Electronica de Potencia

LA FERRORESONANCIA EN
TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIÓN

Guillermo Aponte M.

GRALTA
Universidad
del Valle

GRUPO DE INVESTIGACION
EN ALTA TENSION

MAGNETRON

INTRODUCCION

A continuación se hace una presentación del
fenómeno de la ferroresonancia y de la
posibilidad de su ocurrencia cuando los
transformadores de distribución son
conectados a la red

INTRODUCCION

Sepresenta el procedimiento de análisis
del fenómeno, las pruebas realizadas en
el Laboratorio de Alta Tensión de la
Universidad del Valle, para determinar
las condiciones de ocurrencia de la
ferroresonancia cuando se emplea cable
aislado y la herramienta computacional
con la cual es posible predecir o
confirmar su aparición.

INTRODUCCION

Los transformadores tienen una gran
aplicación yse pueden encontrar en
cualquier parte del sistema, desde las
áreas más congestionadas de las
ciudades, hasta los sectores rurales poco
poblados.

CONEXIÓN CON
CONDUCTOR
DESNUDO

CONEXIÓN CON CABLE
AISLADO

PROBLEMA

En los transformadores se presenta en
ocasiones el fenómeno de la
ferroresonancia, pudiendo ocasionar la
falla en los pararrayos, en el cable o en
eltransformador mismo.

QUE ES LA FERRORESONANCIA ?

Es un fenómeno usualmente
caracterizado por sobrevoltajes e
irregulares formas de onda, y está
asociado con la excitación
de
una o más inductancias saturables
a través de una capacitancia en
serie. [ANSI/IEEE Std 100-1984]

LA RESONANCIA SERIE

CONDICION DE DE RESONANCIA
E = 10 Kv
Xl = j 90 Ohms
Xm

I

Xc = -j 70 Ohms
= = J 90 Ω
I= 10 / j 20 = -j 0.5 A

Vl

X C = − J 50 Ω

Vl = j 90 x –j 0.5 = 45 kV
Vc = -j 70 x –j 0.5 = -35 kV

E
Vco

CIRCUITO FERRORESONANTE

La inductancia en un circuito simple
resonante es normalmente de núcleo de
aire y su valor no cambia, en un circuito
ferroresonante esta tiene un núcleo de
material ferromagnético que varía con el
voltaje aplicado en sus terminales,
existenentonces varios posibles puntos
de operación y en alguno de ellos puede
producirse la resonancia

LA FERRORESONANCIA
Vc

R
E

Xc

I

Xl

Vl

CURVA DE MAGNETIZACION
150

Voltaje (V)

100
50
0
-50
-100
-150
-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

Corriente(Amp)

2

3

4

5

6

TRANSFORMADOR MONOFASICO

Fuente

TRANSFORMADOR MONOFASICO
CON UNA FASEEN FALLA

Fuente

Transformador
en vacío

CURVA DE MAGNETIZACION
150

Voltaje (V)

100
50
0
-50
-100
-150
-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

Corriente(Amp)

2

3

4

5

6

FERRORESONANCIA EN SISTEMAS
DE DISTRIBUCIÓN
Para que se presente la ferroresonancia
debe existir un circuito LC serie, con un
elemento de características no lineales.
Lacapacitancia puede ser aportada por
los conductores o los cables y la
inductancia por un transformador con
núcleo de material ferromagnético.

CONDICIONES NORMALES

En los circuitos de distribución
operando normalmente, difícilmente se
presentan las condiciones para la
ferroresonancia

CONDICIONES DE FERRORESONANCIA

Pero un circuito serie LC se forma cuando
por la energización odesenergización de
una o dos fases, la reactancia capacitiva
del cable es conectada en serie con la
reactancia inductiva del transformador

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN NORMAL

Capacitancia del
Cable

Fuente
Capacitancia del
Cable

Capacitancia del
Cable

TRANSFORMADOR MONOFASICO
CON UNA FASE ENERGIZADA

Capacitancia
del Cable
Fuente

Transformador
en vacío

TRANSFORMADOR TRIFASICOANALISIS MATEMÁTICO DE LA
FERRORESONANCIA

I
Vl
E
Vco

• Las ecuaciones que
describen el sistema
son:
• R=0
• E = VL+Vc
• Vc = -j1/ωC. I
• VL = E + j I/ωC

ANALISIS MATEMÁTICO DE LA
FERRORESONANCIA
La ecuación VL = E + j I.1/ωC corresponde
a una recta con pendiente 1/wC, que corta
el eje Y en el punto E.
Como la relación entre el voltaje y la corriente
del transformador...