ANEXO No.1 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION A 13.2 KV/208 V, y 34.5 KV/208 V CON Y SIN TC S INTERNOS

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1 1 ANEXO No.1 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION A 13.2 KV/208 V, y 34.5 KV/208 V CON Y SIN TC S INTERNOS 1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACION REQUISITOS GENERALES CONDICIONES DE SERVICIO NORMAS DE FABRICACIÓN Y PRUEBAS SISTEMA DE UNIDADES REQUISITOS TECNICOS GENERALIDADES TENSIONES NOMINALES GRUPOS DE CONEXIÓN DERIVACIONES CAPACIDADES REFRIGERACIÓN LIMITES DE AUMENTO DE TEMPERATURA SOBRECARGAS NIVEL DE RUIDO AUDIBLE CAPACIDAD DE CORTOCIRCUITO NIVEL DE AISLAMIENTO PÉRDIDAS CORRIENTES SIN CARGA Y TENSIÓN DE CORTOCIRCUITO PENALIZACIÓN POR PÉRDIDAS Penalización por Lote Penalización individual CARACTERISTICAS DE FABRICACION NÚCLEO DEVANADOS MATERIALES AISLANTES PARTE ACTIVA TANQUE DERIVACIONES BUJES TERMINALES ACCESORIOS PINTURA EMPAQUE Y PROTECCIÓN SELLO CARACTERISTICAS DE LOS TRANSFORMADORES DE CORRIENTE INTERNOS A LOS TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN DE EMCALI CONDICIONES GENERALES CONDICIONES DE INSTALACIÓN PRECISIÓN (NTC 2205, TRANSFORMADORES DE CORRIENTE) NTC 5019, Selección de Transformadores de Medida Análisis de Cargabilidad para Transformadores de Corriente TC Características Eléctricas del Sistema

2 Requisitos Técnicos Pruebas Placa de características y marcas terminales Normas de fabricación MARCACION DE LOS TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN INSPECCION Y PRUEBAS DE RECEPCION TECNICA DEFINICIONES PLAN DE MUESTREO LISTADO DE DEFECTOS Críticos Mayores Menores PRUEBAS Pruebas de rutina Pruebas tipo Pruebas de cortocircuito Procedimientos de pruebas CARACTERISTICAS TECNICAS GARANTIZADAS CARACTERISTICAS GENERALES CARACTERISTICAS ELÉCTRICAS CARACTERÍSTICAS DE LOS BUJES CARACTERÍSTICAS DEL ACEITE EMPAQUE Y PROTECCIÓN DEL EQUIPO DESVIACIONES A LAS ESPECIFICACIONES

3 3 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE TRANSFORADORES 1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACION La presente especificación se aplica a los transformadores de distribución con tensiones de serie 13.2 kv y potencias hasta de 167 Kva para transformadores monofásicos y hasta 800 kva para transformadores trifásicos, con o sin transformadores de corriente internos. 2 REQUISITOS GENERALES 2.1 Condiciones de Servicio Los transformadores de que trata esta Licitación serán instalados en el sistema de distribución de EMCALI, bajo las siguientes condiciones: a. Condiciones ambientales Altura sobre el nivel del mar: 1000 m. Ambiente: Tropical. Humedad relativa máxima: 98 % Temperatura máxima: 33 ºC Temperatura mínima: 16 ºC Temperatura promedio: 23 ºC b. Instalación El montaje se hará de acuerdo con las normas internas de EMCALI. c. Características Eléctricas del sistema 1) Sistema primario de Distribución - Tensiones nominales de línea 13,2 kv - Número de fases 3 - Conexión D - Frecuencia 60 Hz - Regulación máxima 1 % - Factor de potencia Servicio Continuo 3

4 4 2) Sistema Secundario de distribución - Tensiones nominales de línea 214/213 V - Tipo Y - Conexión del neutro sólidamente aterrizado - Regulación máxima 3.5/4.0 % 2.2 Normas de Fabricación y Pruebas Los transformadores deberán ser diseñados y fabricados de acuerdo con lo establecido en las Normas NTC en su última revisión, además de presentar certificado de conformidad expedido por un Organismo de Certificación de Producto acreditado por la Superintendencia de Industria y Comercio de acuerdo con los procedimientos establecidos en los artículos 7º y 8º del Decreto 2269 de noviembre 16 de 1993 y en el Capítulo X del reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE. Para los equipos importados se deben enviar con la propuesta dos copias en español y una en inglés de las Normas utilizadas para su fabricación. Las normas aplicables son las siguientes: NORMA - NTC OBJETO (Antecedente Internacional) 316 Transformadores. Prueba de calentamiento (ANSIC e IEC 76) 317 Transformadores. Definiciones (IEC 76) 375 Transformadores. Medida de la resistencia de los devanados (IEC 76) 380 Transformadores. Pruebas eléctricos. Generalidades (IEC 76 y BS 171) 471 Transformadores. Relación de transformación. Verificación de la polaridad y relación de fase. 532 Transformadores. Aptitud para soportar el cortocircuito (ANSI C ) 618 Transformadores. Placa de características (IEC 76) 4

5 5 NORMA NTC OBJETO (Antecedente Internacional) 737 Transformadores. Especificaciones de devanados y sus derivaciones (IEC 76) 800 Transformadores. Designación (IEC 76) 801 Transformadores. Limites de calentamiento (IEC 76) 818 Transformadores. Monofásicos, autorefrigerados y sumergidos en aceite, pérdidas, corriente sin carga y tensión de cortocircuito 819 Transformadores. Trifásicos, autorefrigerados y sumergidos en aceite, pérdidas, corriente sin carga y tensión de cortocircuito 836 Transformadores. Niveles de aislamiento (IEC 76.3) 837 Transformadores. Prueba del dieléctrico (IEC 76) 1005 Transformadores. Determinación de la tensión de cortocircuito (ANSI C ) 1031 Transformadores. Pruebas para determinar pérdidas y corriente sin carga (ANSI C ) 1057 Transformadores. Valores nominales potencias aparentes (ANSI C ) 1058 Transformadores de distribución sumergidos en aceite con refrigeración natural. Requisitos de funcionamiento en condiciones de altitud y temperatura diferentes a las normalizadas (ANSI C e IEC 76) 1358 Transformadores. Certificado de pruebas (ANSIC ) 1465 Especificaciones para aceites minerales (ASTM D3487) 1490 Transformadores monofásicos accesorios (ANSI C ) 1656 Transformadores trifásicos, accesorios (ANSI C ) 1759 Empaques elastoméricos resistentes al aceite para transformadores eléctricos 2076 Galvanizado en caliente (ASTM A 153) 5

6 6 NORMA NTC OBJETO (Antecedente Internacional) 2135 Guía para fórmulas de evaluación de pérdidas Herrajes conectores para transformadores de distribución y de potencia con terminales con tensión 34.5 kv y superior a 1.2 kv, corriente máxima de 150 A Herrajes conectores para transformadores de distribución y de potencia menores de 5 MVA y tensión de serie 1.2 kv (lado de baja tensión) 2784 Guía para el embalaje, almacenamiento y transporte de transformadores de distribución 3396 Guía para la aplicación de pinturas en transformadores 3600 Electrotecnia. Guía para la realización e interpretación del ensayo de impulso a transformadores Electrotecnia. Ensayos mecánicos a transformadores de distribución Electrotecnia. Cambiador de derivaciones para operación sin tensión. GTC50 ANSI Transformadores de distribución sumergidos en aceite con 65 ºC de elevación de temperatura en los devanados. Guía de cargabilidad (ANSI C57.91) IEEE trial use standard distribution and power transformer short circuit test code (ANSI C A) 6

7 7 2.3 Sistema de Unidades Todos los documentos tanto de la propuesta como del contrato de suministro, deben expresar las cantidades numéricas en unidades del sistema Internacional (SI). Si el OFERENTE usa en sus libros de instrucción, folletos o dibujos, unidades en sistemas diferentes, debe hacer las conversiones respectivas. 3 REQUISITOS TECNICOS 3.1 Generalidades Los transformadores serán del tipo convencional con transformadores de corriente internos (para los de TCs incorporados), sumergidos en líquido, autorefrigerados y aptos para usarse en las condiciones de servicio estipuladas en el Artículo 2.1 de las presentes especificaciones. Cualquier omisión de estas especificaciones en la descripción de algún componente o de requerimientos, no exonera al SUMINISTRADOR de su responsabilidad de entregar los ítems requeridos completos en todos sus aspectos, plena y satisfactoriamente operables. 3.2 AJUSTE DEL PRECIO DE LOS TRANSFORMADORES POR LAS PERDIDAS EN EL COBRE Y EL HIERRO El valor final de cada una de las ofertas a evaluar, se verá aumentado en el valor presente de las pérdidas que tendrán los transformadores ofrecidos durante los próximos veinte años, a la tasa de retorno del 16,06%, según la Resolución CREG PFn= Valor cotizado + Ccap Donde: PFn: Costo final evaluado de la oferta, $ Valor cotizado: según oferta de licitación, $ Ccap: Costo capitalizado de las pérdidas totales, en pesos colombianos durante 20 años. El costo capitalizado de las pérdidas en cada transformador, se adicionará al precio de la oferta. La fórmula de evaluación de pérdidas será : 7

8 8 Ccap = K1 Po + K2 Pc Donde : Ccap : Costo capitalizado de las pérdidas totales, en pesos colombianos Po : Pérdida en el hierro o en vacio expresadas en KW a tensión y frecuencia nominal en AT y BT Pc : Pérdidas en el cobre o en carga expresadas en KW referidas a 85ºC a potencia y tensión nominales. K1 : Costo de las pérdidas en vacio ( $ /KW ) K2 : Costo de las pérdidas en carga ( $ / KW ) K1 y K2 : Constantes evaluados segùn la norma NTC 2135 Se utilizaran los siguientes valores de los coeficientes de evaluación de pérdidas. ELECTRIFICADORAS DISTRIBUIDORAS K1 = $ K2= $ La empresa no considerará ofertas que estipulen valores de pérdidas superiores a los valores máximos establecidos en la norma NTC 818 y 819, referidas a 85º C. 3.3 Tensiones Nominales La tensión nominal primaria que se aplicará a los devanados de los transformadores, trifásicos o monofásicos, bajo condiciones de régimen nominal (Condiciones normales de operación) en la toma principal del cambiador de derivaciones será de voltios para los trifásicos y monofásicos. La tensión nominal secundaria de los transformadores trifásicos será de 214/123.5 voltios en vacío y para los transformadores monofásicos será de 240/120 voltios en vacío, con una regulación máxima del 3.5% para los transformadores trifásicos y del 4% para los monofásicos, a un factor de potencia de Grupos de Conexión 8

9 9 El grupo de conexión de los transformadores trifásicos será Dyn5, con el neutro de baja tensión accesible externamente y sólidamente puesto a tierra. Para transformadores monofásicos con potencias menores o iguales a 167 kva y voltajes nominales menores o iguales a 8660 Voltios, los devanados deben tener polaridad aditiva, cuya denominación es Ii6. Los demás transformadores monofásicos tendrán polaridad sustractiva, cuya denominación es Ii Derivaciones Los transformadores deben estar provistos en el lado primario, para regulación de tensión, de un conmutador con un mínimo de 5 posiciones con rangos de operación de +1x2.5% a -3x2.5%, con relación a la posición nominal, para transformadores importados se puede aceptar + 2X2.5%. La operación para cambio de posición de cualquiera de las derivaciones enunciadas, se deberá efectuar con el transformador desenergizado. 3.6 Capacidades De acuerdo con las capacidades requeridas, los transformadores deberán entregar como mínimo su potencia nominal en cualquier posición del cambiador de derivaciones a tensión secundaria nominal y frecuencia nominal, sin exceder los límites de aumento de temperatura establecidos en estas especificaciones. Los transformadores deberán ser capaces de: a. Operar continuamente por encima de la tensión nominal o a valores menores de la frecuencia nominal, a la máxima potencia nominal aparente en kva en cualquier derivación, sin exceder los límites de aumento de temperatura establecidos de acuerdo con el numeral 3.7 de estas especificaciones, cuando todas y cada una de las siguientes condiciones prevalezcan: 1) La tensión secundaria y los voltios por Hertz no excedan el 105% de los valores nominales. 2) El factor de potencia sea 80% o mayor. 3) La frecuencia sea al menos 95% del valor nominal (57 Hz). b. Operar continuamente por encima de la tensión nominal a valores menores de la frecuencia nominal o en cualquier derivación en vacío, sin exceder los límites el numeral 3.7 de estas especificaciones, cuando ni la tensión ni los voltios por Hertz exceden el 110% de los valores nominales. 9

10 10 La corriente de carga del transformador será aproximadamente senoidal. El factor de armónicas no excederá el 0.05 p.u. Para factor de armónicas consultar la norma ANSI/IEEE C Refrigeración Los transformadores Standard y con TC incorporado serán sumergidos en líquido, autorefrigerados, clase ONAN, aptos para montaje a la intemperie. Deberán despacharse con su volumen normal de líquido refrigerante, listos para operación. 3.8 Limites de Aumento de Temperatura El transformador debe garantizar su potencia nominal continua a una temperatura ambiente promedio diaria de 30 C, con una temperatura máxima de 40 C. El aumento de temperatura promedio en el devanado, medido por el método de variación de resistencia, no deberá exceder 65 C para una altura de 1000m sobre el nivel del mar y una temperatura ambiente máxima de 40 C, con el transformador a potencia y tensión nominales, de acuerdo con lo descrito en la prueba de calentamiento, sección d. El aumento de temperatura del punto más caliente de los devanados no deberá exceder 80 C y ningún elemento del transformador podrá exceder dicha temperatura. El límite de calentamiento del líquido refrigerante, con cualquier método de refrigeración (medido por termómetro), será de 60 C. 3.9 Sobrecargas El aumento máximo de temperatura en el líquido refrigerante, no deberá exceder los valores máximos establecidos en la norma NTC 2482, especificados para 1000 m sobre el nivel del mar, cuando el ensayo se realice a una temperatura ambiente de 20 C El valor de sobrecarga no implicará sacrificio adicional de la vida útil de los transformadores (inferior al % diario). Cuando la temperatura ambiente sea diferente de 20 C o se modifique el tiempo de la sobrecarga, se deben tener en cuenta los valores especificados en la tabla 2c de la norma NTC Nivel de Ruido Audible Los transformadores deberán construirse de manera que el nivel de ruido promedio admisible cuando se energizan a frecuencia y tensión nominal, sin carga, no exceda los 10

11 11 valores dados en la tabla siguiente, medidos a una distancia radial aproximadamente igual la mitad de la altura del transformador de acuerdo con el procedimiento dado en la norma NEMA TR1, en su última revisión. Para capacidades entre: 0-50 kva 48 db kva 51 db kva 55 db 3.11 Capacidad de Cortocircuito Los transformadores deberán ser diseñados y construidos para soportar los esfuerzos dinámicos y térmicos producidos por cortocircuitos externos a tierra o entre fases, en uno o más bornes del terminal de baja tensión estando éstos a tensión nominal y al 100% de la carga, bajo las condiciones especificadas en la norma NTC 532. La capacidad de cortocircuito garantizada por el fabricante podrá ser comprobada por EMCALI, mediante la prueba de cortocircuito solicitada en el numeral Nivel de Aislamiento El nivel de aislamiento que deben tener los devanados y bujes de los transformadores, referidos a 1000 m sobre el nivel del mar, será el siguiente: Devanados Bujes Neutro Unid. A.T. B.T. A.T. B.T. Clase de aislamiento kv Nivel de aislamiento al impulso básico kv (BIL)(1.2/50 µ seg) Tensión de impulso con onda recortada kv (cresta) Tensión de prueba a fre- 11

12 12 cuencia industrial o baja frecuencia (eficaz) - En seco kv En húmedo kv Pérdidas Los valores de pérdidas de carga, pérdidas sin carga y pérdidas totales no deberán ser superiores a las máximas especificadas por las normas NTC 818 y 819, última revisión, y sobre ellos no aplica tolerancia alguna. Para la aceptación o rechazo en fábrica de los transformadores por parte de EMCALI, regirán las siguientes tolerancias sobre los valores declarados: TOLERANCIAS Características Pérdidas totales Pt Pérdidas con carga PCu Pérdidas sin carga Po Tolerancias +10% de las pérdidas declaradas + 15% de las pérdidas declaradas + 15% de las pérdidas declaradas Lo anterior significa que la tolerancia se aplica es sobre el valor declarado, es decir, el valor declarado más la tolerancia especificada, no deben exceder los valores máximos establecidos anteriormente. Cualquier transformador que presente valores de pérdidas superiores a las aquí establecidas será rechazado. Los valores de las pérdidas eléctricas que se confrontarán contra serán estrictamente los valores obtenidos en las pruebas. las garantizadas 3.14 Corrientes sin Carga y Tensión de Cortocircuito La corriente sin carga y tensión de cortocircuito deberán cumplir con lo establecido en las normas NTC 818 y 819, última revisión. Para la aceptación o rechazo en fábrica de los transformadores por parte de EMCALI regirán las siguientes tolerancias sobre los valores declarados: TOLERANCIAS 12

13 13 Características +/- 10% de la tensión de corto- circuito declarada para esta derivación. Tensión de cortocircuito para la derivación principal (Tensión nominal de cortocircuito) Para las derivaciones diferentes a la derivación principal (nominal de cortocircuito). Corriente sin carga declarada Tolerancias +/- 15% del valor establecido para cada derivación + 30% de la corriente sin carga declarada Para la corriente sin carga, la tolerancia se aplica sobre el valor declarado, es decir el valor declarado más la tolerancia no debe exceder el valor máximo establecido Penalización por Pérdidas Para la aceptación y penalización de pérdidas se tendrá en cuenta lo siguiente: Antes de hacer la recepción de los transformadores, EMCALI verificará que las pérdidas medidas en el laboratorio son menores o iguales que las declaradas por el proveedor en su oferta. Si las pérdidas reales obtenidas en las pruebas son mayores que las declaradas, se aplicarán las siguientes fórmulas para penalizar al oferente a quien se le hubiere adjudicado el pedido o parte del mismo Penalización por Lote Donde: - EN EL NUCLEO C f = 2K 1 * (PFer - PFed) N Cf = Costo por penalización de las pérdidas en vacío ($) 13

14 14 PFer = Promedio de pérdidas reales en el hierro o vacío, en KW PFed = Pérdidas declaradas en el hierro o vacío, en KW N = Número de transformadores del lote K 1 = Coeficiente de las pérdidas en vacío ($ / KW) - EN LOS DEVANADOS Cd = 2K 2 (PCur - PCud) N Donde: Cd = Costo por penalización de las pérdidas bajo carga o en los devanados ($) PCur = Promedio de pérdidas reales en los devanados, en KW PCud = Pérdidas declaradas en los devanados, en KW N = Número de transformadores del lote K 2 = Coeficiente de las pérdidas en los devanados ($ / KW) Las anteriores fórmulas se aplicarán por lote, independientemente para las pérdidas en vacío y pérdidas en los devanados. El tamaño de la muestra para obtener el promedio de las pérdidas reales en vacío ó en los devanados, se determinará estadísticamente, de acuerdo con lo establecido en la norma NTC 1057 con un nivel de inspección ΙΙΙ y un nivel de calidad aceptable (NCA) 1,0. Si al realizar las pruebas, el número de transformadores que sobrepasen el valor de las pérdidas declaradas más las tolerancias, es mayor al máximo número de defectuosos permitidos para este nivel de inspección, el lote será rechazado. 14

15 15 La penalización solo se aplicará cuando el promedio de las pérdidas reales en el hierro o en los devanados supere los valores declarados, es decir que el fabricante no tendrá derecho a indemnización alguna si las pérdidas reales son menores que las declaradas. TABLA DE MUESTREO NIVEL DE INSPECCION ΙΙΙ - NCA 1,0 Tamaño del lote Tamaño muestra Ac Re 2 a a a a a a a a Penalización individual (SE UTILIZARA PARA LOTES MENORES A 50 UNIDADES) - EN EL NUCLEO C f = 2K 1 * (PFer - PFed) Donde: Cf = Costo por penalización de las pérdidas en vacío ($) PFer = Pérdidas reales en el hierro o vacío, en KW PFed = Pérdidas declaradas en el hierro o vacío, en KW K 1 = Coeficiente de las pérdidas en vacío ($ / KW) - EN LOS DEVANADOS Cd = 2K 2 (PCur - PCud) 15

16 16 Donde: Cd = Costo por penalización de las pérdidas bajo carga o en los devanados ($) PCur = Pérdidas reales en los devanados, en KW PCud = Pérdidas declaradas en los devanados, en KW K 2 = Coeficiente de las pérdidas en los devanados ($ / KW) Las anteriores fórmulas se aplicarán independientemente para cada uno de los transformadores y la penalización solo se aplicará a los transformadores cuyos valores de pérdidas reales en el hierro ó en los devanados supere los valores declarados, es decir que el fabricante no tendrá derecho a indemnización alguna si las pérdidas reales son menores que las declaradas Certificación Los transformadores objeto de esta licitación, deberán estar certificados a la fecha de cierre de la licitación Sistema de Calidad El Oferente adjuntará con su propuesta, el "Certificado de Conformidad con norma" ó el "Perfil de Calidad", de acuerdo con cualquiera de las normas NTC-ISO Serie 9000 ó la norma equivalente en el país de origen, expedido por la entidad certificadora del país o por un organismo Internacional de certificación reconocido. 4 CARACTERISTICAS DE FABRICACION 4.1 Núcleo El núcleo será fabricado con láminas de acero al silicio, grano orientado y laminado en frío u otro material magnético, libres de fatiga por envejecimiento, de alta permeabilidad y bajas pérdidas por histéresis. Las láminas llevarán películas aislantes en sus superficies, las cuales no serán afectadas por el aceite caliente o los aumentos de temperatura propios del núcleo del 16

17 17 transformador y presentarán superficies suaves con el fin de poder obtener elevados factores de laminación. Cuando el núcleo terminado sea del tipo enrollado, éste deberá ser sometido a un proceso de recocido en atmósfera de gas inerte con el fin de reorientar los granos de la lámina magnética. Las láminas deben estar rígidamente aseguradas para que resistan esfuerzos mecánicos y deslizamientos durante el transporte, montaje y condiciones de cortocircuito. Debe tenerse especial cuidado en distribuir equilibradamente la presión mecánica sobre las láminas del núcleo. El diseño de la estructura de fijación del núcleo debe minimizar las pérdidas por corrientes parásitas. El núcleo y las bobinas se fijarán en el tanque de modo que no se presenten desplazamientos cuando se mueva el transformador. El núcleo será aterrizado al tanque del transformador para evitar potenciales electrostáticos. 4.2 Devanados Los devanados primarios y secundarios serán de cobre de conductividad 99.9 % mínimo a 20 C. El aislamiento entre espiras y capas de espiras deberá cumplir los requerimientos del numeral 4.3. Los devanados deberán constituir una unidad sólida, para lo cual serán sometidos a los procesos de prensado y curado que fueren necesarios. Cuando los devanados sean construidos con láminas o flejes, éstos no podrán presentar limaduras o rebabas debidas al corte que puedan deteriorar el material aislante y dar lugar a cortocircuitos, o bien, provocar concentraciones elevadas de campo eléctrico que puedan causar perforación del material aislante. En este caso, el espesor mínimo del aislamiento entre capas deberá ser de 0.25 mm. Los materiales adicionales utilizados en la fabricación tales como pegantes, cintas, etc., deberán ser compatibles con el aceite. Los materiales usados para construir los canales de refrigeración para circulación de aceite deberán tener adecuadas características aislantes, térmicas y mecánicas. El borne secundario en su parte interna deberá ir unido a la bobina, de tal forma que presente área de contacto adecuada para la corriente que circulará por allí. El terminal secundario interno del transformador deberá colocarse entre arandelas con tuerca y contratuerca al lado del buje y tuerca en el otro lado. Estos herrajes serán de cobre o latón dependiendo de la capacidad del transformador. Las soldaduras utilizadas en las uniones deberán ser de aleaciones de plata. 17

18 18 La tensión mecánica del bobinado será la adecuada, de tal forma que no se someta a esfuerzos excesivos que puedan forzar el conductor y los aislamientos o que permitan que el devanado quede demasiado suelto. Debe evitarse todo doblez innecesario del alambre al embobinarlo Materiales Aislantes Los transformadores deben ser entregados llenos de aceite, el cual debe ser mineral, preparado y refinado especialmente para uso en transformadores y deberá cumplir con las características físicas, químicas y eléctricas de la norma NTC 1465 (ASTM D-3487), última revisión, para aceites inhibidos tipo Ι ó tipo ΙΙ. Los papeles utilizados en el aislamiento de los devanados serán clase A, los cuales deberán soportar la máxima temperatura en el punto más caliente de los devanados. El papel aislante utilizado será papel "presppan" u otro de igual o mejores características. Se deberán utilizar procesos de horneado que garanticen el curado de las resinas, asegurando así resistencia mecánica permanente durante el tiempo de vida del transformador. El aislamiento del alambre esmaltado deberá soportar como mínimo dos (2) veces la tensión espira a espira del diseño del arrollamiento a baja frecuencia y cumplirá los requisitos establecidos en la norma NTC Parte Activa El núcleo y bobinas una vez acoplados serán soportados por una estructura o brida metálica. Esta brida estará diseñada para soportar las fuerzas axiales de cortocircuito que puedan causar daños o deformación de las bobinas. Además, tendrá en su parte superior medios apropiados para sujetar la parte activa de tal forma que se pueda extraer el conjunto sin dispositivos especiales. Este conjunto se inmovilizará dentro del tanque del transformador con un mecanismo sencillo, práctico y preciso que evite el uso de herramientas especiales. El fabricante garantizará que las vibraciones producidas durante el transporte no afecten la parte activa. Esta una vez armada, se someterá a un proceso de secado. 18

19 19 La parte activa deberá ser removible fácilmente para propósitos de mantenimiento o reparación. Los tornillos y demás elementos de la parte activa del transformador deberán estar completamente limpios, de tal forma que no contaminen el aceite del transformador. 4.5 Tanque El tanque y la tapa de los transformadores deberán ser de lámina de acero; la tapa deberá ir con tornillos o cinta metálica (precinto de cierre), provista de empaque, de acuerdo con la norma NTC 1490 y No se aceptan transformadores cuyas tapas estén soldadas al tanque. La lámina a utilizar en la construcción del tanque deberá ser de un espesor tal que esté en capacidad de soportar todos los esfuerzos mecánicos originados por el propio peso del transformador y los esfuerzos producidos por sobrepresiones internas debido a sobrecargas o cortocircuitos. El diseño de la tapa del tanque debe ser tal que no permita el almacenamiento de agua encima de ella. Así mismo, las perforaciones que posee la tapa para asegurar los aisladores a la misma (alta tensión o baja tensión), deben tener un resalto circunferencial hacia arriba con el fin de evitar la acumulación de agua y por ende minimizar la entrada de humedad al transformador. Lo anterior aplica para tapas cuyo calibre sea 12 o mayor. El tanque de los transformadores deberá ser capaz de soportar sin deformarse presiones que van desde Kgf/cm2 (vacío) a kgf/cm2 (sobrepresión) a nivel del mar. Todas las uniones soldadas deberán presentar buena penetración y un excelente acabado superficial, libre de asperezas y poros. Estos puntos deberán poder soportar un esfuerzo mínimo igual al 150% del esfuerzo máximo que soporta el material de la lámina y cumplir con los procedimientos del código AWS. Los cordones de soldadura y las partes principales deben ser unidas con materiales de la mejor calidad, y en donde sea necesario debe hacerse doble cordón de soldadura. Cuando se utilicen refuerzos en el tanque se deberá soldar con cordones continuos y que eviten el estancamiento del agua. En los tanques de forma rectangular o poligonal, la soldadura en las esquinas debe llegar hasta la parte superior, con el fin de evitar discontinuidades que permitan la entrada de humedad. El diseño de los tanques debe ser tal que permita izar el transformador completo por medio de grúas y transportarlo por carretera, ferrocarril o barco, sin sobreesforzar las 19

20 20 uniones que causen el subsecuente escape de aceite y deformaciones del tanque y la tapa. Cada tanque debe ir provisto de los accesorios descritos en el numeral 4.8. El diseño del tanque de los transformadores debe disponer de una pestaña en la parte inferior o algo similar de tal manera que al colocar dicho tanque sobre una superficie plana, el fondo del mismo quede por encima del nivel de esa superficie. 4.6 Derivaciones El cambio de derivación de los transformadores se harán por medio de un conmutador con un mínimo de 5 posiciones como se especificó en el numeral 3.4. La operación del conmutador se deberá efectuar con el transformador desenergizado por medio de una perilla colocada en una parte externa del mismo, de tal manera que para efectuar la operación de conmutación el transformador no deberá destaparse ni deberá perder su hermeticidad. En la perilla de accionamiento, placa indicadora o pared del tanque se deberá indicar claramente cada una de las respectivas posiciones de tensión. Los conmutadores deberán ser construidos para operación manual. El mecanismo propio de conmutación deberá colocarse internamente dentro del tanque del transformador y sumergido en el aceite. Los transformadores deben ser despachados con el cambiador en la derivación principal. El cambiador de derivaciones, deberá ser fabricado en material de alta resistencia mecánica que mantenga constante la presión en los contactos durante la vida útil del transformador. Además soportará la elevación de la temperatura máxima admisible en la parte superior del aceite sin presentar deformaciones que puedan afectar la presión de los contactos. 4.7 Bujes Terminales Los bujes terminales de los transformadores de distribución requeridos por estas especificaciones deben cumplir los niveles de aislamiento estipulados en el numeral Los bujes para transformadores de distribución, tipo intemperie, deberán tener las dimensiones dadas por la norma IEC 137. Los transformadores trifásicos deben estar provistos con tres (3) bujes en el lado primario y cuatro (4) en el lado secundario, incluyendo el neutro accesible. El montaje de tales bujes sobre el tanque debe estar de acuerdo con la norma NTC La posición de los bujes de alta tensión para transformadores trifásicos no 20

21 21 necesita ser simétrica y deben estar fijos a la tapa en posición vertical y diseñados de manera que un aislador roto pueda ser reemplazado con facilidad. Los bujes de alta tensión deben ser del tipo "pata larga" y debe ser fijado por encima de la tapa utilizando grapas o pisadores metálicos que se soporten en tornillos fijados a la tapa. A menos que se especifique otro color, éste deberá ser gris. Los transformadores monofásicos deben ir equipados con dos (2) bujes en el lado de alta tensión y tres (3) bujes en el lado de baja tensión, incluyendo el neutro accesible. El montaje de los bujes sobre el tanque del transformador debe estar de acuerdo con la norma NTC 1490 y debe ser efectuado en forma individual. La porcelana utilizada en los bujes debe ser homogénea, libre de cavidades u otro defecto que perjudique la resistencia mecánica o la calidad dieléctrica; debe estar perfectamente vitrificada y ser impermeable. El esmaltado de las partes de porcelana debe estar libre de imperfecciones tales como burbujas y/o quemaduras. La instalación de los bujes debe ser tal que no permita el paso de la humedad al interior del transformador. El aumento de temperatura de los bujes deberá cumplir con los requisitos establecidos en la norma IEC 137. Los límites de radio influencia y de factor de potencia de los bujes de los transformadores deben estar de acuerdo con las normas ANSI C y C , respectivamente. Los requerimientos mecánicos que deben satisfacer los bujes, como son: dimensiones, presiones internas, deformaciones permisibles, etc., deben satisfacer la norma IEC 137. Las pruebas efectuadas sobre los mismos deben estar de acuerdo con la norma ANSI C Los bujes del lado de alta tensión deben estar equipados con conectores no soldados. Los terminales para los devanados de baja tensión deben ser para salidas verticales con conectores aptos para conectar conductores de cobre o aluminio. Los terminales de alta tensión y de baja tensión, deben estar de acuerdo con lo especificado en las normas NTC 1490, 1656 y y TRANSFORMADOR DENOMINACION TIPO DE 21

22 22 DEL HERRAJE CONEXION Trifásico de 45 KVA 125 A OJO Trifásico de 75 KVA 250 A OJO-PALA Trifásico de KVA 340 A OJO-PALA Trifásico de 150 KVA 630 A PALA Trifásico de 225 KVA o mayor Según PALA TRANSFORMADOR TIPO DE DENOMINACION CONEXION 2E/E DEL HERRAJE Monofásico de 25 KVA 125 A OJO Monofásico de 37.5 va 250 A OJO-PALA Monofásico de 50 KVA 250 A OJO-PALA Monofásico de 75 KVA 340 A OJO-PALA Sin embargo, si se especifica la conexión E/2E, la tabla a utilizar es: TRANSFORMADOR TIPO DE DENOMINACION CONEXION DEL HERRAJE E/2E Monofásico de 25 KVA 250 A OJO-PALA Monofásico de 37.5 KVA 340 A OJO-PALA Monofásico de 50 KVA 630 A PALA Monofásico de 75 KVA 630 A PALA Los conectores de todos los transformadores deben estar de acuerdo con la capacidad de estos y la capacidad de corriente de los terminales. El espacio externo entre los terminales de los bujes de baja tensión debe ser tal que provea la máxima distancia de seguridad entre partes metálicas vivas en el área de trabajo. 4.8 Accesorios Los transformadores deberán estar provistos, dispuestos y de acuerdo con todos los accesorios descritos en las normas NTC 1490 y Pintura Se deberá cumplir con lo establecido en la norma NTC 3396 última revisión. 22

23 23 No se aceptarán pinturas a base de caucho clorado, debido a que no son compatibles con los aceites minerales. La superficie interior del tanque debe ser terminada con una capa de pintura resistente al aceite a una temperatura de por lo menos 105 C. El color para las pinturas de acabado debe ser gris, de acuerdo con la escala Ral o Munsell. Todos los materiales de tipo ferroso deberán ser galvanizados en caliente, de acuerdo con la estipulado en la norma NTC 2076 (ASTM A-153). No se aceptarán galvanizados en frío o iridizados (galvanizados electrolíticos). La tornillería m10 (3/8 ) o menor será en acero inoxidable. Los materiales de tipo no ferroso, deberán ser estañados. Los conectores terminales deberán presentar superficies redondeadas, sin rebabas, de forma tal que no corten los cables de los barrajes primarios o secundarios Empaque y Protección Los transformadores deberán llenarse con aceite y empacarse en guacales de madera que tengan resistencia mecánica adecuada, de tal forma que protejan al transformador durante el cargue, el transporte y descargue. Los guacales permitirán y facilitarán el bodegaje de los mismos en doble arrume, para capacidades hasta de kva y en forma individual para capacidades mayores hasta por un período de un año a la intemperie. Cada transformador debe ser fijado a la base del guacal por medio de tornillos o zunchos, de acuerdo con lo establecido en la Norma NTC Sello Los empaques elastoméricos utilizados como sello en los transformadores deben cumplir con lo establecido en la Norma NTC 1759, última revisión. Si el empaque no es contínuo y debe hacerse un empate, éste debe realizarse en forma diagonal y debe pegarse de manera que una cara quede montada encima de la otra, aplicando la fuerza de sellado en forma vertical tratando de aplastar una cara contra la otra. Con el fin de evitar estrangular los empaques, es necesario que se tenga un "Diseño" mecánico de las diferentes juntas de unión en donde éstos van a ser instalados. 23

24 24 5 CARACTERISTICAS DE LOS TRANSFORMADORES DE CORRIENTE INTERNOS A LOS TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN DE EMCALI 5.1 Condiciones Generales Los transformadores de distribución deberán tener incluidos en su interior transformadores de corriente tipo interior conectados a los bujes de baja tensión, los cuales deben ser aislados con cintas adecuadas que soporten temperaturas, por ningún motivo se utilizaran cintas de papel. 5.2 Condiciones de Instalación Los secundarios de los transformadores de corriente estarán disponibles y debidamente marcados en el exterior del tanque de los transformadores de distribución, e identificados con conductores de color negro y rojo para los monofásicos y para los trifásicos amarillo, azul y rojo, las conexiones de salida se deben conectar con terminales macho hembra y deben llegar a una porta bornera exterior fijada a la pared del tanque del transformador. El conjunto de conexión, transformadores de corriente-medidor de energía activa y caja del medidor se aterrizará al sistema de puesta a tierra del transformador de distribución. El fabricante de los transformadores de corriente deberá adjuntar un diagrama de conexiones de los transformadores de corriente con los medidores de energía utilizados por EMCALI (medición semi-indirecta de tres elementos conexión europea y americana, capítulo 4 de las normas de diseño). 5.3 Precisión (NTC 2205, Transformadores de corriente) En la norma 2205, en el apartado 11.2 se definen los límites de error de corriente y desplazamientos de fase para los transformadores de corriente de medición. En esta norma se destacan dos condiciones que afectan directamente la precisión de la medida: La cargabilidad del circuito secundario del TC. El porcentaje de corriente nominal del TC. Respecto a la cargabilidad del TC, la norma especifica que para las clases 0,1 0,2 0,5 y 1 y para las clases 0,5S y 0,2S el error de corriente y el desplazamiento de fase a la frecuencia nominal no debe exceder los valores presentados en las Tablas 11 y 12, respectivamente, de la misma norma, cuando la carga secundaria está en cualquier valor entre el 25% y el 100% de la carga nominal. Con respecto a la relación entre la corriente medida y la corriente nominal del TC, la norma indica que para TC de clase 0,5S, y con cargas inferiores al 20% de la corriente 24

25 25 nominal, el error de relación es superior al 0,5%. Es decir que para porcentajes de corriente inferiores al 20%, el error de relación del transformador de corriente aumenta. Para transformadores de clase 0,5, el error de precisión aumenta con corrientes por debajo del 100% del valor nominal. Igualmente, para bajas corrientes el error introducido en el desplazamiento de fase es mayor. En la tabla adjunta, extractada de las Tablas 11 y 12 de la norma, se puede observar lo anteriormente explicado. % error relación Error desplazamiento Cl 0,5 Error desplazamiento Cl 0,5S % In Cl 0,5 Cl 0,5S Minutos Centiradianes Minutos Centiradianes 1 1,5 90 2,7 5 1,5 0, ,7 45 1, ,75 0,5 45 1, , ,5 0,5 30 0,9 30 0, ,5 0,5 30 0,9 30 0,9 Datos similares se presentan para las clases 0,2 y 0,2S. El error de corriente se calcula con base en la expresión que se indica en el apartado de la Norma: Donde: % Error de Corriente =(K n *I s I p )/I p * 100 K n : Relación de transformación nominal. I p : Corriente primaria real. I s : Corriente secundaria real cuando fluye I p. El desplazamiento de fase se define como la diferencia entre los vectores de la corriente primaria y secundaria. (Apartado ) Con base en lo expresado por esta norma, es claro que para bajas corrientes se afecta directamente la precisión del transformador de corriente. La siguiente gráfica ilustra lo anterior: % Error % In Cl 0,5 Cl 0,5S 25

26 26 Figura 1. Variación del porcentaje de error de relación con respecto al porcentaje de corriente nominal primaria del TC. En adición a lo anterior, se debe prestar especial atención a la cargabilidad del TC, que en esencia la constituyen la impedancia del cable de señal y la impedancia del medidor. En conjunto, deben constituir valor de carga entre el 25 y el 100% de la cargabilidad del TC, en VA NTC 5019, Selección de Transformadores de Medida En relación con los transformadores de corriente, el apartado establece el criterio para la selección de la corriente primaria nominal del TC. Este criterio señala que se debe seleccionar de modo tal que la corriente a plena carga del sistema al que está conectado el TC debe estar comprendida entre el 80% y el 120% de su valor, es decir: Donde: 0,8 I pn I pc 1,2 I pn I pc : Corriente a plena carga del sistema eléctrico donde está conectado el TC. I pn : Corriente primaria nominal del TC seleccionado. Lo anterior significa que para garantizar la precisión de la medida, se debe seleccionar el TC que se ajuste a este rango. Es de especial interés notar que la norma se refiere a la corriente a PLENA CARGA, y no a la corriente NOMINAL de la instalación del cliente, lo cual cobra especial importancia considerando que en la mayoría de las instalaciones son sobredimensionadas. La norma indica que se debe considerar la DEMANDA MÁXIMA del cliente para seleccionar la corriente primaria apropiada para el TC a instalar Análisis de Cargabilidad para Transformadores de Corriente TC La selección del Transformador de Corriente (TC) debe garantizar que el error de relación del mismo se encuentre dentro del rango admisible para las condiciones normales de operación del TC. Para esto se debe procurar que la cargabilidad se encuentre entre el 25% y el 100% de los VA nominales del TC. Los VA de carga del TC, o cargabilidad, se calculan de la siguiente manera: Donde: Potencia de carga, VA L = I Ls 2 * Z L, I Ls es la corriente de carga del circuito secundario del TC. 26

27 27 Z Ls es la impedancia de carga del circuito secundario. Es igual a la impedancia del cable de señal más la impedancia propia del medidor. Mediante operaciones algebraicas, y considerando que la corriente de carga secundaria es proporcional a la corriente primaria en el rango lineal de operación del TC y que la impedancia de carga es otro valor invariable, la cargabilidad del TC depende exclusivamente de las variaciones de la carga primaria, o sea: Donde: VA L = I Lp 2 * K I Lp es la corriente de carga del circuito primario del TC K es un término constante. Si se asume que para condiciones de carga nominales los VA (cargabilidad) del TC son los mismos VA nominales, la expresión anterior se puede expresar como: VA nom = I nom 2 * K Si se garantiza la condición mencionada (VA L = VA nom para I L = I nom ), el límite inferior admisible (VA L = 0,25 VA nom ) se alcanza cuando la corriente de carga es equivalente al 50% de la corriente nominal, pues en este valor la cargabilidad es equivalente al 25% de la capacidad nominal del TC: VA L = 0,25 VA nom cuando I L = 0,5 I nom O sea que para variaciones entre el 50% y el 120% de la carga se garantiza la operación en clase del TC, siempre y cuando para la corriente nominal del tc, los va de carga secundaria sean iguales a los va nominales. para variaciones por fuera de estos valores, el elemento se encuentra fuera del rango donde se garantiza la precisión del transformador de corriente. Es decir, si los Transformadores de Corriente en su condición normal de funcionamiento (corriente de plena carga) operan con un nivel de carga (VA) menor al nominal, el porcentaje de corriente deberá ser mayor al 50% de la nominal para garantizar su correcta operación. Es posible calcular de manera estimada la impedancia del conductor que garantice la condición anterior, si se conoce el consumo en VA del circuito de corriente en un medidor para la corriente nominal. La impedancia del cable debe garantizar el cumplimiento de la cargabilidad del 100% para las mismas condiciones. La impedancia del conductor utilizado para el circuito de medida debe ser entonces: Z L = (VA nom - VA medidor ) / (I nom ) 2 Si el TC no ha sido seleccionado de la manera apropiada y la corriente es baja, no es posible garantizar que la cargabilidad del circuito secundario se ajuste a lo indicado por la norma 5019 en su apartado

28 28 La siguiente gráfica ilustra la curva de carga típica de un usuario. Se representan dos condiciones (TC1 y TC2), cuando la relación de transformación de TC2 es la mitad de TC1. Nótense los cambios en la cargabilidad, más notorios cuando la carga del TC cae por debajo del 50% CURVA DE CARGA % Corriente (A)- % Carga (VA) % I tc1 % VA HORA TC1 % I tc2 % VA TC Características Eléctricas del Sistema Tensión nominal: Frecuencia nominal: 120/208 V en vacio en sistemas trifásicos de 4 hilos 120/240 V en vacio en sistemas monofásicos de tres hilos 60 Hz El transformador de corriente podrá estar sometido a sobretensiones atmosféricas inducidas a través de los barrajes secundarios de los transformadores de distribución y se aterrizará en el poste conectado al sistema de puesta a tierra del transformador de distribución Requisitos Técnicos Los transformadores deberán ser del tipo seco, de núcleo entero (tipo pasatapas o de ventana) y estarán destinados para conectarse a través del barraje y de ahí alimentar los medidores de energía. El núcleo debe ser construido de chapa magnética de gran permeabilidad y de saturación rápida, para tener la clase de precisión elevada y un factor de seguridad de acuerdo con lo establecido en la IEC O ANSI/IEEE C57.13, la clase de precisión debe ser 0.5 ó menor. La chapa deberá cumplir con lo establecido en las normas ASTM A 876, 343 y

29 29 La lámina utilizada para el núcleo se exige que sea recocida. La envolvente exterior del transformador deberá ser aislante, protectora térmica, mecánica y hermética (no debe permitir el ingreso de humedad), ni verse afectada por el contacto con el aceite mineral del transformador de distribución. El alambre esmaltado (preferiblemente de 2 capas) utilizado para los devanados deberá cumplir con lo establecido en la norma NEMA MW 1000 y deberá estar uniformemente repartido en el núcleo para reducir al mínimo el flujo de dispersión. Los bornes y el bloque terminal de conexión secundario deben ser seguros a las vibraciones, resistentes a la corrosión, deben evitar cualquier contacto accidental o no deseado y deben permitir colocar en cortocircuito la parte secundaria estando en servicio el transformador de distribución de tal manera que permita cambiar o realizar trabajos en el medidor, por lo anterior los bornes secundarios deben ser dobles, adicionalmente deberán estar marcados en forma clara o indeleble y de acuerdo con el diagrama de conexión. El transformador de corriente deberá tener indicado el sentido de la polaridad de los devanados secundarios, que deberán guardar correspondencia con la de los devanados primarios. Los transformadores de corriente deben venir con 50 cm de cable Cu, clase B, tipo THW, 2 x No, 12 AWG y con su respectivo conector o pieza de empalme. El cable debe ser marcado con un distintivo para determinar si es S1 ó S2. La marcación deberá ser resistente a la intemperie y a los rayos del sol. El transformador de corriente debe tener la capacidad para resistir los cortocircuitos que se presentan en los barrajes o las redes, por lo tanto el núcleo debe tener una buena sujeción mecánica para evitar que el transformador tenga rotura debido a los esfuerzos electrodinámicos producidos por el cortocircuito. La rigidez dieléctrica, el incremento de la temperatura y la temperatura ambiente del transformador de corriente deberá tener en cuenta la altura sobre el nivel del mar indicada anteriormente. Los transformadores de corriente, de acuerdo a la capacidad de transporte de corriente de los calibres de los barrajes secundarios y la potencia de los transformadores de distribución, deberán tener la siguiente relación de transformación de corriente, para cualquier capacidad del transformador de distribución solicitado: Transformador de Distribución kva Corriente Secundaria Tipo de transformador de distribución Relación del transformador de corriente Trifásico 400/5 29

30 Trifásico 300/ Trifásico 200/5 Las salidas de los transformadores de corriente debe realizarse a través, de una de las paredes del tanque del transformador de distribución de forma tal que no se vea alterada la hermeticidad completa del transformador de distribución, sus salidas deberán conectarse a una bornera debidamente codificadas. Los transformadores de corriente deben tener las siguientes características generales: Corriente secundaria nominal 5 A Frecuencia 60 Hz Voltaje máximo de la red 600 V Nivel de aislamiento a frecuencia industrial, 1 minuto 3 kv, 60 Hz Factor de seguridad Menor o igual a 5 Clase térmica de material aislante E(120 C) IEC Clase de precisión 0.5 IEC; ANSI Número de secundarios 1 Potencia de precisión (Burden) 5 VA ó mayor Pruebas Las pruebas tipo o de diseño y recepción de los transformadores de corriente serán de acuerdo con lo indicado en las normas IEC y ANSI/IEEE C A los transformadores de corriente, antes de ser ensamblados en el transformador de distribución, se le realizarán las siguientes pruebas individualmente, de acuerdo con lo estipulado en la norma IEC INSTRUMENT TRANSFORMER y los procedimientos de la ANSI/IEEE, C Verificación de las marcas de los bloques de conexión Ensayos a frecuencia industrial de los devanados primario y secundario. Sobretensión entre espiras. Ensayos concernientes a la precisión. Prueba de polaridad Ensayo de voltaje inducido Placa de características y marcas terminales En la placa de características adjunta o incluida en la placa del transformador de distribución se deberán indicar por lo menos los siguientes datos: Nombre del fabricante 30