La protección térmica
asegura una vigilancia permanente y automática en transformadores secos.
Esta protección
está diseñada para un funcionamiento permanente en régimen nominal del transformador
y da respuesta a las sondas destinadas a proteger el transformador y medir la
temperatura del punto más caliente del bobinado : las normas IEC 60726 e IEC
60076-12 precisan las temperaturas de los bobinados, las sondas se instalan en
el centro mismo de los bobinados de BT (figura 1) para captar la temperatura
interior de los bobinados : los umbrales de alarma y disparo están adaptados en
consecuencia y son tratados por un convertidor electrónico que pondrá en marcha
las acciones adaptadas al nivel de temperatura alcanzado.
Figura 1
La figura 2 representa
una curva teórica de temperatura de la sonda situada en el canal de BT : se trata
de un ejemplo real para un transformador seco de clase térmica F. Estos valores
son válidos para una temperatura ambiente de 30 ºC (para un transformador
dimensionado para 40 ºC máx.) y una instalación que permite una refrigeración
optima del aparato.
Figura 2: Temperatura
de sondas PTC en el canal del bobinado de BT
Limitaciones normalizadas de calentamientos para
transformadores de la clase térmica F
La norma IEC 60726 limita
el calentamiento medio de los en régimen
nominal estabilizado mientras que la guía de carga IEC 60076-12 limita la
temperatura máxima del punto más caliente de los arrollamientos durante las
sobrecargas del transformador. Según estas normas, las temperaturas admisibles
son de:
Para los bobinados :
-
145 °C en régimen
estable para una temperatura ambiente anual de 20 °C (lo que corresponde a una temperatura
de 155°C diaria y no sobrepasando en ningún caso 165 °C). El calentamiento
medio de los bobinados está limitado en tal caso a 100 K con el régimen
asignado.
- 180 °C máximo en
sobrecarga (1,5 p.u) sin sobrepasarlo en ningún caso
Para el circuito
magnético:
En las partes metálicas
y otros materiales adyacentes, la norma prescribe: “ la temperatura no debe, en
ningún caso, alcanzar un valor tal que perjudique al circuito magnético u otros
materiales adyacentes”
PROTECCIÓN TÉRMICA POR SONDAS PTC
La versión para
refrigeración natural (AN) incluye:
·
2 conjuntos de sondas PTC, termistancias con coeficiente de temperatura positivo,
montadas en serie: el primer conjunto para la alarma 1 a 150 °C (color de
sondas negro/negro) y el segundo para la alarma 2 a 160 °C (color de sondas
azul/rojo). La característica principal de una sonda PTC reside en el hecho de
que el valor de su resistencia presenta una fuerte pendiente a partir de un
umbral de temperatura predeterminado en su fabricación y, por tanto, no es
posible su ajuste (ver figura 3). Este umbral de brusco crecimiento es
detectado por un convertidor electrónico.
Estas sondas se instalan en la parte activa del
transformador a razón de una sonda de alarma 1 y de una sonda de alarma 2 por
fase. Estas sondas van colocadas dentro de un tubo que permite su eventual
sustitución.
Figura 3: Curva característica de una sonda PTC
·
convertidor electrónico (figura 4) caracterizado por tres circuitos de medida independientes.
Dos de estos circuitos controlan respectivamente la variación de la resistencia
de los 2 conjuntos de sondas PTC. Cuando la temperatura alcanza 150 ºC (o 160
ºC), la información de la alarma 1 (o alarma 2) es detectada respectivamente
por 2 relés de salidas independientes equipados con un contacto inversor; la
posición de estos dos relés es señalizada mediante 2 diodos LED de color rojo.
El tercer circuito de medida está shuntado por una resistencia R situada en el
exterior del convertidor; esta salida puede controlar un 3er conjunto de sondas PTC tarado a 140 °C (color
de sondas blanco/azul) a condición de suprimir esta resistencia R. En tal caso
(opción de “Aire forzado”), la información FAN es detectada por medio de un 3er
relé de salida independiente,
equipado con un contacto de cierre destinado a controlar los ventiladores; la
posición de este relé es señalizada mediante un diodo LED de color amarillo y
marcado con FAN. En caso de fallo de uno de estos 3 circuitos de sondas (corte
o cortocircuito), un diodo LED de color rojo y marcado con la indicación Sensor
se enciende, y el circuito averiado parpadea.
Un diodo LED de color verde con la indicación ON señaliza
la presencia de tensión en el convertidor.
Figura 4:
Convertidor electrónico
·
bornero de conexiones
de las sondas PTC al convertidor electrónico. El bornero está equipado con un
conector desenchufable. Las sondas PTC se suministran conectadas al bornero
situado en la parte superior del transformador.
Figura 5: Esquema de conexión de la protección térmica
con sondas PTC
características técnicas del
convertidor electrónico
|
||
circuitos de medida
|
tensión de alimentación (1)
|
AC 230 V*
|
tolerancia de la tensión
|
-15% a + 10%
|
|
frecuencia
|
48 a 62 Hz
|
|
potencia absorbida
|
< 5 VA
|
|
máxima resistencia acumulada de
|
||
un circuito de sondas PTC con la
|
||
que no se activa el convertidor
|
£ 1500 W
|
|
contactos de salida
|
tensión máxima de conmutación
|
AC 415 V
|
alarma y disparo
|
intensidad máxima de conmutación
|
5 A
|
poder de conmutación
|
AC 2000 VA (carga óhmica)
|
|
corriente nominal permanente
|
AC 2 A
|
|
corriente nominal de servicio
|
AC 2 A a 400 V
|
|
fusible aconsejado aguas arriba
|
4 A rápido
|
|
endurancia
mecánica
|
3 x 107 conmutaciones
|
|
eléctrica (a la potencia máxima)
|
105 conmutaciones
|
|
coeficiente de reducción de
|
||
carga de los contactos
|
0,50 máx. con cos j = 0,30
|
|
convertidor
|
rango de temperaturas
|
|
electrónico
|
ambiente admisible
|
0 ºC a + 55 ºC
|
dimensiones totales
|
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(H x L x P)
|
90 x 105 x 60 mm
|
|
masa
|
250 g
|
|
índice de protección bornero
|
IP 20
|
|
caja
|
IP 20
|
|
máxima capacidad de conexión
|
||
sobre 1 borne
|
1 x 2,5 mm2 rígido
|
|
fijación
|
sobre raíl DIN 35 mm
|
|
por 3 tornillos M4
|
||
(1) a precisar necesariamente en el pedido
|
||
(*) versión estándar. Otras
tensiones sobre pedido: AC/DC 24 a 240 V, tolerancia ± 15%
|
||
PROTECCIÓN TÉRMICA POR SONDAS PT 100
Esta protección térmica permite visualizar digitalmente
las temperaturas de los bobinados e incluye:
·
Sondas PT 100.
La característica principal de una sonda PT 100 es que
proporciona la temperatura en tiempo real y gradualmente de 0 °C a 200 °C, (Figura
6) (precisión de ± 0,5% de la escala de medida ± 1 grado).
Figura 6: Curva esquemática característica de una sonda
PT100.
El control de la temperatura y su visualización se
realizan a través de un termómetro Digital (figura 7).
Figura 7: Termómetro digital MB 103 (A parte frontal, B
parte posterior)
Las 3 sondas, compuestas cada una por un conductor blanco
y dos rojos, están instaladas dentro de la parte activa del transformador (figura
1) a razón de una por fase.
Las sondas van ubicadas dentro de un tubo, lo que permite
su eventual sustitución.
·
bornero de conexión
de las sondas PT 100 al termómetro digital.
El bornero está equipado con un conector desenchufable.
Las sondas PT 100 van conectadas al bornero fijado en la parte
superior del transformador.
·
termómetro digital
caracterizado por tres circuitos independientes.
Dos de los circuitos controlan la temperatura captada por
las sondas PT 100, uno para
la alarma 1 y otro para la alarma 2.
Cuando la temperatura alcanza 150 °C (o 160 °C), la información
de la alarma 1 (o la alarma 2) es tratada mediante dos relés de salida independientes
equipados con contactos inversores.
La posición de estos relés es señalizada mediante dos
diodos (LED).
El tercer circuito controla el fallo de las sondas o el
corte de la alimentación eléctrica.
El relé correspondiente (FAULT), independiente y equipado
con contactos inversores, los aísla instantáneamente de la alimentación del aparato.
Su posición también se indica a través de un diodo (LED).
Una salida FAN está destinada a controlar el arranque de
los ventiladores tangenciales en caso de ventilación forzada del transformador
(AF).
Una entrada adicional (CH4) puede recibir una sonda
externa al transformador, destinada a medir la temperatura ambiente del centro
de transformación.
También puede disponerse de una salida serie RS232 o 485 para
autómata u ordenador.
Figura 8: Esquema de conexiones del termómetro digital MB
103
Características técnicas del termómetro
digital MB 103:
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