Protección de transformadores BT/BT

Este tipo de transformadores cuya potencia varía entre algunos centenares de VA y varios centenares de kVA, se utilizan frecuentemente para:

·         Alimentar circuitos auxiliares de control y mando.

·         Alimentar circuitos de iluminación (obtención de 220 V cuando el neutro no está distribuido)

·         Cambiar el esquema de conexión a tierra (régimen de neutro).

·         Aislar receptores perturbadores de la red.

·         Adaptar la tensión.

·   Alimentar ciertos receptores con corrientes de fuga importantes o con pequeño aislamiento (informática, hornos eléctricos, equipamiento de grandes cocinas, calefacción, etc…)

·   Alimentar circuitos para muy baja tensión de seguridad, por ejemplo: elementos calefactores integrados en las paredes, herramientas portátiles, lámparas en el interior de recintos conductores, etc.

Puntas de corriente producidas en la conexión de transformadores BT/BT

En la puesta en tensión, se produce una súbita y muy importante subida de corriente (llamada: “punta de conexión”) que es necesario tener en cuenta en la definición de los aparatos de protección de sobreintensidad.

La amplitud de la corriente de conexión depende:

·         Del momento en que se aplica la tensión.

·         De la inducción remanente en el circuito magnético

·         De las características y la carga del transformador.

La primera cresta de corriente alcanza frecuentemente 10 a 15 veces la corriente eficaz nominal del transformador, y puede alcanzar en las pequeñas potencias (< 50 kVA) valores de 20 a 25 veces la corriente nominal. Esta corriente de conexión se amortigua muy rápidamente con una constante de tiempo ϴ del orden de algunos ms a algunas decenas de ms (figura 1).

Figura 1

Elección de la protección en una salida que alimenta un transformador BT/BT.

El aparato de protección instalado en una salida que alimenta un transformador BT/BT debe dejar pasar las primeras puntas de corriente en la conexión sin cortar el circuito. Pueden preverse dos soluciones:

o     Utilización de interruptores selectivos (ejemplo: Compact S o SA o interruptores Multi 9 curva D de Schneider Electric) ver tabla 1 y figuras 2 y 3.

Estos aparatos tienen dos niveles de desconexión magnética instantánea suficientemente elevada para no desconectar en las primeras puntas de corriente durante la conexión del circuito.

Figura 2: Curva de disparo de un interruptor

Compact tipo S o SA de Schneider Electric

Figura 3: Curva de disparo de un interruptor 

Multi 9 curva D de Schneider Electric

Tabla 1: Elección de un interruptor Compact (tipo S o SA) o Multi 9 curva D para protección de transformadores BT/BT

Ejemplo (figura 4) se quiere proteger una salida que alimenta un transformador de 380 V/220 V trifásico de 125 kVA  (In = 190 A) para el cual, las primeras crestas de corriente de conexión pueden alcanzar 17 In: 1ª cresta: 17 In = 17 · 190 = 3230 A. En cuyo caso se podría instalar un interruptor (modelo Compact C250 SA) con calibre 200 A. (ver tabla 1).

Figura 4

o   Instalación de un interruptor sobrecalibrado o sin relé de disparo térmico (Compact tipo MA, Schneider Electric).

En esta solución, el interruptor no incluye nada más que la protección contra cortocircuitos, la protección de sobrecarga deberá ser realizada por un relé situado en el secundario del transformador, siendo necesario verificar, que en caso de cortocircuito en el secundario del transformador, la corriente vista en el primario sea superior al nivel del funcionamiento del relé de disparo magnético.

Ejemplo (figura 5): ¿La protección en una salida que alimenta un transformador de 380 V/220 V monofásico de 20 kVA y tensión de cortocircuito Ucc = 4% con dos niveles de disparo puede alcanzar 18 a 19 In?

Figura 5

                       -        Corriente nominal primaria del transformador

                       -        Puntas de conexión:

Este valor corresponde a una corriente eficaz senoidal de:

                       -        Cortocircuito en A, cálculo de la corriente vista en el primario:

                       -        Se instalará en el primario un relé en el que el nivel de funcionamiento magnético  Irm sea tal que: 700 A < Irm < 1320 A

Por ejemplo un interruptor C 125 calibre 125 A (Irm = 875 A)

                       -        La protección en el secundario deberá tener una corriente In tal que:

Se podrá instalar un interruptor C100 calibre 80 A.

Nota: La protección primaria es a veces realizada con fusibles tipo aM. Esta solución presenta dos inconvenientes:

·    Los fusibles deben ser altamente sobrecalibrados (al menos 4 veces la corriente nominal del transformador).

·   Para realizar en el primario las funciones de mando y seccionamiento, los fusibles deben asociarse  a un interruptor o contactor también fuertemente sobrecalibrado.

Tabla 2: Características eléctricas a 50 Hz de transformadores BT/BT

FUENTE:

Schneider Electric: Guide de l’installation électrique