Pruebas Elect En Trafos

PRUEBAS ELECTRICAS EN TRANSFORMADORES

Campo de Pruebas

Agosto, 2008 Page 1

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ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

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CONTENIDO Generalidades S.F.RA Resistencia de Aislamiento o Megger Capacitancia y Tangente Delta (Factor de Disipación) Relación de Transformación o TTR Resistencia de Devanados Pérdidas en Vacío y Corriente de Excitación Medición del Ruido Pérdidas en Carga e Impedancia de Cortocircuito Impedancia de secuencia Cero Tensión Inducida y Descargas Parciales Tensión Aplicada Impulso Atmosférico e Impulso de Maniobra Elevación de Temperatura

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OBJETIVO PRINCIPAL DE LOS ENSAYOS A TRANSFORMADORES:

Las pruebas eléctricas en fábrica se realizan con el propósito de confirmar que el transformador ha sido diseñado y construido apropiadamente y está en condiciones de soportar las cargas nominales y las condiciones a las que estará sometido durante su funcionamiento normal.

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CLASIFICACION DE PRUEBAS SEGUN NORMA ANSI ENSAYO Resistencia de Devanados Relación de Transformación, polaridad y grupo vectorial Pérdidas en Vacío y corriente de excitación Pérdidas en Carga y tensión de Cortocircuito Tensión Aplicada Tensión Inducida Impulso Atmosférico Calentamiento Nivel de Ruido Impedancia de Secuencia Cero Impulso de Maniobra Capacidad y Tangente delta Resistencia de Aislamiento Descargas Parciales Capacidad de Cortocircuito Hermeticidad

RUTINA * * * * * * (1)

DISEÑO

ESPECIAL

* * * * * * * * * *

(1) Prueba de rutina para transformador con tensión > 69 kV

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CLASIFICACION DE PRUEBAS SEGUN NORMA IEC

72,5
rutina

no aplica

especial

rutina

rutina

Aislamiento no Uniforme 170
rutina

rutina Nota 2.

rutina

especial Nota 2.

rutina

rutina

rutina

rutina

especial

rutina

Um>300 kV

Nota 1. En algunos países el requerimiento es diferente Nota 2. Si la prueba ACSD está especificada, la prueba SI no se requiere. Esto debe ser especificado en la oferta

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PRUEBA DE RESPUESTA EN FRECUENCIA S.F.R.A INDICA DESPLAZAMIENTOS EN EL NUCLEO O DEVANADOS Razones para efectuar esta prueba: ƒ

ƒ

ƒ

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Aseguramiento de la calidad: se pretende asegurar que transformadores del mismo diseño tengan características idénticas. Línea de referencia para futuros análisis: se usa como referencia para comparar cuando han ocurrido incidentes y se requieren tomas acciones. Evaluación de transporte de transformadores: algunos clientes deciden hacer una prueba sobre camión antes de iniciar el transporte y comparar al llegar, para pode hacer ésto deben dejar unos pasatapas acondicionados para tal efecto

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PRUEBA DE RESPUESTA EN FRECUENCIA S.F.R.A

Î

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Una prueba de SFRA es un diagrama de Bode donde se representa una respuesta del transformador a diferentes frecuencias, la respuesta puede ser medida en Hz o Voltios o Decibeles.

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PRUEBA DE RESPUESTA EN FRECUENCIA S.F.R.A dB 10 0 1.000e+002

1.000e+003

-10

1.000e+004

1.000e+005

f/Hz

-20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100 -110 -120

UV

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VW

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WU

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PRUEBA DE RESPUESTA EN FRECUENCIA S.F.R.A

dB 5

10

20

50

100

200

500

1000

f/kHz

-10

-20

-30

-40

-50

-60

NA

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NB

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NC

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RESISTENCIA DE AISLAMIENTO o MEGGER Se realiza esencialmente para verificar el estado de secado de la aislación esta prueba nos puede además dar información sobre el estado de los aisladores y aterrizado del núcleo. Existen tres componentes de corrientes que pueden ser medidos en esta prueba: Corrientes de Carga: dependen del tamaño y tipo de equipo a probar, esta corriente tiende a disminuir con el tiempo. Corrientes de Absorción: es causada por cambios moleculares en la aislación, pueden estar por varios minutos. Corrientes de Fuga: es la que resulta del cociente de la tensión aplicada al devanado y la resistencia de la aislación (Ley de Ohm)

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RESISTENCIA DE AISLAMIENTO o MEGGER Es importante registrar la temperatura del transformador al momento de la prueba, para corregirla a 20 °C. Tensiones de prueba 1, 5, 10 y 15 KV Durante las pruebas se debe aterrizar el tanque y el núcleo del transformador. Indice de polarización: cuando un transformador es probado, pueden surgir grandes corrientes de absorción, el índice de polarización es la relación de la resistencia medida a los 10 minutos y la resistencia a 1 minuto . Para pequeños transformadores, este índice puede ser >= 1; para transformadores de potencia el valor debe estar entre 1.1 y 1.3, en general un valor alto indica un buen estado de aislación. Valores por debajo de 1 indican que se deben tomar acciones correctivas en el equipo. Esta prueba es independiente de la temperatura.

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RESISTENCIA DE AISLAMIENTO o MEGGER

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RESISTENCIA DE AISLAMIENTO o MEGGER

FACTOR

CORRECCION POR TEMPERATURA 39 36 33 30 27 24 21 18 15 12 9 6 3 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

TEM PERATURA (°C)

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CAPACITANCIA Y TANGENTE DELTA DEL TRANSFORMADOR Objetivo de la prueba: Determinar el estado del aislamiento al transformador completamente armado, también sirve como línea de referencia para monitoreo en campo después de fallas ya que al comparar valores de capacitancias se detectan desplazamientos de los devanados. La prueba es realizada a Transformadores, Aceite y Aisladores.

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CAPACITANCIA Y TANGENTE DELTA DEL TRANSFORMADOR

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CAPACITANCIA Y TANGENTE DELTA DEL TRANSFORMADOR

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CAPACITANCIA Y TANGENTE DELTA DEL TRANSFORMADOR

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RELACION DE TRANSFORMACION (TTR)

Objetivos • • • •

Confirmar la relación requerida de espiras (AT-BT) (tolerancia permitida 0.5%) Verificar conexiones al conmutador o conexiones sueltas Verificar que el grupo vectorial y la polaridad de la conexión de bobinas corresponden a lo requerido por el cliente y lo establecido en el diseño

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RELACION DE TRANSFORMACION (TTR)

H2

30°

H1 X1

H3 X0

X3

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Grupo de conexión Dyn1

X2

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H1(*) - H2

X0(*) - X2

H2(*) - H3

X0(*) - X3

H3(*) - H1

X0(*) - X1

Vectores paralelos y terminales con polaridad igual (*).

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RESISTENCIA DE DEVANADOS

1. RESISTENCIA DE LOS DEVANADOS. Objeto de la prueba.

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•

Verificar que no existen conexiones flojas o abiertas en el devanado.

•

Verificar la calidad de las soldaduras (conexiones) en los devanados.

•

Obtener información para el cálculo de pérdidas con carga y ensayo de calentamiento.

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RESISTENCIA DE DEVANADOS

Método voltaje-corriente.

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PERDIDAS EN VACIO (Po) Y CORRIENTE DE EXCITACION (Io)

Conceptos:

Objetivos:

Las pérdidas en vacío (sin carga) son la energía que se pierde en el núcleo debido al flujo magnético cambiante. Las Po no se ven afectadas por la posición del conmutador (esto para transformadores de

Registrar las magnitudes de pérdidas y corrientes a una tensión y frecuencia establecidas. Verificar la operación del transformador a su tensión nominal. Verificar la operación del conmutador bajo carga Verificar el cumplimiento de las pérdidas en vacío ofrecidas al cliente

inducción constante, lo cual no ocurre en transformadores con booster o de inducción variable).

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PERDIDAS EN VACIO (Po) Y CORRIENTE DE EXCITACION (Io)

Io Un

Se toman medidas al 80, 90, 100, 110% de la tensión nominal (Un)

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PERDIDAS EN CARGA (Pk) Y TENSION DE CORTOCIRCUITO (Uk)

Objetivos: Conceptos: • Verificar que los valores de Las pérdidas en carga son las pérdidas e impedancia generadas por la circulación de cumplen lo ofrecido y los corriente por los devanados. valores de diseño Están compuestas por : I2 R o circulación de corriente a través de • Emplear la condición de los devanados y pérdidas máximas pérdidas para adicionales originadas por evaluar el calentamiento corrientes parásitas en prensas, del transformador apantallamientos magnéticos y dependiendo de la etapa de paredes del tanque. refrigeración en uso De igual manera el voltaje • Verificar la operación del resultante de la circulación de conmutador bajo carga corrientes nominales (impedancia) consta de dos componentes. Resistiva y reactiva, predominando esta última. Page 24

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PERDIDAS EN CARGA Y TENSION DE CORTOCIRCUITO

In(AT) In(BT)

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ENSAYO DE TENSION INDUCIDA

Se emplea la misma conexión usada para pérdidas en vacío Objetivos: Verificar el aislamiento entre espiras, secciones de la bobina y entre devanados de diferentes fases Se realiza a frecuencias superiores a la nominal para evitar la saturación del núcleo al ser sometido a tensiones superiores.

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ENSAYO DE TENSION INDUCIDA (MEDICION DE DESCARGAS PARCIALES)

Conceptos: DP es una descarga eléctrica que se produce en un medio aislante y que puentea parcialmente el aislamiento entre dos conductores. Son esencialmente pulsos individuales. Las DP ocasionan una erosión lenta del aislamiento y generan burbujas de gas en aislantes líquidos. La degradación del aislamiento es función de la magnitud de la DP y de la rata de repetición.

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Objetivos: Cuantificar la presencia de cavidades en aislantes sólidos, burbujas de gas en aislantes líquidos o entre capas de aislante con diferentes características dieléctricas Evaluar el estado del aislamiento y su respuesta ante las magnitudes de tensión establecidas

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ENSAYO DE TENSION INDUCIDA (MEDICION DE DESCARGAS PARCIALES)

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ENSAYO DE TENSION APLICADA

Objetivos ²Verificar el aislamiento entre bobinas y de las bobinas con respecto a tierra (tierra: núcleo, tanque, TC’s, ...) ²Verificar las distancias eléctricas exteriores e interiores ²Duración de 1 minuto con VAC a frecuencia nominal ²Detecta la presencia de aire en el aceite o en la estructura aislante así como debilidad en el material

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ENSAYO DE IMPULSO ATMOSFERICO

OBJETIVOS: Demostrar que el transformador resistirá sobretensiones por descargas atmosféricas (tipo rayo)

Existen dos descargas que se simulan durante los ensayos: onda completa, onda recortada en la cola

Deben tomarse precauciones con respecto a las distancias exteriores durante la realización del ensayo ya que podrían presentarse descargas erráticas Las ondas aplicadas consecutivamente no deben cambiar para comprobar la calidad del aislamiento

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ENSAYO DE IMPULSO ATMOSFERICO DIAGRAMA DE CONEXION

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ENSAYO DE IMPULSO DE MANIOBRA Conceptos: ™Se pueden presentar sobretensiones cuando operan los interruptores en las subestaciones generando esfuerzos en el transformador. ™. Tiene mayor duración que los impulsos atmosféricos ™El ensayo se considera satisfactorio si no ocurre un colapso de tensión o no se perciben sonidos internos en el equipo

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ENSAYO DE IMPULSO DE MANIOBRA

ESQUEMAS DE CONEXION

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ENSAYO DE ELEVACION DE TEMPERATURA

OBJETIVOS: ƒDeterminar las temperaturas de aceite, devanado y punto caliente, en cada una de las etapas de refrigeración. ƒEl ensayo se realiza para la condición de mayores pérdidas. ƒEl ensayo verifica el buen funcionamiento del equipo de refrigeración.

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Referencias: ƒIEC 60076-3 ƒANSI/IEEE C57.12.00 y C57.12.90 ƒD.J. Kraaij, Die Prüfung von Leistungstransformatoren

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