Pruebas de Transformadores
Tabla de contenidos
- Tipos de pruebas
- Medición de la resistencia del bobinado
- Método de Kelvin (4 hilos)
- Medir en el lado de BT puede llevar mucho tiempo
- Corriente de prueba
- Guía IEEE para pruebas de diagnóstico en campo de transformadores de potencia, reguladores y reactores rellenos de fluido, IEEE std C57.152TM
- Desmagnetización de transformadores
- Dispositivos para pruebas de CA
- Medición de la relación de vueltas
- Medición de la corriente de excitación
- Detección de grupos vectoriales
- Medición del ángulo de fase
- SFRA Medición
Instrumentos de ensayo de transformadores
Tipos de pruebas
Pruebas de CC
- Medición de la resistencia del bobinado
- Análisis de los OLTC
- Pruebas de vibración OLTC
- Prueba de calentamiento
- Proceso de desmagnetización
Pruebas de CA
- Medición de la relación de transformación de los transformadores de potencia
- Verificación de la relación de transformación de los transformadores de medida
- Medición de la corriente de excitación
- Medición del ángulo de fase
- Detección automática de grupos vectoriales
- Prueba de equilibrio magnético
- Análisis de la respuesta en frecuencia de barrido
Medición de la resistencia del bobinado
¿Por qué es importante?
- Daños en bobinados y conexiones
- Mal funcionamiento del contacto OLTC
- Definido por normas y guías
¿Cómo se realiza?
- Inyectar corriente continua, medir la caída de tensión, calcular la resistencia R = U / I
- Debe hacerse para todas las fases y cada posición de toma
- En comparación con la medición de referencia, en todas las fases
Método de Kelvin (4 hilos)
¿Cómo se realiza?
- Inyección de corriente continua, medición de la caída de tensión R = U / I
- Tiempo necesario para cargar los bobinados y estabilizar la corriente
- Un transformador más grande requiere corrientes más altas y más tiempo para saturarse
Proceso de carga
- La corriente que circula por las bobinas provoca un campo magnético que genera una fuerza opuesta (EMF) que ralentiza el proceso de carga.
- Al principio, el CEM es igual a la tensión aplicada y disminuye a medida que aumenta la corriente (Vs/R).
Cargando
Tiempo de carga
- Voltios-segundos necesarios
- Un devanado de 100 kV a 50 Hz necesita 450 Vs
- El devanado de 100 kV a 60 Hz necesita 375 Vs
- Así, el bobinado de 50 Hz necesita 75 s a 6 V
- O ≈8 s a 60 V
- Hasta un minuto para grandes transformadores
Proceso de estabilización
- Saturación del núcleo
- Depende de la constante de tiempo L/R
- Elimina la influencia de la inductancia
¿Cómo saturar el núcleo?
- Una corriente baja puede no saturar el núcleo en un tiempo razonable
- El tiempo de estabilización depende de la constante de tiempo L / R
- Una corriente elevada proporciona una mejor saturación, lo que conduce a una menor influencia de L y, finalmente, acorta el tiempo de ensayo
- Mayor fuerza magnetomotriz (FMM) = N x I - estabilización más rápida
- Una corriente demasiado alta puede calentar el bobinado (IEC Itest<10%In, IEEE Itest<15%In)
- Mayor corriente => mejor saturación => menor influencia de L => menor tiempo
Corrientes demasiado altas calientan el bobinado (< 10% de In)
50 A - Corriente de prueba Calentamiento del Cooper
Medir en el lado de BT puede llevar mucho tiempo
- El lado BT puede tener una resistencia muy baja
- Por lo tanto gran constante de tiempo L / R
- Especialmente si los devanados de BT están conectados en triángulo, la corriente circula por las tres fases.
- En unidades grandes, la estabilización puede tardar entre 15 y 60 minutos por fase.
- A veces, incluso 100 A pueden no ser suficientes para acortar significativamente el tiempo.
Utilice el devanado de alta tensión como ayuda adicional para una saturación más rápida
Medición de devanados de BT con soporte de devanados de AT
- El lado de alta tensión tiene un número mucho mayor de vueltas
- Más amperios-vuelta con menos corriente
- Aumento del FMM = (N1 + N2) ∙ I
- Saturación más rápida
Corriente de prueba
¿Cómo se determina la corriente de prueba?
- Al menos 1,2 x Iex para saturar el núcleo en un tiempo razonable
- Iex suele ser el 2-5% de In (corriente nominal)
- Itest = 3% - 6% de In para la mayoría de los transformadores de potencia
- Ofertas del mercado de 1 A a 100 A
Descarga
Seguridad
- Energía inductiva acumulada en los devanados
- Accidentalmente circuito abierto
Guía IEEE para pruebas de diagnóstico en campo de transformadores de potencia, reguladores y reactores rellenos de fluido, IEEE std C57.152TM
- En comparación entre fases, la desviación del valor de resistencia debe ser inferior al 2%.
- Grupo de Trabajo A2.34 del CIGRE - Guía para el mantenimiento de transformadores
- En comparación entre fases, la desviación del valor de resistencia debe ser inferior al 2-3%.
- En comparación con los resultados de las pruebas de aceptación en fábrica, la desviación del valor de resistencia debe ser inferior al 2-3%.
¿Qué es un "buen" resultado?
Consejos de los fabricantes de transformadores
Desviación HV entre fases - menos del 0,3 - 0,5%.
Desviación BT inferior al 3-5%: más tolerancia al error debido a otros elementos del circuito y valores de resistencia más pequeños.
La decisión final se toma en función de la experiencia técnica de los supervisores de las pruebas y de su evaluación de las condiciones.
Desmagnetización de transformadores
¿Por qué es importante?
El magnetismo remanente puede causar diversos problemas:
- Corriente de irrupción de gran amplitud en el arranque del transformador de potencia
- Funcionamiento incorrecto de los relés de protección
- Resultados erróneos durante las mediciones eléctricas en el transformador (prueba FRA, medición de la corriente de excitación, prueba de equilibrio magnético, detección errónea del grupo vectorial).
Causas de la magnetización de los transformadores:
- Al desconectar un transformador del servicio
- Consecuencia de corrientes de defecto elevadas
- Prueba con corriente continua
- Tras un tiempo fuera de servicio
Comparación de la corriente de irrupción máxima con y sin flujo residual
- El usuario selecciona la corriente inicial
- En cada paso siguiente, la corriente disminuye un 40% del valor anterior
- La desmagnetización finaliza cuando se alcanza una corriente de 5 mA
¿Cómo?
- La desmagnetización debe realizarse antes de las pruebas de corriente alterna, especialmente antes de la prueba FRA y de corriente de excitación, antes de AVGD, etc.
- Si el objeto de ensayo es un (auto)transformador trifásico, debe realizarse la desmagnetización de las 3 fases.
- La corriente de desmagnetización inicial debe ser lo más alta posible. Si la desmagnetización se realiza después de una prueba de CC en un transformador, como la resistencia del devanado, la corriente de desmagnetización inicial debe tener el mismo valor que la corriente utilizada para la prueba de CC.
- La desmagnetización debe realizarse desde el lado del transformador que tenga accesible el punto neutro. Si tanto el lado de alta tensión (AT) como el de baja tensión (BT) tienen/no tienen punto neutro accesible, la desmagnetización debe realizarse desde el lado de AT.
¿Cuándo se desmagnetiza?
- Antes de las pruebas de CA - para evitar malos resultados debidos al magnetismo remanente
- Antes de volver a poner en servicio un transformador: para evitar corrientes de irrupción elevadas y un funcionamiento incorrecto de los relés de protección.
Dispositivos para pruebas de CA
- Medición de la relación de vueltas
- Medición de la corriente de excitación
- Medición del ángulo de fase
- Detección de grupos vectoriales
- Prueba de equilibrio magnético
- SFRA
Medición de la relación de vueltas
- Prueba más importante
- Detección de defectos en el bobinado/núcleo
- Posibles errores de conexión
- Cortocircuitos
- Medición normalizada
- El criterio de aprobado/no aprobado para las desviaciones de la relación de vueltas es de ±0,5 %.
- Importante para que FAT verifique la placa de identificación
- La relación se mide aplicando una tensión en el lado de alta tensión y midiendo en el lado de baja tensión.
- Fase a fase con tensión monofásica
- Todas las fases a la vez con tensión trifásica real
- Se puede probar cualquier tipo de transformador, incluidos los transformadores especiales, como los de cambio de fase, y los transformadores con grupo vectorial no estándar.
- Mayor tensión: mayor precisión
Medición de la corriente de excitación
¿Por qué es importante?
- Detección de espiras cortocircuitadas
- Pantalones cortos de núcleo laminado
- Deslaminaciones del núcleo
- Verificación del proceso de desmagnetización
¿Cómo se realiza?
- La corriente de excitación es la corriente en vacío del primario del transformador o la corriente magnetizante (con secundario abierto) comprobada a tensión reducida.
- Los resultados se comparan con los valores obtenidos con los mismos valores de tensión de ensayo
- Los resultados deben seguir un patrón específico basado en el tipo de construcción del transformador
Detección de grupos vectoriales
¿Por qué es importante?
- Verificación del grupo vectorial de transformadores
- Durante/después de la fabricación
- Durante/después de la reparación
- Buscar conexiones incorrectas
¿Cómo se realiza?
- Utilización de un algoritmo y una solución de software propios cargados en la TRT
- Completamente automático
Medición del ángulo de fase
¿Por qué es importante?
- Puede indicar problemas en los bobinados y/o en el núcleo magnético
- Medición del desplazamiento de transformadores con grupos vectoriales específicos (transformadores de cambio de fase, rectificadores, de horno de arco y de tracción).
- Verificación de la polaridad de los transformadores de medida
¿Cómo se realiza?
- Comparación de la(s) tensión(es) alterna(s) aplicada(s) en el lado de AT y la(s) tensión(es) alterna(s) inducida(s) en el lado de BT
SFRA Medición
- Medición del SFRA
- Analizador de barrido de respuesta en frecuencia
- "Método "huella digital
- Se utiliza para evaluar la integridad mecánica de un transformador
- Deformación/movimiento del núcleo
- Tomas de tierra defectuosas
- Laminados en cortocircuito
- Deformación de la bobina (axial y radial)
- Espiras cortocircuitadas o bobinados abiertos
- Desplazamientos o deformaciones del bobinado