¿Qué es un transformador potencial? Principio de funcionamiento, precisión y guía de selección

¿Qué es exactamente un transformador de potencial?

Un transformador de potencial (PT), también conocido como transformador de voltaje (VT), es un transformador de instrumento que reduce un voltaje primario alto a un voltaje secundario estandarizado y mucho más bajo. Su devanado secundario alimenta instrumentos de medición, relés de protección, dispositivos de sincronización y circuitos de control; no está diseñado para entregar energía.

La distinción importa más que el nombre. Un transformador de potencia transfiere grandes cantidades de energía, mientras que un PT reproduce fielmente el voltaje. Un PT típico maneja solo una carga de 10 VA a 75 VA, pero debe mantener el error de relación y el error de fase dentro de límites estrictos para que la medición de ingresos, la coordinación de protección y las decisiones de conmutación se basen en una imagen precisa de la red.

Cómo funciona un transformador de potencial

Un PT funciona según el mismo principio de inducción electromagnética que cualquier transformador. Su devanado primario está conectado en paralelo a través de la línea cuyo voltaje se debe medir. El flujo alterno en el núcleo induce un voltaje proporcional en el devanado secundario. Con una relación de vueltas de 100 a 1, un primario de 11.000 V produce 110 V en el secundario a tensión nominal. Tres puntos de diseño separan un PT de un transformador de potencia ordinario:

• Conexión paralela. El primario ve el voltaje total del sistema pero consume solo una pequeña corriente de excitación, por lo que el PT en sí casi no consume energía.
• Precisión antes que eficiencia. El núcleo opera a baja densidad de flujo para permanecer lineal en todo el rango de voltaje de trabajo y los devanados están dispuestos para reducir la reactancia de fuga y el error de relación.
• Salida segura y estandarizada. El secundario suele tener una potencia nominal de 100 V, 110 V o 120 V y debe estar sólidamente conectado a tierra. Como regla de seguridad, un PT secundario debe nunca sufrir un cortocircuito , porque la corriente de falla resultante se sobrecalentaría y destruiría los devanados.

Componentes clave de un transformador potencial.

Un PT es compacto en comparación con un transformador de distribución, pero su construcción es exigente. El aislamiento debe soportar el voltaje total de la línea mientras el circuito magnético mantiene una relación precisa y precisa.

Núcleo y devanados

El núcleo está construido a partir de laminaciones de acero al silicio de grano orientado de alta permeabilidad y funciona con una densidad de flujo deliberadamente baja para reducir la saturación y la distorsión de la forma de onda. El devanado primario está diseñado para el nivel de aislamiento total del sistema y, a menudo, incluye tomas para ajustar la relación. El devanado secundario se coloca cerca del primario para mantener baja la reactancia de fuga, lo que mejora directamente la precisión de la fase.

Sistema de aislamiento

Para redes de media tensión de hasta 35 kV, los PT suelen estar moldeados en resina epoxi o construidos con aislamiento de papel de aceite. Los PT moldeados con epoxi son comunes en interiores y dentro de tableros de distribución porque resisten la humedad y requieren poco mantenimiento. Las instalaciones exteriores de alto voltaje suelen utilizar diseños sumergidos en aceite o aislados en gas.

Bujes y recinto

Los casquillos de porcelana o caucho de silicona llevan los terminales primarios a la conexión de línea, mientras que los terminales secundarios se ubican en una caja de terminales de bajo voltaje. La clasificación del gabinete y la distancia de fuga deben adaptarse al sitio de instalación, ya sea un tablero de distribución interior, una subestación exterior o un área costera con altos niveles de contaminación.

¿Para qué se utiliza un transformador de potencial?

En una subestación, casi todas las funciones de protección y medición dependen de la imagen de voltaje que suministra el PT. Sus principales aplicaciones son:

• Medición de tensión y energía. Los voltímetros, medidores de energía, analizadores de energía y monitores de calidad de energía leen el voltaje secundario escalado y lo multiplican por la relación PT.
• Protección. Los relés de baja tensión, sobretensión, direccionales y de distancia utilizan entradas PT para detectar fallas y condiciones anormales.
• Comprobación de sincronismo. Antes de poner en paralelo dos alimentadores o generadores, un PT en cada lado permite que el relé de sincronización compare la magnitud del voltaje y el ángulo de fase.
• Detección de falla a tierra. Tres PT de fase a neutro con un devanado secundario en triángulo roto producen una tensión residual que indica una falla a tierra, incluso en redes que no están efectivamente conectadas a tierra.
• Control de tensión y deslastre de carga. Los esquemas de automatización de distribución utilizan señales PT para el cambio de tomas de transformadores, conmutación de bancos de capacitores y deslastre de cargas de bajo voltaje.

La elección de la conexión secundaria, ya sea estrella, delta o delta rota, es una decisión de ingeniería de protección, y la misma lógica sinuosa aparece en el resto de la red. Un punto de partida útil es el guía de conexión de transformador trifásico , que explica cómo se comportan estas configuraciones en la práctica.

Debido a que los relés y medidores están diseñados para entradas estandarizadas, los PT se producen con niveles de voltaje secundario bien definidos, como se muestra en la Tabla 1.

Transformador de potencial vs transformador de corriente: ¿cuál es la diferencia?

El PT a menudo se menciona junto con el transformador de corriente (CT) porque ambos son transformadores de instrumentos: el PT mide el voltaje, mientras que el CT mide la corriente. No se pueden intercambiar y conectar cualquiera de ellos incorrectamente crea un peligro grave.

La regla de operación a recordar: un PT se comporta como una pequeña fuente de voltaje, por lo que su secundario debe nunca sufrir un cortocircuito ; Un TC se comporta como una fuente de corriente, por lo que su secundario debe nunca estar en circuito abierto . Ambos circuitos secundarios siempre deben estar conectados a tierra para mantener seguros al personal y al equipo.

Clases de precisión, carga y qué comprobar antes de comprar un PT

El valor de un PT es tan bueno como su precisión en condiciones de servicio reales. Dos parámetros dominan la especificación: clase de precisión y carga.

Clase de precisión

Normas como IEC 61869-3 definen clases de medición (0,2, 0,5, 1,0, 3,0) y clases de protección (3P, 6P). Un PT de medición de clase 0,5, por ejemplo, limita el error de voltaje a 0,5 por ciento con carga nominal, mientras que las clases de protección permiten un error más amplio pero deben mantener un rendimiento confiable durante sobretensiones transitorias.

carga

carga is the load connected to the secondary, expressed in volt-amperes (VA). A relay, a meter, and the interconnecting wiring may together present 25 VA, so the PT must have a rated burden at least equal to that value. If the connected burden rises beyond the rated burden, ratio error and phase error grow beyond the class limit.

Lista de verificación de selección práctica

• Clase de tensión y nivel de aislamiento. Haga coincidir el voltaje más alto del sistema, generalmente 12 kV, 24 kV o 40,5 kV para redes de voltaje medio.
• Relación y conexión. Confirme si el PT está conectado línea a línea, línea a neutro o en triángulo roto y especifique el voltaje secundario correcto.
• Clase de precisión and rated burden. Verifique que la clase de medición satisfaga los requisitos de la empresa de servicios públicos o del proyecto y que la carga nominal cubra todos los dispositivos conectados.
• Factor de voltaje. En sistemas no conectados a tierra de manera efectiva, el PT normalmente debe soportar 1,9 veces el voltaje nominal durante 30 segundos, lo que exige un diseño de núcleo diferente al utilizado en redes con conexión a tierra sólida.
• Ambiente. Indique la construcción interior o exterior, la clasificación de protección del recinto y la distancia de fuga según el nivel de contaminación del sitio.

PT en la red de distribución.

Un PT nunca reemplaza un transformador de potencia. En un alimentador de distribución de 10 kV o 20 kV, uno o más PT suministran medidores de ingresos, relés de protección y unidades terminales remotas, pero la transferencia de energía real depende de un transformador de distribución independiente. Mezclar las dos funciones es uno de los errores de especificación más comunes.

Para los usuarios industriales y de servicios públicos, el caballo de batalla de la distribución de energía sigue siendo el transformador sumergido en aceite. Bajas pérdidas Transformadores de distribución sumergidos en aceite de 10 kV y 20 kV de la serie S11-S22 se combinan habitualmente con paneles de medición basados en PT en subestaciones y salas de distribución. El límite entre ambas funciones está cubierto en el guía práctica sobre la selección de transformadores de potencia versus transformadores de distribución .

Proveedores de transformadores de distribución sumergidos en aceite personalizados de 10KV, 20KV S11/S13/S20/S22 Transformador Detong China al por mayor 10KV、20KV S11/S13/S20/S22 Proveedores de transformadores de distribución sumergidos en aceite y 10KV、20KV S11/S13/S20/S2... Ver producto →

Ubicaciones interiores y sensibles al fuego

Cuando el transformador debe montarse dentro de un edificio, hospital, centro comercial o taller industrial, la construcción de tipo seco evita los riesgos de incendio y fugas de los equipos llenos de aceite. Muchos proyectos eligen Transformadores de tipo seco fundidos en resina epoxi. desde 800 kVA hasta 25.000 kVA porque los devanados de resina fundida resisten la humedad, el polvo y las descargas parciales durante largos intervalos de servicio.

Transformador de tipo seco moldeado de resina epoxi personalizado: proveedores de 800 a 25000 kVA, Compa Transformador Detong Transformador de tipo seco fundido de resina epoxi al por mayor de China: proveedores de 800 a 25000 kVA y transformador de tipo seco fundido de resina epoxi... Ver producto →

Soluciones compactas y tipo caja

En puntos de distribución reducidos, el PT, el cubículo de medición, el interruptor y el transformador pueden compartir una carcasa. Para pilares alimentadores, redes rurales y recintos comerciales, un Transformador combinado tipo caja americano coloca la protección de entrada, la medición y el transformador de distribución en un solo gabinete resistente a la intemperie, lo que acorta el tiempo de instalación y simplifica el mantenimiento. Si está revisando todo el conjunto alrededor del PT, el guía completa sobre aparamenta de alta tensión explica cómo los transformadores de voltaje, los disyuntores y los bushings funcionan juntos en el mismo panel.

Proveedores de transformadores combinados tipo caja americanos personalizados, empresa - Zhejiang Deto Detong Transformer China vende al por mayor a los proveedores de transformadores combinados tipo caja estadounidenses y a la empresa estadounidense de transformadores combinados tipo caja, d... Ver producto →

Poner el transformador de potencial en su lugar.

Un transformador de potencial es un vínculo pequeño pero esencial entre la red de alta tensión y los instrumentos de baja tensión que la supervisan. Reduce el voltaje de manera segura, mantiene la relación y la fase dentro de límites estrictos y proporciona el aislamiento que protege a las personas y los equipos de control.

Cuando especifica un PT, verifique la relación, la clase de precisión, la carga, el nivel de aislamiento y la conexión secundaria; seleccione una unidad clasificada para el voltaje máximo del sistema y la disposición de puesta a tierra; y respete las reglas del circuito secundario, nunca cortocircuite un PT secundario, nunca abra un circuito secundario de CT y siempre conecte a tierra el lado secundario. Y si el proyecto realmente necesita el transformador que transporta la carga, recuerde que un PT es el ojo del sistema de protección, no un reemplazo del transformador de potencia en sí.