ELECTRIFICADORA DEL META S.A. ESP ESPECIFICACIONES TECNICAS TRANSFORMADORES DE TENSION

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1 ELECTRIFICADORA DEL META S.A. ESP ESPECIFICACIONES TECNICAS TRANSFORMADORES DE TENSION MARZO DEL 2017

2 ÍNDICE 1 OBJETO ALCANCE REFERENCIAS NORMATIVAS DEFINICIONES CARACTERÍSTICAS DE LOS TRANSFORMADORES DE TENSIÓN Características constructivas Terminales Conexiones a tierra Aislador Caja de conexiones Dispositivos de protección Conectores de alta tensión Condiciones ambientales Accesorios ENSAYOS Pruebas de fábrica Pruebas tipo Pruebas de rutina Pruebas individuales Pruebas de puesta en servicio MARCAS EMPAQUE Y PROTECCIÓN Empaque Individual Embalaje ALCANCE DE LA OFERTA ALCANCE DEL SUMINISTRO Equipo Documentación FORMULARIO DE CARACTERISTICAS TECNICAS GARANTIZA... 18

3 1 OBJETO Definir las características constructivas, dimensionales, eléctricas y mecánicas, así como las condiciones de suministro y recepción que deben satisfacer los transformadores de tensión. 2 ALCANCE La presente especificación tiene por alcance el siguiente transformador de tensión, para la clase de severidad de contaminación b, (16 mm/kv): Tabla 1 Transformadores de tensión para la subestación Código Denominación Descripción TT100 (1-2-3) TP Transformador de tensión Inductivo 115/ 3 kv: 115/ 3 V- 115/ 3 V, (dist. Fuga 2320 mm, severidad de contaminación b ). Nota: Según IEC , SPS Class b : (16 mm/kv), de acuerdo a lo establecido en la tabla J.1 Correspondence between specific creepage distance and unified specific creepage distance del anexo J de la norma IEC REFERENCIAS NORMATIVAS Documentos: 1. International Standard. Instrument transformers - Part 3: Additional requirements for inductive voltage transformers. IEC International Standard. Selection and dimensioning of high-voltage insulators intended for use in polluted conditions - Part 1: Definitions, information and general principles. IEC/TS National Electrical Manufacturers Association. Electrical Power Connectors. NEMA CC1 EL FABRICANTE indicará en su OFERTA aquellas normas de las que exista posterior edición a la señalada en esta especificación, considerándose válida y aplicable a EL CONTRATO, en caso de pedido, la edición vigente en la fecha del mismo. En todo lo que no esté expresamente indicado en estas especificaciones, rige lo establecido en las normas ANSI y ASTM correspondientes.

4 4 DEFINICIONES Se describen a continuación los términos técnicos más usuales para definir y seleccionar transformadores de tensión: BIL: Abreviación de basic lightning impulse insulation level (nivel básico de aislamiento a impulso atmosférico). Aún cuando se utiliza frecuentemente este término al hacer referencia a las Normas IEC, sólo está definido en las normas IEEE y ANSI. En cambio, la norma IEC , séptima edición, usa el término: Tensión Normalizada Resistida a Impulso Atmosférico. Carga de precisión: Es el valor de los voltamperios (VA) que suministra el transformador en el secundario a la tensión secundaria asignada y a la carga de precisión conectada, de conformidad con los requerimientos de la clase de precisión. Los valores normalizados según IEC son: VA Clases de precisión para medida de transformadores de tensión: Las normas IEC definen los siguientes valores: 0,1-0,2-0,5-1,0 y 3,0. Los límites del error de tensión y el desfase a la frecuencia asignada no deben exceder los valores dados en la siguiente tabla a cualquier tensión entre 80% y 120% de la tensión asignada y con cargas entre 25% y 100% de la carga de precisión, con un factor de potencia de 0,8 inductivo. Tabla 2 Límites de error para transformadores de tensión para medición Clase de precisión Error de tensión (%) Desfase (min) 0,1 ± 0,1 ± 5 0,2 ± 0,2 ± 10 0,5 ± 0,5 ± 20 1 ± 1,0 ± 40 3 ± 3,0 No especificada Clases de precisión para protección de transformadores de tensión: La clase de precisión para un transformador de tensión para protección representa el error de tensión máximo, expresado en porcentaje. El error especificado deberá cumplirse para un rango entre el 5% de la tensión asignada y el valor de tensión correspondiente al factor de tensión- Vf- asignado y para todas las cargas entre el 25% y el 100% de la carga nominal con un factor de potencia de 0,8 inductivo, este valor es seguido de la letra P. Las clases de precisión normalizadas por la IEC son 3P y 6P. Los límites de error de tensión y el desfase, a la frecuencia asignada no deben sobrepasar los límites establecidos en la siguiente tabla.

5 Tabla 3 Límites de error para transformadores de tensión para protección Clases de precisión Error en la relación de tensión (%) Desfase (min) 3P ± 3,0 ± 120 6P ± 6,0 ± 240 Factor de tensión asignado, Vf: Es el factor que multiplica la tensión primaria asignada para determinar la tensión máxima, a la cual el transformador deberá cumplir con los requerimientos de exactitud especificados. El factor de tensión y la tensión máxima de funcionamiento dependen del sistema y de la condición de puesta a tierra del devanado primario del transformador. Los valores normales del factor de tensión asignado y de la duración admisible están dados en la siguiente tabla: Tabla 4 Valores normalizados de factores de tensión asignados Factor de Modo de conexión del devanado Duración tensión primario y condiciones de puesta a asignada asignado Vf tierra del sistema Entre fases en cualquier sistema. 1,2 Continuamente Entre el neutro de un transformador en Y y tierra, en cualquier sistema 1,2 Continuamente Entre fase y tierra en un sistema con 1,5 30 s neutro sólidamente puesto a tierra 1,2 Continuamente Entre fase y tierra en un sistema con neutro no aterrizado sólidamente, con 1,9 30 s disparo automático por fallas a tierra. Límites de aumento de temperatura: El aumento de temperatura de un transformador de tensión a la tensión especificada, a la frecuencia asignada, para la carga de precisión, o a la carga de precisión más alta cuando se especifican varias, para un factor de potencia entre 0,8 (inductivo) y la unidad, no debe superar los valores establecidos en la siguiente tabla.

6 Tabla 5 Límites de incremento de temperatura en transformadores de tensión Clase de aislamiento (IEC 60085) Límites de calentamiento (K) Todas las clases de devanados sumergidos 60 en aceite Todas las clases de devanados sumergidos 65 en aceite y sellados herméticamente Todas las clases de devanados sumergidos 50 en compuesto bituminoso Clases no inmersos en aceite o compuestos bituminosos de las siguientes clases: Y 45 A 60 E 75 B 85 F 110 H 135 Nivel de aislamiento asignado para los arrollamientos primarios: Está basado en la tensión más elevada del material Um. Para el caso de devanados con tensión más elevada del material igual o superior a 3,6 kv pero inferior a 300 kv, estos valores están establecidos en la siguiente tabla. Tabla 6 Cuadro resumen nivel de aislamiento y tensión a frecuencia industrial de corta duración para el nivel de tensión objeto de estudio Tensión nominal Vn KV(eficaz) Tensión máxima del material Um kv (eficaz) Tensión soportada asignada al impulso tipo rayo Up kv (pico) BIL Tensión soportada asignada de corta duración a frecuencia industrial Ud kv (eficaz) Nivel de aislamiento en devanados secundarios: La tensión asignada, soportada a frecuencia industrial de los devanados secundarios debe ser 3 kv (valor eficaz). Potencia térmica límite: Valor de potencia aparente, referida a la tensión asignada, que el transformador puede suministrar al circuito secundario, cuando se aplica la tensión asignada al primario, sin exceder los límites de calentamiento. Precisión: Parámetros a tener en cuenta: Error de tensión: Es el error que un transformador introduce en la medida de una tensión, el cual refleja que la relación de transformación real difiere de la asignada.

7 Desfase: Es la diferencia del ángulo de fase entre las tensiones primarias y secundarias. Este desplazamiento se dice que es positivo cuando el vector de la tensión secundaria adelanta al vector de la tensión primaria. Los errores de tensión y desfase deberán estar dentro de los límites especificados, para las condiciones de uso especificadas. Requerimiento de aislamiento entre secciones: En el caso de devanados secundarios en dos o más secciones debe ser de 3 kv (valor eficaz). Tensión primaria asignada, U pn: Según la norma IEC 60186, es igual a la tensión asignada del sistema. Para transformadores monofásicos conectados entre líneas y tierra o conectados entre neutro y tierra, la tensión asignada primaria es la tensión asignada del sistema dividida por 3. Tensión secundaria asignada, U sn: Para transformadores monofásicos conectados fasetierra en sistemas trifásicos donde la tensión primaria es dividida por 3 la tensión secundaria es: 120/ 3 V (para los sistemas de distribución) ó 115/ 3 V (para los sistemas de transmisión). Práctica habitual en los Estados Unidos y Canadá.

8 5 CARACTERÍSTICAS DE LOS TRANSFORMADORES DE TENSIÓN Se describen a continuación las características de los transformadores de tensión: 5.1 Características constructivas Serán para montaje vertical, sobre estructura de acero galvanizado en caliente. Serán del tipo inductivo (para 115 kv), monopolares para conexión fase- tierra. Para los transformadores de nivel de tensión 115 kv, el medio aislante será aceite. Los transformadores inmersos en aceite estarán equipados con un indicador de nivel, que permita su lectura directa y monitoreo remoto. Los devanados serán en cobre electrolítico esmaltado, aislados con papel especial de alta rigidez dieléctrica, mecánica, perdidas dieléctricas bajas y buena resistencia al envejecimiento. Los transformadores serán aptos para trabajar en las condiciones ambientales establecidas en estas especificaciones. Tendrán doble devanado secundario, eléctricamente separados, de relaciones de transformación, precisión y capacidad de carga según lo indicado en las Características Técnicas. Todos los accesorios metálicos y componentes necesarios del transformador serán en acero inoxidable Terminales El terminal primario de los transformadores será en aleación de aluminio, apto para recibir conectores de aluminio. En caso de terminal primario, serán de platina de cuatro huecos según norma nema 4 Los terminales secundarios estarán aislados de la carcasa y del equipo de acuerdo al nivel de aislamiento solicitado Conexiones a tierra La base de los transformadores de tensión tendrá como mínimo un punto de conexión al sistema de puesta a tierra, mediante un perno suministrado del tamaño apropiado para un calibre mínimo de 2/0 AWG Aislador Para el nivel de tensión de 115 kv, el aislador será en porcelana, el color será marrón RAL o RAL-8017.

9 5.1.4 Caja de conexiones El transformador estará equipado con una caja de bornes secundarios, clase de protección IP 54, según la norma IEC Todas las conexiones en la caja se harán con conectores atornillados. Las regletas de conexión serán fácilmente accesibles aun cuando el primario se encuentre energizado. Estarán aisladas por barreras o compartimientos. Todos los bornes tendrán una apropiada identificación, según las Normas IEC, la cual será indicada en los diagramas de borneras del equipo Dispositivos de protección Los terminales secundarios de cada núcleo estarán protegidos con mini-interruptores termomagnéticos, con contactos auxiliares para indicación de apertura y disparo, los cuales estarán alojados en la caja de conexiones Conectores de alta tensión Es responsabilidad de EL PROVEEDOR la selección y suministro de los conectores de alta tensión necesarios para la conexión de los terminales de los transformadores de tensión. Todos los conectores serán del tipo grapa, pernados en aleación de aluminio, con pernos, tuercas y arandelas de acero inoxidable, diseñados apropiadamente para reducir al mínimo las pérdidas por efecto corona y por radio interferencia, para trabajo a la intemperie, en aluminio de alta conductividad. Los conectores serán capaces de permitir la circulación de la corriente máxima que transporten los conductores sin presentar elevaciones de temperatura perjudiciales. Adicionalmente soportarán las corrientes de corto circuito sin sobre calentamiento ni creación de micro soldadura. Su construcción permitirá el fácil desmontaje para efectos de mantenimiento, estarán de acuerdo con las normas ANSI ó equivalentes reconocidas. La selección y definición de las dimensiones de los conectores estarán sujetas a revisión y aprobación. 5.2 Condiciones ambientales Las siguientes son las condiciones atmosféricas, sitio de operación de los transformadores de tensión, que serán tenidas en cuenta por los fabricantes:

10 Tabla 7 Parámetros ambientales Descripción Magnitud Altura sobre el nivel del mar, m: 310 Temperatura máxima promedio anual, ºC: 35 Temperatura media anual, ºC: 29 Temperatura mínima promedio anual, ºC: 20,20 Humedad Relativa media (%) Máxima 83 Mínima 70 Nivel ceráunico, día/año 90 Velocidad de viento km/h 100 Precipitación anual (mm) 362,50 Brillo solar, valores totales mensuales Máximo 165,70 Mínimo 104 Radiación solar kwh/m² 1372 Promedio anual de horas de sol al día 3,50 Severidad de contaminación ambiental b (16 mm/kv f-f) Características sísmicas: Riesgo sísmico Alta Aceleración pico efectiva del terreno, m/s 0,35 Nota (1): según IEC , SPS Class b : (16 mm/kv), de acuerdo a lo establecido en la tabla J.1 Correspondence between specific creepage distance and unified specific creepage distance del anexo J de la norma IEC

11 5.3 Accesorios Cada transformador de potencial deberá suministrarse completo con los siguientes accesorios, pero sin limitarse exclusivamente a ellos. Devanado primario. Devanado secundario o principal. Devanado secundario auxiliar (sin conectar a tierra y conductivamente independiente del devanado secundario principal). Bobina de choque a voltaje intermedio. Bobina de drenado. Reductor compensador. Apantallamiento de tierra entre Alta Tensión y Baja Tensión. Descargadores y varistores. Terminal de alto voltaje propio en aluminio tipo buje. Terminal de bajo tensión (terminal de acople con la portadora de alta frecuencia). Terminal de conexión a tierra. Elementos para ajuste. Dispositivos de puesta a tierra. Dispositivo amortiguador de ferroresonancia. Interruptores miniatura adecuados para protección de los circuitos secundarios de tensión, con contactos auxiliares para indicación de apertura y disparo. Dispositivos para drenaje y llenado de aceite. Indicador de nivel de aceite. Curvas de error de relación en ángulo de fase, tomadas durante las pruebas. Placa de características. Planos eléctricos, mecánicos y de montaje electromecánico. Catálogos. Conectores de alta tensión. Terminal de pruebas para factor de potencia

12 6 ENSAYOS Los transformadores de tensión se ajustarán a lo establecido a continuación. 6.1 Pruebas de fábrica La EMSA se reserva el derecho de realizar inspecciones a la fábrica en cualquier etapa del proceso de fabricación. En tal caso, el fabricante deberá proporcionar todas las facilidades para tener acceso a los procesos de fabricación durante las horas de trabajo y permitirá tomar fotografías o realizar filmaciones de las diferentes etapas de fabricación. EL FABRICANTE deberá informar en la propuesta acerca de la realización de las pruebas de control de calidad de sus equipos en su proceso de fabricación. 6.2 Pruebas tipo EL PROVEEDOR entregará una copia de los reportes de las Pruebas Tipo realizadas a transformadores de tensión de características similares a los que suministrará, incluyendo todas las pruebas especificadas en la Norma IEC En el evento de que EL PROVEEDOR no disponga de protocolos de pruebas tipo de equipos similares a los ofertados realizadas en un lapso de tiempo de cinco (5) años anteriores a la presentación de OFERTA, realizará a su costo las pruebas tipo establecidas en la Norma IEC y entregará los respectivos protocolos. 6.3 Pruebas de rutina Cada transformador de tensión será sometido a todas las pruebas de rutina, efectuadas de acuerdo con lo estipulado en la Norma IEC y cubrirán al menos los siguientes requerimientos Verificación de la identificación de los terminales. Ensayo de tensión soportada a frecuencia industrial en el devanado primario y medida de descargas parciales. Medida de descarga parcial. Ensayo de tensión soportada a frecuencia industrial entre secciones del devanado primario y secundario y en los devanados secundarios. Ensayos de rutina para exactitud de los transformadores de tensión para medida. Ensayos de rutina para transformadores de tensión para protección. 6.4 Pruebas individuales Las pruebas que se mencionan a continuación, son las pruebas mínimas que serán realizadas a un transformador de corriente antes de la puesta en servicio: Verificación de la relación de transformación. Inspección de hermeticidad y nivel de aceite sí lo tiene. Verificación de continuidad de los circuitos secundarios. Verificación del número de núcleos. Verificación de polaridad. Se realizarán pruebas de medición de aislamiento con megómetro de tensión no menor de 5000 V c.c. para equipos con tensión mayor de 30 kv, aplicándolo entre fase y masa, y fases entre sí.

13 Inyección de corriente primaria. Prueba de factor de potencia. Verificación de conexiones en alta y baja tensión. 6.5 Pruebas de puesta en servicio Después de que los seccionadores hayan sido montados en la subestación y se encuentren listos para operar, deben ser sometidos a las siguientes pruebas: Medida de la resistencia de los devanados secundarios. Prueba de polaridad. Inyección primaria. Medida de la relación de transformación. Medida de las condiciones de aislamiento: Resistencia de aislamiento y medida del factor de potencia y capacitancia.

14 7 MARCAS Los transformadores de tensión llevarán una placa de características, de material resistente a la corrosión (en acero inoxidable), en la que se hará constar, de forma indeleble y fácilmente legible (caracteres de 5 mm de altura en alto relieve) los siguientes parámetros, en concordancia con la Norma IEC Nombre o marca de EL FABRICANTE. Designación del tipo por parte de EL FABRICANTE. Año de fabricación. Número de serie asignado por EL FABRICANTE. Peso en kg. Número de contrato. Tensiones primarias nominales, kv eficaces. Tensión nominal secundaria, V eficaces. Potencia nominal. Clase de precisión. Frecuencia nominal, Hz. Relación de transformación. Tensión máxima del equipo, Um, kv. Nivel básico de aislamiento BIL, kv. Capacidad térmica a temperatura ambiente en VA a C. Capacitancia de alto voltaje y voltaje intermedio. Diagrama de los devanados, indicando la identificación de los terminales, la clase de precisión y la polaridad. Número del manual de instrucción y mantenimiento.

15 8 EMPAQUE Y PROTECCIÓN Se tendrán en cuenta los siguientes requerimientos: 8.1 Empaque Individual Se requiere el uso de una caja de madera por cada unidad de tal manera que se efectúen las maniobras de transporte y almacenaje sin deteriorar el transformador, debiendo marcar en la caja como mínimo la siguiente información: Nombre de EL FABRICANTE. Tipo de material. Tensión nominal en kv. Nombre del cliente. 8.2 Embalaje Los transformadores vendrán empacados individualmente y embalados en huacales o cajones resistentes y de buena calidad, de tal forma que los protejan contra golpes por mal manejo durante el transporte, carga y bodegaje, así como de la absorción de humedad. Cada cajón estará marcado en un sitio visible, por lo menos en dos de sus caras laterales opuestas, con la siguiente identificación mínima: Nombre de la fábrica. Nombre del cliente. Tipo de elementos que contiene. Peso total. Número de remesa o lista de despacho.

16 9 ALCANCE DE LA OFERTA EL OFERENTE adjuntará toda la documentación que considere oportuna para una definición lo más exacta posible de los transformadores de tensión a suministrar, incluyendo como mínimo la que se indica a continuación: Características técnicas del transformador de tensión Plano del transformador con las características mecánicas y dimensionales. Lista de excepciones a la presente especificación. Manual de operación y mantenimiento. Catálogo comercial del transformador de tensión. Catálogo técnico de conectores de alta tensión.

17 10 ALCANCE DEL SUMINISTRO Se describe a continuación el alcance del suministro: 10.1 Equipo Transformador de tensión, completo con sus elementos accesorios, cajas de terminales de baja tensión, dispositivos de protección, conectores lado de alta, pruebas en fábrica, según la presente especificación, incluido transporte hasta sitio de entrega, ó sitio de instalación, según corresponda Documentación Dentro del alcance del suministro queda incluido: Documentación técnica correspondiente al equipo a suministrar. Planos en bloque del transformador en AUTOCAD. Copias de los ensayos de calificación realizados a los transformadores. Manual de servicio del transformador de tensión.

18 11 FORMULARIO DE CARACTERISTICAS TECNICAS GARANTIZA ÍTEM DESCRIPCIÓN UNIDAD REQUERIDO OFRECIDO 1 Fabricante DP 2 País DP 3 Referencia DP 4 Normas de diseño y fabricación IEC Tipo de instalación Exterior 6 Tensión nominal kv ef Tensión no disruptiva a la frecuencia industrial (U d) kv ef Tensión no disruptiva al impulso tipo rayo (Up) kv pico Frecuencia nominal Hz Factor de tensión asignado a) Permanente 1,2 b) Durante 30 s 1,5 11 Capacidad total pf DP 12 Condensador de alta tensión (C1) pf DP 13 Condensador de tensión intermedia (C2) pf DP 14 Tensión intermedia nominal en circuito abierto kv DP 15 Número de devanados secundarios 2 16 Relación de transformación nominal 1000 Margen de referencia de la frecuencia 17 a) Para la clase de precisión de la medida % DP b) Para la clase de precisión para % DP protección Clase de precisión entre el 25% y el 100% de la carga de precisión con factor 0.2S de potencia 0,8 en atraso, para medida. a) Entre el 5% y el 80% de la tensión 18 asignada DP b) Entre el 80% y el 120% de la tensión asignada DP c) Entre el 120% y el 150% de la tensión asignada DP Clase de precisión entre el 25% y el 100% de la carga de precisión con factor de potencia 0,8 en atraso, para 3P protección. 19 a) Entre el 5% y el 80% de la tensión asignada DP b) Entre el 80% y el 120% de la tensión asignada DP c) Entre el 120% y el 150% de la tensión asignada DP

19 20 Carga nominal a) Devanado 1 (medida) VA 15 b) Devanado 2 (protección) VA 15 c) Simultánea VA 30 d) Potencia térmica límite VA DP Tensión nominal para el sistema 21 a) Primaria (U pn) kv ef 115/ 3 b) Secundaria (U sn) V ef 115/ 3 22 Cantidad total de aceite L DP 23 Distancia de arco mm DP 24 Distancia de fuga, según norma IEC mm DP 25 Masa neta kg DP Datos sísmicos 26 a) Frecuencia natural Hz DP b) Coeficiente de amortiguamiento crítico % DP Cargas admisibles en los bornes 27 a) Estática N DP b) Dinámica N DP 28 Máxima carga permisible por montaje de la trampa de ondas N DP 29 Esfuerzo máximo admisible en la dan/mm porcelana DP 30 Cumplimiento con el sistema de calidad ISO Material de los terminales de potencia DP 32 Material de los terminales secundarios DP 33 Dimensiones del transformador de potencial Mm DP 34 Numero de catálogo del equipo DP 35 Calentadores de ambiente de las cajas de los terminales secundarios V/W DP 36 Grado de protección de las cajas de terminales secundarias IP54