NORMA TÉCNICA NTC COLOMBIANA 471

Transcripción

1 NORMA TÉCNICA NTC COLOMBIANA * TRANSFORMADORES. RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. VERIFICACIÓN DE LA POLARIDAD Y RELACIÓN DE FASE E: TRANSFORMERS. TRANSFORMER RATIO. POLARITY VERIFICATION AND PHASE RELATION CORRESPONDENCIA: DESCRIPTORES: transformador, transformador de potencia. I.C.S.: Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado Santafé de Bogotá, D.C. - Tel Fax Prohibida su reproducción *Reaprobada

2 PRÓLOGO El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de El ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 471 fue ratificada por el Consejo Directivo el y reaprobada el Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico Transformadores eléctricos. CIDET CODENSA ELECTROPORCELANA GAMMA EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN RYMEL SIEMENS TRANSFORMADORES SIERRA UNIVERSIDAD DEL VALLE El ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN

3 TRANSFORMADORES. RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN VERIFICACIÓN DE LA POLARIDAD Y RELACIÓN DE FASE 1. OBJETO 1.1 Esta norma establece la forma de efectuar la medición de la relación de transformación, verificar la polaridad y relación de fase (desplazamiento angular y secuencia) en los transformadores de distribución y de potencia. 2. DEFINICIONES Para efectos de esta norma se establecen las definiciones dadas en la NTC CONDICIONES GENERALES 3.1 MEDICIÓN DE LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN La medición de la relación de transformación se hace a tensión nominal o menor y a frecuencia nominal o mayor Los transformadores cuya capacidad sea de 500 VA o menos y que tengan corriente de excitación de más del 10 %, deben ser ensayados solamente a tensión y frecuencia nominal En transformadores conectados en estrella con el punto neutro inaccesible, el ensayo se realiza para todas las fases en conjunto (circuito polifásico), aplicando una tensión simétrica con un porcentaje de asimetría de 0,5 % En transformadores polifásicos en los cuales cada fase sea independiente y accesible, el ensayo se realiza, preferentemente para cada fase (circuito monofásico) pero también puede realizarse para todas las fases en conjunto (circuito polifásico) En transformadores hexafásicos conectados en estrella diametral sin neutro, en presencia de diferencias en las tensiones diametrales, debe verificarse que estas no se deban a la tensión aplicada, para la cual se conecta el devanado hexafásico en delta o en estrella trifásica comprobándose en estas condiciones la tensión aplicada. 1

4 3.1.6 Si se trata de un transformador con derivaciones, la medición de la relación de transformación debe efectuarse para todas las derivaciones. 3.2 VERIFICACIÓN DE LA POLARIDAD En transformadores polifásicos se debe verificar la polaridad para cada una de las fases independientemente El método diferencial con corriente alterna se puede utilizar cuando la relación de transformación no exceda de 30: VERIFICACIÓN DE LA RELACIÓN DE FASE El desplazamiento angular entre las fases de los transformadores polifásicos, se debe verificar con el método de diagrama fesorial, siempre y cuando la relación de transformación no exceda de 30:1 (véanse las Figuras 5 y 6) La verificación de la secuencia cuando la relación de transformación exceda de 30:1 se hace con el método del indicador La verificación de la relación de fase de transformadores hexafásicos sin neutro, se hace conectándolos temporalmente en estrella trifásica o delta En transformadores con más de un devanado de baja tensión, cada uno de éstos se estudia independientemente, de acuerdo al método del diagrama fasorial descrito en el numeral 4.3.1, su identificación se efectúa con la letra mayúscula representativa del devanado de alta tensión, seguida de los símbolos literales o índices numéricos correspondientes al secundario, terciario, etc., en orden decreciente de tensiones Cuando el transformador posea un devanado destinado exclusivamente a compensación, se señala su existencia por el símbolo literal correspondiente encerrado entre paréntesis y sin seguirlo de índice numérico. 4. ENSAYOS 4.1 MEDICIÓN DE LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN Método del voltímetro Consiste en aplicar una tensión alterna sinusoidal de valor conocido al devanado de mayor tensión, midiendo esta tensión y la que aparece en el otro devanado por medio de voltímetros y transformadores apropiados. La relación de las dos tensiones medidas será la relación de transformación. Los voltímetros deben leerse simultáneamente. Debe hacerse una segunda lectura intercambiando los voltímetros; se tomará el promedio de las dos lecturas para compensar el error de los instrumentos. 2

5 El ensayo del transformador de potencial debe ser tal, que sitúe los dos voltímetros aproximadamente en la misma lectura, de otro modo la compensación del error por intercambio de los instrumentos no es satisfactoria y es necesario ampliar una conexión apropiada de los mismos. El ensayo debe hacerse con no menos de cuatro tensiones y escalonamiento de aproximadamente el 10 %; el valor promedio debe tomarse como valor verdadero. Si los valores tomados difieren en más del 1 % las medidas deberán repetirse con otros voltímetros. Cuando se debe medir la relación a varios transformadores de especificaciones nominales iguales, el trabajo puede ser simplificado aplicando el sistema enunciado a una unidad y luego comparando los restantes con ésta como patrón, de acuerdo al método del transformador patrón Método del transformador patrón Consiste en comparar la tensión del transformador bajo ensayo con la de un transformador patrón calibrado, cuya relación es ajustable en pequeños escalones. Con este método, el transformador en ensayo y el patrón se conectan en paralelo y se aplica tensión a sus devanados de alta tensión, mientras los devanados de baja se hallan conectados a un detector sensible cuya indicación se lleva a cero ajustando la relación del transformador patrón. En este punto, las relaciones de ambos transformadores son iguales Método del divisor patrón Se deriva un potenciómetro de resistencia entre los terminales de los devanados del transformador, los cuales se conectan como se muestra en la Figura 1. Entre el punto variable del potenciómetro y uno de los terminales de los devanados se conecta un detector D, adecuado. Cuando el detector indica cero la relación de las resistencias R1/R2, representa la relación de transformación. Nota. Se obtienen resultados más exactos usando el puente que tenga corrección de ángulo de fase. Figura 1. Esquema del circuito utilizado en el método del divisor patrón 3

6 Figura 2. Esquema del circuito utilizado en la determinación de la polaridad con el método de la descarga inductiva Figura 3. Esquema del circuito utilizado en la determinación de la polaridad con el método diferencial con corriente alterna 4.2 VERIFICACIÓN DE LA POLARIDAD Método del transformador patrón Se conecta en paralelo el devanado de alta tensión del transformador en ensayo con el devanado de alta tensión del transformador patrón de polaridad conocida y con la misma relación de transformación que la del transformador en ensayo, uniendo entre sí los terminales correspondientes. Análogamente se conectan también los terminales de un lado de los devanados de baja tensión de ambos transformadores, dejando libres los restantes. En estas condiciones se aplica una tensión de valor reducido a los terminales de los devanados de alta tensión y se mide la tensión entre los terminales libres del lado de baja tensión. Si el voltímetro indica cero o un valor mínimo, la polaridad de ambos transformadores será la misma. 4

7 4.2.2 Método de la descarga inductiva Se coloca el voltímetro de corriente continua entre los terminales del devanado de alta tensión y se hace circular corriente continua por este devanado de modo que se produzca una pequeña desviación positiva del voltímetro al cerrar el circuito de excitación. Luego se transfieren los dos cables del voltímetro a los dos terminales del devanado de baja tensión directamente opuesto. Al abrir el circuito de excitación de corriente continua se induce una tensión en el devanado de baja tensión lo cual produce una desviación de la aguja del instrumento. Si la aguja se mueve en la misma dirección anterior (positiva) la polaridad es aditiva y en caso contrario, la polaridad es sustractiva (véanse las Figuras 2 y 4) Método diferencial de corriente alterna Se conectan entre sí, los terminales de los devanados de alta y baja tensión contiguos del lado izquierdo del transformador (mirando desde el lado de baja). Se aplica cualquier tensión conveniente de corriente alterna al devanado completo de alta tensión y se efectúan lecturas, primeramente de la tensión aplicada y luego de la tensión entre terminales contiguos del lado derecho de ambos devanados. Si esta última lectura es de menor valor que la primera, la polaridad es sustractiva y si es de mayor valor que la primera la polaridad es aditiva (véase la Figura 3). 4.3 VERIFICACIÓN DE LA RELACIÓN DE FASE Generalmente se emplean los dos métodos siguientes: Método del diagrama fasorial Se conecta un terminal de un devanado con el correspondiente del otro y se excita el transformador con una tensión trifásica relativamente baja, midiéndose la tensión entre varios pares de terminales. Con estos valores de tensión, se puede trazar el diagrama fasorial de las tensiones, el cual se compara con el suministrado por el fabricante (véanse las Figuras 5 y 6) Método del indicador Se utiliza un indicador de secuencia, que puede estar constituido por un motor asíncrono trifásico o uno monofásico de fase auxiliar. Conectando el indicador a los terminales de alta tensión se aplica a éstos una tensión de valor adecuado y se toma nota del sentido de secuencia. Se transfiere el indicador al lado de baja tensión, conectando cada terminal a su correspondiente marcación, se regula la tensión al valor adecuado y se toma nota del sentido de la secuencia sin alterar las conexiones en el primario. La coincidencia del sentido de la secuencia indica que ésta es igual en ambos devanados. 5

8 a) Polaridad sustractiva (por ejemplo lio) 6

9 b) Polaridad aditiva ( por ejemplo li6) Figura 4. Tipos de polaridad de los transformadores 7

10 Figura 5. Conexiones y diagramas fasoriales de tensión en transformadores trifásicos 8

11 Figura 6. Conexiones y diagramas fasoriales de tensión en transformadores hexafásicos 9

12 5. NORMAS QUE DEBEN CONSULTARSE Las siguientes normas contienen disposiciones que, mediante la referencia dentro de este texto, constituyen disposiciones de esta norma. En el momento de su publicación eran válidas las ediciones indicadas. Todas las normas están sujetas a actualización; los participantes, mediante acuerdos basados en esta norma, deben investigar la posibilidad de aplicar la última versión de las normas mencionadas a continuación. NTC 317: 1994, Electrotecnia. Transformadores de potencia y de distribución. Terminología. ANSI C Test Code for Liquid Immersed Distribution Power and Regulating. Transformers and Guide for Short Circuit Testing of Distribution and Power Transformers. 10