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≠ EDICT OF GOVERNMENT ±

Republic of Ecuador

NTE INEN 2129 (1998) (Spanish):Transformadores. Determinación del voltajede cortocircuito

INSTITUTO ECUATORIANO DE NORMALIZACIÓN

Quito - Ecuador

NORMA TECNICA ECUATORIANA NTE INEN 2 129:98

TRANSFORMADORES. DETERMINACIÓN DEL VOLTAJE

DE CORTOCIRCUITO. Primera Edición TRANSFORMERS. SHORT CIRCUIT VOLTAGE DETERMINATION. First Edition DESCRIPTORES: Ingeniería eléctrica, transformadores, determinación del voltaje de cortocircuito. EL 04.02-307 CDU: 621.314.1:012 CIIU: 4101 ICS: 29.180

CDU: 621.314.1:012 CIIU: 4101 ICS: 29.180 EL 04.02.307

1997-079 -1-

Norma Técnica

Ecuatoriana Voluntaria

TRANSFORMADORES

DETERMINACIÓN DEL VOLTAJE DE CORTOCIRCUITO

NTE INEN 2 129:98 1998-03

1. OBJETO 1.1 Esta norma describe los métodos de ensayo para determinar el voltaje de cortocircuito de los transformadores. 2. DEFINICIONES 2.1 Para los efectos de esta norma, se adoptan las definiciones contempladas en la NTE INEN 2 110. 3. DISPOSICIONES GENERALES 3.1 La impedancia consta de una componente activa la cual corresponde a las pérdidas de cortocircuito y de una componente reactiva que corresponde al flujo de dispersión en los devanados. Por la dificultad de la medición, no es práctico medir estas componentes separadamente, pero pueden calcularse después de medir las pérdidas totales y el voltaje de cortocircuito. 3.2 El valor del voltaje de cortocircuito o voltaje de impedancia, está generalmente entre el 1% y el 15% del voltaje nominal del devanado de excitación y este valor puede usarse como guía para seleccionar el voltaje de ensayo. 3.3 Las componentes resistiva y reactiva del voltaje de cortocircuito, se pueden determinar por medio de las siguientes ecuaciones.

V PIr

z=

En donde: Vr = caída resistiva de voltaje, en voltios Vx = caída reactiva de voltaje, en voltios Vz = voltaje de cortocircuito, en voltios Pz = potencia medida en la prueba, en vatios I = corriente en el devanado de excitación, en amperios. 3.4 Para obtener los valores por unidad, se dividen los valores de voltaje Vr, Vx y Vz por el voltaje nominal del devanado de excitación (Vn). Para valores en porcentaje, se multiplican por 100 estos valores por unidad. 3.5 La componente I²R de las pérdidas de impedancia aumenta con la temperatura. La componente correspondiente a las pérdidas adicionales disminuye con la temperatura. 3.5.1 Cuando se desea determinar Pz a una temperatura diferente de la de ensayo, las componentes se convierten así:

(Continúa)

____________________________________________________________________________________ DESCRIPTORES: Ingeniería eléctrica, transformadores, determinación del voltaje de cortocircuito.

x z2

r2V = V -V

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En donde : PT'= Pérdidas totales a la temperatura especificada T' Ps = Pérdidas adicionales a la temperatura T. Pr´= Pérdidas activas a la temperatura especificada T´. Ps´= Pérdidas adicionales a la temperatura T'. Pr = Pérdidas activas a la temperatura T. T = Temperatura de ensayo en °C. T1 = 234 5°C para el cobre 225°C para el aluminio T´ = Temperatura a la cual se desean determinar las pérdidas, en °C. 3.5.1.1 Las pérdidas activas (I²R) y las pérdidas adicionales, se determinan de acuerdo con el numeral 4.1.1.8. 4. METODOS DE ENSAYO 4.1 Prueba de voltaje de cortocircuito para transformadores monofásicos de dos devanados. 4.1.1 Procedimiento 4.1.1.1 Uno de los devanados del transformador (del lado de alto voltaje o del lado de bajo voltaje) debe ponerse en cortocircuito y se aplica al otro devanado un voltaje a frecuencia nominal, el cual se ajusta para que circule la corriente nominal por los devanados (figura 1). En caso de que no se puedan alcanzar los valores nominales de corriente, se puede utilizar una corriente no menor del 25% de In, corrigiendo el valor obtenido. La prueba debe realizarse sobre la derivación principal. 4.1.1.2 Con la corriente y frecuencia ajustadas a los valores de prueba, se toman lecturas en el amperímetro, vatímetro, voltímetro y frecuencímetro. 4.1.1.3 Se desconecta el transformador bajo prueba y se lee en el vatímetro la potencia consumida, la cual representa las pérdidas en el equipo de medida. 4.1.1.4 Es suficiente medir o ajustar la corriente en el devanado excitado solamente, porque la corriente en el devanado en cortocircuito, debe estar en el valor correcto (exceptuando un valor despreciable debido a la corriente de excitación). 4.1.1.5 Si se coloca el equipo de medida en serie con el devanado en cortocircuito, para medir su corriente, se puede introducir un gran error en la impedancia, debido a las pérdidas y la caída de voltaje en dicho equipo.

(Continúa)

Pr = Pr T + TT + T

1

1ʹ′

ʹ′

Ps = Ps T + TT + T

1

1ʹ′

ʹ′

ʹ′ ʹ′ ʹ′T r sP = P + P

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FIGURA 1.

4.1.1.6 La temperatura del devanado debe tomarse antes y después de la medida del voltaje de cortocircuito; el promedio se toma como el valor verdadero. La temperatura del devanado antes de la prueba se considera igual a la temperatura del aceite, cuando el transformador no ha sido excitado por lo menos 8 horas antes de la prueba. 4.1.1.7 El conductor usado para poner en cortocircuito transformadores de alta corriente y bajo voltaje, debe tener una sección transversal igual o mayor que aquella de los conductores terminales del devanado correpondiente, debe ser tan corto como sea posible y mantenerse retirado de masas magnéticas. Los contactos deben estar limpios y bien ajustados. 4.1.1.8 Las pérdidas I²R de los dos devanados se pueden calcular con la resistencia medida (corregida para la temperatura a la cual se realiza la prueba) y la corriente utilizada en la prueba. Las perdidas adicionales se obtienen restando de Pz las pérdidas I²R. 4.2 Prueba del voltaje de cortocircuito de autotransformadores. 4.2.1 Procedimiento 4.2.1.1 La prueba puede efectuarse poniendo en cortocircuito los terminales de entrada (o salida) y aplicando voltaje a los otros terminales, de modo que circule la corriente nominal. La conexión es la que se indica en la figura 2.

(Continúa) (Continúa) (Continúa)

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FIGURA 2.

4.2.1.2 El devanado serie y el común de un autotransformador, pueden considerarse como devanados separados; uno debe ponerse en cortocircuito y el otro excitar para la prueba de impedancia. Cuando se sigue este procedimiento, la corriente debe ajustarse al valor nominal del devanado, lo cual puede o no ser igual a la corriente de línea establecida en el numeral 4.2.1.2. Con la precaución anteriormente seguida, tanto las pérdidas de cortocircuito, como la potencia aparente del autotransformador, deben ser las mismas por cualquier método. El voltaje de cortocircuito medido a través de los devanados en serie, corresponde a los terminales de alto voltaje del auto-transformador. El voltaje de cortocircuito en el devanado común, corresponde a los terminales de bajo voltaje del auto-transformador. 4.3 Prueba de voltaje de cortocircuito de transformadores trifásicos con voltaje trifásico. 4.3.1 Procedimiento 4.3.1.1 Los tres terminales del devanado de alto voltaje o bajo voltaje deben unirse rígidamente y se aplica a los terminales del otro devanado, un voltaje trifásico balanceado de frecuencia nominal y valor adecuado con el fin de hacer circular la corriente nominal (figura 3).

(Continúa)

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FIGURA 3.

4.3.1.2 El procedimiento es similar al seguido para transformadores monofásicos, excepto que las conexiones y medidas son trifásicas en lugar de monofásicas. 4.3.1.3 Las lecturas de los vatímetros deben ser aproximadamente iguales y deben sumarse algebraicamente sus valores para obtener las pérdidas totales. 4.3.1.4 Si las tres corrientes de línea no pueden ser balanceadas, se toman los valores eficaces promedios. 4.4 Prueba de voltaje de cortocircuito de un transformador trifásico con voltaje monofásico. 4.4.1 Procedimiento 4.4.1.1 El devanado al cual se aplica el voltaje, debe estar conectado en D y con un extremo abierto. Los otros arrollamientos pueden estar conectados en D (en cuyo caso no es necesario ponerlo en cortocircuito) o en Y, caso en el cual es necesario conectar los terminales a su neutro. 4.4.1.2 Con excepción de las anteriores modificaciones el procedimiento es similar a la prueba de voltaje de cortocircuito para transformadores monofásicos. 4.4.1.3 El voltaje de cortocircuito obtenido es tres veces el voltaje de cortocircuito de una fase del transformador, lo cual debe tenerse en cuenta para convertir valores obtenidos en porcentaje o por unidad. Para la conversión debe utilizarse la siguiente fórmula:

zV %=Voltaje de cortocircuito medido

3 x voltaje nominal del devanado de exitación en x100

Δ

(Continúa)

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4.4.1.4 Este método de ensayo no reproduce exactamente las condiciones de impedancia trifásica y tiende a dar unas pérdidas mayores por introducir pérdidas de secuencia cero en la medida (la mayor parte en el tanque). El efecto es más pronunciado en transformadores del tipo columna; por consiguiente no es adecuado para transformadores de alta reactancia. 4.4.2 Una prueba monofásica alternativa es aplicable sin tener en cuenta cual de los devanados está conectado en D, Y, zig zag o cualquier combinación de los mismos. El neutro no se utiliza y tampoco es necesario abrir un extremo de la delta. 4.4.2.1 Se pone en cortocircuito los tres terminales de un devanado y se aplica un voltaje monofásico de frecuencia nominal a dos terminales del otro devanado (figura No. 4), ajustándolo hasta que circule la corriente nominal.

FIGURA 4.

(Continúa)

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4.4.2.2 Se toman tres lecturas sucesivas de potencia y voltaje sobre los tres terminales escogidos de dos en dos: H1 y H2, H2 y H3, H3 y H1. a) Los valores tomados son :

En donde : P y V = Valores individuales de pérdidas y voltaje respectivamente, medidas de acuerdo a los

subíndices indicados. 4.4.2.3 Las pérdidas adicionales, se pueden obtener restando de las pérdidas de cortocircuito las pérdidas I²R en el transformador. Si R1 es la resistencia medida entre los terminales de alto voltaje y R2 entre los terminales de bajo voltaje, I1 e I2 son las corrientes nominales respectivas. Las pérdidas totales I²R de las tres fases deben ser : La fórmula anterior es igualmente aplicable a devanados conectados en Y o en D.

Deben hacerse correcciones de temperatura de acuerdo con lo establecido en el numeral 3.5.1. 4.5 Prueba de voltaje de cortocircuito de un transformador de tres devanados. 4.5.1 Procedimiento 4.5.1.1 En un transformador (monofásico o trifásico) de tres devanados se mide el voltaje de cortocircuito entre cada par de devanados, (lo cual significa tres mediciones de voltaje de cortocircuito) siguiendo el mismo proceso utilizado para transformadores monofásicos. 4.5.1.2 Si la capacidad en kVA de los diferentes devanados no es la misma, la corriente utilizada para la prueba de voltaje de cortocircuito, es la correspondiente al devanado bajo prueba de menor capacidad. Cuando los datos anteriores se convierten a valores en porcentaje, deben tomarse como base los mismos kVA de salida, preferiblemente los correspondientes al devanado primario.

Perdidas de cortocircuito = 1 5 ( P + P + P )3

uv vw wu,

Voltaje de cortocircuito = 0 866 (V + V + V )3

uv vw wu,

Total I R = 1,5( I R + I R ) vatios212

1 22

2

(Continúa)

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4.5.1.3 El voltaje de cortocircuito equivalente de cada devanado puede determinarse mediante las ecuaciones:

En donde : Vz12´, Vz23´ y Vz31´ = Voltajes de cortocircuito medidos entre pares de devanados, en la forma indicada, expresada en los mismos kVA base. V = Impedancia mutua equivalente entre pares de devanados. 4.5.1.4 El tratamiento de las pérdidas de cortocircuito para cada devanado, como corrección por temperatura, debe hacerse en la misma forma que para transformadores monofásicos de dos devanados. 4.5.1.5 Las pérdidas totales en un transformador de tres devanados, son aproximadamente la suma de las pérdidas en los tres devanados, determinadas para las condiciones de carga de los devanados.

(Continúa)

zz z z

23V 1 = V 12 - V 23 + V 312

= V

zz z z

zV 2 = V 23 - V 31 + V 122

= V 31

zz z z

12V 3 = V 31 - V 12 + V 232

= V

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APENDICE Z Z.1 DOCUMENTOS NORMATIVOS A CONSULTAR Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 2 110:1998 Transformadores. Definiciones. Z.2 BASES DE ESTUDIO American Standard ANSI/IEEE C 57-12.90:1993 Test Core for liquid immersed distribution, power and regulating transformers and guide for short - circuit testing of distribution and power transformers. American National Standards Institute. New york, 1993. Norma Técnica Colombiana ICONTEC 1 005:1988 Transformadores. Determinación de la tensión de cortocircuito. Instituto Colombiano de Normas Técnicas. Bogotá, 1988.

INFORMACION COMPLEMENTARIA

Documento: NTE INEN 2 129

TITULO: TRANSFORMADORES. DETERMINACION DEL

VOLTAJE DE CORTO CIRCUITO. Código:

EL 04.02-411 ORIGINAL: Fecha de iniciación del estudio: 1996-11-26

REVISION: Fecha de aprobación anterior por Consejo Directivo Oficialización por Acuerdo No. de publicado en el Registro oficial No. de Fecha de iniciación del estudio:

Fechas de consulta pública: de a Subcomité Técnico: Electrotecnica. Transformadores de distribución. Fecha de iniciación: 1996-11-26 Fecha de aprobación: 1996-11-26 Integrantes del Subcomité Técnico: NOMBRES: Ing. Iván Velasteguí (Presidente) Ing. Gonzalo Vélez Ing. Ricardo Pico Ing. Franklin Camacho Ing. Roberto Aguirre Ing. Joe Saverio Sr. Carlos Pinto Ing. Magno Briones Ing. Mario Burgos Ing. Marcelo Neira Ing. Guillermo Layedra A. (Secretario)

INSTITUCIÓN REPRESENTADA:

EMPRESA ELÉCTRICA AMBATO EMPRESA ELÉCTRICA RIOBAMBA ECUATRAN ECUATRAN EMPRESA ELÉCTRICA QUITO EMELEC INELMO EMERGUR EMELNORTE EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL CENTRO SUR INEN P.V.P. S/. 3 600,00

Otros trámites: CARÁCTER: Se recomienda su aprobación como: OBLIGATORIA Aprobación por Consejo Directivo en sesión de 1998-02-12 como: Voluntaria

Oficializada como: VOLUNTARIA Por Acuerdo Ministerial No. 177 de 1998-03-18 Registro Oficial No. 286 de 1998-03-30

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R e g io n a l A z u a y : E-M a il:in e n c u e n c a @ in e n . g o v . e c R e g io n a l C him b o r a z o: E-M a il:in e n r io b a m b a @ in e n . g o v . e c

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