RepublicofEcuador EDICTOFGOVERNMENT±

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1 RepublicofEcuador EDICTOFGOVERNMENT± Inordertopromotepubliceducationandpublicsafety,equaljusticeforal, abeterinformedcitizenry,theruleoflaw,worldtradeandworldpeace, thislegaldocumentisherebymadeavailableonanoncommercialbasis,asit istherightofalhumanstoknowandspeakthelawsthatgovernthem. NTE INEN 2110 (1998) (Spanish): Transformadores. Definiciones

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3 INSTITUTO ECUATORIANO DE NORMALIZACIÓN Quito - Ecuador NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2 110:98 TRANSFORMADORES. DEFINICIONES. Primera Edición TRANSFORMERS. DEFINITIONS. First Edition DESCRIPTORES: Ingeniería eléctrica, transformadores, definiciones. EL CDU: CIIU: 4101 ICS:

4 CDU: CIIU: 4101 ICS: EL Norma Técnica Ecuatoriana Voluntaria TRANSFORMADORES. DEFINICIONES. NTE INEN 2 110: OBJETO 1.1 Esta norma define los términos utilizados en relación con los transformadores de potencia y distribución. 2. ALCANCE 2.1 Esta norma se aplica a todos los tipos de transformadores de potencia y distribución monofásicos y trifásicos, sumergidos en aceite y secos. 3. DEFINICIONES 3.1 Para los efectos de esta norma, se adoptan las siguientes definiciones: Transformador. Máquina eléctrica estática la cual mediante inducción electromagnética transforma voltajes y corrientes eléctricas alternas o pulsantes entre dos o más devanados a la misma frecuencia y usualmente a valores diferentes de voltaje y corriente Transformador de potencia. Un transformador que transfiere energía eléctrica de cualquier parte del circuito entre el generador y los circuitos primarios de distribución. Normalmente los transformadores de potencia son de más de 500 kva y más de V Transformador de distribución. Un transformador para transferir energía eléctrica desde un circuito primario de distribución a un circuito secundario de distribución o circuito de servicio al consumidor. Normalmente los transformadores de distribución van hasta 500 kva y hasta V Auto-transformador. Aquel en el cual por lo menos dos devanados tienen una parte común Transformador tipo sumergido en líquido. Aquel en el cual el núcleo y los devanados están sumergidos en aceite o cualquier otro líquido aislante Transformador tipo seco. Aquel en el cual el núcleo y los devanados no están sumergidos en un líquido aislante Espira. Una vuelta completa de un conductor Bobina. Conjunto de espiras aisladas conectadas en serie Devanados de transformadores. Conjunto de espiras aisladas o de bobinas que forman un circuito eléctrico asociado con uno de los voltajes asignados al transformador Devanado de fase. Conjunto de espiras aisladas o bobinas que forman una fase de un devanado polifásico Devanado de alto voltaje. Aquel cuyo voltaje nominal es el más elevado Devanado de bajo voltaje. Aquel cuyo voltaje nominal es el más bajo. DESCRIPTORES: Ingeniería eléctrica, transformadores, definiciones. -1-

5 Devanado de voltaje intermedio. El de un transformador con más de dos devanados cuyo voltaje nominal está comprendido entre el más alto y el más bajo de los voltajes nominales Devanado primario. Aquel que, en servicio, recibe energía eléctrica de un sistema Devanado secundario. Aquel que, en servicio, entrega energía eléctrica a un sistema Devanado auxiliar. El previsto para una carga pequeña comparada con la potencia nominal del transformador Devanado estabilizador. El suplementario, conectado en triángulo de uso preferencial en los transformadores conectados en estrella o estrella zig zag con el objeto de reducir la impedancia de secuencia cero del devanado conectado en estrella Devanados independientes. Los de fase de un transformador polifásico que no están interconectados dentro del transformador Núcleo. Conjunto de material que forma los circuitos magnéticos del transformador Columnas. Partes del núcleo rodeadas por los devanados Yugo. Parte del núcleo que une las columnas Terminal. Pieza conductora destinada a conectar un devanado a un conductor externo Punto Neutro. El punto común de la estrella en un sistema polifásico o el que normalmente está al potencial cero en un sistema eléctrico Tierra. Contacto que se realiza, como medida de seguridad, entre un circuito eléctrico y la tierra Régimen. Conjunto de valores numéricos atribuidos a las magnitudes (voltaje y corriente) que definen el funcionamiento de un transformador en un momento dado Régimen nominal. Aquél que se presenta cuando el transformador funciona con valores nominales y para el cual el fabricante garantiza el transformador y con base en el cual se hacen los ensayos Magnitudes nominales. Los valores numéricos de voltaje, corriente, etc., que definen el régimen nominal. Los voltajes y corrientes se expresan siempre por sus valores efectivos, a menos que se especifique otra cosa Placa de características. La adherida al transformador en la cual se indican los valores de las magnitudes nominales y otros datos esenciales Voltaje nominal de un devanado (V n ). El especificado para aplicarse, o desarrollarse en funcionamiento sin carga, entre los terminales de línea de un transformador polifásico, o entre los terminales de un devanado de un transformador monofásico. Los voltajes nominales de todos los devanados aparecen simultáneamente en funcionamiento sin carga, cuando el voltaje aplicado a uno de ellos tiene su valor nominal. En el caso de transformadores monofásicos destinados a constituir un banco trifásico, el voltaje nominal de un devanado destinado a ser conectado en estrella se indica por una fracción en la cual el numerador es el voltaje entre fases y el denominador es 3, por ejemplo : 220/ 3 V. -2-

6 Voltaje nominal primario (V n1 :). El aplicable bajo condiciones de régimen nominal atribuidas (condiciones normales de operación), a la totalidad del devanado primario, si no tiene derivaciones, o en la derivación principal, si las tiene Voltaje nominal secundario (V n2 ). El desarrollado en el total del devanado secundario, si no tiene derivaciones; o en la derivación principal, si las tiene, cuando el transformador funciona sin carga y se aplican el voltaje y frecuencia nominales en el devanado primario Relaciones de transformación nominal. Las existentes entre los voltajes nominales de dos o más devanados. Este valor puede expresarse por la relación entre el valor del voltaje aplicado a un devanado, menor o igual al voltaje nominal y el valor del voltaje desarrollado en el otro devanado Relación de espiras (N A /N B ). La existente entre el número de espiras de dos o más devanados Frecuencia nominal (f n ). Aquella para la cual se diseña el transformador Potencia nominal (S n ). Valor convencional de la potencia aparente en (KVA ó MVA), destinado a servir de base para el diseño del transformador, la garantía del fabricante y los ensayos que determina un valor bien definido de la corriente nominal admisible cuando el voltaje nominal es aplicado, bajo las condiciones especificadas en las Normas INEN sobre ensayos de transformadores de potencia y distribución Corriente nominal (I n ). La que fluye a través del terminal de línea de un devanado en régimen nominal. Se calcula al dividir la potencia nominal del devanado para el producto de su voltaje nominal y un factor de fase apropiado Corriente nominal secundaria (I n2 ). Corriente de línea que se obtiene de dividir la potencia nominal por el voltaje nominal secundario y en el caso de transformadores polifásicos, por el factor de fase apropiado Corriente nominal primaria (I n1 ). Corriente calculada a partir de la corriente secundaria y relación de transformación nominales Derivación. Conexión tomada de un devanado, usualmente para permitir la modificación de la relación de transformación Derivación principal. Para un devanado con derivaciones, es aquella que se refiere al régimen nominal. Si no especifica otra cosa, se considerará como derivación principal, la derivación media si el número de derivaciones es impar, o, si este número es par, una de las dos derivaciones medias a la cual corresponde el número de espiras efectivas más grande del devanado con derivaciones Potencia de derivación (P d ). Valor convencional de la potencia aparente de un devanado que determina el valor de la corriente admisible a través de un terminal de línea de este devanado cuando el devanado, con derivaciones está conectado a la derivación considerada y cuando los voltajes apropiados (aplicados o desarrollados) tienen los valores correspondientes al funcionamiento sin carga Voltaje de derivación (V nd ). Valor del voltaje desarrollado sin carga entre los terminales de línea de un devanado monofásico o polifásico con derivaciones, conectada a la derivación correspondiente, cuando el voltaje nominal es aplicado al otro devanado, Este último, si tiene derivaciones estando conectado a la derivación principal Voltaje de paso. Diferencia entre los voltajes de derivación de dos derivaciones adyacentes que puede expresarse en porcentaje del voltaje nominal. -3-

7 Pérdidas Pérdidas sin carga (P o ). Potencia activa absorbida cuando el voltaje nominal a la frecuencia nominal, se aplica a los terminales de uno de los devanados estando el otro o los otros devanados en circuito abierto Pérdidas con carga (P c ). a) De transformadores con dos devanados. Potencia activa absorbida a la frecuencia nominal, cuando la corriente nominal fluye a través de los terminales de línea de uno de los devanados estando el otro en cortocircuito. Este valor debe ser referido a la temperatura dada en la tabla 1. b) De transformadores con más de dos devanados, relativa a un cierto par de devanados: Potencia activa absorbida a la frecuencia nominal, cuando la corriente nominal del devanado del par considerado con potencia nominal más baja fluye a través del o los terminales de línea de uno de los dos devanados, estando los terminales del otro devanado del mismo par en corto circuito y los devanados restantes en circuito abierto. Los valores obtenidos para los diferentes pares de devanados deben ser referidos a la temperatura dada en la tabla 1. TABLA 1. Temperatura de Referencia Clase térmica del aislamiento A A o E B F H Calentamiento o C Temperatura de referencia o C c) Pérdidas totales (P t ). Suma de las pérdidas sin carga y de las pérdidas con carga. En los transformadores con más de dos devanados, las pérdidas totales se refieren a una combinación de cargas específicas. Las pérdidas del equipo auxiliar no están incluidas en las pérdidas totales, ellas se deben establecer separadamente Corriente sin carga (I o ). La que fluye a través de un terminal de línea de un devanado cuando se le aplica el voltaje nominal, a la frecuencia nominal estando los demás devanados en circuito abierto. La corriente nominal sin carga se expresa usualmente como un porcentaje de la corriente nominal de este devanado. Para transformadores con más devanados se expresa como un porcentaje de la corriente nominal del devanado que tenga la potencia nominal más elevada. Para transformadores polifásicos las corrientes sin carga a través de los diferentes terminales de línea pueden no ser iguales. En este caso cuando los valores de las diferentes corrientes no son dados separadamente, se supondrá que la corriente sin carga es igual a la media aritmética de estas corrientes. -4-

8 Voltaje nominal de cortocircuito o voltaje de impedancia (V zn ) De transformadores con dos devanados. Voltaje a la frecuencia nominal que se debe aplicar entre terminales de línea de un devanado, para hacer circular la corriente nominal a través de estos terminales, cuando los terminales del otro devanado están en corto circuito. El valor es referido a la temperatura dada en la tabla De transformadores con más de dos devanados, relativa a un cierto par de devanados: Voltaje a la frecuencia nominal que se debe aplicar entre terminales de línea de los devanados, monofásicos o polifásicos, para hacer circular la corriente nominal a través de este devanado, estando los terminales del otro devanado del mismo par en corto circuito y los devanados restantes en circuito abierto. Los valores obtenidos para los diferentes pares deben referirse a la temperatura dada en la tabla 1. El voltaje nominal de corto circuito se expresa usualmente como un porcentaje del voltaje nominal del devanado al cual se le aplica el voltaje. En las normas sobre transformadores la expresión voltaje de corto circuito puede utilizarse en sentido general aún para valores de corriente diferentes de la principal o ambas cosas Voltaje resistivo (V r ). Componente del voltaje de cortocircuito en fase con la corriente Voltaje reactivo (V x ). Componente del voltaje de corto circuito en cuadratura con la corriente Regulación de voltaje para una condición de carga especificada. Diferencia entre el voltaje de un devanado y el voltaje entre los terminales del mismo devanado con una carga y factor de potencia especificados, manteniendo constante en su valor nominal el voltaje aplicado al otro u otros devanados. Se expresa como un porcentaje del voltaje nominal del primer devanado. Para transformadores con más de dos devanados la regulación del voltaje depende no solamente de la corriente y del factor de potencia del devanado en cuestión, sino también de la corriente y del factor de potencia de los otros devanados Impedancia de secuencia cero (Z o ). Impedancia a la frecuencia nominal expresada en ohmios por fase, medida entre los terminales de línea de un devanado polifásico, en estrella o en zig zag, conectados entre sí y el terminal neutro. La impedancia de secuencia cero puede tener diferentes valores porque depende no solamente del método de conexión del devanado como tal, sino también de la manera como los otros devanados y sus terminales estén conectados Corriente transitoria de cortocircuito (I kt ). Valor asimétrico instantáneo máximo de la corriente que fluye a través de los terminales de línea, después de haberse producido un cortocircuito de todas las fases en los terminales de línea del devanado secundario. Esta corriente está compuesta por la corriente continua decreciente (I cc ) y por la corriente alterna simétrica de cortocircuito (I ks ) y se obtiene cuando se inicia el cortocircuito al pasar el voltaje de una fase por cero Corriente simétrica de cortocircuito (I ks ). Valor eficaz de la corriente que fluye a través de los terminales de línea, al producirse un cortocircuito de todas las fases en los terminales de línea del devanado secundario, suponiendo constante el voltaje del devanado primario y después de haberse anulado la componente continua decreciente (I cc ). Encontrándose el transformador en servicio a régimen nominal, la corriente simétrica de cortocircuito se calcula así: -5-

9 I KS = 100 zn V (%) x I n En donde: I ks = Corriente simétrica de cortocircuito I n = Corriente nominal del transformador V zn = Voltaje de cortocircuito expresado en porcentaje Calentamiento En transformadores refrigerados por aire. Diferencia entre la temperatura de la parte que se considera y la del aire refrigerante En transformadores refrigerados por agua. Diferencia entre la temperatura de la parte que se considera y la del agua a la entrada del dispositivo de refrigeración Aislamiento Nivel de aislamiento. Conjunto de valores de voltaje, tanto a la frecuencia industrial como de impulso que caracterizan el aislamiento de cada uno de los devanados y sus partes asociadas desde el punto de vista de su amplitud para soportar los esfuerzos dieléctricos. El nivel de aislamiento se expresa generalmente por el valor tanto del voltaje aplicado a la frecuencia industrial, como por el valor del voltaje de impulso de onda completa (NTE INEN 2 111). Para devanados no diseñados para ensayos de voltajes de impulso se expresa por el valor del voltaje aplicado a frecuencia industrial únicamente Devanados uniformemente aislados. Devanados en el cual el aislamiento está en todos los puntos previstos para soportar el mismo voltaje aplicado a la frecuencia industrial especificada para el lado de línea Devanado con aislamiento decreciente. Devanado en el cual el aislamiento a tierra es decreciente y previsto para un cierto voltaje en el lado de línea y para un voltaje menor en el lado del neutro. Tal devanado por consiguiente soportará un voltaje aplicado a frecuencia industrial de valor apropiado al nivel con aislamiento del lado neutro Voltaje nominal del sistema. Valor eficaz del voltaje entre fases para el cual se diseña un sistema. Este voltaje no es necesariamente igual al voltaje nominal del devanado del transformador conectado al sistema Voltaje máximo del sistema (V mx ). Valor eficaz del máximo voltaje entre fases que puede mantenerse bajo condiciones normales de operación en cualquier instante en un punto cualquiera del sistema. Este valor no tiene en cuenta las variaciones temporales del voltaje, debidas a condiciones de falla o la desconexión repentina de grandes cargas. -6-

10 El voltaje en circuito abierto de ciertas derivaciones puede exceder el voltaje máximo del sistema Clase de voltaje. Nivel referencial del voltaje para el aislamiento del sistema Conexiones de devanados Conexión estrella. Aquella en la cual una extremidad de cada devanado de fase de un transformador polifásico o de cada devanado del mismo voltaje nominal de los transformadores monofásicos que forman un banco trifásico, se conecta a un punto común (punto neutro), y la otra extremidad al terminal de la línea correspondiente Conexión Delta. La que conecta en serie los devanados de fase de un transformador trifásico, o los devanados del mismo voltaje nominal en los transformadores monofásicos que forman un banco trifásico de tal manera que se obtiene un circuito cerrado Conexión en Delta abierto. La que conecta los tres devanados de fase de un transformador trifásico, o los devanados del mismo voltaje nominal de transformadores monofásicos que forman un banco trifásico, sin cerrar el triángulo en uno de sus lados Conexión en zig zag. La que conecta en estrella los devanados de fase de un transformador polifásico, en el cual cada rama está constituida de partes en las cuales se inducen voltajes desfasados Desplazamiento de angular. La diferencia angular entre dos fasores que representan los voltajes entre el punto neutro (real o ficticio) y los terminales correspondientes de los dos devanados cuando un sistema de voltajes de secuencia positiva está aplicado a los terminales del devanado de alto voltaje en el orden de secuencia alfabética de estos terminales, en caso de ser denominados por letras, o en el orden de secuencia numérica si son denominados por cifras. Se asume que los fasores giran en el sentido contrario a las manecillas del reloj. El desplazamiento angular se expresa por un índice horario, el cual es la hora indicada sobre el cuadrante de un reloj cuyo minutero está indicando las 12 horas y coincida con el fasor del voltaje entre el punto neutro (real o ficticio) y un terminal de línea del devanado de alto voltaje y cuyo horario coincida con el fasor del voltaje entre el punto neutro (real o ficticio) y el terminal de línea correspondiente del devanado de bajo voltaje (o voltaje intermedio) Símbolo del grupo de conexión. Notación convencional que indica la forma de conexión tanto del devanado de alto voltaje como del devanado de bajo voltaje y del devanado de voltaje intermedio (si lo hay) y su desplazamiento o desplazamientos angulares relativos, expresados por el índice o índices horarios. Los símbolos para las conexiones de los devanados de transformadores trifásicos son los siguientes: Delta: D, d. Estrella : Y, y. Zig zag : Z, z. Para transformadores monofásicos: I, i Los transformadores monofásicos pueden constituir bancos trifásicos conectando sus devanados en estrella o en delta. En el Anexo 1 se indica el cuadro de conexiones. -7-

11 Polaridad. Relación existente entre dos devanados, la cual indica la concurrencia o no de los signos de los voltajes inducidos en un mismo instante de tiempo. Se dice que dos terminales o dos transformadores son homólogos o que tienen igual polaridad, cuando el signo relativo de su voltaje inducido es el mismo en todo momento, y se designan con una marca de polaridad convenida Servicio. Esquema de las cargas a que se somete un transformador teniendo en cuenta la duración y secuencia Servicio continuo. Servicio permanente a régimen constante Servicio variable. Servicio permanente con cargas variables Servicio de corto tiempo. Servicio a régimen constante durante un tiempo menor que el requerido para alcanzar la temperatura constante, tanto en etapas de calentamiento como de enfriamiento. En este tiempo de servicio, el término reposo significa ausencia completa de suministro de energía eléctrica Servicio periódico. Servicio con carga que varía siguiendo un ciclo determinado Servicio periódico intermitente. Secuencia de ciclos idénticos, cada una de los cuales comprende un período de trabajo con carga constante y otro de reposo; siendo estos períodos insuficientes para alcanzar la temperatura constante, tanto en las etapas de calentamiento como en las de enfriamiento Servicio interrumpido con carga intermitente. Secuencia de ciclos idénticos cada uno de los cuales comprende un período de trabajo con carga constante y otro sin carga, siendo estos períodos insuficientes para alcanzar una temperatura constante tanto en las etapas de calentamiento como de enfriamiento Condiciones externas de funcionamiento. Factores externos (altitud, temperatura ambiente, variaciones de voltaje, etc.) que pueden influir sobre la operación de un transformador Protección. Dispositivo que hace confiable el trabajo normal de un transformador. Las protecciones pueden ser de tipo mecánico, tipo eléctrico, tipo térmico o combinaciones de los tipos anteriores Protección contra el medio ambiente. Dispositivos que evitan daños que se puedan presentar debido a contactos involuntarios, cuerpos extraños, agua, gases y climas Protección eléctrica. Dispositivos que evitan daños que se puedan presentar debido a excesos de corriente y voltaje Protección térmica. Dispositivos que evitan daños que se pueden presentar debido a excesos de temperatura interna del transformador Protección mecánica. Dispositivos que evitan daños debido a cualquier falla interna del transformador Refrigeración Transformador de refrigeración natural (auto-refrigerado) (N). Aquel que se refrigera produciendo el movimiento del aire únicamente por diferencia de temperatura. -8-

12 Transformador de refrigeración forzada (F). Aquel que se refrigera por medio de sistemas externos al propio transformador Transformador de refrigeración de circuito abierto. Aquel en el cual hay cesión directa del calor al fluido refrigerante, que se renueva continuamente Transformador de refrigeración de circuito cerrado. Aquel en el cual se hace circular en circuito cerrado, el agente refrigerante Transformadores especiales. Aquellos a los cuales no se aplican las normas sobre transformadores de potencia y distribución, tales como: Transformadores y autotransformadores monofásicos con potencia aparente menor de 1 kva y polifásicos con potencia aparente menos de 5 kva Transformadores de medida. Aquellos con características especiales para conexión de instrumentos de medida o aparatos de protección Transformadores de arranque. Aquellos utilizados para arrancar los motores eléctricos de jaula de ardilla Transformadores de ensayo. Aquellos con características especiales, según los ensayos donde son utilizados Transformadores de tracción montados sobre material rodante Transformadores de soldadura. Aquellos utilizados en equipos de soldadura eléctrica Transformadores para convertidores estáticos Transformadores de aislamiento. Aquellos cuya función principal es aislar un circuito de otro. -9-

13 ANEXO A GRUPO DE CONEXIONES PARA TRANSFORMADORES TRIFASICOS -10-

14 (Continuación Anexo A) -11-

15 APÉNDICE Z Z.1 DOCUMENTOS NORMATIVOS A CONSULTAR Esta norma no requiere de otras para su aplicación Z.2 BASES DE ESTUDIO Norma Técnica Colombiana ICONTEC 317:94. Electrotécnia Transformadores de Potencia y Distribución. Terminología. Instituto Colombiano de Normas Técnicas. Bogotá IEC. Publication 76-1:1976 Power Transformens. Part 1: General. International Electrotechnical Commission. Geneve,

16 INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA Documento: TÍTULO: TRANSFORMADORES. DEFINICIONES. NTE INEN ORIGINAL: REVISIÓN: Fecha de iniciación del estudio: Oficialización por Acuerdo No. publicado en el Registro oficial No. Fecha de aprobación anterior por Consejo Directivo de de Fecha de iniciación del estudio: Código: EL Fechas de consulta pública: de a Subcomité Técnico: Electrotecnia. Transformadores de distribución Fecha de iniciación: Fecha de aprobación: Integrantes del Subcomité Técnico: NOMBRES: Ing. Iván Velasteguí (Presidente) Ing. Gonzalo Vélez Ing. Ricardo Pico Ing. Franklin Camacho Ing. Carlos Riofrío Ing. Vinicio Dávila Ing. Joe Saverio Sr. Carlos Pinto Ing. Magno Briones Sr. Carlos Muñoz Ing. Ramiro Cushicondor Ing. Guillermo Layedra A. (Secretario) INSTITUCIÓN REPRESENTADA: EMPRESA ELÉCTRICA AMBATO EMPRESA ELÉCTRICA RIOBAMBA ECUATRAN ECUATRAN EPN EMPRESA ELÉCTRICA SANTO DOMINGO EMELEC INELMO EMERGUR INATRA INECEL INEN P.V.P. S/ ,00 Otros trámites: CARACTER: Se recomienda su aprobación como: OBLIGATORIA Aprobación por Consejo Directivo en sesión de como: Voluntaria Oficializada como: VOLUNTARIA Por Acuerdo Ministerial No de Registro Oficial No. de 286 de

17 Instituto E cuatoriano d e Normaliza ción, IN E N - B a querizo Moreno E8-29 y Av. 6 d e Diciembre C asilla Telfs: (593 2) al F ax: (593 2) Dire c ción G eneral: inen.gov.e c Á re a Té cnic a d e Normaliza ción: normaliza inen.gov.e c Á re a Té cnic a d e C ertific a ción: c ertific a inen.gov.e c Á re a Té cnic a d e Verific a ción: verific a inen.gov.e c Á re a Té cnic a d e Servicios Te cnológicos: inenc inen.gov.e c Re gional Guayas: inen.gov.e c Re gional A zuay: inencuenc inen.gov.e c Re gional Chimbora zo: inenriob amb inen.gov.e c URL: c