Transformadores Funcionamiento y Conexion

8/12/2019 Transformadores Funcionamiento y Conexion

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ENSA Cdigo: NO.CCOM.08.01Direccin de Distribucin e Ingeniera Fecha de

Creacin:Ago-2011

Criterio de Construccin, Operacin yMantenimiento

Fecha de ltimaActualizacin:

Sep-2011

Transformadores Versin: 01Pginas: Pgina 1 de 19

1 OBJETOEstablecer el correcto procedimiento para lainstalacin, manipulacin y conexin detransformadores convencionales y tipogabinete en la red de distribucin de ENSA .

2 ALCANCEEste Criterio de Operacin y Mantenimientoestablece los esquemas de conexin detransformadores monofsicos y trifsicos a

ser instalados y/u operadas por ENSA .

3 ANTECEDENTESDocumentos Asociados: Manual de Normas y Mtodos deConstruccin: Esquemas de Conexiones yVoltajes Normalizados con susaplicaciones - Captulo 3, 1987.

Manual de Normas y Condiciones para laPrestacin del Servicio Pblico de

Distribucin de Energa Elctrica, ver 3.1.

Segundo Seminario Tcnico deTransformadores MonofsicosConvencionales para DistribucinElctrica, por Armando Mayorga.

Resolucin N 542 de la Junta Tcnica deIngenieros y Arquitectos.

4 DEFINICIONES

Banco de Transformadores: Dos o mstransformadores monofsicos conectados demanera tal que proporcionan energatrifsica.

Monofsico: Un sistema monofsico es unsistema de distribucin o consumo deenerga elctrica formada por una nica

corriente alterna o fase y por lo tanto todo elvoltaje vara de la misma forma. Eltransformador monofsico ms comntransforma el voltaje primario monofsico atravs de un devanado aterrizado a la mitad

para producir dos voltajes diferentes fase atierra (120 V). La diferencia entre estos dosdevanados produce una onda de 240 V deamplitud.

Trifsico: Un sistema trifsico es un sistemade distribucin o consumo de energaelctrica formado por tres corrientes alternasmonofsicas de igual frecuencia y amplitudque presentan desplazadas angularmenteentre s y en un orden determinado. Latransformacin ms comn del sistema deENSA es de voltaje primario trifsico a120/208 V. Este transformador produce tres

ondas independientes con amplitud de 120V, y la diferencia entre las ondas (AB, BC yCA) tiene una amplitud de 208 V. Elconcepto es el mismo para 277/480 V.

2 4 0 V


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5 GENERALIDADESEl propsito de los transformadores dedistribucin es el de reducir el voltaje

primario de un sistema de distribucin avalores de voltajes utilizados por losclientes. Un transformador de distribucin esun dispositivo esttico construido con dos oms devanados usado para transferir energaelctrica por induccin electromagntica de

un circuito a otro a la misma frecuencia, pero con valores de voltaje y corrientediferentes.

Como todo equipo elctrico de potencia, lostransformadores tienen una placa con suscaractersticas principales, a saber:

Potencia Aparente (kVA): Tamao ocapacidad del transformador.

Voltaje Primario: Es el voltaje primarioen el que el transformador opera.

Voltaje Secundario: Es el voltaje producido por el transformador.

Diagrama de Conexin: El fabricanteespecifica las conexiones internas deltransformador

Impedancia: Es la resistencia que oponeun componente pasivo (resistencia,

bobina) al paso de la corriente alterna.

Polaridad: La polaridad es unaindicacin de la direccin del flujo decorriente a travs de los terminales dealto voltaje con respecto a la direccindel flujo de corriente a travs de losterminales de bajo voltaje.

Es imprescindible que los equipos a instalaren la red de ENSA tengan sus datos de placay que los mismos sean legibles. El primer

paso de verificacin en la instalacin decualquier transformador es asegurar que eldespacho de material haya sido correctomediante la revisin de los datos de placa,tambin se debe verificar que no haya fugaso manchas de aceite en las uniones deltanque, adems del estado de la porcelana delos pasamuros de alta y baja tensin.

En algunos casos los equipos sonmodificados en los laboratorios de ENSA

para lograr hacer bancos de transformadores.En estos casos se coloca una etiqueta en la

parte superior del banco que indica laconfiguracin a utilizar.

Antes de poner en servicio un transformadores imprescindible la medicin de los

parmetros elctricos y as evitar conectar aclientes con voltajes incorrectos que

provocan daos a equipos.

2 0 8 V B C

2 0 8 V A B

2 0 8 V C A


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Los transformadores de distribucinutilizados en ENSA pueden ser tipo poste oconvencional, gabinete o sumergible.

5.1 Transformador ConvencionalEl transformador tipo poste o convencionales para uso en instalaciones areas y es eltipo de transformador ms comn en la redde ENSA. Se prefiere para cargas pequeaso distribuidas por su conveniencia de

instalacin y su facilidad de mantenimiento.Los transformadores areos se protegen decortocircuitos o sobrecargas utilizandofusibles montados en corta circuitos en el lado

primario y la proteccin contra sobretensiones las realizamos utilizando pararrayosen el lado primario que protegen altransformador de descargas atmosfricas, verfigura N2. El pararrayo tambin se puedecolocar en la cruceta o en la carcasa en eltanque del transformador, dependiendo de siel equipo posee o no los aditamentosmecnicos para su instalacin. Realice lasconexiones a tierra de los pararrayos antes derealizar las conexiones en la lnea. El

pararrayos debe ser instalado lo ms cerca posible a la carcasa del transformador.

En los transformadores convencionales la polaridad es aditiva si al conectar la terminaldel lado primario con la terminal adyacentede bajo voltaje, la medida de voltaje entre laotras dos terminales es la suma del voltajedel devanado de alta y el devanado de baja.La polaridad es substractiva si al conectar laterminal del lado primario con la terminaladyacente de bajo voltaje, la medida devoltaje entre las otras dos terminales es ladiferencia del voltaje del devanado de alta yel devanado de baja.

Si un transformador de polaridad aditiva esconectado con un transformador de

polaridad sustractiva , los mismos NOTRABAJARAN EN CONJUNTO ya quelas fases se cruzaran al momento deenergizarse lo cual ocasionara una falla.Antes de proceder a instalar untransformador se deben identificar culesson las terminales de alta y las terminales de

baja.

Figura N 1. Componentes principales de un Transformador tipo Poste:(1) Aislador de Alta Tensin (2) Gancho para Izar (3) Cinta de Cobre Removible (4) Conector de Tierra de laCarcasa (5) Soporte de fijacin (6) Vlvula de Sobrepresin (7) Aislador de Baja Tensin.


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En transformadores convencionales lasterminales de alto voltaje estn identificadascon la letra H y los terminales de bajovoltaje con la letra X . En lostransformadores convencionales, si noscolocamos frente a los terminales de bajovoltaje, el H1 se encuentra a mano izquierday el H2 a mano derecha.

Una vez que se ha seleccionado el aisladorizquierdo o aislador primario deltransformador, todos los transformadoresmonofsicos restantes tendrn el mismo

lado como aislador primario, esto para laconexin de bancos trifsicos.

Ponga a tierra la carcasa del tanque deltransformador de forma permanente,utilizando la tierra o tuerca en la base deltanque utilizando el conductor de cobre N 6AWG de acero (cobrizado) con cdigoENSA 08-08-060.

Siempre seleccionar el H1 comoaislador izquierdo o primario con el fin de que se puedan crear bancostrifsicos fcilmente, ya sea durante

la instalacin o en el futuro,siguiendo esta convencin.

Figura N 2. Accesorios para proteccin detransformadores convencionales. Corta-circuito +Fusible (izquierda) y Pararrayo (derecha).


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5.2 Transformadores GabineteEl transformador de gabinete est diseado

para proveer servicio elctrico en sistemas dedistribucin subterrneo o a grandes cargas

para las que no se puede instalar un bancotrifsico en los postes, en cuyo caso se haceuna bajante areo/subterrnea hasta el sitio deltransformador. Son del tipo frente muerto, consecciones separadas para el primario y elsecundario. Se instalan a la intemperie, sobre

una plataforma lisa y nivelada losuficientemente fuerte para soportar el pesodel transformador de acuerdo con lasdimensiones y espacios libres de trabajoestablecidos en la norma de construccinsubterrnea.

Los cables primarios y secundarios entran alcompartimiento del transformador pordebajo, a travs de aperturas en el pedestal ocmara.

El transformador debe conectarse a unaconexin a tierra de baja impedanciautilizando el conector de tierra provisto cercadel fondo del tanque del transformador paraeste propsito. Este punto se debe conectar alelectrodo de puesta a tierra ubicado en la base

del transformador o en el fondo de la cmara,quien a su vez debe verificarse est conectadoal sistema de tierra del sistema.

Figura N 3. Fusible extrable bay-o-net en serie con la lnea de alta tensin.

NIVEL DE ACEITE RECOMENDADO

MINIMO NIVEL DE ACEITE

ENLACE AISLADO

CARGA DE ALTOVOLTAJE

SOLDADURA DETANQUE

DEVANADO PRIMARIODEL TRANSFORMADOR

PASAMURO DE ALTOVOLTAJE

CODOROMPECARGA

CABLESUBTERRANEO

PORTA ELEMENTOFUSIBLE


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El proceso de instalacin de un transformadorde gabinete debe llevar el siguiente orden:

1. Realizar todas las conexiones a tierra.

2. Conexiones de baja tensin.

3. Conexiones de alta tensin.

Los transformadores de gabinete estn protegidos por fusibles limitadores decorriente y fusibles tipo bay-o-net.

El fusible de alto voltaje tipo expulsin o bay-o-net est montado en un elemento portafusible, el cual esta en serie con la lnea dealto voltaje para proteger el transformador encaso de bajas corrientes de falla. El portaelemento fusible debe estar sumergido enaceite, ver figura N3.

El bay-o-net provee la funcin de rompe-carga y se remueve exteriormente con una

prtiga.

El fusible limitador de corriente acta paradespejar altas corrientes de falla y paracontrarrestar una falla interna del equipo.Este est totalmente sumergido en aceitedentro del transformador.

El fusible limitador de corriente acta paradespejar altas corrientes de falla y paracontrarrestar una falla interna del equipo.Est totalmente sumergido en aceite dentrodel transformador.

Segn la resolucin N 542 del ao 2002 dela JTIA, la instalacin de lostransformadores tipo gabinete cumplir conlas siguientes condiciones:

Se ubicarn fuera de las edificacionessobre una plataforma de concreto, con las

puertas orientadas hacia la calle con unrea libre de trabajo de 3.05 m (10) delongitud y con una altura libre de 7 m (23)del piso.

Una distancia mnima a edificios de 0.61m (2) hasta 500 kVA y 0.91 m (3) paratransformadores mayores de 750 kVA.

Una distancia mnima de 3.05 m (10) de puertas, escaleras, balcones o ventanas,rejillas de ventilacin o aireacondicionado.

Figura N 4. Distancia de transformadores gabinete aedificios.


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Una distancia mnima de 5 m (16) del borde de la plataforma del transformador aun basurero, a menos que exista un murode concreto de una altura no menor que laaltura del transformador.

Una separacin de tanques de combustiblede 6.1 m (20) del borde de la plataformadel transformador.

Si los transformadores de gabinete estnlocalizados en rea de estacionamiento

debern poseer una proteccin a 8 de loslados de la plataforma en donde se de lacirculacin vehicular (tubos de concreto 6de dimetro por 1.21 m (4) de longitud,empotrados 0.60 m (2) en el suelo).

6. Almacenamiento y Manejo deTransformadores.

Los transformadores deben seralmacenados sobre una base de madera osobre un cimiento solido y nivelado.

Todos los transformadores debern sermovidos mediante montacargas ycolocados sobre una base de madera o

izados con gra a travs de las orejas delevante dispuestas en la parte superior dela carcasa, con eslingas apropiadas para sucarga, ver figura N 12.

Los transformadores debern manipularseen posicin vertical para evitar tensionesinternas sobre el ensamble del ncleo y la

bobina, tambin para evitar captura de aireen los devanados.

Figura N 6. Distancia de transformadoresgabinete a tanques de combustible.

Figura N 5. Distancia de transformadoresgabinete a escaleras.

Figura N 7. Transformador de gabinete izado congra, a travs de todas sus orejas de levante. Lacantidad de orejas vara de acuerdo al peso deltransformador y usualmente son 2 o 4.


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Por ningn motivo los transformadoressern directamente arrastrados sobre el

piso, ya que la estructura metlica o la pintura podran deteriorarse ocasionandocorrosin en la carcasa del mismo.

7. Conexin de Transformadores:

Los niveles de voltajes en media tensindisponibles en la red de distribucin deENSA segn Manual de Normas yCondiciones para la Prestacin del ServicioPblico de Distribucin de EnergaElctrica, versin 3.1 son:

4.16 kV fase-fase 13.2 kV fase-fase 34.5 kV fase-fase

Los sistemas son estrella aterrizada, con unafrecuencia de operacin de 60 Hz.

NOTA: La secuencia de conexiones de la lneaprimaria a los transformadores presentadas eneste criterio son simblicas (A, B, C), se debernseguir las instrucciones dadas por el departamentode Mapeo Digital en este tema, con el fin demantener un balance entre fases .

Sistema en Baja Tensin : Los voltajes en baja tensin sern los indicados en elManual de Normas y Condiciones para la

Prestacin del Servicio Pblico deDistribucin de Energa Elctrica, versin3.1.

Sistema Monofsico de CorrienteAlterna, 120/240 V, 60 Hz, 3 alambres.

Sistema Monofsico de Corriente208/120 V, 60 Hz, 3 alambres,conexin estrella aterrizada.

Sistema Trifsico Corriente Alterna240V, 60 Hz, 4 alambres, conmonofsico 240/120 Volt, conexin deltacerrada con una fase aterrizada en elmedio.

Sistema Trifsico Corriente Alterna240V, 60 Hz, 4 alambres, conmonofsico 240/120 Volt, conexin deltaabierta.

Sistema Trifsico Corriente Alterna208/120V, 60 Hz, 4 alambres, estrellaaterrizada.

Sistema Trifsico, Corriente Alterna480/277 V, 60 Hz, 4 alambres, estrellaaterrizada.

Sistema Trifsico delta cerrada, corrientealterna, 480 V, 60Hz, 3 alambres.

Sistema Monofsico de Corriente Alterna:

(a) Conexin de Transformadores Monofsicos tipo poste o Convencionales.

Voltaje de Servicio 120/240 (3 hilos): en lafigura N9, se muestra la conexin de untransformador monofsico convencional

La conexin de equipos elctricos dela red de ENSA slo debe serrealizada por personal idneo,siguiendo los instructivos apropiadosy tomando todas las medidas deseguridad que apliquen al momentoy lugar de la instalacin.


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con dos pasamuros de alta el cual serutilizado para el suministro de energa a120 Vca y 240 Vac.Esta conexin se utilizara en la mayora delos circuitos de distribucin urbana.

Voltaje de Servicio 240/120 (3 hilos): en lafigura N 10, se muestra la conexin de untransformador monofsico convencionalcon un pasamuro de alta y puestas a tierramltiples, el cual ser utilizado para elsuministro de energa a 120 y 240 voltiosde sistemas trifsicos de 13.2 Gr/7.62 kVy 34.5Gr/19.9 kV. Esta conexin seutilizara en la mayora de los circuitos dedistribucin urbana.

En la figura N 10, se muestra la conexin deun transformador convencional con dos

pasamuros de alta para alimentar un circuitocon secundario abierto.

Figura N 9. Servicio Monofsico 240/120V, transformador con un pasamuros dealta.

Figura N 8. Servicio Monofsico 120/240 V,transformador con dos pasamuros de alta.


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Figura N11. Servicio monofsico con transformador convencional con dos pasamuros conectado asecundario abierto.


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(b) Conexin de Transformadores Monofsicos tipo Gabinete. El esquema de alimentacin primaria de lostransformadores tipo gabinete monofsicos

puede ser:

Tipo radial para un lateral monofsicoderivado de un sistema delta de 3 hilos,ver figuraN11.

Tipo anillo para un lateral monofsicoderivado de un sistema estrella 4 hilos,ver figura N 12

Figura N 12. Esquema anillo.

Figura N 11. Esquema radial.


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Sistema Trifsico de Corriente Alterna:

(a ) Conexin de TransformadoresTrifsicos tipo Poste o Convencionales.

Servicio Trifsico Estrella Abierta Delta Abierta 240/120 V (4 hilos): en la figura N 13 se muestra la conexin para elsuministro de energa monofsica a 240 Vy pequeos porcentajes de energatrifsica. Para esta instalacin lasterminales identificadas cono H2 deben serconectadas al sistema neutral multi-aterrizado. Los transformadoresseleccionados para esta aplicacin van adepender de la demanda del cliente. Si haytransformadores de diferentes capacidades,la carga trifsica estar compartida porambos transformadores mientras que lacarga monofsica adicional (ejemplo,iluminacin) ser suministrada por eltransformador grande solamente.

En la conexin delta abierta (ladosecundario), el neutral es tomado delcentro de una de las fases y firmementeaterrizado, el primario ser estrella abiertaaterrizada para los sistemas 4.16 kV, 13.2kV y 34.5 kV.

La carga total no debe ser mayor que 87.5kVA, si la carga es mayor que laespecificada optar por una configuracindelta cerrada o estrella.

Por lo general se utilizan transformadoresde distinta capacidad. Esta conexin seutiliza tambin para casos de emergenciacuando se avera alguna unidad de un

banco conectado en estrella-delta con primario de cuatro conductores.

Figura N 13. Servicio Trifsico abierta - abierta 240/120 V.


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Figura N14. Montaje trifsico con dos transformadores convencionales dos pasamuros.Estrella abierta aterrizada-delta abierta


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Servicio Trifsico Estrella-Estrella120/208 V (4 alambres): en la figura N15 se muestra la conexin para elsuministro de energa monofsica ytrifsica con puestas a tierra mltiples, elneutro del primario debe quedarfirmemente conectado al neutro delsistema y en el lado secundario el aisladorque se encuentra ms a la izquierda vistodesde el secundario (X3) no ser utilizado

para esta conexin.

Esta configuracin se logra modificandoun transformador 120/240 V, colocandolas bobinas en paralelo y utilizandonicamente los pasamuros de baja X2 yX1. Esta modificacin se realiza en ellaboratorio de ENSA bajo condicionescontroladas y los transformadoresmodificados se identifican mediante una

etiqueta amarilla colocada en la tapa comola que se muestra en la figura N 16. Estaconfiguracin se utilizara con preferencia

para cargas desde 100 kVA hasta 750kVA, ya sea en reas de distribucin

primaria o subterrnea.

Figura N 15. Servicio Trifsico GRD GRD 208 /120 V.En esta configuracin se tendr 208 V fase-fase y 120V fase-tierra.

PasamuroCubierto

TxConexinEstrella

Figura N 16. Transformador 208 /120 V.


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Al hacer uso de este sistema es necesarioque se mantenga un estricto balance de lastres fases y que todos los transformadorestengan la misma potencia aparente kVA.

Todos los equipos a ser usados por estesistema deben ser diseados para un voltajede 208 V. El banco estrella-estrella es usado

para servir a clientes tales como escuelas,hospitales y edificios de oficina

Figura N 16. Montaje trifsico con tres transformadores convencionales dos pasamuros.Estrella Flotante- Delta Cerrada.


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Servicio Trifsico Estrella-Estrella480/277 V (4 alambres) : Las conexionesde un banco de transformadores 480/277V no son las mismas que las de un bancode transformadores de 120/208 V.

La diferencia entre estos dos bancosradica en que el banco 277/480 V estacableado para 277 V de fase a tierra ysolamente puede ser usado paraconvertirlo en un transformador277/480 V, por otra parte en estaconfiguracin las bobinas no se conectanen paralelo sino en serie como semuestra en la figura N18.

Figura N 17. Servicio Trifsico GRD GRD 480 /277 V.En esta configuracin se tendr 480 V fase-fase y 277 V fase-tierra.


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Servicio Trifsico EstrellaDelta120/240V (3 hilos): en la figura N 19 semuestra la conexin para el suministro deenerga trifsica a 240 V y pequeos

porcentajes de energa monofsica a120/240V.

Los terminales del transformador queestn identificados como H2 sernconvertidos en un bus comn, este bus esllamado neutral del transformador de alto,cuando no estn aterrizados, se dice queesta flotando.

Figura N 19. Servicio Trifsico Flotante - Cerrada 240/120 V .


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Figura N20 . Montaje trifsico con tres transformadores convencionales dos pasamuros.Estrella aterrizada estrella aterrizada


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(c) Conexin de TransformadoresTrifsicos tipo Gabinete.El esquema de alimentacin primaria serdel tipo doble circuito con anillo, ver figura21.

Manipulacin de Lquidos y EquiposContaminados con Aceite Dielctrico deTransformadoresSe deben tomar las siguientes precaucionesdurante la manipulacin de lquidos oequipos contaminados con aceite dielctricode transformadores:

1. Cercirese de que en el rea de trabajotenga suficiente espacio para trabajar yque cuente con los implementosnecesarios (guantes, botas, etc.) pararealizar la limpieza.

2. De ser necesario, coloque sealizaciones para evitar que los peatones o vehculosque transiten por la va no quedenexpuestos al derrame.

3. El derrame deber contenerse conmateriales absorbentes los cualesdebern ser depositados en una bolsa

plstica y posteriormente entregados allaboratorio de metrologa.

4. Es importante evitar que los fluidosalcancen canales de agua pluviales,cloacas, desages o cualquier otro lugardonde corra agua.

5. El personal encargado de atender elderrame deber informar a su supervisorinmediato o inspector de seguridad delincidente.

Para mayor detalle consultar el manualsobre manejo de derrames y descargas, P.6,ver 01 del departamento de seguridad ymedio ambiente.

Figura N 21. Esquema doble circuito con anillo.

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