SECRETARIA DE COMERCIO

Y

FOMENTO INDUSTRIAL

NORMA MEXICANA

NMX-J-351-1979

TRANSFORMADORES TIPO SECO DE DISTRIBUCION Y POTENCIA

GENERAL REQUIREMENTS FOR DRY-TYPE DISTRIBUTION AND POWER TRANSFORMERS

DIRECCION GENERAL DE NORMAS

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PREFACIO

En la elaboracin de esta norma participaron las siguientes Instituciones: COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD COMPAIA DE LUZ Y FUERZA DEL CENTRO, S.A. GENERAL ELECTRIC DE MEXICO, S.A. INDUSTRIAL DE AISLANTES ELECTRICOS, S.A. INDUSTRIAL ELECTRICA, S.A. INDUSTRIAS IEM, S.A. DE C.V. INSTITUTO MEXICANO DEL PETROLEO MAQUINARIA CONTINENTAL ELECTRIC, S.A. PRODUCTOS INDUSTRIALES CM, S.A.

INDICE 1. OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACION 2. REFERENCIAS 3. DEFINICIONES 4. CLASIFICACION 5. ESPECIFICACIONES 6. METODOS DE PRUEBA 7. MARCADO 8. BIBLIOGRAFIA 9. CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES

APENDICE A APENDICE B APENDICE C

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TRANSFORMADORES TIPO SECO DE DISTRIBUCION Y POTENCIA

GENERAL REQUIREMENTS FOR DRY-TYPE DISTRIBUTION AND

POWER TRANSFORMERS 1 OBJETIVO Esta Norma tiene por objeto establecer las caractersticas mecnicas y elctricas de los transformadores tipo seco ventilados, no ventilados y sellados, con capacidades de 5 kVA o mayores en transformadores trifsicos y con devanados de alta tensin de 440 volts a mayores. No cubre los siguientes tipos: a) Transformadores encapsulados b) Transformadores de instrumento c) Reguladores de tensin d) Transformadores de horno e) Transformadores para rectificador 2 REFERENCIAS Esta norma se complementa con las siguientes Normas Mexicanas en vigor: NMX-J-098 Tensiones Normalizadas. NMX-J-169 Mtodos de Prueba para Transformadores de Distribucin y Potencia. NMX-J-284 Transformadores de Potencia. NOTA: Vase Apndice A. 3 DEFINICIONES 3.1 Transformadores Tipo Seco Es aquel transformador cuyo ncleo y devanados estn impregnados con un aislante y no sumergidos en aceite u otro lquido. 3.2 Pruebas 3.2.1 Pruebas de Prototipo Son las aplicables a nuevos diseos o modificaciones de diseos anteriores, con el propsito de verificar si el producto cumple con sus especificaciones particulares.

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3.2.2 Pruebas de Rutina Son pruebas que deben efectuarse en todos los transformadores, de acuerdo con los mtodos indicados en la Norma NMX-J-169, para verificar si la calidad del producto se mantiene dentro de las tolerancias permitidas, tomando en cuenta las salvedades que se indican en ella. 3.2.3 Pruebas Opcionales Son las establecidas entre comprador y fabricante, con el objeto de verificar caractersticas especificas del equipo. 4 CLASIFICACION Los transformadores tipo seco se clasifican de la siguiente manera: 4.1 Por su Capacidad en kVA, Se dividen en Tres Categoras. Vase tabla 1.

TABLA 1 - Categoras de transformadores

NOTAS: 1. - Los autotransformadores* de 500 kVA o menores se deben incluir en la categora I. 2. - Todos los kVA nominales son los mnimos de placa para los devanados principales. * Los autotransformadores se mencionan en esta norma por considerarlos de caractersticas similares a los transformadores que se tratan, las variaciones entre ambos que sean importantes sealar sern indicadas en el inciso correspondiente. 4.2 Por su Tipo de Enfriamiento 4.2.1 Tipo seco ventilado, autoenfriado, clase AA.

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4.2.2 Tipo seco ventilado, enfriado con aire forzado, clase AFA. 4.2.3 Tipo seco ventilado, autoenfriado/enfriado con aire forzado, clase AA/FA. 4.2.4 Tipo seco sellado autoenfriado, clase CA. 4.3 Por las Caractersticas de su Tanque o Gabinete 4.3.1 Ventilado 4.3.2 Sellado 5 ESPECIFICACIONES 5.1 Condiciones de Servicio 5.1.1 Condiciones Normales de Servicio Los transformadores sujetos a esta norma deben ser apropiados para operar a los kVA nominales bajo las siguientes condiciones normales de trabajo. 5.1.1.1 Temperatura La temperatura del aire refrigerante (temperatura ambiente) no debe exceder 40C y la temperatura promedio del mismo aire para cualquier perodo de 24 horas no debe exceder de 30C. La temperatura ambiente mnima no debe ser menor de -30C. 5.1.1.2 Altitud La altitud no debe exceder 1000 metros. Cuando se exceda esta altitud se debe aplicar lo previsto en la tabla 2, inciso 5.1.2.2. TABLA 2. - Temperatura promedio mxima en 24 horas del aire de enfriamiento grados

C

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NOTAS: 1. - Los datos incluidos en la tabla 2 se aplican a transformadores tipo seco ventilados, y no son aplicables a transformadores tipo seco sellados. Los datos para transformadores sellados sern incluidos en la revisin posterior de esta norma cuando se disponga. 2. - Se recomienda que la temperatura promedio del aire de enfriamiento sea calculada por el promedio de lecturas frecuentes en 24 horas consecutivas. Cuando el aire externo sea el medio de enfriamiento, el promedio de la mxima y mnima temperatura diaria puede ser usada. El valor que es obtenido de este modo es usualmente ligeramente mayor que el verdadero promedio diario por no ms de 0.3C. 5.1.1.3 Tensin de Alimentacin La forma de onda de tensin primaria debe ser aproximadamente senoidal y las tensiones de fase que alimentan un transformador polifsico deben ser aproximadamente simtricas. La desviacin de la forma de la onda con respecto a la senoide se considera aceptable si cumple una de las siguientes condiciones: a) La relacin valor de cresta/valor eficaz (factor de cresta) es igual a 2 7% o

4%. b) La diferencia mxima entre la forma de la onda real y una senoidal ( de la misma

frecuencia) debe ser menor de 10% o 5%. Cuando las curvas se sobreponen de forma, hacer esta diferencia lo ms pequea.

NOTAS: 1. - Los valores superiores considerados en los incisos anteriores son valores aceptables. 2. - Los valores inferiores son valores deseables y se deben considerar cuando se especifica equipo de prueba nuevo. 5.1.1.4 Corriente de Carga La corriente debe ser aproximadamente senoidal. El factor de armnicas no debe exceder 0.05 por unidad. 5.1.1.5 Operacin a Tensin Mayor que la Nominal Los transformadores deben ser capaces de: a) Entregar los kVA nominales de salida a una tensin de 5% arriba de la tensin

secundaria sin exceder la elevacin de temperatura especificada. Este requisito es aplicable cuando el factor de potencia de la carga es de 80% o mayor.

b) Operar a 10% arriba de la tensin nominal secundaria sin carga, sin exceder el lmite de elevacin de temperatura.

c) Los requerimientos anteriores se aplican a la tensin nominal, frecuencia nominal y kVA nominales para cualquier derivacin.

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d) La mxima tensin de operacin continua del transformador no debe exceder del 10% la tensin nominal de operacin.

NOTA: Las condiciones del sistema pueden hacer necesario el empleo de relaciones de transformacin que usan derivaciones ms altas que la tensin mxima del sistema, con fines de regulacin, sin embargo la tensin mxima del sistema por norma debe observarse en condiciones normales de operacin. 5.1.1.6 Localizacin a) Los transformadores tipo seco sellados deben ser apropiados para operacin en

interiores o a la intemperie. b) Si no se especifica de otra manera los transformadores tipo seco ventilados son

apropiados nicamente para operacin en interiores. 5.1.1.7 Operacin como Reductores de Tensin Si no se especifica de otra manera, los transformadores tipo seco son para operar como reductores de tensin. 5.1.1.8 Acabado del Tanque o Gabinete Los lmites de temperatura y pruebas deben basarse en el empleo de un acabado con pintura a base de pigmento. 5.1.2 Condiciones Especiales de Servicio Cuando existen condiciones distintas a las descritas anteriormente, deben exponerse a la atencin de las personas responsables del diseo y aplicacin de equipo. 5.1.2.1 Cargas Anormales Para estas condiciones referirse a la Gua ANSI C 57.96 (vase Apndice B), que proporciona la informacin para carga en condiciones anormales y que incluye: a) Temperaturas ambientes mayores o menores que la base del diseo. b) Sobrecargas de corta duracin sin reduccin de vida til. c) Sobrecargas que resulten en reduccin de la vida til. 5.1.2.2 Condiciones de Servicio a Altitudes Mayores que la Normal Los transformadores pueden operar a temperaturas ambiente y a altitudes mayores que las especificadas en esta norma, pero el funcionamiento puede ser afectado y en especial consideracin lo dispuesto para su aplicacin. 5.1.2.2.1 Efecto de la Altitud sobre la Elevacin de Temperatura El efecto de la disminucin de la densidad del aire debido a una mayor altitud es un aumento en la elevacin de temperatura de los transformadores dado que ellos dependen del aire para la disipacin de las prdidas del calor.

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5.1.2.2.2 Operacin a los kVA Nominales Los transformadores pueden operar a los kVA nominales a altitudes mayores que 1000 metros sin exceder los lmites de temperatura con tal que la temperatura promedio del aire de enfriamiento no exceda los valores de la tabla 2 para altitudes respectivas. 5.1.2.2.3 Operacin a Menos kVA que los Nominales Los transformadores pueden operar a altitudes mayores que 1000 metros sin exceder los lmites de temperatura con tal que la carga transportada sea reducida abajo del rango por los porcentajes dados en la tabla 3, para cada 100 metros que la altitud sobrepase de los 1000 metros.

TABLA 3 - Factores de correccin de los kVA nominales para altitudes mayores de 1000 metros

5.1.2.3 Aislamiento La rigidez dielctrica de transformadores que dependen total o parcialmente del aire para su aislamiento disminuye a medida que aumenta la altitud, debido al efecto de la reduccin de la densidad del aire. Cuando se especifique, los transformadores se deben disear con mayores espaciamientos de aire, usando los factores de correccin de la tabla 4 para lograr la rigidez dielctrica necesaria en el aire o altitudes mayores de 1000 metros. 5.1.2.4 Otras Condiciones Anormales de Servicio a) Humos o vapores dainos, polvo excesivo o abrasivo, mezclas explosivas de

polvos o gases, vapor de agua, atmsfera salina, humedad excesiva, goteo de agua, etc.

NOTA: La severidad de los efectos de estas condiciones anormales varan ampliamente dependiendo del diseo del transformador tipo seco que se trate. Mientras que en tales condiciones se pueden tener efectos pequeos o nulos en transformadores sellados, pueden producir efectos graves en transformadores ventilados. b) Vibraciones anormales, inclinacin, golpes o condiciones ssmicas. c) Temperaturas ambientes fuera de lmites. d) Condiciones de transporte y almacenamiento. e) Limitaciones de espacio. f) Problemas especiales de mantenimiento.

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g) Condiciones especiales de ciclo de carga y frecuencia de operacin, cargas sbitas.

h) Tensiones desbalanceadas o forma de onda de las tensiones del sistema diferente de la senoidal.

i) Cargas que produzcan armnicas anormales, tales como las que pueden resultar cuando corrientes de carga apreciables sean controladas por equipos de estado slido o similares. Tales armnicas pueden causar prdidas excesivas y calentamiento anormal.

j) Transformadores con devanados mltiples y con una combinacin especfica de kVA y factor de potencia para cada devanado.

k) Variaciones anormales en la impedancia del sistema. l) Sobre excitacin en exceso de 110% de la tensin a frecuencia nominal. m) Cortocircuitos planeados como parte de la operacin regular o prctica de

proteccin. n) Condiciones de aplicacin de cortocircuitos que requieren consideraciones

especiales (vase 5.2.10.8). o) Requisitos especiales de aislamiento a tensiones transitorias anormales en la

tensin de alimentacin, incluyendo disturbios de resonancia o de maniobra. p) Campos magnticos fuertes. q) Radiacin nuclear elevada. 5.2 Especificaciones Elctricas 5.2.1 Frecuencia Nominal Si no se especifica de otra manera, los transformadores tipo seco deben disearse para operar a una frecuencia nominal de 60 Hz. 5.2.2 Fases Los transformadores descritos en esta norma pueden ser monofsicos o trifsicos. Si as se especifica, pueden proveerse otros arreglos de fases. TABLA 4 - Factores de correccin de rigidez dielctrica para altitudes mayores de 100

metros

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NOTA: La altitud de 4500 m.s.n.m., se considera que es la mxima para transformadores que se apegan a esta norma.

5.2.3 Potencia Aparente Nominal (kVA) La capacidad nominal de un transformador es la potencia aparente de salida que pueda ser entregada durante el tiempo especificado, a la tensin nominal del secundario y a la frecuencia nominal, sin exceder los lmites de elevacin de temperatura especificados, de acuerdo con las condiciones de prueba prescritas y dentro de las limitaciones de las normas establecidas. Las capacidades preferentes de transformadores tipo seco, monofsicos y trifsicos, de distribucin y potencia estn dadas en la tabla 5. 5.2.4 Tensiones Nominales y Derivaciones Las tensiones nominales normalizadas del sistema son dadas en la Norma NMX-J-098. Las tensiones que se puedan tener en transformadores normales se incluyen en las normas para cada tipo particular de transformador. 5.2.4.1 Tensiones Nominales Las tensiones nominales en vaco se basan en la relacin de espiras. La relacin de tensiones esta sujeta el efecto de la regulacin o distintas cargas y factores de potencia.

TABLA 5 - Capacidades preferentes para transformadores

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5.2.4.2 Derivaciones Siempre que un transformador ste provisto de derivaciones en un devanado, stas sern de plena capacidad. Si se proporcionan derivaciones de capacidad diferente a la nominal, esto debe indicarse en la placa de datos. 5.2.5 Conexiones Los arreglos de conexiones normales estn incluidos en la Norma NMX-J-284. 5.2.6 Polaridad, Desplazamiento Angular y Designacin de Terminales 5.2.6.1 Polaridad de Transformadores Monofsicos Los transformadores secos monofsicos de distribucin y potencia deben tener polaridad substractiva. 5.2.6.2 Desplazamiento Angular de Transmisiones Trifsicos El desplazamiento angular entre las tensiones de fase de los devanados de alta y baja tensin de transformadores trifsicos con conexiones delta-delta y estrella-estrella deben ser de 0. El desplazamiento angular entre tensiones de fase de los devanados de alta y baja tensin de transformadores trifsicos con conexiones estrella-delta o delta-estrella deben ser de 30, con la baja tensin atrasada. (figura 1). El desplazamiento angular de transformadores polifsicos es el ngulo de tiempo expresado en grados entre la tensin de lnea a neutro de la terminal de alta tensin identificada como referencia (H1) y la tensin de lnea al neutro de la terminal correspondiente de baja tensin (X1).

FIGURA 1. - DESPLAZAMIENTO ANGULAR EN TRANSFORMADORES TRIFASICOS

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5.2.6.3 Designacin de terminales Debe estar de acuerdo con la norma correspondiente al tipo especfico del transformador. 5.2.7 Impedancia Los valores de impedancia en por ciento deben tener una tolerancia de 7.5% del valor convenido o establecido. Para transformadores con devanados mltiples o con conexin en zigzag la tolerancia ser de 10% del valor convenido o establecido. Para autotransformadores con la tolerancia debe ser de 10% del valor convenido o establecido. 5.2.8 Prdidas Prdidas totales: Las prdidas totales de un transformador deben ser la suma de las prdidas en vaco y las prdidas de carga. Las prdidas de carga deben determinarse a la temperatura de referencia, como se muestra en la tabla 9. 5.2.9 Niveles de Aislamiento 5.2.9.1 Terminales de Lnea A las terminales de lnea de un devanado deben asignrsele un nivel bsico de aislamiento al impulso (NBAI), para indicar las pruebas dielctricas de fbrica que estas terminales son capaces de resistir. Los niveles bsicos de aislamiento al impulso son los indicados en la tabla 6. El menor valor NBAI es de 10kV y se aplica desde tensiones nominales de 120 V inclusive. La tabla 6 da tensiones de prueba a baja frecuencia que corresponden a los NBAI de las terminales de lnea para devanados con aislamiento completo. A los transformadores diseados para conexin en estrella nicamente, con el neutro sacado a travs de una terminal, deben asignrseles un NBAI para las terminales de lnea y las terminales del neutro, deben aislarse de acuerdo con 5.2.9.2.

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TABLA 6 - Niveles de Aislamiento y Pruebas En Transformadores Tipo Seco

* Notas referentes a esta tabla se dan en el Apndice C.

** Sea plica a devanados en estrella slidamente aterrizados.

5.2.9.2 Terminales del Neutro La terminal de neutro de un devanado diseado para conexin en estrella nicamente, puede tener un nivel de aislamiento menor que el de las terminales de lnea, como se indica enseguida. Tales terminales de neutro, deben aterrizarse slidamente al conector de tierra del tanque o gabinete y a la tierra del sistema. a) Los devanados diseados para conexin en estrella nicamente, con el neutro

sacado exteriormente y slidamente conectado a tierra, ya sea directamente a travs de un transformador de corriente, deben tener un aislamiento de neutro como se describe a continuacin:

1. - Los devanados para tensiones de lnea superiores a 1200 V, deben tener el neutro aislado para 4 kV en la prueba de baja frecuencia. 2. - Los devanados para tensiones de lnea superiores a 1200 V, deben tener el neutro aislado para pasar una prueba de baja frecuencia de 10kV. 3. - Cuando se especifique, los neutros deben ser diseados para un mayor nivel de aislamiento.

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b) Los devanados conectados en estrella con neutro no aterrizado, deben ser tratados igual que los devanados conectados en delta que tengan la misma tensin de fase a fase y debe asignarse un NBAI a la terminal del neutro.

c) Cuando el extremo neutro del devanado y la boquilla del neutro tengan niveles

de aislamiento distintos, las pruebas dielctricas del neutro deben determinarse por la parte con nivel de aislamiento menor, a menos que se especifique otra cosa.

Los transformadores pueden proveerse con derivaciones para tensiones arriba de la tensin nominal sin aumentar el nivel de aislamiento, siempre y cuando la "tensin mxima del sistema" no se exceda para los transformadores de 500 kVA y menores, las derivaciones no deben exceder en ms del 10% de la tensin nominal y no debe exceder la "tensin mxima del sistema".

5.2.10 Caractersticas de Corto Circuito 5.2.10.1 Requerimientos de Corto Circuito Los transformadores deben ser diseados y construidos para soportar esfuerzos mecnicos y trmicos producidos por cortos circuitos externos bajo las condiciones especificas en las secciones 5.2.10.2 y 5.2.10.3. Los cortocircuitos externos incluyen fallas trifsicas de fase a tierra, dos fases a tierra, fase a fase en un juego de terminales solamente alimentados con la mxima potencia de falla. Para otras condiciones de falla los requisitos deben ser especificados por los responsables de la aplicacin del transformador. Se reconoce que la resistencia al corto circuito puede afectarse adversamente por efectos acumulativos de sobre esfuerzos trmicos y mecnicos repetidos tales como los producidos por corto circuito y sobrecarga. Ya que no se tienen medios disponibles para controlar continuamente y evaluar cuantitativamente los efectos de degradacin de tales sobrecargas, las pruebas de corto circuito, cuando se requieran, deben efectuarse antes de poner el transformador en servicio. 5.2.10.2 Duracin de la corriente de Corto Circuito Para los transformadores tipo seco de la categora l, la corriente de corto circuito es limitada a dos segundos en veinticinco veces la corriente nominal. Para transformadores de distribucin con impedancias mayores de 4%, el tiempo de duracin de la prueba se determina por la frmula:

1250 f

t = l2

en donde: t = Duracin en ciclos. f = Frecuencia en Hz. l = Corriente de corto circuito simtrica por unidad.

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Para transformadores de las categoras II y III, la duracin de la corriente de corto circuito se limita a dos segundos, a menos que el usuario especifique otra cosa. Cuando los transformadores se usan sobre circuitos que tienen recierres, deben ser capaces de soportar las corrientes de cortos circuitos sucesivos, sin enfriarse a las temperaturas normales de operacin entre cortos circuitos sucesivos, con tal que la duracin acumulada del corto circuito no exceda de dos segundos. 5.2.10.3 Magnitud de la corriente de Corto Circuito Categora l La magnitud de la corriente de corto circuito, debe ser limitada normalmente por la impedancia del transformador, siempre que la mxima magnitud de corriente de corto circuito simtrica no exceda 25 veces la corriente nominal. Categora II y III La corriente simtrica de corto circuito debe ser calculada como se indica a continuacin, pero debe exceder 25 veces la corriente nominal. a) La corriente de corto circuito se debe calcular en base a la suma de la

impedancia del transformador ms un valor de impedancia del sistema (incluyendo la base en kVA apropiada) especificada por el usuario. Alternativamente, el usuario debe especificar los MVA disponibles por el sistema en el punto de instalacin del transformador.

b) En ausencia de informacin del sistema por parte del usuario, el valor de los MVA del sistema en las terminales del transformador debe suponerse 250 MVA para tensiones nominales del sistema de 5 kV y menores, 500 MVA para tensiones nominales del sistema de 5.1 a 15 kV.

c) Cuando se especifique, o bien, cuando se sabe que la impedancia del sistema es despreciable (como por ejemplo un transformador de servicio localizado cerca de un generador), la corriente de corto circuito simtrica debe calcularse usando la impedancia del transformador nicamente.

5.2.10.4 Devanados Estabilizadores en Transformadores Trifsicos Los devanados estabilizadores en transformadores trifsicos (devanados conectados en delta sin conexiones externas) sern capaces de resistir la corriente resultante de cualquier tipo de fallas del sistema especificados en la seccin 5.2.10.1, tomando en cuenta las condiciones de aterrizaje del sistema. Se deben proporcionar los kVA, tensin e impedancia apropiados del devanado estabilizador. 5.2.10.5 Devanados de Autotransformadores Los devanados de autotransformadores tipo seco deben ser diseados para una resistencia mxima al corto circuito simtrico de 25 veces la corriente nominal.

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5.2.10.6 Corriente Asimtrica La cresta del primer ciclo de corriente asimtrica que el transformador debe soportar se determina como sigue: lcc (cresta asim) = K lcc (rmc sim) lcc (rmc sim) = Corriente de corto circuito simtrica K = 2 1 + exp - ( + /2 ) r/x sen donde: exp Indica que el nmero e, base de los logartmos naturales, est

elevado a la cantidad entre parntesis. x Angulo tang en radianes

r

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TABLA 7 - Relacin de reactancia y resistencia en ohms/ohms

5.2.10.7 Caractersticas del Sistema Se deben especificar, para la categora III, las caractersticas del sistema sobre cada grupo de terminales del transformador (capacidad de falla del sistema y la relacin X0/X1). Para terminales conectadas a maquinas rotatorias se debe especificar la impedancia del equipo conectado. Se debe usar un valor de 2.0 en ausencia de una relacin especificada de X0/X1, donde: X0 Reactancia de secuencia 0. X1 Reactancia de secuencia positiva.

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5.2.10.8 Condiciones de Aplicacin que Requieren Consideracin Especial Las situaciones siguientes afectan la magnitud, duracin o frecuencia de la corriente de falla, por lo que requieren consideraciones especiales y se deben indicar en las especificaciones de transformadores. a) Terminales de transformadores conectadas a maquinas rotatorias (tales como

motores o condensadores sncronos), los cuales pueden actuar como generadores alimentando corriente al transformador bajo condiciones de falla. Cuando se incluyan mquinas rotatorias de tamao significativo, el usuario debe especificar los valores de reactancia por unidad y reactancia subtransitoria por unidad y sus relaciones al circuito transformador.

NOTA: Se consideran "maquinas rotativas de tamao significativo" aquellas

que contribuyen al menos con el 10% o ms de la corriente total de falla bajo condiciones de corto circuito.

b) Tensiones de operacin ms altas que las nominales sostenidas durante una

condicin de falla. c) Sobrecorrientes resultantes frecuentes del mtodo de operacin de una

aplicacin particular (por ejemplo arrancadores a tensin reducida, aplicaciones que usan interruptores a tierra para propsitos de proteccin y transformadores que alimentan circuitos de traccin).

d) Transformadores de estacin auxiliares directamente conectados a un generador

el cual puede estar sujeto a fallas en sus terminales de duracin prolongada como un resultado de la incapacidad del sistema para desconectar rpidamente la fuente de tensin

NOTA: Se consideran "fallas de duracin prolongada" aquella cuya duracin es mayor de dos segundos.

5.2.10.9 Componentes Los componentes de transformadores tales como guas, boquillas, cambiadores de derivaciones con carga, cambiadores de derivaciones sin carga, transformadores de corriente, etc., las cuales llevan continuamente corrientes deben cumplir con todos los requisitos de los prrafos 5.2.10.2 y 5.2.10.3. 5.2.10.10 Corriente Base y kVA Base a) kVA base de un devanado es la capacidad nominal del devanado autoenfriado tal

como se especifica por la placa de datos, o determinado de acuerdo con el prrafo del inciso c)

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b) Corriente base de devanados no conectados como autotransformador

Para transformadores con dos o ms devanados no conectados como autotrasformador, la corriente base de un devanado se obtiene dividiendo los kVA base del devanado entre la tensin nominal del mismo por fase.

c) Corriente base con devanados conectados como autotransformadores Para

transformadores con dos o ms devanados incluyendo una o ms conexiones como autotransformador, la corriente y kVA base de cualquier devanado distinto de los devanados serie y comn se determinan como se describi anteriormente.

La corriente de un devanado serie (corriente base), es igual a los kVA base por fase en la terminal de lnea del devanado serie (H) dividido entre la derivacin de tensin mnima a plena capacidad de la misma terminal en kV de fase a neutro. La corriente base del devanado comn es igual a la corriente de lnea en la terminal del devanado comn (X) menos la corriente de lnea en la terminal del devanado serie (H) bajo condiciones de carga que resulten en la mxima diferencia vectorial. Para obtener el mximo valor, deben considerarse todas las condiciones de carga simultneas permisibles por la placa de datos. Las corrientes base se calculan para condiciones de enfriamiento natural o equivalente (usar factores de correccin).

5.2.10.11 Lmites de Temperatura Bajo Condiciones de Corto Circuito La temperatura del material conductor en los devanados de transformadores bajo condiciones de corto circuito especificadas en las secciones 5.2.10.1 a 5.2.10.7 no deben exceder 250C para conductor de cobre 200C para conductor de aluminio. Se permitir una temperatura mxima de 250C para aleaciones de aluminio que a esta temperatura conserven las mismas propiedades que el aluminio a 200C para aplicaciones donde las caractersticas del material completamente recocido satisfagan los requerimientos mecnicos. 5.3 Especificaciones Trmicas 5.3.1 Elevacin de Temperatura y Capacidad de los Aislantes 5.3.1.1 Vida de los Materiales Aislantes La vida de los materiales aislantes comnmente usados en los transformadores, depende en gran medida de las temperaturas a las que se les somete y de la duracin de dichas temperaturas. Dado que la temperatura a la que estn sometidos es la suma de la temperatura ambiente y de la elevacin de temperatura, la temperatura ambiente determina en gran medida la carga que puede ser razonable llevaba por los transformadores en servicio.

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Otros factores de los que depende la vida de los materiales aislantes son: a) Esfuerzos elctricos y sus efectos asociados. b) Vibracin o esfuerzos mecnicos variables . c) Dilataciones y contracciones repetidas. d) Exposicin a humedad, ambientes contaminantes y radiacin. e) Incompatibilidad de materiales. Estos factores en combinacin con la temperatura y el tiempo, pueden aumentar la velocidad de la degradacin trmica de los materiales y contribuir a su falla prematura. Los lmites de temperatura para transformadores tipo seco, se ha seleccionado en tal forma que los transformadores tengan una vida satisfactoria bajo condiciones normales de operacin. Las condiciones de operacin con cargas anormales y de emergencia ya fueron anotadas anteriormente. 5.3.1.2 Clasificacin de los Sistemas Aislantes La experiencia ha demostrado que las caractersticas de vida trmica de sistemas aislantes compuestos, en general no pueden ser deducida con seguridad a partir de la informacin relativa a los materiales componentes. Para asegurar una vida de servicio satisfactoria, los sistemas aislantes deben ser evaluados por la experiencia o por pruebas de vida acelerada en modelos. Las pruebas de vida acelerada se estn usando cada vez ms para evaluar sistemas que usan la gran variedad de nuevos materiales sintticos de que se dispone, y en esta forma disminuyen los perodos requeridos para ser utilizados con confianza. Son necesarias pruebas en sistemas aislantes completos para comprobar el comportamiento de materiales en sus funciones especficas en el transformador. 5.3.1.3 Temperatura Lmite del Sistema Las temperaturas normalizadas del punto ms caliente son: 150C, 185C y 220C para materiales con elevaciones de 80C, 115C y 150C respectivamente, solo cuando se usen en sistemas aislantes de aparatos cubiertos por esta norma. Estas temperaturas no deben confundirse con los valores utilizados para identificacin y clasificacin de los materiales mismos. Las propiedades elctricas y mecnicas del devanado obstaculizado, no deben ser alteradas para la aplicacin de temperatura del punto ms caliente que se permite para el sistema aislante especifico. La palabra "obstaculizado" se usa aqu en el sentido de causar cualquier cambio que pueda descalificar al material aislante de poder cumplir con su funcin designada, ya sea de barrera aislante, soporte mecnico o separador.

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NOTA: Una aislamiento se considera impregnado cuando una sustancia adecuada reemplaza el aire entre sus fibras an cuando esta sustancia no llene completamente los espacios entre conductores aislados. Las sustancias impregnantes, para ser consideradas adecuadas deben tener buenas caractersticas aislantes, deben cubrir enteramente las fibras y hacerlas adherentes entre s y el conductor, no deben producir intersticios dentro de si como consecuencia de la evaporacin del solvente o por cualquier otra cosa, no debe fluir durante la operacin del aparato a plena carga de trabajo o a la temperatura lmite especificada; no debe deteriorarse en forma indebida al exponerse prolongadamente a la temperatura de operacin. 5.3.1.4 Sistemas de 80C de Elevacin de Temperatura (Temperatura Lmite de 150C) Los materiales aislantes que se han encontrado adecuados por la experiencia o por pruebas para transformadores con 80C de elevacin de temperatura son: la mica, los asbestos, la fibra de vidrio y materiales inorgnicas similares. Una pequea proporcin de materiales de 55C de elevacin puede ser utilizada para propsitos estructurales nicamente. Los aislamientos de fibra de vidrio o asbesto para alambre magneto estn incluidos en este sistema de aislamiento, stos pueden incluir materiales orgnicos suplementarios, tales como acetato de polivinilo o pelculas de poliamidas. Se pueden incluir en este sistema de aislamiento, otros materiales que demuestren en pruebas certificadas, ser capaces de operar a 150C. 5.3.1.5 Sistema Aislante de 115C de Elevacin de Temperatura (Temperatura Lmite 185C Para este sistema aislante, usado en transformadores de 115C de elevacin de temperatura, los materiales aislantes que por experiencia pruebas se han encontrado adecuados son materiales o combinaciones de materiales tales como la mica, la fibra de vidrio, el asbesto, etc., con sustancias de unin adecuadas. Se pueden incluir en este sistema aislante materiales o combinaciones de materiales, no necesariamente inorgnicos que demuestren por experiencia ser capaces de operar a 185C (tambin por pruebas certificadas). 5.3.1.6 Sistema Aislante de 150C de Elevacin de Temperatura (Temperatura Lmite 220C) Para este sistema aislante usado en transformadores de 150C de elevacin de temperatura, los materiales aislantes que, por experiencia o pruebas se han encontrado adecuados son materiales o combinaciones de materiales tales como: elastmeros de silicn, mica, fibra de vidrio, asbesto, etc., con sustancias de unin adecuadas como son las resinas de silicn. Se pueden incluir en este sistema aislante, otros materiales o

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combinaciones de materiales que demuestren, por experiencia o pruebas certificadas por ser capaces de operar a 220C. 5.3.1.7 Sistema Aislante de Elevacin de Temperatura Arriba de 150C (Temperatura Lmite Superior a 220C) Para este sistema aislante, usado en transformadores de elevacin de temperatura, arriba de 150C, los materiales aislantes que por experiencia o pruebas se han encontrado adecuados son: mica, porcelana, vidrio, cuarzo y materiales inorgnicos similares. Se pueden incluir en este sistema aislante, otros materiales o combinaciones de materiales que demuestren, por experiencia o pruebas certificadas que tienen la vida trmica requerida a temperaturas superiores a 220C. 5.3.2 Lmites de Elevacin de Temperatura para Transformadores Operando Continuamente El promedio de la elevacin de temperatura de los devanados sobre la temperatura ambiente de transformadores tipo seco, cuando sea medida por el mtodo de resistencia, no debe exceder los valores indicados en la tabla 8. Los transformadores con una elevacin de temperatura especificada pueden tener un sistema de aislamiento que est de acuerdo con 5.3.1.2. 5.3.2.1 Las partes metlicas en contacto o adyacentes al aislamiento no deben alcanzar una temperatura mayor que la permitida para el punto ms caliente de los devanados adyacentes para ese aislamiento. 5.3.2.2 Partes metlicas distintas a las cubiertas por el inciso anterior no deben alcanzar elevaciones de temperatura las cuales perjudiquen la capacidad funcional del transformador.

TABLA 8 - Lmites de elevacin de temperatura

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5.3.2.3 La temperatura de partes accesibles a operadores no deba exceder las siguientes elevaciones de temperatura sobre la temperatura ambiente a mxima carga: a) Fcilmente accesible 65C de elevacin. b) No fcilmente accesible 80C de elevacin. NOTA: No fcilmente accesible se considera de aplicacin a partes de equipo

localizado a alturas mayores de 1.80 m sobre el nivel del piso, o de otra manera localizado para que los contactos accidentales sean poco probables.

5.3.3 Condiciones Bajo las Cuales se Aplican los Lmites de Temperatura Los lmites de temperatura no deben excederse cuando el transformador est operando en la conexin que produce la ms a alta elevacin de temperatura del devanado sobre el ambiente y est entregando: a) kVA nominales de salida a la tensin secundaria nominal si no hay derivaciones. b) kVA nominales de salida ala tensin secundaria nominal para esta conexin si es

una derivacin de capacidad completa. c) Los kVA de salida de la derivacin si sta es a capacidad reducida. NOTA: Los trminos empleados de "tensin secundaria nominal" o "corriente

nominal", significan valores asignados por le fabricante y se muestran en la placa de datos.

5.3.4 Temperatura de Referencia para Eficiencia, Prdidas, Impedancia y Regulacin La temperatura de referencia a la cual estn corregidas, eficiencia, prdidas, impedancia y regulacin deben estar de acuerdo con la tabla 9.

TABLA 9 TEMPERATURAS DE REFERENCIA

5.4 Construccin

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5.4.1 Requerimientos de Presin de Tanque La presin absoluta del tanque de transformadores sellados no debe exceder de dos atmsferas. 5.4.2 Acabado de Tanque o Gabinete El acabado para el tanque o gabinete debe consistir en pintura a base de pigmento no metlico. NOTA: Las pinturas a base de pigmentos metlicos, tales como aluminio, zinc, etc.,

tienen propiedades que levan la temperatura excepto en exposicin directa al sol. Los lmites de temperatura y las pruebas estn basadas en el empleo de acabados con pintura a base de pigmento.

5.4.3 Accesorios del Transformador 5.4.3.1 Se consideran accesorios normales para transformadores tipo seco en gabinete los siguientes: a) Termmetro para el punto ms caliente con contactos de alarma (opcional para

transformadores con enfriamiento clase AA). b) Conector de tierra del gabinete. c) Provisiones para el levantamiento, deslizamiento y fijacin. d) Placa de datos como se especifica 7.1. e) Previsin para equipo futuro de aire forzado cuando se requiera 5.4.3.2 Para transformadores tipo seco sellados los accesorios normales son: a) Termmetro para el punto ms caliente con contactos de alarma. b) Medidor de presin de vaco. c) Provisiones para el levantamiento, deslizamiento y fijacin. d) Placa de datos como se especifica en 7.1. e) Conector de tierra. 5.4.4 Terminales

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Los transformadores deben equiparse con arreglos de cables o barras apropiadamente aisladas, o con boquillas. El nivel de aislamiento de las terminales debe ser cuando menos igual al de los devanados a los que van conectadas, si no se especifica de otra manera. 5.4.5 Conexin a Tierra 5.4.5.1 Conexin a Tierra de Transformador Deben proveerse los elementos necesarios para conectar el transformador a tierra. 5.4.5.2 Aterrizaje de Ncleo El ncleo del transformador debe estar aterrizado para fines electrostticos al gabinete si est se proporciona, y a la estructura del transformador. 5.2.5.3 Superficies de Contacto de Terminales de Aterrizaje Las superficies que tienen una cubierta protectora de materiales aislantes tales como pintura o barniz, deben removrseles completamente dicha cubierta de los tornillos y reas de superficie incluidos en un circuito de tierra para obtener una conexin adecuada. En el rea donde se sujeta la conexin a tierra, todas las superficies deben estar libres de oxidacin, suciedad y otros contaminantes. 6 METODOS DE PRUEBA Las pruebas de diseo, rutina y opcionales deben ser realizadas de acuerdo a la Norma NMX-J-169 en vigor. 6.1 Prueba Dielctricas 6.1.1 Pruebas de Potencial Aplicado en Inducido a) Los devanados en delta y los devanados en estrella totalmente aislados deben

recibir una prueba de tensin aplicada igual al valor de la prueba de baja frecuencia enlistado en la columna 3 de la tabla 6.

b) Los devanados con aislamiento reducido al neutro, deben recibir una prueba de tensin aplicada como se especifica para el neutro y la prueba de inducido como se explica en a) a dos veces lo normal.

c) Se debe inducir una tensin de dos veces lo normal entre espiras en cada devanado.

6.1.2 Pruebas de Impulso Cuando se especifique, las pruebas de impulso deben incluir: una onda completa reducida, dos ondas cortadas y una onda completa. 6.1.3 Determinacin de Prdidas y Corriente de Excitacin

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Las prdidas por excitacin y la corriente de excitacin deben ser determinadas para la tensin y la frecuencia nominales empleando para esto ondas senoidales a menos que en la operacin del transformador sea inherente otra forma de onda. Las prdidas de carga deben ser determinadas para la tensin, corriente y frecuencia nominales y se deben corregir a la temperatura de referencia de acuerdo con la tabla 9. 6.1.4 Prueba de Nivel de Ruido Deben ser efectuadas de acuerdo con la Norma NMX-J-169 en vigor. 7 MARCADO 7.1 Placa de Datos El fabricante debe fijar a cada transformador una placa de datos durable, hecho de materiales resistentes a la corrosin. Debe mostrar los datos nominales y otros datos de operacin esenciales como los especificados a continuacin. 7.1.1 Informacin de la Placa de Datos para Transformadores Tipo Seco Ventilados A menos que otra cosa se especifique, la informacin mnima mostrada sobre la placa de datos debe ser la siguiente: a) Nombre del fabricante. b) Nmero de serie, vase nota tcnica 1). c) Tensiones nominales, vanse notas tcnicas 1) y 2). d) Tensiones de las derivaciones, vase nota tcnica 4) e) Capacidad nominal en kVA, vanse notas tcnicas 1) y 2). f) Frecuencia en Hz. g) Nmero de fases. h) Polaridad (transformadores monofsicos). i) Elevacin de la temperatura, grados C. j) Clase (AA, AA/FA, etc.). k) Diagrama fasorial (transformadores polifsicos). l) Impedancia en %, (vase nota tcnica 5).

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m) Niveles de impulso (NBAI), vase nota tcnica 6). n) Diagrama de conexiones, vase nota tcnica 8). o) Referencias de instrucciones de operacin e instalacin. p) La palabra Transformador. q) Operacin aplicable elevador, vase nota tcnica 9). r) Peso aproximado en kg., vase nota tcnica7). s) Autorizacin SC-DGE. 7.1.1.1 Notas Tcnicas 1) El tamao de los nmeros y letras de nmeros de serie, kVA y tensiones

nominales, deben ser de 3.97 mm como mnimo. 2) Cuando el transformador involucre ms de un valor nominal de kVA, se deben

mostrar todos. 3) Las tensiones nominales de un transformador deben ser designadas por las

tensiones nominales de cada devanado separadas por un guin (-). Las tensiones nominales de los devanados deben ser designadas como se especifica en las tablas 10 y 11. Si el transformador es adecuado para conexin en Y, la placa de datos debe indicarlo as; excepto para aquellos transformadores monofsicos de dos devanados, aislados sobre ambos devanados para conexin en Y, la placa debe mostrar la tensin en Y sobre el lado de alta tensin, nicamente para aquellos transformadores que tengan alta tensin nominal superior a 600 volts.

4) Deben indicarse las tensiones de las derivaciones de un devanado, listando la

tensin nominal de cada derivacin, separada por una diagonal (/), o ser listados en forma tabular. La tensin nominal de cada derivacin se indica en volts, excepto para aquellos transformadores de 500 kVA y menores, con derivaciones en pasos uniformes de 2 1/2 5%, los cuales es este caso se deben mostrar como porcentajes de la tensin nominal. Las derivaciones se deben identificar sobre la placa de datos del transformador por medio de letras en secuencia o nmero arbigos. El nmero "1" o letra "A" se asigna a la tensin nominal que proporcione la mxima relacin de transformacin con cambiadores de derivaciones de operacin desenergizada.

La posicin normal para cambiadores de derivaciones bajo carga, se identifica por la letra "N". Las posiciones ascendentes se designan por nmeros en orden ascendente, correspondiendo al incremento de tensin de salida, seguido por el sufijo "E", as como 1 E, 2 E, etc. Las posiciones descendentes deben ser designadas por nmeros en orden ascendente, correspondientes al decremento de tensin de salida, seguido por sufijo "B", tal como 1 B, 2 B, etc., (hasta que se

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desarrolle un mtodo ms general esto se debe aplicar a transformadores de dos devanados nicamente).

Deben indicarse las corrientes nominales de todos los devanados en los kVA nominales ms altos y sobre todas las conexiones y derivaciones.

5) El por ciento de impedancia debe ser dado entre cada par de devanados. Se debe

indicar la tensin base para cada valor de por ciento de impedancia dada, y, si el transformador tiene ms de un valor nominal de kVA, se deben dar en cada caso los kVA base.

6) Se debe indicar el NBAI de onda completa en kilovolts de terminales de lnea

como en el ejemplo siguiente:

Devanado AT 60 NBAI

Devanado BT 10 NBAI 7) Para transformadores hasta de 500 kVA se debe mostrar el peso total

Para transformadores mayores de 500 kVA deben aparecer en la placa los pesos aproximados siguientes:

a) Ncleo y bobinas

b) Gabinete y accesorios

c) Peso total

8) Todas las terminales de devanados deben estar identificadas en la placa de datos

o en el diagrama de conexiones

Se debe incluir un diagrama esquemtico que muestre la localizacin relativa de las guas externas y terminales internas.

En general el diagrama esquemtico debe arreglarse para que el lado de baja tensin quede abajo, y la terminal de alta tensin en la parte superior (este arreglo puede modificarse en casos particulares, tales como un transformador de varios devanados equipados con cmaras terminales, o que tienen localizacin de terminales diferentes del arreglo sugerido).

En la placa de datos debe aparecer, cuando se usen: la indicacin de transformadores de potencial, transformadores de corriente, medidores de temperatura de los devanados, etc. Debe indicarse la polaridad y localizacin de los transformadores de corriente que se usen para la medicin, proteccin o compensacin de cada de tensin de lnea (no es necesario indicar la polaridad de los transformadores de corriente si son usados para equipo de medicin de temperatura de los devanados o para control de ventiladores).

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Todas las guas y terminales internas que no estn conectadas en forma permanente deben indicarse o marcarse con nmeros o letras de manera que se permita referirlas convenientemente y se evite que haya confusin con las marcas de terminales y de polaridad.

9) Si el transformador es mayor de 500 kVA y es "adecuado para operar como

elevador de tensin" esto se debe indicar en la placa de datos. 7.1.1.2 Designacin de Tensiones Nominales Esta designacin debe estar de acuerdo con las tablas 10 y 11.

TABLA 10. - Designacin de tensiones nominales de transformadores monofasicos (Representacin esquemtica)

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TABLA 11 Designacin de tensiones nominales de transformadores trifasicos (Representacin esquemtica)

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TABLA 11 Continuacin

7.1.2 Datos de Placa para Transformadores Tipo Seco Sellados A menos que otra cosa se especifique, la informacin numrica mostrada sobre la placa de datos, adems de lo que se menciona en 7.1.1, debe ser la siguiente: a) Identificacin y peso del gas aislante, por compartimentos b) Presiones mximas manomtricas de operacin.

_____________kg/cm2 (_________kPa) positiva y __________kg/cm2 (____________kPa) negativa.

c) Gabinete diseado para ________kg/cm2 (________kPa) negativas, para llenado

al vaco.

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NOTA: El llenado al vaco se aplica nicamente con gases aislantes distintos del nitrgeno. d) Presin de llenado 25C. e) Las derivaciones deben estar identificadas en la placa de datos como en el

indicador de posiciones del cambiador de derivaciones por medio de letras en secuencia o nmeros arbigos. El nmero "1" o la letra "A" debe asignarse a la tensin que represente la mxima relacin de transformacin con cambiadores de derivaciones para operacin desenergizada.

8 BIBLIOGRAFIA ANSI C57.12-1976 General Requirements for Dry-Type Distribution andPower Transformers. ANSI C57.96-1959 (Appendix) Pulished Guide for Loading Dry Type Distribution

and Power Transformers. ANSI C62.2-1969 (Appendix) Published Guide for Application of Valve Type

Lightning Arresters for Alternating-Current Systems. 9 CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES Esta Norma no concuerda con ninguna Norma Internacional, por no existir Norma relativa a este tema. APENDICE A NOTAS REFERENTES A LAS NORMAS NMX Las Normas NMX que se mencionan es esta norma corresponden a las mismas normas DGN de nmero y ao que a continuacin se describen: NMX-J-098-1978 Tensiones Normalizadas. NMX-J-169-1978 Mtodos de Prueba para Transformadores de Distribucin y

Potencia. NMX-J-284-1977 Transformadores de Potencia

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APENDICE B NOTAS REFERENTES A LAS PUBLICACIONES ANSI Las Publicaciones ANSI a que hace referencia esta norma son: ANSI C57.12-1976 General Requirements for Dry-Type Distribution and Power

Transformers. ANSI C57.96-1959 (Appendix) Published Guide for Loading Dry Type Distribution

and Power Transformers. ANSI C62.2-1969 (Appendix) Published Guide for Application of Valve Type

Lightning Arresters for Alternating-Current Systems. APENDICE C NOTAS A LA TABLA 6 1. - Los valores de NBAI de esta tabla se basan en la Gua ANSI C62.2*, utilizando

apartarrayos con baja tensin descarga y con corrientes de descarga de 5 kVA.

Si existe alguna posibilidad de que las terminales del transformador estn sometidas a sobretensiones transitorias, en exceso de su NBAI, se recomienda se protejan con apartarrayos apropiados.

2. - Los niveles de aislamiento para las tensiones intermedias a las de la tabla 6

pueden determinarse como sigue:

a) Coordinacin con apartarrayos disponibles con la ANSI C62.2*.

b) Utilice niveles de aislamiento para el nivel de tensin inmediatamente superior.

3. - Vase 5.2.9.2 para el aislamiento y prueba de los devanados con neutro

slidamente aterrizados.

La prueba de tensin inducida al doble de lo normal, con el neutro aterrizado, proporciona la tensin para prueba de aplicado de terminales de lnea a tierra y entre terminales de lnea.

* Vase Apndice B.

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Mxico, D.F., Marzo 6, 1979

EL DIRECTOR GENERAL

DR. ROMAN SERRA CASTAOS

Fecha de aprobacin y publicacin: Marzo 30, 1979