 (8 efectivas)

Tanque Vaco total admisible ( 18 psi) Vaco total admisible ( 18 psi)

Dimensiones aproximadas del tanque

del conmutador 2 (Al x An x P) (pulg) 60 x 46 x 29 67 x 50 x 32

Peso total sin el motor (libras) 4460 5350

Volumen de aceite 2 (galones) 270 350

Duracin de cambio de tomas 3 Menos de 2 segundos Menos de 2 segundos

Tabla 1 - Caractersticas del VRLTC

1 Clasificado solo para la aplicacin en el extr emo neutro de la conexin en Y (estr ella). P debe conectarse a la posicin neutr o.2 Parmetros aproximados: revise el esquema para conocer los detalles exactos.3 Menos de 1 segundo disponible como orden especial.

Figura 1 - Configuracin del conmutador


Pruebas de prototipoEl conmutador de tomas VRLTC y todos sus componentes han pasado por pruebas de duracin para comprobar su durabilidad. ABB ha probado el conmutador de tomas segn los siguientes estndares internacionales:

IEEE C57.131-1995 IEC 60214

Adems de las pruebas de diseo requeridas, el sistema de mando del servomotor y el sistema de control y toma de decisiones del TLMS han pasado por pruebas de duracin segn ANSI C37.90 y EN 61000.

En la tabla se enumeran las pruebas especficas realizadas y se encuentra un resumen de los resultados.

4 De acuerdo con las calificaciones indicadas en la tabla 1 de la pgina 3

Tabla 2 Descripcin de las pruebas de prototipo

Compartimiento de cambio de tomas

Prueba Descripcin

Resistencia mecnica

100 operaciones a -25 C

100 operaciones a 112 C

2.000.000 operaciones a 80 C.

Corto circuito

Preselector reversible de 25 kA (2 seg. RMS), pico de 70 kA

Selector de 12,5 kA (2 seg. RMS), pico de 35 kA

Contacto de derivacin de 12,5 kA (2 seg. RMS), pico de 35 kA

Aumento de temperatura 1,2 veces la corriente de carga nominal con el 50% de corriente circulante

Pruebas dielctricas

Entre tomas, entre fases

Fase a tierra y a travs del conmutador de tomas4

Capacidad de desconexin Pruebas segn IEEE C57.131 y IEC 60214

Servicio Pruebas segn IEEE C57.131 y IEC 60214

Servomotor

Prueba de carga mecnica

100 operaciones a -25 C

10.000 operaciones al 85% del voltaje de CA nominal

10.000 operaciones al 110% del voltaje de CA nominal

Sobrecarga mecnica

Se demuestra que los topes de extremo mecnicos evitan la operacin ms

all de las posiciones finales

Estanqueidad Cumple con los requisitos de NEMA 3R e IP 44

Emisiones EMC Cumple con los requisitos de emisiones EMC segn IEC 61000-6-4:2006

Inmunidad EMC Cumple con los requisitos de inmunidad EMC segn IEC 61000-6-2:2005


Paso 1

Paso 6

Paso 5

Paso 4

Paso 3

Paso 2

Secuencia de conmutacinEl conmutador de tomas debe establecer la secuencia de apertura y cierre de sus diversos conmutadores y selectores, de modo que la corriente de carga solo se interrumpa dentro del interruptor de vaco. Adems, el flujo de electricidad desde el transformador no debe interrumpirse. La siguiente es una descripcin de la secuencia de cambio de tomas:

Paso 1: Condicin de estado estacionario con el conmutador de tomas en la posicin de puente nmero 15L. El interruptor de vaco est cerrado. Ambos conmutadores de derivacin estn cerrados. Los devanados del autotransformador preventivo AP estn conectados en serie y el voltaje en su punto medio es la mitad del voltaje por seccin de toma. La corriente circulante fluye en el AP. La corriente de carga fluye por los dos conmutadores selectores y los dos conmutadores de derivacin.

Paso 2: Inicio de un cambio de tomas. El conmutador de derivacin P2 se abre. La corriente de carga fluye por los dos selectores, los devanados del AP, el interruptor de vaco y el conmutador de derivacin P3

Paso 3: El interruptor de vaco se abre e interrumpe la corriente de carga que flua por el selector P1 y el devanado del AP. Toda la corriente de carga ahora fluye por el lado izquierdo del circuito.

Paso 4: El selector P1 pasa a la posicin de toma adyacente (durante este paso no hay flujo de corriente por el selector).

Paso 5: El interruptor de vaco se cierra. Esto permite que la corriente vuelva a fluir por los devanados del AP (P1-P2) y el selector P1. Ahora el conmutador de tomas no est en una posicin de puente con ambos selectores en la misma toma.

Paso 6: El conmutador de derivacin P2 se cierra y el conmutador de tomas vuelve a la condicin de estado estacionario. El conmutador de tomas queda en la posicin nmero 14L. No hay flujo de corriente por el interruptor de vaco. No hay corriente circulante.


Configuraciones de conexin

Figura 2 - Ms/Menos

Figura 3 - Grueso/Fino

Figura 4 - Lineal

Conmutador de derivicin

Preselector

Devanado del AP o reactor Devanado del AP o reactor

Selector de tomas


Perno de gua

Junta de sello

Rampa de la puerta

Clavija de la puerta

Figura 5 - Componentes de la puerta

Figura 6 - Tablero de terminales (lado del transformador)

Caractersticas del tanqueEl conmutador de tomas se aloja en un tanque de acero de servicio pesado hermticamente sellado bajo aceite. Las superficies internas y externas del tanque estn revestidas con una pintura epxica de dos componentes. La superficie externa requerir una capa de acabado del fabricante del transformador. El tanque del conmutador de tomas cuenta con una brida en la parte posterior para soldarla al transformador. La puerta de la parte frontal del conmutador de tomas est sellada con una junta adems de topes para evitar el exceso de compresin de la junta. Se utiliza una rampa de acero inoxidable para levantar la puerta hasta que pueda alinearse con los cuatro pernos de gua de acero inoxidable antes de acoplar las clavijas de montaje. Esta funcin asegura que la puerta no dae las clavijas roscadas durante el proceso de acoplamiento de la puerta.

El tanque estndar cuenta con un respiradero deshidratante, indicador de nivel de lquido, brida para vlvula de drenaje de 2 pulgadas, y provisiones para lo siguiente:

orificio de llenado por gravedad de 1 pulgada orificio de llenado por vaco de 2 pulgadas dispositivo de alivio de presin rel de aumento rpido de presin indicador de temperatura del lquido

Tablero de terminalesUn tablero de terminales en epxico moldeado de una pieza (consulte la Figura 6) funciona como barrera hermtica al aceite entre el transformador y el conmutador de tomas. Los cables de toma del transformador y los cables del AP se conectan alas barras de transmisin moldeadas en el tablero. Las barras de transmisin tienen barrenos de paso de 9/16 para aceptar los pernos estndar y as acoplar los cables del transformador. Los montajes del selector de tomas y el preselector reversible se acoplan a este tablero.

Durante su funcionamiento, el conmutador de toma se debe ventilar a la atmsfera a travs de un respiradero de deshidratacin. El tanque del cambiador y el tablero de terminales estn diseados para soportar las diferencias de presin de una atmsfera en cualquier direccin a temperaturas por debajo de 85 C. El tablero de terminales se ha diseado para soportar un vaco completo con una presin diferencial mxima de 18,0 psi. Sin embargo, para evitar posibles daos a la junta, se recomienda que el espacio para el gas del transformador y del cambiador estn acoplados al iniciar un vaco.

78

9

10


Selector de tomasEl selector de tomas consiste en dos conjuntos de contactos mviles impulsados por engranajes de cruz de malta. Dichos engranajes estn diseados exclusivamente para proporcionar una mayor superficie de bloqueo durante un cambio de tomas, que agrega precisin en la posicin de toma. Los contactos mviles establecen una conexin entre los contactos fijos de cobre y los anillos colectores. Los contactos mviles del conmutador selector consisten en un conjunto de contactos mviles de contacto independientes accionados por resorte. Los contactos mviles de contacto de cobre endurecido terminan en contactos del tipo botn hechos de plata fina (99,9 porciento de pureza). Los contactos tipo botn se acoplan con las barras de contacto fijo de cobre y el anillo colector fijo de cobre. El movimiento de los contactos proporciona una accin de deslizamiento cada vez que cambia la posicin de un contacto.

Contactos fijosLos contactos fijos son segmentos de cobre gruesos, empernados a las barras de transmisin que pasan por lel tablero posterior epxico. El extremo del transformador de la barra de transmisin se conecta al correspondiente cable de devanado del transformador o al cable del reactor (AP). Hay dos contactos fijos conectados a cada una de las nueve barras de transmisin de cobre (por fase). Cuando ambos conjuntos de contactos mviles se acoplan a los contactos fijos en la misma barra de transmisin, el conmutador de tomas no est en una posicin de no hace puente (consulte la Figura 7). Cuando los conjuntos de contactos mviles se acoplan a los contactos fijos montados en las barras de transmisin adyacentes, el conmutador de tomas est en una posicin de puente (consulte la Figura 8).

Selector de regulacin reversible o preselector reversible

El montaje del selector de regulacin reversible se encuentra sobre el montaje del conmutador selector. Cuando el transformador utiliza la configuracin de circuito de tomas Ms/menos, el selector de regulacin reversible. Se utiliza para cambiar la polaridad entre el devanado regulador y el devanado principal, de modo que el devanado regulador se sume o reste al principal. El mecanismo de mando de inversin se acopla con el mando por engranajes de cruz de malta del conmutador selector P1. A medida que el contacto del conmutador selector P1 se eleva de la posicin 1L a la posicin neutro (o baja de la posicin neutro a la posicin 1L), el preselector reversible entra en funcionamiento.

El selector de regulacin reversible utiliza el mismo tipo de contactos mviles de contacto que el selector de tomas. El nmero de dedos depende de la corriente nominal del conmutador. El selector de regulacin reversible nunca interrumpe la corriente de carga.

Cuando el transformador utiliza la configuracin de circuito de tomas grueso/fino, este se asla del devanado regulador y se conecta a una seccin fija del devanado principal. Esta seccin ms el devanado regulador pueden sumarse al devanado principal en pasos de voltaje de toma segn las preferencias.

NOTA: En el lado del transformador del tablero de terminales: Para la configuracin Ms/menos, el conector M a R se monta en cada fase.

Para la configuracin gruesa/fina, el conector M a B se monta en cada fase.

Figura 7 - No hace puente | Figura 8 - Hace de puente | Figura 9 - Selector de regulacin reversible en la posicin AFigura 10 - Selector de regulacin reversible en la posicin B


Eje de mando desde el cabezal de engranajes

Engranaje de cruz de malta

Engranaje cnico (2:1) Engranaje helicoidal

(2:1)

Selector de regulacin reversible Eje de mando interfsico

Eje de mando de derivacin

Figura 11 - Configuracin de ejes y fases

Eje de mandoEl eje de mando principal sale de la caja del motor e ingresa al tanque de cambio de tomas al lado izquierdo del conmutador de tomas. Dentro de dicho tanque, el eje de mando vertical se conecta con un engranaje cnico. El eje de mando horizontal impulsa los selectores de tomas, selector de regulacin reversible, derivaciones e interruptores de vaco individuales mediante los conjuntos de engranajes helicoidales acoplados en cada fase del conmutador de tomas. El eje del motor proviene de la caja del mandomotor, donde se acopla al eje de salida del conjunto de engranajes planetarios. El resultado de todo el sistema de engranaje es que 2 vueltas del eje de transmisin del cabezal de engranajes resulta en un cambio de 1 posicin. Si los cambios de posicin no son del tipo puente, entonces esto requiere de 4 vueltas del eje de transmisin del cabezal para ejecutar un solo cambio de posicin.

Montajes del conmutador de derivacin y mecanismo interruptor de vacoCada fase del montaje del conmutador de derivacin y el montaje del interruptor de vaco (IV) est montada en un tablero aislante comn. Se ubican frente a cada fase del selector de tomas y son accesibles directamente al abrir la puerta del compartimiento de toma. Este montaje tambin se denomina montaje del desviador. Los conmutadores de derivacin estn a la izquierda de cada tablero de montaje y el montaje del IV est a la derecha.

La funcin de los conmutadores de derivacin consiste en originar cortocircuito el VI en cada posicin. Uno u otro conmutador se abrir para insertar el IV en el circuito que se interrumpir. A medida que se abre un contacto de derivacin, elimina el cortocircuito a travs del IV. Esto producir un mnimo de arco elctrico en el contacto de derivacin.

14

12

13

15


Montaje del conmutador de derivacinEl montaje del conmutador de derivacin consiste en dos conjuntos de contactos mviles y fijos (Figuras 12 y 13). Los contactos mviles se acoplan a los contactos fijos cuando se encuentran en su posicin. El contacto mvil al exterior de cada montaje de contactos tiene una punta de arco. El contacto fijo tambin tiene una. La apertura y cierre del conmutador de derivacin ocurre de tal manera que estos contactos de arco son los primeros en conectarse y los ltimos en interrumpirse. La apertura de los contactos de derivacin desva la corriente por el IV y le permite interrumpir la corriente por el contacto mvil del conmutador selector antes del movimiento. El contacto de derivacin vuelve a cerrarse para originar cortocircuito en el IV y completa el cambio de tomas. Cada apertura y cierre del conmutador de derivacin crea una accin de deslizamiento entre los contacto mvil y los postes de contacto fijo.

Montaje del interruptor de vacoEl montaje del interruptor de vaco (IV) (Figura 14) consiste en el IV (Figura 15), accionadores mecnicos, amortiguadores mecnicos y el transductor ptico con deteccin de corriente (no se muestra). El IV est diseado especficamente para la aplicacin del conmutador con contactos internos adecuados para los requisitos de durabilidad para la operacin del conmutador de tomas. Como parte del mejoramiento de la durabilidad del IV, el montaje utiliza un sistema de amortiguacin doble. Este sistema controla la velocidad del

Figura 12 - Interruptor de derivacin cerrado | Figura 13 - Interruptor de derivacin abierto | Figura 14 - Montaje del interruptor de vacoFigura 15 - Macanismo interruptor de vaco

contacto mvil durante la apertura y cierre de los contactos del interruptor. El IV es un cilindro cermico sellado que contiene un conjunto de contactos. Estos consisten en un contacto fijo y uno mvil, aislados del aceite mediante un fuelle flexible y el cilindro cermico aislante. El IV ha sido probado en ms de un milln de operaciones durante la interrupcin de la corriente de carga nominal.

El montaje del IV es un mecanismo accionado por leva e impulsado por resorte. El mecanismo accionado por resorte impacta el montaje de eje y pistn, conectado al contacto mvil del interruptor. Este impacto proporciona la fuerza necesaria para abrir los contactos y controlar la velocidad de apertura para completar la operacin. Cuando el interruptor alcanza la posicin de apertura completa, se engancha hasta que el conmutador selector cambia las tomas. El diseo accionado por resorte tambin incorpora un mando directo mecnico que abrir los contactos si la soldadura no permite su apertura normal. Al finalizar el movimiento del selector, el IV se cierra por la fuerza de varios aspectos ambientales incluyendo presin atmosfrica, el movimiento de aceite contra los contactos mviles en el fuelle, y la fuerza del resorte aplicada contra los contactos cerrados. La velocidad de cierre tambin es controlado por un amortiguador mecnico.


Receptor ptico

Enlace de fibra ptica

Emisor ptico

Mdulo de deteccin de corriente

Procesador de seales diferenciales

Figura 16 - Modulo de deteccin de corriente

Mdulo de deteccin de corrienteEl mdulo de deteccin de corriente detecta el flujo de corriente por el IV. El flujo de corriente por el IV solo es adecuado durante ciertas partes de la secuencia de cambio de tomas; en otros momentos el flujo de corriente indica la presencia de un problema. El mdulo de deteccin de corriente transmite esta informacin mediante impulsos luminosos por un cable de fibra ptica a un procesador de seales diferenciales, ubicado en la parte inferior del compartimiento del conmutador de tomas. El procesador de seales convierte los impulsos luminosos en una seal diferencial y la transmite al mdulo TLMS (consulte la Figura 20). El uso de una seal de voltaje diferencial es

importante porque este tipo de seal es inmune a la disrupcin de los campos elctricos y las perturbaciones transitorias que existen en el entorno de una subestacin. La seal informa al mdulo TLMS el estado del flujo de corriente, que por su parte determina si el flujo de corriente debe o no debe existir. El TLMS tomar las medidas necesarias segn la presencia o ausencia de corriente.


Bloqued mecnico

Conmutador de modo

Puntos de conexin del clienteMando digital (oculto en el servomotor)

Figura 17 - Gabinete del motor

Bloqued mecnico

Interruptor de modo

Interruptor de elevacin/descenso

Retorno a posicin neutro

Puerto USB

Salida GFCI auxiliarFigura 18 - Panel giratorio

Caja de mando del servomotor

El mando del servomotor (SMD) se aloja en una caja de acero ventilada NEMA 3R, calibre 12. Las superficies internas y externas estn revestidas con una pintura de base epxica blanca. La superficie externa requerir una capa de acabado del fabricante del transformador. La caja puede montarse justo debajo del tanque del conmutador de tomas en aceite o hasta 60 pulgadas debajo del conmutador de tomas. Los componentes internos del motor tambin pueden montarse dentro del gabinete de control del transformador. La puerta exterior cuenta con una ventanilla de inspeccin resistente a

los rayos UV para permitir la lectura directa del indicador de posicin y el contador de operaciones. Detrs de la puerta exterior hay un panel giratorio (consulte la Figura 18) que puede girarse hacia afuera. Este panel permite el acceso directo a los interruptores de control, el panel frontal del TLMS y la manivela. Tambin crea una barrera fsica entre el operador y los componentes energizados y mviles del sistema de mando. Adems, puede abrirse para acceder a los componentes internos del sistema de mando.

SRev. 7, Feb 28, 2014 | Gua tcnica VRLTC 13

Cabezal de engranajes planetarios

Codificador absoluto multivuelta

Mdulo TLMS

Servomotor

Controlador del motor digital

Puntos de conexin del cliente

Figura 19 - Sistema de servomotor

Sistema de servomotor digitalEl sistema de servomotor digital consiste en el servomotor, el controlador del motor digital, el codificador absoluto multivuelta y el cabezal de engranajes planetarios (consulte la Figura 19). Este sistema permite el control preciso del conmutador. Por ejemplo, es posible reducir la velocidad del servomotor durante ciertos intervalos del ciclo de cambio de tomas para permitir que el controlador del TLMS evale las condiciones de operacin antes de que el sistema pase a la posicin de toma siguiente.

ServomotorEl servomotor es un motor de CA sin escobillas montado verticalmente en el compartimiento y conectado directamente al cabezal de engranajes planetarios.

Codificador absoluto multivueltaEl codificador utiliza varios anillos de cdigos, cada cual con una ponderacin binaria diferente. Estos anillos proporcionan una palabra de datos que representa la posicin exacta del codificador con una precisin de 0,00001 grados. Esta palabra se transmite al mdulo TLMS y le permite conocer en todo momento la posicin exacta del conmutador en la secuencia de cambio de tomas. En caso de prdida de potencia, el codificador informa su posicin absoluta al mdulo TLMS inmediatamente en la puesta en marcha sin necesidad de indexacin.

Controlador del motor digitalEl controlador del motor es un mando digital para servomotores sin escobillas. El mando cuenta con las certificaciones militares 461, 704, 810, 1275 y 1399 adems de IEC 60068 y 60079. Se produce una comunicacin bidireccional entre el servomotor y el controlador del motor digital. Adems de suministrar la potencia del motor y las seales de control, este controlador tambin controla el estado del servomotor mediante la evaluacin de la demanda de potencia y la respuesta del motor. El controlador se comunica con el mdulo TLMS. Esto le indicar al mdulo la presencia de condiciones anormales dentro del servomotor y el controlador.

Cabezal de engranajes planetariosEl motor se acopla a un sistema de engranajes planetarios sellados que proporciona una relacin de reduccin de 10:1 de una sola etapa. Esto reduce los requisitos de torque del motor y de salida de corriente del servo amplificador. La combinacin resultante de motor y cabezal de engranajes ofrece un sistema que no requiere mantenimiento y de bajo desajuste. El eje de salida del cabezal de engranajes da dos revoluciones por cambio de toma.


Toma de decisiones y controlEl conmutador de tomas bajo carga tipo VRLTC es de control digital, por lo tanto no utiliza muchos de los dispositivos de control analgicos tradicionales como los conmutadores de levas. El principal componente del sistema digital es el mdulo de monitoreo y control Tap Logic Monitoring System (TLMS) montado dentro del compartimiento del motor. El mdulo TLMS proporciona la inteligencia del conmutador de tomas. Recibe y analiza los datos del controlador del servomotor, el codificador absoluto multivuelta, los sensores ambientales y los sensores de corriente del IV. Emite comandos segn el anlisis. Es posible el acceso remoto del usuario a estos comandos, alertas y advertencias del mdulo TLMS mediante los bloques de terminales montados en el compartimiento del motor. El mdulo TLMS tiene una pantalla fluorescente de vaco, indicadores LED y botones que permiten que los operadores interacten con el sistema TLMS.

Funciones de controlEl mdulo TLMS controla el estado de los IV mediante los datos de flujo de corriente de los mdulos de deteccin de corriente. La pantalla fluorescente de vaco indicar la presencia de un estado de alarma o alerta o que todo est normal. Los seis botones permiten una navegacin cmoda para ver otra informacin fundamental del conmutador de tomas (para

Funciones de registroEl mdulo TLMS registra, marca el tiempo y retiene la informacin sobre cada cambio de tomas y las condiciones ambientales relacionadas. Esta informacin puede descargarse para ayudar a comprender las condiciones de operacin reales en campo.

obtener informacin detallada sobre el trabajo con el mdulo TLMS, consulte el Manual de Instrucciones del TLMS).

Si se produce un funcionamiento incorrecto de un IV, el mdulo TLMS emitir comandos de falla para detener un cambio de tomas, volver a los ajustes de toma anteriores, bloquear el conmutador de tomas y emitir una alarma.

El estado de los componentes de mando se controla mediante los datos recibidos del controlador del servomotor. El mdulo TLMS registrar una alarma y bloquear el conmutador en su posicin si est por ocurrir una falla del sistema de mando.

El mdulo TLMS tambin emitir seales de alerta para advertir sobre las condiciones fuera del estndar dentro del motor o el TLMS antes de que puedan producir un funcionamiento incorrecto del conmutador de tomas y el bloqueo del conmutador.

Figura 20 - Mdulo TLMS


Funciones de comunicacinEl mdulo TLMS puede comunicarse por tres medios diferentes: salidas de rels, indicadores de posicin de toma y USB. Las salidas de rels consisten en indicadores de subir/bajar, alarmas y alertas. Las salidas dobles de 4-20 mA, autoalimentadas hasta 24 voltios, se utilizan para indicar la posicin de toma. Esta seal puede enviarse directamente al Beckwith 2025 C, lo cual elimina la necesidad de un transductor de posicin, por ejemplo un sistema Selsyn y componentes de acondicionamiento de seales en el gabinete de control. La conectividad USB permite descargar los registros de eventos.

Funciones de mantenimiento e inspeccinLa combinacin del servomotor, el controlador del servomotor y el mdulo TLMS permitir fcilmente las siguientes acciones durante el mantenimiento o inspeccin del transformador.

Modo de funcionamiento lentoEl conmutador de tomas puede ponerse en modo de funcionamiento lento con el mdulo TLMS. En este modo, se reduce en gran medida la velocidad del cambio de tomas para observar fcilmente las acciones de todos los componentes mecnicos. El conmutador de tomas tambin puede detenerse en cualquier momento del ciclo para realizar una inspeccin adicional.

Capacidad de expansinEl diseo del TLMS puede expandirse para satisfacer las cambiantes necesidades de comunicacin de datos de la industria elctrica. En el futuro, el sistema TLMS podr transmitir datos del conmutador de tomas como alarmas, posicin de toma y detalles ambientales mediante los siguientes protocolos: IEC 61850, Protocolo de Red Distribuida (DNP 3.0), Modbus ASCII y RTU. Esta informacin puede transmitirse por las redes de comunicaciones existentes.

Registro de eventosEl mdulo TLMS registra todos los eventos del conmutador de tomas. Esta informacin puede descargarse directamente desde el mdulo TLMS mediante la interfaz USB. Luego de la descarga, los datos pueden analizarse con fines tcnicos o de mantenimiento. Los siguientes datos estn disponibles como mnimo: marca de tiempo de cada evento registrado, cada cambio de toma (posicin de toma, hora y fecha de cambio), temperatura y humedad del compartimiento del motor y datos de alarma y alerta.

Retorno a posicin de servicioLa operacin del interruptor de retorno a posicin de servicio, ubicado en el panel del gabinete del motor, o un interruptor remoto regresar el conmutador a la posicin de servicio. Esta funcin elimina la molestia de regresar el conmutador a su posicin de servicio paso a paso con el interruptor de subir/bajar.

Recomendaciones de servicioLa eliminacin de muchos dispositivos electromecnicos problemticos con la inclusin de controles digitales eliminar prcticamente todos los problemas de mantenimiento. Recomendamos el siguiente programa:

Intervalo de inspeccin: medio milln de cambios de tomas Intervalo de servicio/mantenimiento: un milln de cambios de tomas.

Con el servicio normal del transformador, el intervalo de inspeccin se alcanzar en unos 40 aos y el intervalo de mantenimiento en ms de 50. En la Tabla 2 se sealan los aos necesarios para el primer perodo de inspeccin y el primer perodo de mantenimiento en comparacin con el nmero de cambios de toma por da.

Tabla 2 - estimacin de los intervalos de servicio frente a las operaciones de tomas

Operaciones por da Operaciones por ao Intervalo de inspeccin (aos)) Intervalo de servicio (aos)

20 7,300 69 137

30 10,950 46 91

40 14,600 34 68

60 21,900 23 46

80 29,200 17 34

100 36,500 14 27

120 43,800 11 23

140 51,100 9.8 20

160 58,400 8.6 17

180 65,700 7.6 15


Componentes mecnicos del SMDEl eje de salida del cabezal de engranajes impulsa el eje de salida del motor y los componentes de apoyo estndar y opcionales. Cuando se formularon los estndares IEEE e IEC existentes de conmutadores de tomas en carga, no se consider el concepto de control digital. El control y operacin digital del conmutador de tomas tipo VRLTC deja obsoletos muchos de los controles electromecnicos requeridos por los estndares o utilizados histricamente. Entre estos componentes se incluye la manivela, el conmutador de posicin de toma, los interruptores terminales, los topes de extremo mecnicos, el indicador de posicin y los tableros indicadores de posicin giratoria. En cuanto a la indicacin de posicin de toma: el mdulo TLMS conoce la posicin exacta de los selectores de tomas en todo momento. La posicin puede leerse directamente en la pantalla del TLMS o mediante la seal de salida de posicin de toma del mdulo TLMS (salidas dobles de 4-20 mA).

El cabezal de engranajes y los componentes auxiliares se montan en una placa de aluminio fundido. Todos los ejes (salvo el eje del indicador y el del brazo de parada) estn montados en la placa con cojinetes de bolas sellados.

Es posible el accionamiento manual del conmutador de tomas con el engranaje cnico de 5:1 conectado al eje de salida del cabezal de engranajes. Diez revoluciones de la manivela mueven el conmutador de tomas una posicin. El acceso al mecanismo de manivela est bloqueado durante la operacin normal. Para acceder a esta funcin, el interruptor de modo debe estar en modo de manivela. La opcin de funcionamiento lento del TLMS hace innecesario el accionamiento manual.

El eje que impulsa la leva en la posicin de toma y el codificador absoluto multivuelta se conectan a la salida del cabezal de engranajes mediante una reduccin de engranajes de 2:1. Este eje gira 360 por cada operacin de cambio de tomas.

Se utiliza un mecanismo de cruz de malta para operar los dems componentes mecnicos, impulsado por un pin conectado al engranaje de una sola vuelta. Mientras el conmutador de tomas est en una posicin de toma, el pasador de accionamiento de cruz de malta se acopla en la ranura. Este mtodo de operacin permite el movimiento del engranaje de cruz de malta al comenzar inmediatamente una operacin de cambio de tomas. Esta implementacin tambin genera un movimiento de dos pasos durante cada cambio de tomas, con la rotacin del engranaje de cruz de malta detenida en la mitad de cada operacin mientras se acopla a la superficie de traba.

Los interruptores terminales y los topes de extremo mecnicos son impulsados por una leva montada en el engranaje de cruz de malta. La superficie exterior de la leva activa los primeros y los segundos son impulsados por una leva y un seguidor de leva de pista cerrada. Estos interruptores no se utilizan para controlar la posicin del sistema de mando del servomotor. Solo se utilizan como sealizacin del cliente.

Informacin de ingeniera elctricaEl reactor (AP o autotransformador preventivo)El autotransformador preventivo (AP) es un reactor con ncleo abierto que proporciona la impedancia de conmutacin para un conmutador de tipo reactivo. Es parte del diseo del transformador y se ubica en el compartimiento de aceite del mismo, como dispositivo auxiliar. Lo suministra el fabricante del transformador. Debe cumplir con los siguientes requisitos:

Las bobinas P1-P2 y P3-P4 deben aislarse entre s por 110 kV BIL.

Con el conmutador en una posicin de puente, el voltaje de toma de devanado de RV debe producir una corriente circulante en el AP, idealmente del 50 porciento de la corriente nominal del transformador.

La corriente de excitacin del Auto Preventivo debe ser limitada entre el 30 porciento y el 60 porciento cuando la carga mxima del transformador est pasando a travs del cambiador a la clasificacin mxima del transformador con un factor de potencia de carga de 0.8

Resistencias de interconexinCuando opera el preselector reversible o selector de regulacin reversible, el devanado con puntos intermedios se desconecta por un tiempo breve. Luego, el voltaje de los devanados circundantes y las capacitancias hacia ellos o la pared/ncleo del tanque determinan el voltaje de dicho devanado. Para ciertas instalaciones, voltajes y capacitancias de devanado, el voltaje capacitivo controlado alcanzar una magnitud de 20 kV para el preselector de regulacin reversible. En estos casos deben conectarse resistencias de control de voltaje denominadas resistencias de interconexin.

La resistencia de interconexin se conecta entre la mitad del devanado con puntos intermedios y el punto de conexin de la parte posterior del compartimiento del conmutador. Esto quiere decir que se produce una disipacin continua de la potencia en las resistencias, lo cual aporta a las prdidas sin carga del transformador. Por lo tanto, las resistencias tambin deben estar dimensionadas para la disipacin de potencia.


Notas

1ZU

A54

92-5

05,

rev.

7

Contacto

ABB Inc.1133 South Cavalier DriveAlamo, Tennessee 38001, USAPhone: +1 800 955 8399 +1 731 696 5561Fax: +1 731 696 5377www.abb.com/electricalcomponents

Note:La informacin que contiene este documento es solo de carcter general. Aunque ABB se esfuerza por mantener la informacin actualizada y correcta, no formula declaraciones ni otorga garantas de algn tipo, ya sean expresas o implcitas, sobre la integridad, exactitud, confiabilidad, aptitud o disponibilidad respecto a la informacin, productos, servicios o grficas relacionadas incluidas en el documento para fin alguno. Toda dependencia en tal informacin es, por tanto, estrictamente a su propia cuenta y riesgo. ABB se reserva el derecho a descontinuar cualquier producto o servicio en cualquier momento.

Copyright 2014 ABB. Todos los derechos reservados.

Tech 1ZUA5492-505r7es

Documents

Transcript of Tech 1ZUA5492-505r7es