¿Cuál es el equivalente de secuencia cero de un transformador YNy0?

La primera pregunta que debe hacerse es: ¿tiene o puede obtener el certificado de prueba del transformador?

Es posible que se haya medido la impedancia de secuencia cero durante las pruebas de fábrica del transformador. Puede estar en un certificado de prueba separado específicamente para la impedancia de secuencia cero. Si puede encontrar el Z0 medido a partir de las pruebas, no necesita profundizar en la siguiente teoría.

En IEC land (donde los transformadores se construyen y prueban según IEC 60076), la medición de la impedancia de secuencia cero no es una "prueba de rutina", por lo que debe solicitarse especialmente. (Sugerencia: si está especificando un transformador, solicite la prueba. No cuesta mucho ejecutarlo en la fábrica y es muy útil).

La segunda pregunta que debe hacerse es: ¿el transformador tiene resistencias de puesta a tierra neutras (es decir, punto de estrella LV conectado a tierra por un NER de 750 amperios)? Sería inusual (¿inseguro?) Tener un punto de estrella LV completamente flotante.

La tercera pregunta que debe hacerse es: ¿su transformador tiene un terciario delta enterrado? Eso cambia considerablemente la respuesta.

No obstante lo anterior, la teoría completa se encuentra a continuación.

La impedancia de secuencia cero de un transformador YY depende de la construcción del transformador y de cómo se conectan a tierra los devanados.

El caso de su interés es cuando solo un devanado de un transformador estrella-estrella está conectado a tierra, es decir, HV conectado a tierra, LV sin conexión a tierra, o viceversa. En aras de la brevedad, llamaré a esto un transformador "YNy0" en el resto de esta publicación.

NB: técnicamente, es posible que un transformador YNyn0 tenga el punto de estrella LV llevado a un aislador, pero no conectado a nada, por lo que también podría funcionar de esta manera.

El análisis de sistemas de potencia con fallas de Paul M. Anderson , capítulo 7.9 Impedancia de secuencia cero de transformadores trifásicos , cubre el tema.

Aunque la impedancia de secuencia cero de un transformador YNy0 teórico es infinita, en la práctica, el tanque del transformador actúa como una especie de devanado delta débil. Este es el llamado efecto "tank delta".

La tabla al final del capítulo esencialmente dice que, para un transformador estrella-estrella con uno de los puntos estrella conectados a tierra,$Z_0 \approx 5 \times Z_1$.

Un documento que tengo de Eskom (servicio eléctrico de Sudáfrica) dice que un transformador YNy0 tiene$Z_0 \approx 10 \times Z_1$, nuevamente citando el efecto delta del tanque.

El siguiente texto se cita de Eskom DGL 34-617, "Directrices de planificación de redes para transformadores".

4.5.2 Impedancias de secuencia cero del transformador

La impedancia de secuencia cero de una instalación de transformador depende de:

• La impedancia de secuencia cero del transformador Z0.
• Puesta a tierra del punto estrella del transformador y puesta a tierra NEC, NECR.
• Impedancias de puesta a tierra.

En el software PSST moderno, cada uno de los elementos anteriores se modela explícitamente. Al especificar la impedancia de secuencia cero del transformador y su conexión a tierra (con cualquier impedancia asociada), se simula el modelo de secuencia cero total de toda la instalación del transformador en el PSST. En los casos en que los datos de la hoja de prueba no estén disponibles, las siguientes suposiciones se aplican comúnmente para la impedancia de secuencia cero del transformador (estos son valores de secuencia cero para los transformadores. Cualquier impedancia de puesta a tierra también debe modelarse en el PSST y se ingresa por separado):

• Estrella/Triángulo y Estrella Delta: Z0 = 0.9Z1.
• Estrella/Zigzag: Z0 = 0,091Z1.
• Estrella/Estrella con ambos puntos de estrella conectados a tierra: Z0 = 0,85Z1.
• Estrella/Estrella con un solo punto estrella puesto a tierra: Z0 = 10Z1. Este es el efecto de “tanque delta” por el cual el tanque del transformador proporciona un efecto de devanado delta.

Es importante tener en cuenta que con los transformadores Estrella/Estrella, la impedancia de secuencia cero del transformador depende de la puesta a tierra del punto estrella. En todos los demás casos, la impedancia de secuencia cero del transformador no depende de la puesta a tierra del transformador.

Finalmente tenemos el viejo fiel, el Manual de transformadores de J&P.

Del Manual de transformadores de J&P, 12e:

2.7 IMPEDANCIA DE SECUENCIA CERO

... la impedancia de secuencia cero varía considerablemente según la construcción del transformador y la presencia, o no, de un devanado delta.

La impedancia de secuencia cero de un devanado en estrella será muy alta si no hay presente un devanado en delta. El valor real dependerá de si existe una ruta de retorno de baja reluctancia para el flujo del tercer armónico.

Para los diseños de tres ramas sin delta, donde la ruta del flujo de retorno es a través del aire, la característica determinante suele ser el tanque y posiblemente la estructura de soporte del núcleo, donde este flujo crea una corriente circulante alrededor del tanque y/o la estructura del núcleo. . Es probable que la impedancia de tales arreglos de devanados sea del orden del 75 al 200% de la impedancia de secuencia positiva entre los devanados primario y secundario. Para núcleos de cinco ramas y bancos trifásicos de unidades monofásicas, la impedancia de secuencia cero será la impedancia de magnetización para la configuración del núcleo.

Si existe un devanado delta, entonces el flujo del tercer armónico creará una corriente circulante alrededor del delta, y la impedancia de secuencia cero está determinada por el campo de fuga entre la estrella y los devanados delta. De nuevo, el tipo de núcleo influirá en la magnitud de la impedancia debido al efecto que tiene sobre el campo de fuga entre los devanados. Los valores típicos para transformadores de tres ramas que tienen una configuración de devanado de núcleo/terciario/estrella BT/estrella AT son:

[Z0]LV aproximadamente igual a 80 a 90% de impedancia de secuencia positiva LV/terciario

[Z0]HV aproximadamente igual a 85 a 95% de impedancia de secuencia positiva HV/terciario

donde Z0 = impedancia de secuencia cero.

Los transformadores de cinco ramas tienen sus impedancias de secuencia cero sustancialmente iguales a su impedancia de secuencia positiva entre los devanados relativos en estrella y delta.

La suposición que he visto que se usa con más frecuencia es que un transformador YNy0 tiene$Z_0 = 5 - 10 \times Z_1$.

Al menos una pieza de software tiene esto como predeterminado, si selecciona un transformador estrella-estrella de "tipo de núcleo" (en lugar de "tipo de carcasa").