Protecciones Electricas

SIMULACIÓN COMPUTACIONAL DE LA COORDINACIÓN DE
PROTECCIONES PARA TRANSFORMADORES DE CATEGORÍAS
ANSI I Y II
Fernando Toledo Toledo
José Dolores Juárez Cervantes
Vicente Ayala Ahumada
Profesores titulares, Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Azcapotzalco
Av. San Pablo 180, Azcapotzalco, 02200, D.F., tel. 5318-9053, fax: 5318-9055
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Resumen. Algunos usuarios reportan haber tenido frecuentes interrupciones en el suministro de energía eléctrica,
originadas por la apertura de los fusibles de la protección del primario de transformadores clasificados por ANSI como
categorías I y II. Hasta hace poco, las causas no estaban plenamente identificadas, dado que en principio, no se trataba
fallas de cortocircuito o deuna aparente mala selección, ya que las especificaciones estaban basadas en normas vigentes
y confirmadas por el propio fabricante de los fusibles. El análisis del problema llevó a la conclusión de que se estaban
omitiendo algunas consideraciones propias de la operación normal de los transformadores. Esto dio origen al
establecimiento de nuevos criterios normalizados para la selección defusibles, los cuales se analizan y aplican en el
desarrollo del programa gráfico para computadora que se presenta en este artículo, mediante el cual se modela la
selección y coordinación de las protecciones del primario y secundario para transformadores de las categorías citadas.
Keywords. transformer protection, inrush points,through-fault protection, overcurrent coordination.

1. INTRODUCCIÓNDebido a las características de la carga en baja tensión de algunos sistemas eléctricos industriales y de
distribución, resulta frecuente el uso de transformadores de categorías ANSI I y II. El esquema básico de
protecciones eléctricas empleado para estos transformadores suele ser del tipo "fusible-interruptor". El
primario, generalmente de mediana tensión, está protegido con fusibles del tipolimitador de corriente,
mientras que en el secundario es común el uso de un interruptor de baja tensión en caja moldeada o
termomagnético, de estado sólido o electromagnético.
En la determinación de las especificaciones y ajustes de dichos dispositivos de protección, resulta
indispensable la aplicación de criterios que garanticen una adecuada sensibilidad y selectividad de disparo
para ladesconexión de fallas, lo cual se consigue mediante la definición de la zona de operación normal y de
los valores de referencia que establecen los límites de protección para el transformador.
La zona de operación normal se define a partir de los siguientes valores:
• Corriente a plena carga (Ipc)
• Puntos de magnetización:
• Pm1(Im1; 0.1 s)
Pm2(Im2; 0.01 s)
• Sobrecargas máximas momentáneas (Imáxsc)
Los límites de protección a su vez, quedan definidos por los siguientes puntos [1]:
• Límites NEC de ajuste máximo para cada devanado:
(INEC prim ; 1000 seg.)
(INEC sec ; 1000 seg.)
•

Curva de daño ANSI de corriente máxima circulante de falla:
Categoría I, puntos:
P1(I1; t1)
P4(I4; t4)
Categoría II, puntos:
P1(I1; t1)
P2(I2; t2)
P3(I3; t3)
P4(I4; t4)

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2. CARACTERIZACIÓNGRÁFICA
Etapa de magnetización. Ésta se define a partir de los llamados "puntos de magnetización" del
transformador. Con el objeto de prevenir un mal funcionamiento de los fusibles, se deben seguir las siguientes
recomendaciones [2]:
a) Cuando un transformador se energiza, la corriente de magnetización circula a través de los fusibles. Debido
a que la selección de la corriente nominal delfusible se basa en características tales como temperatura
ambiente, sobrecargas máximas permitidas y límites de ajuste máximo NEC, entre otras, la curva rápida de
fusión (MMT del término en inglés Minimun Melting Time [4]) del fusible, debe quedar ubicada
gráficamente a la derecha de los puntos de magnetización, los cuales se definen en función de la corriente a
plena carga del transformador...