Transformador

MODELO MATEMÁTICO PARA TRANSFORMADORES
MONOFASICOS CON FALLAS EN LOS DEVANADOS
RESUMEN
Este documento desarrolla un método para modelar transformadores de
distribución con fallas internas en los en los devanados. Se hace posible la
simulación de fallas entre cualquier espira y tierra o entre dos espiras en los
devanados. Este método es totalmente compatible con el software ATP. Laimplementación del método propuesto asume el conocimiento de los factores de
dispersión. Un método simple es planteado para evaluar estos factores.
Diferentes casos de simulación son mostrados para un trasformador real.

Sergio Andrés García Peña
Ingeniero Electricista.
Universidad Tecnológica de Pereira
seranga@col2.telecom.com.co
Fredy Hely Rengifo Blandón
Ingeniero Electricista.Transformadores ABB
fredy.rengifo@co.abb.com

ABSTRACT
This document develops a method to model distribution transformers with
internal windings faults. It becomes possible the faults simulations between
any turn and earth or between two turns in the windings. This method is
completely compatible with the ATP software. The implementation of the
proposed method assumes the knowledge of leakage factors.A simple method
is proposed to evaluate these factors. Different cases of simulation are shown
of real transformer.

1.

INTRODUCCIÓN.

Las fallas que surgen en los devanados de los
transformadores pueden ser ocasionadas por problemas
en los circuitos magnéticos, en los enrollamientos, en el
circuito dieléctrico y en la estructura. El monitoreo de la
condición de funcionamiento de lostransformadores
puede brindar una alarma de un fallo eléctrico y así evitar
pérdidas catastróficas. Hasta ahora diferentes técnicas,
como el análisis de gases disueltos, la medida del grado
de polimerización en la celulosa, la descarga parcial en el
aislamiento, el análisis de la función de transferencia a
diferentes frecuencias, han sido utilizadas para detectar o
diagnosticar fallasinternas en los transformadores. Sin
embargo, la implementación de estos métodos establece
un alto costo para ser aplicado a todos los
transformadores de distribución y además debe ser
desarrollado off-line. En Norte América los rangos de
probabilidad de fallo de transformadores operando en las
redes son bajos, normalmente entre el 0.2% y el 2% [6];
altos costos para los sistemas mencionados deprevención
de fallos no son justificados en términos económicos.
Por consiguiente, un método de detección a bajo costo,
como el análisis del comportamiento de los terminales
del transformador, el cual puede ser fácilmente medido
en los sistemas, tendría un alto impacto sobre la utilidad
de las compañías y sobre la confiabilidad del sistema
medida en tiempo de servicio a los usuarios.
Esteartículo brinda soluciones a problemas concretos
para la simulación de transformadores en diferentes
condiciones como operación normal, corriente de
excitación, Inrush y fallas en los devanados (espira-tierra
y
espira-espira),
mediante
modelos
eléctricos
computacionales que han sido desarrollados para obtener
los valores en los terminales del transformador.

Los resultados de lassimulaciones permiten establecer
las condiciones a las que están sometidos los devanados
en caso de cortocircuito. Los resultados han sido
verificados experimentalmente por BASTARD[2] quien
ha mostrado un nivel de exactitud que no excede el 10%
en la magnitud y 10º de fase. Esto sirve como precedente
para considerar las respuestas de la simulación son
válidas para ser utilizadas en aplicacionesreales.
2. PRINCIPIOS
GENERALES
MODELAMIENTO.

PARA

EL

Un transformador puede ser representado por diferentes
modelos[3] entre los cuales están el conocido circuito
eléctrico equivalente y el circuito de acoples magnéticos.
Este último es de especial interés para el desarrollo de
fallas internas en los devanados.
Un transformador monofásico es representado por la
figura 1, cuya...