MEMORIA CALCULO DE TRANSFORMADORES

MEMORIA DE CÁLCULO TRANSFORMADORES DE TENSIÓN Y DE CORRIENTE VERSIÓN 1  CONTROL DEL DOCUMENTO NOMBRES Y APELLIDOS CARGO FIRMA FECHA ELABORA DAVID DUARTE C. INGENIERO ELÉCTRICO 12-10-2019 ELABORA SANTIAGO TIBATA G. INGENIERO ELÉCTRICO 12-10-2019 ELABORA CRISTIAN CARRILLO R. INGENIERO ELÉCTRICO 12-10-2019 ELABORA JOSE CASTRO C. INGENIERO ELÉCTRICO 12-10-2019 APRUEBA MARIO GUTIERREZ R. PROFESIONAL ELÉCTRICO 12-10-2019 CONTROL DE CAMBIOS VERSIÓN FECHA DESCRIPCIÓN DEL CAMBIO QUIEN SOLICITÓ 1 12-10-2019 EMITIDO PARA COMENTARIOS TABLA DE CONTENIDO pág. 1. OBJETIVO 5 2. ALCANCE 5 3. DATOS DE ENTRADA 5 3.1 CONSIDERACIONES 5 3.2 CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS SELECCIONADOS 6 3.3 CARACTERISTICAS EQUIPOS DE PROTECCIÓN Y MEDIDA 7 4. RESULTADOS 8 5. ANÁLISIS 9 6. CONCLUSIONES 9  ÍNDICE DE TABLAS pág. Tabla 1. Características generales transformadores de corriente. 6  OBJETIVO Verificar la elección de los equipos de medida (Transformador de corriente y tensión) en base a sus características para el desarrollo del proyecto de la Subestación Toluviejo 220 kV, tomando como base los requerimientos que solicita el proyecto. ALCANCE Se realizará la determinación de las cargas que serán conectadas a los devanados secundarios de los equipos de medida siempre teniendo presente que estos equipos garanticen la mayor precisión en sus medidas. DATOS DE ENTRADA CONSIDERACIONES El desarrollo de la ingeniería estará determinado por las siguientes condiciones iniciales: Los cálculos y diseños se encuentran soportados en la norma IEC 61869-2 [2] para transformadores de corriente (TC); y norma IEC 61689-5 [3] para transformadores de tensión (TT). La corriente de cortocircuito considerada para los cálculos de TC corresponde a la máxima soportada por los equipos de patio: 36 kA para el nivel de tensión de 220 kV, sin embargo, se opta por una corriente de 40 kA, la cual es especificada en la convocatoria del proyecto. Todas las características técnicas de los transformadores de instrumentación son tomadas de la ficha técnicas de los fabricantes avalados por el proyecto. También se contempla el uso de las siguientes normatividades nacionales e internacionales para el diseño: Norma Técnica Colombiana (NTC) Ministerio de Minas y Energía RETIE. Reglamento técnico de instalaciones eléctricas National Electrical Manufacturers Association (NEMA) American National Standards Institute (ANSI) Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) American Petroleum Institute (API) National Fire Protection Association (NFPA) CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS SELECCIONADOS Para el diseño del Proyecto se han seleccionado transformadores de corriente con las siguientes características que se aprecian en la Tabla 3.1. Tabla SEQ Tabla \* ARABIC 1. Características generales transformadores de corriente. DESCRIPCIÓN NÚCLEO PROTECCIÓN MEDIDA TC-01 (TR01 - LADO 220 kV) 500/5 A - 10 VA, 5P20 N1 X 500/5 A - 10 VA, 5P20 N2 X 500/5 A - 10 VA, 5P20 N3 X 500/5 A - 10 VA, CL 0,2S N4 X DESCRIPCIÓN NÚCLEO PROTECCIÓN MEDIDA TC-02 (TR01 - LADO 110 kV) 800/5 A - 15 VA, 5P20 N1 X 800/5 A - 15 VA, 5P20 N2 X 800/5 A - 15 VA, 5P20 N3 X 800/5 A - 15 VA, CL 0,2S N4 X DESCRIPCIÓN DEVANADO PROTECCIÓN MEDIDA TC-03 (TR02 - LADO 220 kV) 500/5 A - 10 VA, 5P20 N1 X 500/5 A - 10 VA, 5P20 N2 X 500/5 A - 10 VA, 5P20 N3 X 500/5 A - 10 VA, CL 0,2S N4 X DESCRIPCIÓN NÚCLEO PROTECCIÓN MEDIDA TC-04 (TR02 - LADO 110 kV) 800/5 A - 15 VA, 5P20 N1 X 800/5 A - 15 VA, 5P20 N2 X 800/5 A - 15 VA, 5P20 N3 X 800/5 A - 15 VA, CL 0,2S N4 X DESCRIPCIÓN NÚCLEO PROTECCIÓN MEDIDA TC-05 (BARRA 220 kV) 500/5 A - 10 VA, 5P20 N1 X 500/5 A - 10 VA, 5P20 N2 X 500/5 A - 10 VA, 5P20 N3 X 500/5 A - 10 VA, CL 0,2S N4 X DESCRIPCIÓN DEVANADO PROTECCIÓN MEDIDA TC-06 (BARRA 220 kV) 500/5 A - 10 VA, 5P20 N1 X 500/5 A - 10 VA, 5P20 N2 X 500/5 A - 10 VA, 5P20 N3 X 500/5 A - 10 VA, CL 0,2S N4 X DESCRIPCIÓN DEVANADO PROTECCIÓN MEDIDA TC-07 (BARRA 220 kV) 500/5 A - 10 VA, 5P20 N1 X 500/5 A - 10 VA, 5P20 N2 X 500/5 A - 10 VA, 5P20 N3 X 500/5 A - 10 VA, CL 0,2S N4 X DESCRIPCIÓN DEVANADO PROTECCIÓN MEDIDA TC-08 (BARRA 220 kV) 500/5 A - 10 VA, 5P20 N1 X 500/5 A - 10 VA, 5P20 N2 X 500/5 A - 10 VA, 5P20 N3 X 500/5 A - 10 VA, CL 0,2S N4 X Tabla 2. Características generales transformadores de Potencial. DESCRIPCIÓN DEVANADO PROTECCIÓN MEDIDA TP-01 (TR02 - LADO 110 kV) 110 kV/ 100 V - 10 VA, 5 P20 D1 X 110 kV/ 100 V - 10 VA, 5 P20 D2 X 110 kV/ 100 V - 10 VA, CL 0,2S D3 X DESCRIPCIÓN DEVANADO PROTECCIÓN MEDIDA TP-02 (TR02 - LADO 110 kV) 110 kV/ 100 V - 10 VA, 5 P20 D1 X 110 kV/ 100 V - 10 VA, 5 P20 D2 X 110 kV/ 100 V - 10 VA, CL 0,2S D3 X CARACTERISTICAS EQUIPOS DE PROTECCIÓN Y MEDIDA Con el fin de tener un panorama más claro de las características de los equipos de medida y protección se presentan las características de estos anexados en la Tabla 3. Tabla 3. Características generales equipos de medida. FUNCIÓN EQUIPO MODELO MARCA Protección de barra 1 SIPROTEC 7SS85 SIEMENS Protección de barra 2 SIPROTEC 7SS85 SIEMENS Protección sobre corriente y alimentación 1 SIPROTEC 7SJ81 SIEMENS Protección sobre corriente y alimentación 2 SIPROTEC 7SJ81 SIEMENS Protección sobre corriente y alimentación 3 SIPROTEC 7SJ81 SIEMENS Registro de fallas SIPROTEC 7SR54 SIEMENS Medidor calidad de energía 1 ION 9000 POWER LOGIC Medidor calidad de energía 2 ION 9000 POWER LOGIC Regulador automático de tensión LE 1200 POWER LOGIC Relé de mando REU615 ABB Protección diferencial del transformador 1 SIPROTEC 7UT82 SIEMENS Protección diferencial del transformador 2 SIPROTEC 7UT82 SIEMENS  RESULTADOS Tabla 4. Características finales de los equipos de medida. Transformador de corriente Núcleo Protección Medida (A) (A) S (VA) Conductor (mm) (kA) TR - LADO 220 kV 500/5 A - 10 VA, 5P20 N1 X 500 5 10 89,9 40 500/5 A - 10 VA, 5P20 N2 X 500 5 10 89,9 40 500/5 A - 10 VA, 5P20 N3 X 500 5 10 89,9 40 500/5 A - 10 VA, 5P20 N4 X 500 5 10 89,9 40 TR - LADO 110 kV 110 kV/100 V - 15 VA, 5 P20 N1 X 800 5 15 98,7 40 110 kV/100 V - 15 VA, 5 P20 N2 X 800 5 15 98,7 40 110 kV/100 V - 15 VA, 5 P20 N3 X 800 5 15 98,7 40 110 kV/100 V - 15 VA, CL 0,2S N4 X 800 5 15 89,9 40 BARRA 220 kV 500/5 A - 10 VA, 5P20 N1 X 500 5 10 89,9 40 500/5 A - 10 VA, 5P20 N2 X 500 5 10 89,9 40 500/5 A - 10 VA, 5P20 N3 X 500 5 10 89,9 40 500/5 A - 10 VA, 5P20 N4 X 500 5 10 89,9 40 Transformador de potencial Devanado Protección Medida (V) S (VA) Conductor (mm) TR- LADO 110 kV 110 kV/ 100 V - 10 VA, 5 P20 D1 X 110 100 10 98,7 110 kV/ 100 V - 10 VA, 5 P20 D2 X 110 100 10 98,7 110 kV/ 100 V - 10 VA, 5 P20 D3 X 110 100 10 98,7  ANÁLISIS Conforme con los resultados obtenidos en el calculo de los equipos de protección como medida para el proyecto de la nueva subestación Toluviejo 220 kV se llegaron a las siguientes concesiones: Se considera que un porcentaje de error máximo del 5 % en las mediciones que se realicen en los transformadores de corriente, para asegurar un alto nivel de confiabilidad en el funcionamiento del equipo en forma continua. Para garantizar que no se presenten daños en los transformadores de corriente durante un evento de sobrecorriente, se requiere que estos sean capaces de soportar 20 veces la corriente nominal de operación del sistema. Con respecto al valor de corriente que circulará a través del devanado primario del transformador, se seleccionó un valor de 500 A. Sin embargo, la corriente real que circulara a través de este no supera los 400 A, se selecciono el valor debido a que se pueden presentar picos de sobrecorriente que podrían afectar la integridad del equipo y reducir su vida útil. El valor de corriente del secundario del transformador de corriente se fijo en 5 A con el fin de facilitar la compra del equipo, esto debido a que los equipos que actualmente trabajan a 1 A no son demasiado comerciales ya que esto afecta el valor de la potencia que tiene el transformador. Para los transformadores de potencial se consideran el valor de tensión por fase, esto con el fin de tener un equipo independiente para cada una de las líneas del sistema a las cuales se desea conectar la nueva subestación. CONCLUSIONES MEMORIA DE CÁLCULO TRANSFORMADORES DE TENSIÓN Y DE CORRIENTE. Versión 1 Fecha: 12-10-2019 Página 1 de 1