Los ajustes de la protección de un transformador industrial salen de cuatro fuentes: la placa del transformador, los transformadores de corriente, las corrientes de falla máxima y mínima, y la corriente de energización. La diferencial 87T absorbe los errores de relación y de grupo vectorial; la sobrecorriente respalda las fallas externas; las protecciones propias del transformador usan los umbrales del fabricante.
De dónde salen los ajustes
Un transformador industrial no se ajusta con valores de catálogo. Cada ajuste responde a un dato de la instalación:
| Dato | De dónde se obtiene | Qué ajuste condiciona |
|---|---|---|
| Potencia, tensiones, grupo vectorial, impedancia | Placa del transformador | Compensación y característica de la diferencial; corriente nominal para la sobrecorriente |
| Rango del cambiador de tomas | Placa y ensayos | Error de relación que la diferencial debe absorber |
| CT de cada lado | Proyecto y pruebas | Relaciones, carga y riesgo de saturación |
| Falla máxima y mínima en cada barra | Estudio de cortocircuito | Arranque e instantánea de la sobrecorriente |
| Corriente de energización | Datos del fabricante o práctica del estudio | Bloqueo por armónicos y umbral de la instantánea |
| Puesta a tierra del neutro | Proyecto | Protección de tierra y diferencial de tierra restringida |
La guía de transformador de distribución y el esquema de protección del transformador explican las funciones. Aquí se explica qué fija cada ajuste. Más información en relé GE Multilin 745.
Diferencial 87T
La diferencial compara la corriente que entra y la que sale, después de compensar relación y grupo vectorial. Sus ajustes responden a tres cosas:
- Umbral mínimo y primera pendiente. Deben cubrir el error de los CT y el rango del cambiador de tomas. Un rango de tomas amplio pide una primera pendiente mayor.
- Segunda pendiente. Da estabilidad ante fallas externas con CT que se saturan de forma desigual.
- Bloqueo por armónicos. El segundo armónico distingue la corriente de energización de una falla. El quinto armónico indica sobreexcitación sostenida, porque el tercero suele eliminarse en un devanado en delta.
Un bloqueo mal ajustado produce el disparo al energizar que describe la guía de corriente de energización. Para comprobar la compensación del grupo vectorial puede usar nuestra herramienta gratuita de compensación de grupo vectorial 87T.
Los relés de Siemens, SEL, Hitachi Energy, GE y Schneider nombran estos parámetros de forma distinta. El criterio es el mismo.
La compensación del grupo vectorial en esta función se detalla en Compensación de grupo vectorial en la diferencial 87T.
Sobrecorriente de respaldo
La sobrecorriente no compite con la diferencial: la respalda y cubre las fallas externas.
- La 51 del lado de alta respalda también la barra de baja. Su curva se coordina con la protección aguas arriba y con los alimentadores del lado de baja.
- La 50 del lado de alta se ajusta por encima de la falla pasante máxima. Por eso no ve las fallas del lado de baja, y eso es lo deseado: protege contra fallas en el devanado de alta y en el tramo de cable hasta el transformador.
- La 51 del lado de baja se coordina con los alimentadores que salen de la barra.
- La 51N protege la puesta a tierra del neutro y se coordina con las protecciones de tierra de los alimentadores.
Toda la sobrecorriente debe quedar por encima de la corriente de energización, o llevar un bloqueo que la tenga en cuenta. La guía de disparo de sobrecorriente en arranque o energización lo diagnostica cuando falla.
El límite superior: cuánto soporta el transformador
El tiempo de despeje de las fallas externas tiene un techo. La norma IEC 60076-5 toma 2 s como duración de la corriente de cortocircuito simétrica para calcular la capacidad térmica de soportarlo, salvo que se especifique otra. En transformadores con corriente de cortocircuito mayor que 25 veces la nominal, y en autotransformadores, se puede acordar una duración menor entre fabricante y comprador.
Ese valor es una regla de diseño del transformador. En la práctica, los ajustes de la sobrecorriente deben despejar la falla antes de que se agote la capacidad del transformador, y esa curva de daño se pide al fabricante. Las fallas externas repetidas también dañan al transformador por esfuerzos mecánicos, por lo que el tiempo total de exposición cuenta, no solo la duración de cada falla.
Protecciones propias del transformador
El Buchholz, la presión súbita, la válvula de alivio y los termómetros no se ajustan en el relé eléctrico. El Buchholz y la temperatura tienen valores del fabricante: la sensibilidad del Buchholz se verifica en campo, y los umbrales de temperatura dependen del sistema de refrigeración y de la política de carga. El relé solo recibe sus contactos y los lleva a alarma o disparo.
La sobrecarga térmica 49 sigue el mismo criterio. Se ajusta con la placa y la guía de carga del propietario; vea sobrecarga térmica 49.
Fusible o interruptor
En transformadores de potencia menor, el fusible de media tensión puede reemplazar al interruptor con relé. La guía de fusible o interruptor para proteger un transformador de MT explica qué cambia en el ajuste y cuándo se usa cada uno.
Qué se verifica antes de energizar
La puesta en servicio del transformador incluye comprobar la polaridad y la relación de cada CT y la compensación del grupo vectorial en el relé. Se comprueba además que cada disparo, eléctrico o mecánico, abra los interruptores de ambos lados a través del relé de bloqueo 86. Se inyectan corrientes por el secundario para verificar la característica de la diferencial y el bloqueo por armónicos. Una compensación de grupo vectorial mal configurada solo se nota cuando el transformador toma carga, y por eso conviene detectarla antes.
Cómo se analiza un disparo del transformador está en Análisis de fallas en transformadores, y cómo se especifica el equipo desde el inicio, en Selección y especificación de un transformador de potencia.
Errores frecuentes
- Ajustar con la placa de un transformador distinto del instalado.
- Dejar sin revisar el rango del cambiador de tomas cuando se cambia la posición de operación.
- Olvidar la corriente de energización de un segundo transformador en paralelo.
- No volver a verificar el ajuste después de cambiar los CT.
- No probar el bloqueo por armónicos: un ajuste que bloquea más de lo debido retrasa el despeje de una falla interna.
Cómo le ayudamos
En Tiza Group calculamos y cargamos los ajustes de la protección de su transformador con nuestra configuración remota de relés y los probamos con inyección secundaria. Hacemos también las pruebas del transformador y el estudio de coordinación que da los datos de falla. Escríbanos y le cotizamos.
Guías relacionadas
- Esquema de protección de transformador
- Diferencial de transformador 87T
- Compensación de grupo vectorial en la diferencial 87T
- Selección y especificación de un transformador de potencia
- Análisis de fallas en transformadores
- Relé GE Multilin 745: protección de transformador
Referencias
- IEC 60076-5: transformadores de potencia, capacidad de soportar cortocircuitos, apartado 4.1.3 (duración de la corriente de cortocircuito simétrica).
- IEEE C37.91: guía para la protección de transformadores de potencia.
- IEEE C57.109: guía de duración de corrientes de falla pasantes en transformadores.
- IEC 60076-7 e IEEE C57.91: guías de carga de transformadores.
- IEC 60255-151 e IEEE C37.112: características de las protecciones de sobrecorriente dependientes del tiempo.
Preguntas frecuentes
¿Qué datos hacen falta para ajustar la protección de un transformador?
La placa (potencia, tensiones, grupo vectorial, impedancia, rango del cambiador de tomas), los datos de los CT de cada lado, el tipo de puesta a tierra, las corrientes de falla máxima y mínima en cada barra y la curva de daño o tenue del transformador. Sin esos datos el ajuste queda sin sustento.
¿Por qué la diferencial no debe disparar con la corriente de energización?
Porque la corriente de magnetización entra por un solo lado del transformador y la diferencial la ve como una falla interna. Se distingue por su contenido de segundo armónico, que el relé usa para bloquear el disparo durante la energización.
¿Quién fija los umbrales de las protecciones mecánicas?
El fabricante del transformador. La sensibilidad del Buchholz depende del relé y del tamaño del transformador y se verifica en campo, no se ajusta. Los umbrales de temperatura dependen del sistema de refrigeración y de la política de carga del propietario.