Transformadores de Instrumentos

Transformadores de Instrumentos

¿Por qué se usan los Transformadores de Instrumentos? Porque es necesario reducir Voltajes y Corrientes a niveles manejables, en Instrumentos, Medidores de Electricidad y Protecciones.

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

Existen sistemas de Voltaje y Corriente tan altos como 765,000 V y 10,000 A (y mas)

Niveles usuales de voltaje y de corriente en instrumentos son 120 V y 5A (1A es mas común en Europa). 2

Transformadores de Corriente

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Transformadores de Corriente

Los Transformadores de Corriente se usan para reducir los valores de corriente primarios en un sistema eléctrico, a valores manejables y prácticos a ser analizados por relevadores, instrumentos de medida y/o otros equipos de control.

Usualmente esos valores son 5 amperios o 1 Amperio.

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Transformadores de Corriente 

Tipo de construcción del primario        

Tipo de construcción del Primario: Barra, Ventana, Arrollado Localización de la Instalación: Interior / Exterior Voltaje del Sistema Nivel Básico de Aislamiento (BIL) Relación: Corrientes Primaria y Secundaria Precisión: Medida y/o Protección Burden (Cargabilidad) Capacidad de Sobre corriente de Corta Duración: Térmica y Mecánica.  Frecuencia

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Transformadores de Corriente  Tipo de construcción del Primario: Barra: Es el transformador que tiene fijas y directas las vueltas del primario pasando a través de un circuito magnético.

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Transformadores de Corriente  Tipo de construcción del Primario: Ventana: ( Definir el diámetro de los cables) Es el TC que tiene el núcleo en forma de anillo y el devanado secundario aislado y enrollado permanentemente alrededor del núcleo, pero no tiene devanado primario y por lo tanto no tiene aislamiento para el devanado primario. El Primario no es parte de la estructura del TC. Estos TC son usados con conductores totalmente aislados como devanado primario. Estos TC son usados usualmente en equipos donde el conductor primario es componente o parte de otro aparato.

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Transformadores de Corriente 

Tipo de construcción del Primario: Arrollado o devanado: Es el TC que tiene el devanado primario aislado y enrollado permanentemente alrededor del núcleo. Devanado primario, núcleo y devanado secundario, hacen parte de la estructura del TC.

Devanado Primario

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Transformador de Corriente Localización de la Instalación: Interior / Exterior Distancia de Impacto y Distancia de Fuga (Strike y Creapage)

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Transformadores de Corriente 

Voltaje del Sistema o Voltaje Nominal 

Voltaje línea a línea. 13800 V Línea a Línea o 14400 V Línea a Línea Automáticamente queda definido el Voltaje Máximo de aislamiento de acuerdo a IEEE están definidos para Distribución 15.5 kV 25.5 kV 36.5 kV

 Nivel Básico de Aislamiento (BIL) 110 kV 125 & 150 kV 200 kV 16

Transformadores de Corriente La relación de un TC puede ser interpretada de dos formas distintas:

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

 

La relación de corriente o relación nominal: Es la relación de los amperios primarios con los amperios secundarios (2000:5) La relación de vueltas: Es la relación matemática de las vueltas primarias con las secundarias (2000:5 es 400:1) Se asumen 5 A secundarios si no se solicita algo distinto.

La relación es fija. Así que, para cualquier corriente primaria, usted puede determinar fácilmente la corriente secundaria que fluirá, simplemente se divide por la relación. 17

Transformadores de Corriente 

Amperios – Vuelta o NI La igualdad NI Primario = NI Secundario

La ecuación Amperios-Vuelta = Amperios x Vueltas   

En el caso de TC tipo anillo: El buje (la boquilla) es el devanado primario - representa un amperio-vuelta. El devanado secundario se enrolla sobre el núcleo – está compuesto de varias vueltas secundarias.

Los Amperios-Vuelta son uno de los factores que determinan la precisión y el tamaño del TC.

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Transformadores de Corriente 

Ejemplo: Relación de TC = 2000:5 NI Primario = 2000 Amperios x 1 Vuelta = 2000 NI NI Secundario = NI Primario = 2000 NI

por lo tanto … Vueltas secundario = 2000 NI ÷ 5 A = 400 Vueltas Los amperios-vuelta en un TC tipo boquilla son siempre iguales a la corriente nominal del TC.

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Transformadores de Corriente 

Relación: Corrientes Primaria y Secundaria  Corriente Primaria Relación Sencilla Ej.: 100 : 5 A “ : “ Relación entre el primario y el secundario del TC. TC con un devanado primario y uno secundario.

Relación Doble Ej.: 100/200 : 5 A 100 “/ “ 200 Diferentes relaciones de corrientes primarias obtenidas por derivaciones en el devanado secundario.

 Corriente Secundaria 1 Núcleo Ej. 100 : 5 A 1 devanado sencillo en 1 solo núcleo

2 Núcleos

Ej. 100 : 5 // 5 A

Devanados secundarios separados cada uno en un núcleo independiente.

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Transformadores de Corriente  Precisión: Medida y/o Protección  Medida 0.3 B 0.1 – 1.8 0.3 Error en la medida a carga o corriente nominal 0.1 a 1.8 (2.5VA a 45VA) Cargabilidad (Burden) del TC.  Protección C100 o T100 Error en la corrección de la relación no debe exceder el 10% La precisión en los relevadores es designada por clasificación y por el voltaje en los terminales secundarios. Clasificación C o T: C : TC en los cuales la fuga de flujo magnético no tiene efecto apreciable en la relación. T : TC en los cuales la fuga de flujo magnético tiene efecto apreciable en la relación. ( 1% diferencia en valor probado y valor calculado) Voltaje en los terminales secundarios: Es el valor de voltaje en los terminales secundarios a 20 veces la corriente nominal secundaria sin exceder el 10% de error en la corrección de la relación.

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Transformadores de Corriente  Protección TC con secundario 5 A, el valor de precisión de protección es C100 Esto significa que el valor es Calculado y que el error no excede el 10% en ningún valor de corriente entre 1 a 20 veces la corriente secundaria, con 1 Ohmio de carga. > 1 Ohmio x 20 x 5 A C 100 C = calculado 1 = 1 Ohmio carga 100 V en terminales secundarios a 20 veces la corriente Secundaria Pasemos el valor de OHM de la carga a VA. VA = R x I 2 = 1 ohmio x 5A 2 = 25 VA 22

Transformadores de Corriente  Capacidad de soportar sobre corrientes de corta duración: Mecánica y Térmica.  Mecánica: Es la capacidad que tiene el TC de soportar una sobre corriente con el devanado secundario cortocircuitado, sin sufrir ningún daño.  Térmica: Es la corriente primaria que puede pasar por el primario de un TC en 1 s. con el devanado secundario cortocircuitado, sin exceder los límites de temperatura en los devanados. Ambos se definen como = Número de veces x I nom. (kA) Valores usuales Mecánica = 290 x I nom. Térmica = 100 x I nom. 23

Transformadores de Corriente  Factor de Corriente Térmico Continuo : CRF (Current Rating Factor) Es el número por el cual la corriente primaria de un TC es multiplicada para obtener la máxima corriente primaria que puede ser soportada continuamente sin exceder los limites de temperatura de 30 o C ambiente promedio. 1.0, 1.33, 1.5, 2.0, 3.0, o 4.0 Ej.: carga 90 A >>> TC 100 : 5 A si el TC tiene RF 4.0 >>>> 100 A x 4 = 400 A

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Transformadores de Corriente 500

450

4.0 400

Incremento de temperatura a 55° C Transformadores de Corriente.

350

Percent of rated primary current

3.0 300

250 2.0

200

ANSI/IEEE C57.13-1978, Fig. 1

1.5 1.33

150

1.0 100

Curve designations are continuous thermal current rating factors at 30 deg. C ambient air temperature. 50

0

0

10

20

30

40

50

Average Cooling air temperature for 24 hour period, Degrees C. (Maximum temperature must not exceed average by more than 10 deg. C.)

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60

Transformadores de Corriente



Frecuencia:    

La frecuencia es crítica para definir los parámetros de operación del transformador. En Costa Rica la frecuencia es 60Hz. En otros países como Bolivia es de 50Hz en otros paises puede ser 50 o 60. Algunos países, como Japón y Brasil, de hecho utilizan ambas frecuencias dependiendo de la localidad. Debemos asegurarnos de que el TC está designado para operar a la frecuencia correcta.

La frecuencia afecta el desempeño del transformador así como su precisión en general. 26

Transformadores de Corriente 

Partes de un TC: 

Circuito eléctrico primario (Cable, boquilla o devanado)



Circuito eléctrico secundario (usualmente un devanado enrollado alrededor del núcleo)



Un circuito magnético que une los dos circuitos eléctricos (núcleo magnético).

•En un TC tipo boquilla, la boquilla del aparato donde el TC es montado es el Circuito Eléctrico Primario. •El aislamiento de la boquilla protege al TC del voltaje de línea y de hecho provee el nivel básico de aislamiento BIL. 27

Transformadores de Corriente

Devanado Secundario

Núcleo magnético

Devanado primario

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TC tipo primario arrollado completo antes de ser encapsulado.

Transformadores de Corriente

TC tipo ventana

Barra primaria

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Transformadores de Corriente 

Flujo Magnético: 

Un núcleo de TC es la vía que une el primario con el secundario – es decir, permite al secundario proveer una salida proporcional a la entrada en el primario.

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El núcleo contiene líneas de flujo magnético. La cantidad de flujo en el núcleo determina cuanta energía el núcleo consume energía que introduce errores en la transformación.

La cantidad de flujo que un núcleo puede soportar, o densidad de flujo, es limitada. Cuando el núcleo está lleno, se dice que está saturado.

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Transformadores de Corriente 

Flujo magnético:  

La densidad de flujo en el núcleo se mide en Tesla (T) o Gauss. 1 T = 10,000 Gauss. 1 Gauss = 1 Línea de flujo por centímetro cuadrado de sección transversal del núcleo.

El área sombreada es la sección transversal del núcleo. Para mantener la densidad de flujo en un rango de trabajo aceptable es muchas veces necesario incrementar el área.

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Transformadores de Corriente 

¿Qué afecta la densidad de flujo?    

La densidad de flujo es proporcional al voltaje a través del devanado. El voltaje a través del devanado es proporcional al burden y la corriente. La densidad de flujo es inversamente proporcional a la frecuencia. La densidad de flujo es inversamente proporcional al área transversal del núcleo.

Mientras la carga incrementa, el voltaje a través del devanado aumenta. Esto causa un incremento de densidad de flujo, Para compensar este incremento en densidad de flujo el área del núcleo tiene que incrementarse, de tal forma que se incrementa el tamaño del TC. 32

Transformadores de Corriente 

Reducción de Capacidad por Frecuencia



Supongamos que tenemos un TC C-400, para 60 Hz. Se necesita un TC con la misma capacidad para 50 Hz. La sección transversal del núcleo necesitará crecer por una relación de 60/50 o 1.2 (20%). De tal forma que, el TC será mas grande, mas pesado y mas caro.

 

Un TC con características garantizadas a 60 Hz no operará a 50 Hz con las mismas características garantizadas. Por otro lado, un TC con características garantizadas a 50 Hz operará a 60 Hz con las mismas características garantizadas. Será simplemente mas grande de lo necesario. Ocasionalmente los TCs se clasifican tanto para operación a 50Hz como a 60 Hz, 33

Transformadores de corriente 

Pérdidas totales 

Las pérdidas en el núcleo son la primera componente del error en la transformación.



Las pérdidas en el circuito secundario son la segunda componente del error en la transformación.



Las pérdidas en el circuito secundario son una función de la corriente y la carga total en el circuito.

La carga (burden) total en el circuito secundario está compuesto por: • la resistencia en el devanado secundario, • los cables • y las cargas conectadas al devanado. 34

Transformadores de Corriente



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Precisión 

¿Por qué es importante la precisión?



Cuando se calcula la factura de energía de un punto primario de medición, la lectura del medidor es multiplicada por la relación del TC o TP.

Transformadores de Corriente      

  

 

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Supongamos que tenemos una medición en una planta industrial a 7200/12470Y y que estamos utilizando un TC 40:5. El multiplicador es entonces: VT: 7200:120=60:1 CT: 40:5=8:1 60 x 8 = 480 Supongamos que los kWh contabilizados por el medidor en un mes son 500. Esto se multiplica entonces por 480 y luego por la tarifa acordada (asumamos $0.08/kWh). 500 x 480 x $0.08 = $19,200. Anualmente esto es $230,000. Si la precisión del transformador de instrumento está fuera del 1%, el efecto en la factura anual del cliente es $2,300 afectando ya sea al cliente o a la compañía de servicio eléctrico. Si tenemos 50 clientes como este en el sistema, el impacto anual llega a ser $ 115,000 Y en la vida de la instalación (un promedio de 15 años) estamos hablando de $ 1,175,000.

Transformadores de Corriente

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

La precisión de un transformador de corriente es la diferencia porcentual entre la corriente real y la corriente nominal del secundario.



El error de transformación consiste tanto en una variación en la relación como en el ángulo de fase.



Las aplicaciones de medida limitan tanto el error en la relación como en el ángulo de fase.



Las aplicaciones de protección limitan solamente el error a la relación.

Transformadores de Corriente

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

Dependiente de los amperios-vueltas



Dependiente de la carga conectada externamente – incrementos de pérdidas en los circuitos secundarios.



Dependiente de la construcción de los devanados – la resistencia afecta la cargabilidad total del secundario.



Dependiente del acero magnético con que se construye afecta las perdidas del núcleo.

Transformadores de Corriente



39

Precisión de Medida 

IEEE C57.13 lista varias clases de precisión normalizadas. La mas común es la clase de precisión 0.3.



IEEE C57.13 define un paralelogramo el cual representa un factor de corrección máximo en la transformación de 0.3%.



El factor de corrección de transformación es una combinación de la relación en si y el error en el ángulo.

Precisión IEEE

1.003

1.001

-15

-10

-5

Ratio Correction Factor

1.002

*B

+5

1.000

+10

+15

Phase Angle Minutes

0.999

0.998

*A A: RCF = 0.998, PhA = 3.5 B: RCF = 1.002, PhA = 5.0

0.997

The Basic 0.3 Class Parallelogram for Current Transformers

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Transformadores de Corriente 

Precisión en la medida 

Las unidades que cumplan con la clase de precisión 0.3 deben tener la medida del factor de corriente (RCF) en magnitud y ángulo de fase al 100% de la corriente y cargabilidad nominales cayendo dentro del paralelogramo de 0.3.



Al 10% de la corriente nominal un error de dos veces es permitido. Por lo tanto el RCF y el ángulo de fase al 10% de los valores nominales de corriente y cargabilidad deben caer en el paralelogramo de 0.6.

El paralelogramo de IEEE esta basado en un sistema con factor de potencia 0.6 en atraso. El rango de cargabilidad de los TC’s debe ser especificado.

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Transformadores de Corriente 

Cargabilidad “Burden” 

    

La palabra cargabilidad ‘burden’ es usada para describir la carga en el secundario para evitar confusión con el termino de “carga” refiriéndose a los aparatos que están siendo medidos o controlados. BURDEN en Medida

BURDEN en Protecciones

2.5 VA @ 90% PF (0.3B-0.1) 5.0 VA @ 90% PF (0.3B-0.2) 12.5 VA @ 90% PF (0.3B-0.5) 22.5 VA @ 90% PF (0.3B-0.9) 45.0 VA @ 90% PF (0.3B-1.8)

25 VA @ 50% PF (1 ohm) = C100 50 VA @ 50% PF (2 ohms) = C200 100 VA @ 50% PF (4 ohms) = C400 200 VA @ 50% PF (8 ohms) = C800

Estos son los valores normalizados definidos en IEEE C57.13. La cargabilidad en la medida tiene un factor de potencia de 0,8 a 0.9, mientras que para protecciones asume un 0.5 el cual es real para aparatos electromecánicos. Con reles electrónicos de estado sólido o microprocesados los valores y consecuentemente los parámetros del TC cambian. 42

La curva de la tina Rated 0.3B1.8 & operated @ 1.8 Ohms

Percent Accuracy

0.6

0.3 0.2 0.1 1

2

5

10

Percent Rated Load

43

100

400

Saturation

La curva de la tina Rated 0.3B1.8 & operated @ 0.9 Ohms 1.8 Ohms

Percent Accuracy

0.6

0.9 Ohms

0.3 0.2 0.1 1

2

5

10

Percent Rated Load

44

100

400

Saturation

La curva de la tina Rated 0.3B1.8 & operated @ 0.2 ohms

1.8 Ohms

Percent Accuracy

0.6

0.9 Ohms 0.2 Ohms 0.3 0.2 0.1 1

2

5

10

Percent Rated Load

45

100

400

Saturation

La curva de la tina Rated 0.3B1.8 & operated @ 0.05 ohms

1.8 Ohms

Percent Accuracy

0.6

0.9 Ohms 0.2 Ohms 0.05 Ohms 0.3 0.2 0.1 1

2

5

10

Percent Rated Load

46

100

400

Saturation

Norma IEEE C57.13.6 Transformadores de Medida para aplicaciones de alta precisión Definición de la clase 0.15 para Transformadores de Voltaje: Factor de Corrección de Transformación: min=0.9985 & max=1.0015 (0.15%)

Definición de la clase 0.15 para Transformadores de Corriente: Prueba a 100% In, Factor de Corrección de Transformación: min = 0.9985 & max = 1.0015 (0.15%) Transformer Correction Factor (TCF) Prueba a 5% In, Factor de Corrección de Transformación: min=0.9970 & max=1.0030 (0.3%)

Deficinición de la clase 0.15S para Transformadores de Corriente: Prueba a 100% In, Factor de Corrección de Transformación: min = 0.9985 & max = 1.0015 (0.15%) Transformer Correction Factor (TCF) Prueba a 5% In, Factor de Corrección de Transformación: min=0.9985 & max=1.0015 (0.15%)

TCs clase 0.15s

TCs clase 0.3 Porcentaje de Corriente

10%

0.6% 47

100%

0.3%

RF

1%

5%

100%

0.15%

RF

Transformadores de Corriente 

Precisión en Protecciones 

Los valores normalizados por IEEE para la precisión en protecciones son: C100, C200, C400 y C800. Están basados en una cargabilidad secundaria de 1, 2, 4, y 8 ohms respectivamente, todos al 50% de pf.



Ocasionalmente, valores fuera de norma son requeridos, tales como C1200.



TC’s del tipo devanado (Wound type) con frecuencia usan una T en lugar de la C

C = Calculado (tipo anillo, eventualmente devanados distribuidos) T = Tested-Probado (tipo devanado, primario y/o sec.). Los devanados no están distribuidos homogéneamente. 48

Transformadores de Corriente 

TCs para 1A secundario   





49

Las normas IEEE están escritas para TCs con secundarios a 5 A. Muchos Instrumentos ahora están usando entrada de 0-1A y no de 0-5A. Entonces, Para un TC con 1 A secundario con una precisión designada de 0.3B2.0, cual es la cargabilidad en ohmios asociada con esta clase de precisión? Las normas IEEE definen que los VA’s son constantes sin importar la corriente secundaria. El burden B-2.0 son 2 ohmios de impedancia @ 5 amperios de corriente nominal son 50VA. Por lo tanto, un TC con 1 amperio secundario debería tener 50 ohmios de impedancia con capacidad de mantener los 50VA nominales. Por eso los TCs a 1 A sec. Vienen de acuerdo a IEC especificando los VA’s y no los ohmios.

Transformadores de Corriente



50

Peligro!!!



El circuito secundario de un TC nunca debe ser abierto o dejado abierto cuando esta circulando corriente por el primario.



Si el circuito del secundario es abierto, la corriente del primario llevara el núcleo a la saturación, induciendo altos voltajes anormales que pueden ser letales.

Transformadores de Corriente



51

Núcleo Magnetizado: 

Definición: Un incremento en el voltaje, incrementa la densidad de flujo a la cual opera el núcleo. Como resultado, la corriente de excitación se aumenta y la precisión del transformador se ve afectada.



Causas: DC; AC pasando por devanado mientras el otro esta en circuito abierto, o la aplicación de una sobrecorriente alta.

Transformadores de Corriente 

Desmagnetización: 

Para desmagnetizar un CT, la densidad de flujo debe ser subida hasta la saturación y gradualmente reducirlo a cero.



Método 1: Usando una fuente de voltaje variable conectada en el secundario, se aplica suficiente corriente al secundario hasta saturar el núcleo del transformador, entonces lentamente se reduce la corriente a cero. No debe excederse la corriente nominal del CT.



52



Método 2: Inserte una resistencia variable en el secundario (típicamente reóstato de 50 ohmios). circule la corriente nominal por el primario. Incremente la resistencia en el secundario hasta que el núcleo se sature, entonces reduzca lentamente la resistencia hasta cero y desconecte la corriente de fuente.



(Para información adicional consulte, IEEE C57.13 Sección 8.2)

Transformadores de Corriente 

53

Regla de dedo:



Un CT de buje (anillo) con una precisión de protección C400 o mayor con una corriente nominal de 2000 amps o mas, cumplirá la precisión de medida de 0.3B-0.1 a 0.3B1.8.



Un CT con rating factor (factor nominal de sobrecarga) de 2.0 operará en forma segura con sobrecorrientes de 1.5, 1.33, o cualquier rating factor menor que 2.0, sin incremento en la temperatura.

Transformadores de Voltaje

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Transformadores de Voltaje 

¿Que se debe saber ?         

55

Interior o Intemperie Línea a línea o línea a tierra Voltaje del sistema y BIL Voltaje(s) primario Voltaje(s) secundario Precisión para medida o reles Cargabilidad nominal Capacidad térmica en VA’s si aplica Frecuencia

Transformadores de Voltaje 

Línea a línea o línea a tierra   

56

Línea a Línea – puede ser conectado entre fases o línea a neutro (designación Y) Línea a Tierra – puede conectarse SOLAMENTE línea a tierra (designación GY) Línea a Tierra: • (10 kV Interior, 19 kV exterior) • Neutro aterrizado internamente

Transformadores de Voltaje 

Voltajes Nominales      

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2400/4160Y , L - L a 2400 V en sistemas de 2400 V o L - T a 2400 V en sistema de 4160 V. 4200/4200Y, L - L o L - G en sistema de 4200 V. 2400/4160GY , L - G SOLAMENTE a 2400 V en sistema de 4160 V o sistema de 2400 V . 4200/4200GY , L - G SOLAMENTE en sistema de 4200 V. Sencillo o múltiple valor nominal primario. Sencillo, dual o triple devanado secundario con voltaje nominal sencillo o dual por devanado.

Transformadores de Voltaje 

58

Interpretando los valores nominales 2400/4160Y (GY) 

Numero a la izquierda del “/” es el máximo voltaje nominal



Numero a la derecha del “/” = Máximo Voltaje del sistema



“Y” indica que puede ser usado para Línea a Línea o Línea a Tierra



“GY” indica para uso solamente Línea a Tierra.

Transformadores de Voltaje - BIL

59



BIL – Nivel Básico de Impulso (kV)



BIL nominal para interior algunas veces mas bajo que para uso exterior (95 kV versus 110 kV)



Dado el BIL, las otras pruebas de aislamiento son conocidas – prueba Tensión Aplicada, etc.



En condiciones extremas de contaminación mas distancia de fuga puede ser requerida para mantener el nivel del BIL



El BIL se debe corregir por altitud usando la tabla 1 de la norma C57.13-1993

C57.13-1993

60

Correccion por altura del BIL

61

Transformadores de Voltaje



62

Voltaje de precisión 

Voltaje de Precisión – Es el voltaje nominal del transformador para el cual la precisión nominal aplica.



VT’s pueden operar a otro voltaje distinto del nominal de precisión.



Si la unidad tiene capacidad para sobrevoltajes, la precisión puede o no ser mantenida en todos los voltajes en ese rango.



Los VT’s ABB cumplirán con la precisión abajo del 40% del voltaje nominal.

Transformadores de Voltaje 

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Rated Voltage Factor (RVF) 

Factor de Sobrevoltaje – Es el multiplicador de veces el voltaje nominal para el cual el VT puede operar continuamente sin daño.



Valores Típicos: 1.1 (unidades línea a línea), 1.9 (unidades línea a tierra). 1.9 = 1.1 x √3

Transformadores de Voltaje 

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Precisión de Medición 

Cargabilidad Normalizada y Limites de Error



Cargabilidad – medida de la carga conectada al transformador de Instrumentos



Llamada ‘burden’ (cargabilidad) para diferenciarlo de la carga que esta siendo medida.



Burden esta representado por los aparatos conectados (instrumentos, contadores de energía etc.) MAS los cables, etc. que conectan el (los) aparato(s) al transformador.

Transformadores de Voltaje 

IEEE Precisión de Medición 

Cargabilidad Normalizada: 



Clase de Precisión (% de error) 



IEEE = 0.15, 0.3, 0.6, 1.2 (paralelogramo)

Clases mas comunes 

65

12.5VA = W, 25VA = X, 35VA = M, 75VA = Y, 200VA =Z, 400VA = ZZ

0.3% @ Y y Z burdens (75 y 200 VA)

Transformadores de Voltaje 

IEEE versus IEC Precisión de Medición 

Cargabilidad Normalizada (VA)  



Clase de precisión (% error)  



IEEE = 0.15, 0.3, 0.6, 1.2 (paralelogramo) IEC = 0.2, 0.5, 1.0 (rectangular)

Clases mas comunes  

66

IEEE = 12.5, 25, 35, 75, 200, 400 VA IEC = 5, 10, 15, 30 VA

IEEE - 0.3 @ 75 y 200 VA (Y y Z) IEC - 0.5 @ 30 VA (máximos VA normalizados)

Transformadores de Voltaje 

Capacidad Térmica en VA’s 

Los VT’s normalmente tienen una cargabilidad para la precisión dada en VA ej. Z burden es 200 VA.



VT’s pueden operar a cargas mas altas sin sobrecalentamiento - Max VA’s son la capacidad Térmica en VA’s     

67

La precisión en la medición no es garantizada Típicamente basado en 30 grados C de ambiente. Max Aumento de temperatura para la capacidad térmica con 30 C de ambiente) IEEE = 55 grados C IEC = 60 grados C

Transformadores de Voltaje 

Clases de Voltaje IEEE



Los BIL IEEE mas comunes a las diferentes clases de voltaje  60kV BIL para instalaciones hasta 5,000 V  75kV BIL para instalaciones de 8.7kV  95 o 110kV BIL para instalaciones de 15kV  125 o 150kV BIL para instalaciones de 25kV  150 o 200kV BIL para instalaciones de 36kV



El BIL puede variar si la instalación es interior o exterior así como el sistema de protección.

68

IEEE versus IEC Clases de Voltaje



IEEE versus IEC – Clases de Voltaje

Clase de Voltaje mas común a BIL dado (kV): IEEE 5: 8.7: 15: 25: 34.5:

BIL 60 75 95 or 110 125 or 150 150 or 200

IEC 7.2: 12: 17.5: 25: 36:

BIL 60 75 95 125 170

El BIL puede variar si la instalación es interior o exterior así como el sistema de protección. 69

Como trabaja un VT 

70

Como trabaja un VT 

Núcleo – Acopla magnéticamente el primario con el secundario



Voltios/Vueltas primarias = Voltios/Vueltas secundarias



El voltaje primario induce flujo magnético en el núcleo y este induce los voltios en el secundario de acuerdo con las vueltas



No es ideal – hay pérdidas

Transformadores de Voltaje 

Como afecta el RVF en la precisión 

RVF alto = Densidad de flujo bajo a voltaje nominal



Mas vueltas requeridas para mantener la densidad de flujo baja



Espacio Fijo + Mas vueltas = alambre mas delgado



Alambre menor = resistencia mas alta



Resistencia mas alta = Mas pérdidas



Mas pérdidas (1) Menos precisión (bajo Burden baja capacidad) (2) Menos capacidad térmica

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Transformadores de Voltaje 

Relación y Voltajes 

IEEE Ejemplos   



IEC Ejemplos   

72

Un Sec: 120:1, 14400:120 Sec Dual : 120 & 120:1, 14400:120 & 120 Un Sec con derivación: 120/208:1, 14400:120/69

Un Sec: 120/1 o 14400/120 Sec Dual : 120-120/1 o 14400/120-120 Un Sec con derivación : 120/208/1 o 14400/120/69

Transformadores de Voltaje 

73

Frecuencia 

50 Hz VT – puede ser usado a 60 Hz al mismo voltaje



60 Hz VT – no puede ser usado nunca a 50 Hz al mismo voltaje y mantener la misma capacidad de sobrevoltaje



Se puede usar un VT de 60 Hz en 50 Hz teniendo un RVF de 60 Hz > 1.2.



Hay que considerar que la capacidad de soportar sobrevoltajes del VT se reduce en 20%.

Transformadores de Voltaje 

Electromecánicos versus Electrónicos

74



Aparatos electrónicos – Cargas MUCHO mas pequeñas



Especificaciones viejas deberían ser revisadas para asegurarse que son válidas



Cargabilidad menor = transformador mas económico



Cambios en las aplicaciones de los CT’s y VT’s por los requerimientos bajos de cargabilidad.

Transformadores de Instrumento: Ejemplos

KON-11

15kV 110kV CT para intemperie

VOZ-11

15kV 110kV BIL VT para intemperie

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Transformadores de Instrumento: Ejemplos

CMF

600V 10kV BIL CT para interior/exterior

PPM

600V 10kV BIL VT para interior/exterior

76

Transformadores de Instrumento: Ejemplos

CVC 15kV, 25kV 110kV, 150kV BIL Unidad de medida combinada

77

Transformadores de Instrumento: Panel de medición

78

TI: Unidad de Medición Primaria

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