Hay diferentes tipos de transformadores como dos o tres vueltas transformadores de energía eléctrica, autotransformador…regulando los transformadores, transformadores de tierra, transformadores rectificadores, etc. Los diferentes transformadores exigen diferentes esquemas de protección de transformadores dependiendo de su importancia, conexiones sinuosas, métodos de puesta a tierra y el modo de operación, etc.
Es una práctica común proporcionar Relevo de Buchholz protección a todos los transformadores de 0,5 MVA y superiores. Mientras que para todos los de tamaño pequeño transformadores de distribuciónsólo alto voltaje Los fusibles se utilizan como principal dispositivo de protección. Para todos los transformadores de distribución de mayor capacidad e importancia, la protección contra sobrecorriente junto con protección restringida contra fallas de tierra se aplica.
La protección diferencial debe ser proporcionada en los transformadores con capacidad superior a 5 MVA.
Dependiendo de las condiciones normales de servicio, la naturaleza de las fallas del transformador, el grado de sobrecarga sostenida, el esquema de cambio de derivación y muchos otros factores, el adecuado protección de transformadores se eligen los esquemas.
Naturaleza de las fallas de los transformadores
Aunque un transformador de energía eléctrica es un dispositivo estático, deben tenerse en cuenta las tensiones internas que surgen de las condiciones anormales del sistema.
A transformador generalmente sufre de los siguientes tipos de fallas en los transformadores-
- Sobrecorriente debido a sobrecargas y cortocircuitos externos,
- Fallas terminales,
- Fallas de bobinado,
- Fallas incipientes.
Todo lo anterior fallas en los transformadores causan tensiones mecánicas y térmicas en el interior del bobinado del transformador y sus terminales de conexión. Los esfuerzos térmicos conducen a un sobrecalentamiento que finalmente afecta al sistema de aislamiento del transformador. El deterioro del aislamiento conduce a fallos en el devanado. Algunos fallos de sistema de refrigeración del transformador…lleva a un sobrecalentamiento del transformador. Así que el protección de transformadores los esquemas son muy necesarios.
La corriente de cortocircuito de un transformador eléctrico está normalmente limitada por su reactancia y para una baja reactancia, el valor de la corriente de cortocircuito puede ser excesivamente alto. La duración de los cortocircuitos externos que un transformador puede soportar sin sufrir daños como se indica en BSS 171:1936.
| Transformador % de reactancia | Duración de la falla permitida en segundos |
| 4 % | 2 |
| 5 % | 3 |
| 6 % | 4 |
| 7 % y más | 5 |
Las fallas generales de los transformadores son fallas de tierra o fallas de entrecruzamiento. Las fallas del devanado fase a fase en un transformador son raras. Las fallas de fase en un transformador eléctrico pueden ocurrir debido al relámpago de las boquillas y a fallas en el equipo del cambiador de tomas. Sean cuales sean las fallas, el transformador deben ser aislados instantáneamente durante la falla, de lo contrario puede ocurrir una avería importante en el sistema de energía eléctrica.
Las fallas incipientes son fallas internas que no constituyen un peligro inmediato. Pero si estas fallas son revisadas y no son atendidas, pueden conducir a fallas mayores. Los fallos en este grupo son principalmente un cortocircuito entre laminaciones debido a un fallo en el aislamiento entre la laminación del núcleo, la disminución del nivel de aceite debido a una fuga de aceite, el bloqueo de las vías de flujo de aceite. Todos estos fallos conducen a un sobrecalentamiento. Así que protección de transformadores se requiere un esquema para las fallas incipientes de los transformadores también. La falla de la tierra, muy cerca del punto neutro del devanado de la estrella del transformador también puede considerarse como una falla incipiente.
Influencia de las conexiones de las bobinas y la puesta a tierra en la magnitud de la corriente de la falla terrestre.
Hay principalmente dos condiciones para que la corriente de la falla terrestre fluya durante el devanado a las fallas terrestres,
- Existe una corriente para que la corriente fluya hacia y desde el devanado.
- El equilibrio entre los amperios y los giros se mantiene entre las bobinas.
El valor de la corriente de falla a tierra del devanado depende de la posición de la falla en el devanado, el método de conexión del devanado y el método de puesta a tierra. El punto estelar de los devanados puede ser puesto a tierra de forma sólida o a través de un resistencia. En el lado delta del transformador, el sistema se conecta a tierra a través de un transformador de tierra. Transformador de tierra o de puesta a tierra proporciona un camino de baja impedancia a la corriente de secuencia cero y de alta impedancia a las corrientes de secuencia positiva y negativa.
Bobinado estelar con resistencia neutra conectada a tierra
En este caso el punto neutro del transformador está conectado a tierra a través de una resistencia y el valor de la impedancia de la misma, es mucho más alto que el de la impedancia del bobinado del transformador. Esto significa que el valor de la impedancia del devanado del transformador es insignificante en comparación con la impedancia de la resistencia de puesta a tierra. El valor de la corriente de tierra es, por lo tanto, proporcional a la posición de la falla en el devanado. Como la corriente de falla en el devanado primario del transformadores es proporcional a la relación entre las vueltas secundarias cortocircuitadas y el total de vueltas del devanado primario, la corriente de falla primaria será proporcional al cuadrado del porcentaje de devanado cortocircuitado. A continuación se muestra la variación de la corriente de falla tanto en el devanado primario como en el secundario.
El devanado de las estrellas con Tierra Neutra Sólida
En este caso, la magnitud de la corriente de la falla terrestre está limitada únicamente por la impedancia del devanado y la falla ya no es proporcional a la posición de la falla. La razón de esta falta de linealidad es el desequilibrio en el enlace del flujo.
