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REGULADORES DE TENSION BAJO CARGA
EN TRANSFORMAFORMADORES DE PODER
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Índice
Prologo ... 5
1.-Cambiador de tap bajo carga ... 7
1.-Equipo cambiador de tap bajo carga ... 9
Figura N°1: Equipo cambiador de tap bajo carga. ... 9
2.- Elementos constitutivos del CTBC ... 10
2.2.1.- Relé de un CTBC ... 10
2.2.-Equipo eléctrico ... 11
Figura N°2: Partes constitutivas básicas de un cambiador de tap bajo carga. ... 12
2.3.- Mecanismo mecánico ... 12
Figura N°4: Relé de sobrepresión de un CTBC ... 14
4.- Diagrama de control eléctrico de un CTBC ... 17
Figura N°6: Diagrama de control eléctrico de un CTBC ... 18
5.- Regulación de tensión ... 19
5.1.- Modelación de autotransformador de poder ... 19
Figura N°7: representación de un transformador con CTBC y razón t=1. 19 Figura N°8: Representación del transformador con CTBC por método de los parámetros híbridos ... 21
5.2.- Regulación de tensión ... 24
5.3.- Transformador con cambio de tap extremo transmisor ... 24
Figura N°10: transformador con CTBC, en el extremo transmisor antes del cambio de tap. ... 25
Figura N°11: transformador con CTBC, en el extremo transmisor después del cambio de tap. ... 26
5.4.- Devanados de cambiador de tap con polaridad sustractiva o aditiva 30 Figura N°12: Devanado de conexiones para la polaridad aditiva o sustractiva. ... 31
6.-Configuracion y protocolo de pruebas de un CTBC ... 32
Figura N°13: Diagrama unilineal de un transformador de Poder con su respectivo cambiador de tap bajo carga ... 33
6.2.- Ajustes Principales del Relé Regulador de Tensión ... 34
6.2.1.- VOLTAJE DE REFERENCIA ... 34
6.2.2.- Ancho de banda ... 35
Regla N°1 ... 35
6.2.2.1.-Paso del Transformador de Poder o Derivaciones ... 37
Figura N°15: Derivaciones de un transformador de Poder con su respectivos % de paso c/r al Voltaje nominal. ... 38
Figura N°16: Sensibilidad ideal; igual al paso del transformador de Poder .. 39
6.2.3.- Temporización del cambio de tap bajo carga ... 40
Figura N°17: Diagrama eléctrico para la caída de tensión en la línea ... 41
6.2.5.- Tensión de bloqueo ... 44
6.2.6.- Corriente de bloqueo ... 45
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Figura Nº18: Protocolo de prueba para probar un equipo cambiador de tap
bajo carga ... 47
6.3.2.-Pasos para verificar la sensibilidad del cambiador de tap bajo carga .. 48
7.- Ejemplo de un cambiador de tap bajo carga. ... 50
7.1.- Comparación entre estar con cambiador o sin cambiador de tap bajo carga ... 50
Figura N°19: Datos de ´placa de la subestación El negro ... 51
Figura N°20: Diagrama unilineal de la subestación estudiada ... 52
7.2.- Mediciones lado de baja y alta tensión de un transformador de poder con CTBC ... 58
7.3.-Cambiador de tap bajo carga Tap-Control; análisis y ajustes... 65
Figura N°26: equipo electrónico para controlar el tap así como su parte móvil en el transformador de poder. ... 65
Figura N°28: Perfil de tensión versus el cambio de tap entre 4 y 3 ... 69
Figura N°29: Cambio de tap bajo carga para un equipo Tap-con 260 ... 70
Figura N°30: Datos del cambio de tap bajo carga del tap N°3 al tap 5 ... 70
Figura N°31: Diagrama unilineal del ajuste actual y el esquema del cambiador de tap bajo carga, en el sistema eléctrico de potencia. ... 72
7.3.1.- Ajuste Consigna N°1 en el OLTC ... 73
7.3.2.- Perfil de tensiones en lo motores de alta tensión 6600 [V] ... 74
7.3.3.- Perfil de tensiones en lo motores de baja tensión 380 [V] ... 75
Figura N°32: Diagrama unilineal de los ajustes sugeridos y esquema del cambiador de tap bajo carga en el sistema eléctrico de potencia. ... 77
Tabla N°5: Comparaciones para los dos sistemas de ajustar adecuadamente la consigna de tensión para el OLTC. ... 78
7.4.- Cambiadores de tap bajo carga en paralelo ... 80
Figura N°34: Diagrama de flujo para la condición de trabajar en paralelo, por el método Master-Follower ... 85
8.- Comentarios y conclusiones ... 86
Anexo1.- catastro ajustes generales de CTBC ... 89
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Prologo
El autor Eddie Antonio Pérez Collao, es un profesional con más de 20 años de experiencia; tanto en el ámbito minero como en generación de energía.
El autor realizo su trabajo de titulación en la modelación de cambiadores de tap bajo carga en el método newton Rhapson versión Polar.
Debido a ello fue siempre su interés de tener un mejor entendimiento de este equipo cuando hizo su experiencia laboral trabajando en el ámbito minero y la transmisión de energía en el sistema interconectado del norte grande Chile.
El autor quiere con este libro ser reconocido como un profesional que quiere dar un aporte a las nuevas generaciones en la configuración y pruebas eléctricas para este equipo de vital importancia en las plantas industriales.
Dedicado a mi compañera fiel: Yulito
“El carpintero de galilea; maestro, que con una manta y un vara cambio al mundo, sus palabras arrojadas al rio del Jordán prevalecerán por siempre”.
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1.-
Cambiador de tap bajo carga
Los equipos cambiadores de tap bajo carga (CTBC) son equipos relevantemente importantes en una planta porque por lo general están ubicados en el transformador de poder principal que es el que
determina la regulación de tensión de toda la planta. Y por ende los
niveles de sobretensión o baja tensión que tendrá los equipos
generales asociados a este durante toda su vida útil.
Haciendo historia en el SING (sistema interconectado del norte
grande) llegaron los equipos MK-20 ABB, que eran equipo
electrónicos que disponían un concepto y cableado que se ha seguido utilizando en el tiempo.
Luego llegaron el equipo VC-100 de la siemens y actualmente el
Tap-con de ABB; que es un sistema digital Tap-con comunicación en línea y configuración respectivamente; disponiendo una memoria masa a corto plazo para monitorear el voltaje y posición del tap.
Para estos equipos a veces no esta tan claro los protocolos de prueba asociados los ajustes en los configurados así como el perfil de tensiones esperados. Por ello también es el objetivo de este manual para dar una buena mirada técnica al equipo como así también ejemplos reales.
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Para entender mejor este equipo de vital importancia en la planta. Vamos a itemizar su conocimiento en los siguientes tópicos
1.- Equipo cambiador de tap
2.- Elementos constitutivos de un cambiador de tap bajo carga. 3.- Mecanismo mecánico
4.- Diagrama control 5.- Regulación de tensión
6.- Configuración de cambiador de tap 7.- Ejemplos en la industria
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1.-
Equipo cambiador de tap bajo carga
Los cambiadores de tap bajo carga (CTBC) son equipos instalados principalmente en la entrada del transformador de poder o la entrada de líneas distribuitaria. En la figura N°1, se ilustra un equipo para tal efecto para un transformador de 14 MVA.
Figura N°1: Equipo cambiador de tap bajo carga.
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2.- Elementos constitutivos del CTBC
Los cambiadores de tap bajo carga se componen de 5 elementos esenciales. Los cuales enunciaremos
2.1.- Relé de ajuste para el cambio de tap bajo carga 2.2.- Equipo eléctrico del cambiador de tap bajo carga 2.3.- Equipo mecánico del cambiador de tap bajo carga
2.2.1.- Relé de un CTBC
El relé de un cambiador de ta bajo carga es un equipo que puede ser: 2.1.1.- Tap con 260; de tecnología moderna
2.1.2.- MK-20 de la ABB; de tecnología antigua 2.1.3.- BU-100; de tecnología antigua
Este relé de numeración ansi 96 es un relé que se explayara su mejor forma su configuración en el ítem 5 de este libro.