Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniera

Escuela de Ingeniera Elctrica

IE 0502 Proyecto Elctrico

PRUEBAS DE TRANSFORMADORES TRIFSICOS USANDO UN EQUIPO DE PRUEBA PARA TRANSFORMADORES

MONOFSICOS

Por: NATALIE ENRQUEZ SALAZAR

Ciudad Universitaria Rodrigo Facio Julio de 2009

ii

PRUEBAS DE TRANSFORMADORES TRIFSICOS USANDO UN EQUIPO DE PRUEBA PARA TRANSFORMADORES

MONOFSICOS

Por: NATALIE ENRQUEZ SALAZAR

Sometido a la Escuela de Ingeniera Elctrica de la Facultad de Ingeniera

de la Universidad de Costa Rica como requisito parcial para optar por el grado de:

BACHILLER EN INGENIERA ELCTRICA

Aprobado por el Tribunal:

_________________________________ Ing. Roy Guzmn Ramrez

Profesor Gua

_________________________________ _________________________________ Ing. Luis F. Andrs Jcome Ing. Diana Valverde Bermdez Profesor lector Profesor lector

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DEDICATORIA

A Dios, porque en su grandeza infinita todo tiene su tiempo y lugar.

A mi padre, Adonay, que es fuente de inspiracin, su voz y sus conocimientos estn

presentes en m; en la espera de un nuevo encuentro en el seno del Seor.

A mi madre, Elidieth, por ser la piedra angular que ilumina mi hogar, por su valor y

fortaleza, por tener siempre una palabra de aliento y la paciencia de escuchar.

A mi hermana, Maybell, porque entre dos es ms fcil

A toda mi familia que me apoya incondicionalmente.

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RECONOCIMIENTOS

A las personas que colaboraron con el desarrollo de este proyecto, al Ing. Roy Guzmn por

despertar mi inters en el tema, a los lectores, Ing. Luis Fernando Andrs, Ing. Diana

Valverde, al Ing. Nstor Rodrguez, por su tiempo y compromiso con el tema.

Al Ing. Porras, Ing. Retana, Ing. Mndez, Ing. Lobo, Ing. Vargas, Arq. Rodrguez;

especialmente a mis colaboradoras; Ing. Segura, Ing. Garro, Ing. Bonilla, Ing. Vega, Ing.

Rojas; por sus aportes acadmicos.

Al personal de la seccin Construccin de Obras Elctricas de CNFL; pero especialmente a

los tcnicos del Laboratorio de Transformadores y al Ing. Mora por sus aportes al

desarrollo del proyecto.

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NDICE GENERAL

NOMENCLATURA ....................................................................................... xiiRESUMEN .................................................................................................... xiiiCAPTULO 1: Introduccin ........................................................................... 11.1 Descripcin de la Investigacin .............................................................................. 11.2 Justificacin ............................................................................................................ 21.3 Objetivos ................................................................................................................. 3

1.3.1 Objetivo general .................................................................................................. 31.3.2 Objetivos especficos .......................................................................................... 3

1.4 Metodologa ............................................................................................................ 4CAPTULO 2: Marco Terico ........................................................................ 52.1 Generalidades Acerca de los Transformadores ...................................................... 52.2 Principio de Funcionamiento de los Transformadores ........................................... 72.3 Pruebas para Transformadores .............................................................................. 10

2.3.1 Medicin de Resistencia de los Devanados ...................................................... 112.3.2 Polaridad y Relacin o Secuencia de Fase ........................................................ 112.3.3 Relacin de Transformacin ............................................................................. 122.3.4 Corriente de Excitacin y Prdidas sin Carga .................................................. 132.3.5 Prdidas con Carga e Impedancia ..................................................................... 142.3.6 Pruebas Dielctricas .......................................................................................... 152.3.6.1 Respuesta al Impulso .................................................................................... 152.3.6.2 Prueba de Impulso de Descargas Atmosfricas ............................................ 162.3.6.3 Voltaje Aplicado ........................................................................................... 172.3.6.4 Voltaje Inducido ........................................................................................... 172.3.6.5 Medicin de Descargas Parciales ................................................................. 182.3.6.6 Factor de Potencia del Aislamiento .............................................................. 192.3.6.7 Resistencia del Aislamiento .......................................................................... 212.3.7 Emisin de sonido audible ................................................................................ 222.3.8 Pruebas de Aceite (No contemplada en la Norma ANSI-IEEE C57.12.90) ..... 23

CAPTULO 3: Mtodos para la realizacin de pruebas segn la norma ANSI/IEEE C57.12.90 .................................................................................... 243.1 Medicin de Resistencia de los Devanados .......................................................... 24

3.1.1 Puente Wheatstone ............................................................................................ 263.1.2 Puente Kelvin .................................................................................................... 273.1.3 Mtodo de Voltmetro-Ampermetro ................................................................ 28

3.2 Relacin de Transformacin, Polaridad y Relacin o Secuencia de Fase ............ 293.2.1 Relacin de Transformacin ............................................................................. 29

a) El mtodo de voltmetros: ..................................................................................... 29

vi

b) El mtodo de comparacin ................................................................................... 30

c) El mtodo del puente: ........................................................................................... 31

3.2.2 Polaridad ........................................................................................................... 31a) El mtodo de golpe inductivo: .............................................................................. 31

b) Mtodo de Tensin Alterna .................................................................................. 32

c) Polaridad por comparacin ................................................................................... 32

3.2.3 Relacin o Secuencia de Fase ........................................................................... 333.3 Corriente de Excitacin y Prdidas Sin Carga ...................................................... 35

3.3.1 Prdidas en Vacio o sin Carga .......................................................................... 353.3.2 Corriente de Excitacin .................................................................................... 36

3.4 Prdidas con Carga e Impedancia ......................................................................... 373.4.1 Prdidas con Carga: Prueba de Transformadores Trifsicos con Voltaje Monofsico ................................................................................................................... 373.4.1 Impedancia ........................................................................................................ 38

3.5 Pruebas Dielctricas .............................................................................................. 393.5.1 Voltaje Aplicado ............................................................................................... 393.5.2 Voltaje Inducido ............................................................................................... 413.5.3 Resistencia del Aislamiento .............................................................................. 43

CAPTULO 4: Equipo de pruebas para transformadores existente en el Laboratorio de Transformadores de la CNFL ............................................ 454.1 Equipo para pruebas Hipotronics TTS-25 [13] ....................................................... 454.2 Analizador porttil de Aceite Megger Foster OTS 60PB [27] ................................ 474.3 Medidor de Resistencia Elctrica del Aislamiento: Megaohmimetro Fluke 1550B [23] ................................................................................................................... 494.4 Probador de Relacin de Transformacin PWR3A Schuetz Messtechnik (TTR) [29] .............................................................................................................................. 514.5 Probador de Aislamiento de Alto Voltaje Hipotronics 100HVT [11] .................... 524.6 Otros Equipos ....................................................................................................... 53CAPTULO 5: Anlisis de Factibilidad del Equipo de Pruebas ............... 56CAPTULO 6: Protocolo de pruebas para transformadores trifsicos utilizando el equipo existente en el laboratorio. Gua de procedimiento de prueba de transformadores trifsicos .......................................................... 606.1 Voltaje Aplicado ................................................................................................... 606.2 Voltaje Nominal .................................................................................................... 616.3 Relacin de Transformacin, Polaridad y Relacin o Secuencia de Fase ............ 636.4 Corriente de Excitacin y Prdidas Sin Carga ...................................................... 656.5 Prdidas con Carga e Impedancia ......................................................................... 676.6 Resistencia del Aislamiento .................................................................................. 69

vii

6.7 Rigidez Dielctrica del Aceite .............................................................................. 71CAPTULO 7: Conclusiones y Recomendaciones ...................................... 727.1 Conclusiones ......................................................................................................... 727.2 Recomendaciones ................................................................................................. 74BIBLIOGRAFA ............................................................................................ 77APNDICES ................................................................................................... 81

Especificaciones tcnicas de transformador Rymel de 500 KVA[28] ............................ 84Pruebas de rutina, diseo y otros para transformadores inmersos en aceite ................. 85(Norma C57.12.00) ....................................................................................................... 85

ANEXOS ......................................................................................................... 88Analizador de Transformadores Hipotronics TTS-25 .......................................................... 89Diagramas de conexin interna del Analizador de Transformadores Hipotronics TTS-25.. 91Tablas y Formularios utilizados por CNFL ........................................................................ 100

viii

NDICE DE FIGURAS

Figura 2. 1. Transformador Ideal con Carga [22] ........................................... 7Figura 2. 2. Izquierda: Polaridad Sustractiva de un devanado. ............... 12Derecha: Polaridad Aditiva de un devanado [15] .......................................... 12Figura 3. 1. Disposicin de los Valores de Resistencia para un Devanado en Conexin Estrella. ..................................................................................... 25Figura 3. 2 Disposicin de los Valores de Resistencia para un Devanado en Conexin Delta .......................................................................................... 25Figura 3. 3 Circuito del Puente de Wheatstone[25] ...................................... 26Figura 3. 4. Puente de Kelvin[25] .................................................................... 28Figura 3. 5. Configuracin Voltmetro Ampermetro [15] ........................... 28Figura 3. 6. Mtodo de Comparacin [15] ..................................................... 30Figura 3. 7. Mtodo del Puente [15] ................................................................ 30Figura 3. 8. Polaridad por Mtodo de Tensin Alterna [15] ........................ 32Figura 3. 9. Polaridad por Mtodo de Comparacin [15] ............................ 33Figura 3. 10. Conexin para la prueba de Prdidas sin carga de un transformador monofsico (a) Sin transformadores de instrumentacin (b) Con transformadores de instrumentacin [15] ........................................ 35Figura 3. 11. Prueba de Prdidas en Vaco, ................................................. 36Para transformadores Trifsicos con alimentacin Trifsica. [15] ............. 36Figura 3. 12. Circuito Prueba de Prdidas con Carga [15] ........................... 37Figura 3. 13 Prueba de Voltaje Aplicado sobre Devanado Primario ........ 39Figura 3. 14 Prueba de Voltaje Aplicado sobre Devanado Secundario .... 40Figura 3. 15 Diagrama de Conexin de la prueba de Voltaje Inducido ... 42Figura 4.1. Analizador de Transformadores Hipotronics TTS-25 ............ 46Figura 4. 2. Equipo para pruebas de aceites OTS 60PB ............................ 47

ix

Figura 4. 3 Forma de los electrodos de prueba incluidos en el analizador de aceites. [27] ................................................................................................... 48Figura 4. 4 Diagrama de caractersticas del Megger Fluke 1550B [23] ...... 50Figura 4. 5 Meghmetro Fluke 1550B .......................................................... 50Figura 4. 6 TTR PWR3A [29] ......................................................................... 51Figura 4.7. Probador de Alto Voltaje (a) Gabinete de Control (b) Mdulo de Alto Voltaje ................................................................................................ 53Figura 4. 8 Pinza Amperimtrica FLUKE[2] ............................................... 54Figura 4. 9 Probador de Aislamiento UNILAP ........................................... 54Figura 4. 10 Fuente de Corriente SUPERIOR ELECTRIC ...................... 55Figura 4. 11 Ampermetro y Voltmetro analgico YOKOGAWA .......... 55Figura 5. 1 Transformador Trifsico para alimentacin de ensayos de Transformadores [28]....................................................................................... 57Figura 5. 2 Placa de Caractersticas de un Transformador de Corriente 58Figura 5. 3 Detalle del cuarto de pruebas .................................................... 59Figura 6. 1Prueba de Voltaje Nominal para Transformadores Yy y Yd . 62Figura 6. 2 Conexin para la prueba de Prdidas sin Carga ..................... 66Figura A. 1 Vista Interna del sistema de medicin ..................................... 89Figura A. 2 Vista interna del panel de control ............................................ 89Figura A. 3 Sistema de regulacin de voltaje .............................................. 90Figura A. 4 Sistema de Alimentacin ........................................................... 90

x

NDICE DE TABLAS

Tabla 2. 1. Grupos de conexiones para transformadores trifsicos [24] ...... 6Tabla 2. 2. Factores de Correccin de la Temperatura para la Prueba del Factor de Potencia [15] ............................................................ 20Tabla 3. 1Diagramas fasoriales con terminales del trasformador indicadas [15] .................................................................................................... 34Tabla 3. 2 Valores para la prueba de Voltaje Aplicado [7] ......................... 41Tabla 3. 3. Intervalo de Prueba de voltaje Inducido segn la Frecuencia [7] .......................................................................................................................... 42Tabla 3. 4. Voltajes en el Devanado Secundario para la Prueba de Voltaje Inducido [7] ....................................................................................................... 43Tabla 3. 5. Resistencia de aislamiento para transformadores inmersos en aceite a 20C [10] ............................................................................................... 44Tabla 4. 1Caractersticas del Analizador de Transformadores Hipotronics TTS-25 ............................................................................................................. 47Tabla 4. 2. Especificaciones de pruebas con el analizador de Aceites. [27] 49Tabla 6. 1 Prueba de Voltaje Aplicado ........................................................ 61Tabla 6. 2Prueba de Voltaje Nominal .......................................................... 63Tabla 6. 3. Disposicin de las conexiones del medidor de Relacin de Transformacin .............................................................................................. 64Tabla 6. 4. Prueba de Relacin de transformacin ..................................... 64Tabla 6. 5. Disposicin de las terminales para la prueba de Prdidas sin Carga ............................................................................................................... 65Tabla 6. 7 Prueba de Resistencia de Aislamiento ........................................ 70Tabla A. 1 Formulario para Pruebas de Transformadores Trifsicos ... 101Tabla A. 2 Formulario para Pruebas de Transformadores Monofsicos ........................................................................................................................ 102

xi

Tabla A. 3 Relacin de Transformacin Utilizada por el Laboratorio CNFL ............................................................................................................. 103Tabla A. 4 Calibre del Conductor para prueba de Prdidas con Carga 104Tabla A. 5 Valores Admisibles de prdidas de potencia en transformadores trifsicos [17] ..................................................................... 105

xii

NOMENCLATURA

ANSI American National Standards Institute (Instituto Nacional de Estndares

Americanos)

ASTDM American Society for Testing Materials (Sociedad Americana de Pruebas

de Materiales)

BIL Basic Impulse Level (Nivel Bsico de Impulso)

CT Current Transformer (Transformador de Corriente)

CNFL Compaa Nacional de Fuerza y Luz

FP Factor de Potencia

Hz Hertz

IEC International Electrothecnical Commission (Comisin Electrotcnica

Internacional)

IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers

KVA Kilovoltiamprios

LCD Liquid Cristal Display (Pantalla de Cristal Lquido)

LED Light Emitter Diode (Diodo Emisor de Luz)

PI ndice de Polarizacin

PU Por Unidad

RAD ndice de Absorcin Dielctrico

RMS Root Mean Square (Raz Media Cuadrtica)

RV Regulacin de Voltajes

TP Transformador Particular (Privado)

TTR Transformer Turn Ratio (Relacin de Transformacin)

VT Voltage Transformer (Transformador de Voltaje)

UNE Unin de Normas Espaolas

xiii

RESUMEN

El presente informe muestra un estudio acerca de la factibilidad tcnica de

desarrollar pruebas para transformadores trifsicos en el Laboratorio de Transformadores

de la Compaa Nacional de Fuerza y Luz S.A, utilizando los equipos existentes hasta el

momento para pruebas monofsicas.

Durante el proceso de identificacin del equipo, se dictamin que algunos de ellos

por su naturaleza, fueron diseados para operar tanto en transformadores trifsicos como

monofsicos, mientras que el resto se limitan a generar resultados nicamente en casos

monofsicos. Para que estos logren realizar ensayos trifsicos se requieren adaptaciones

especiales como transformadores trifsicos y transformadores de corriente.

Mediante la investigacin bibliogrfica y la consulta de la norma ANSI-IEEE 12.90

se llev a cabo la formulacin de una gua de procedimientos que se acopla tanto al equipo

discutido, como a las limitaciones del laboratorio. En esta gua se proponen

procedimientos, tablas a llenar as como los parmetros para que el transformador sea

considerado como apto o no apto para entrar en la red de distribucin de la compaa.

A manera de conclusin, tanto el personal del laboratorio como los equipos

estudiados son aptos para iniciar el proceso de pruebas de transformadores trifsicos a pesar

de que las condiciones actuales de infraestructura son limitadas; por lo que a la luz de lo

analizado, es factible tcnicamente iniciar estos ensayos.

1

CAPTULO 1: Introduccin 1.1 Descripcin de la Investigacin

Este proyecto muestra un estudio de factibilidad tcnica acerca del uso del equipo

de pruebas del Laboratorio de Transformadores de la Compaa Nacional de Fuerza y

Luz S.A en transformadores trifsicos; ya que actualmente los nicos transformadores

a los que se les realizan pruebas son los monofsicos.

Las siguientes son algunas pruebas a las que se someten los transformadores de

distribucin y potencial de acuerdo con la norma ANSI/IEEE C57.12.90:

Relacin de transformacin. Resistencia elctrica del Aislamiento. Prdidas en vacio, corriente de excitacin. Prdidas en cortocircuito, impedancia

Ya que el laboratorio cuenta con el instrumental necesario para realizar las pruebas

citadas, es necesario ejecutar una amplia investigacin, que determine si es posible la

realizacin de un protocolo de pruebas, que permita a sus funcionarios utilizar este

equipo en transformadores trifsicos, de manera que sean representativas del estado

del transformador permitiendo certificarles y que no comprometan la seguridad del

usuario.

2

1.2 Justificacin

El Laboratorio de Transformadores de la Compaa Nacional de Fuerza y Luz S.A,

tiene entre sus quehaceres la aplicacin de pruebas a transformadores monofsicos de

distribucin, de tipo convencional, sumergible y de pedestal.

Sin embargo, al adicionar un transformador trifsico a la red, se da la problemtica

de que no existe equipo especfico ni un protocolo para hacerles pruebas, por lo tanto,

el transformador se incorpora al sistema con pocas pruebas que respalden su

funcionamiento y mediante las cuales se corrobore la informacin suministrada por el

fabricante, nicamente se cuenta con estos datos y se les realiza una inspeccin

visual para determinar el cumplimiento de las caractersticas fsicas del equipo.

Actualmente el sistema de distribucin de CNFL est formado por 32

subestaciones, 5,553 kilmetros de lneas en operacin y 1351MVA de capacidad

instalada en transformadores de distribucin, con una cobertura del 99% de la zona

servida [20].

De ah la importancia de una investigacin a detalle en el campo de los

transformadores, pues ellos son una parte fundamental de la red de la Compaa, y en

su conjunto, son el activo de mayor valor en la red de distribucin.

As mismo, de lograr determinarse que con el actual equipo de pruebas existente, es

posible realizar pruebas a equipo de transformacin trifsico, el proyecto contribuye

a la reduccin de costos por cuanto no se hara necesaria la adquisicin de un equipo

especfico para pruebas trifsicas y podra, adicionalmente, desplegar nuevas

investigaciones, aplicadas al concepto de pruebas para transformadores trifsicos

3

1.3 Objetivos

1.3.1 Objetivo general

Analizar la factibilidad tcnica de realizar pruebas a transformadores trifsicos

usando el equipo para prueba de transformadores monofsicos.

1.3.2 Objetivos especficos

1. Analizar la norma ANSI/IEEE C57.12.90 Standard Test Code for Liquid-

Immersed Distribution, Power, and Regulating Transformers.

2. Identificar y caracterizar el equipo de pruebas para transformadores

existente en el Laboratorio de Transformadores de la CNFL.

3. Determinar si el equipo disponible permite realizar las pruebas establecidas

en la norma ANSI C57.12.90 para transformadores trifsicos.

4. En caso de ser positivo el resultado del objetivo 3., desarrollar un protocolo

de pruebas para transformadores trifsicos utilizando el equipo existente en el

laboratorio y una gua de procedimiento de prueba de transformadores trifsicos con

el equipo, que cumpla con la norma ANSI C57.12.90.

4

1.4 Metodologa

El proyecto requiere el conocimiento del equipo actual de pruebas para

transformadores que se utiliza en el Laboratorio de Transformadores de la Compaa

Nacional de Fuerza y Luz S.A, por lo tanto, como primer paso se define la

observacin y familiarizacin con el equipo, tanto de manera fsica como por medio

de la documentacin tcnica que se le adjunte, a saber; manual de usuario, manual de

montaje, etc.

Seguidamente se analiza la norma ANSI/IEEE C57.12.90, Standard Test Code for

Liquid-Immersed Distribution, Power, and Regulating Transformers y sus

implicaciones en el equipo estudiado, caracterizando y evaluando las fortalezas y

debilidades del uso del equipo existente en transformadores trifsicos.

Posteriormente es necesaria la documentacin bibliogrfica de estudios similares,

en los cuales se registran pruebas y datos referentes al trabajo con transformadores de

potencial tanto monofsicos como trifsicos.

Por ltimo se analiza la informacin resultante, de manera que se dictamine si es

factible tcnicamente la realizacin de pruebas de transformadores trifsicos y se

formula un procedimiento a seguir para las respectivas pruebas, acorde con las

especificaciones dadas por la norma.

5

CAPTULO 2: Marco Terico 2.1 Generalidades Acerca de los Transformadores

Los transformadores son mquinas estticas de induccin, cuya funcin consiste en

transformar el voltaje de un nivel a otro, conservando la forma de onda y la

frecuencia, mediante la accin de un campo magntico. Por su composicin, son

dispositivos de fabricacin sencilla, conformados por dos o ms circuitos elctricos

acoplados por medio de un circuito magntico en comn.

Los trasformadores se pueden clasificar segn su propsito en transformadores de

Potencia; que pueden transportar grandes potencias con niveles de voltaje, corriente y

frecuencia fijos en el primario, estos son el eslabn entre las redes de alta tensin y

las de media. Los transformadores de Distribucin, que trabajan con potencias

relativamente pequeas, se utilizan para abastecer directamente las redes de

distribucin de baja tensin. Ambos pueden aumentar o disminuir el voltaje,

dependiendo de su relacin de transformacin, por lo que pueden ser elevadores o

reductores. Tambin es posible encontrar en la red transformadores para muestreo de

corriente o de voltaje y como acople de impedancias.

De acuerdo al tipo de conexin, se clasifican en monofsicos y trifsicos. En estos

ltimos se pueden presentar 12 grupos de conexin; ya que los arrollamientos pueden

estar conectados en estrella (), delta () o zigzag (). De estas 12 conexiones

normalizadas, las ms comunes son la Yy0, Yd5, Dy5, Yz5. Estas se muestran en la

tabla 2.1.

6

Tabla 2. 1. Grupos de conexiones para transformadores trifsicos [24]

7

2.2 Principio de Funcionamiento de los Transformadores

La figura 2.1 muestra un transformador ideal [22], sin prdidas, con acoplamiento

magntico perfecto entre ambos bobinados. La relacin entre los voltajes, las

corrientes y el nmero de vueltas esta dado por la ecuacin 2.1:

(2.1)

Figura 2. 1. Transformador Ideal con Carga [22]

Por ser un transformador ideal, tanto la potencia de entrada como la de salida son

equivalentes en ambos bobinados y presentan el mismo factor de potencia. Se puede

expresar la potencia de salida de un transformador en trminos de la potencia activa

P, la potencia reactiva Q y la potencia aparente S:

(2.2)

(2.3)

(2.4)

8

Sin embargo, es necesario considerar que al hablar de un transformador real, se

deben tomar en cuenta las prdidas debidas a las caractersticas de los ncleos

ferromagnticos, como lo son la saturacin, histresis y corrientes parsitas.

Hidalgo [10] denota como aspectos ms importantes a considerarse en el modelado

de las prdidas del transformador real los siguientes:

a) Prdidas en el cobre: consecuencia directa del calentamiento de los devanados,

del tipo resistivo.

b) Prdidas por histresis y corrientes parsitas: estas se deben a la conductividad

de los materiales ferromagnticos, que tienden a formar corrientes circulantes

en forma de remolino, as como la disipacin de la energa en forma de calor.

Se representan como prdidas hmicas ya que son proporcionales al voltaje

aplicado.

c) Corriente de magnetizacin: es la corriente requerida para producir el flujo en

el ncleo, no es sinusoidal, debido a la saturacin magntica que hace que

aparezcan componentes de alta frecuencia, se modela como una reactancia.

d) Flujos de dispersin: el flujo que atraviesa los bobinados primario y

secundario se divide tpicamente en dos componentes, un flujo mutuo que

enlaza los dos devanados y un flujo disperso que atraviesa un solo devanado y

cierra su trayectoria por el aire. Este flujo se modela mediante inductancias.

9

Debido a que el modelado del transformador real implica impedancias, el voltaje de

salida vara con la carga incluso cuando el voltaje de entrada permanece constante. La

regulacin de voltaje [8] es una cantidad que compara el voltaje de salida de un

transformador sin carga con el voltaje de salida a plena carga, definido por la relacin

2.5.

,,

, 100 (2.5)

Otro parmetro que varia con las prdidas es la eficiencia [8], la cual se calcula como

la razn entre la potencia de salida y la potencia de entrada, tal y como se aprecia en

la ecuacin 6.

100%

100% (2.6)

10

2.3 Pruebas para Transformadores

El estndar ANSI C57.12.80 demarca varios tipos de pruebas, de conformidad, de

rutina, de diseo y otras.

Pruebas de rutina: Realizadas para el control de calidad por el fabricante en

cada dispositivo, en muestras, en partes o en materiales, cuando se requiere verificar

que el producto cumple las especificaciones de diseo.

Pruebas de conformidad: Hechas especficamente para demostrar la

conformidad con determinada norma.

Pruebas de diseo: Realizadas para determinar la adecuacin del diseo de

un tipo, estilo o modelo particular de un equipo o sus componentes a los rangos

asignados para operar satisfactoriamente bajo condiciones normales de servicio. Se

realizan a un lote y no se repiten a menos que el diseo sufra alguna modificacin

representativa para el equipo.

Otras pruebas: Pruebas que las normas definen como adicionales a las

rutinarias.

La norma ANSI C57.12.90 especifica las pruebas que se le deben aplicar a los

transformadores de distribucin y potencia, inmersos en lquido aislante, para

garantizar su correcto funcionamiento en la red. Estas pruebas son:

11

2.3.1 Medicin de Resistencia de los Devanados

Por medio de esta prueba se logra obtener la resistencia para el clculo de las

prdidas en el cobre de los devanados, adems, sirve como parmetro de juicio en la

determinacin de posibles daos en las conexiones internas de los devanados.

Para la medicin de la resistencia en frio se debe determinar de manera precisa la

temperatura del aislamiento lquido en el cual se encuentran las bobinas sumergidas,

para lo cual los devanados no deben ser sometidos a ningn campo o corriente por un

lapso de 3 a 8 horas antes de iniciar la prueba y la temperatura del lquido no puede

variar ms de 5C desde la parte superior hasta la base del transformador. En caso de

que los devanados se encuentren fuera del aislamiento, en un medio seco, la medicin

de la temperatura se debe hacer con varios termopares, entre arrollamientos, para que

no se suponga que la temperatura del arrollamiento es igual a la del aire que le rodea.

2.3.2 Polaridad y Relacin o Secuencia de Fase

Esta prueba se aplica principalmente para la conexin de bancos de transformadores

en paralelo, ya que con ella se verifica la correcta relacin de fases entre los

devanados. Permite identificar las terminales que tienen la misma polaridad y si el

diagrama vectorial que indica la placa de caractersticas es el correcto.

12

Figura 2. 2. Izquierda: Polaridad Sustractiva de un devanado.

Derecha: Polaridad Aditiva de un devanado [15]

2.3.3 Relacin de Transformacin

Es la relacin entre el nmero de vueltas en el devanado de alta tensin con respecto

al nmero de vueltas en el devanado de baja tensin.

Esta prueba es til para verificar que cada devanado posea el nmero correcto de

vueltas en las posiciones del cambiador de derivaciones (segn la norma C57.12.00

la variacin de los valores medidos con respecto a los datos de placa debe ser menor

al 0.5% de tolerancia).

13

2.3.4 Corriente de Excitacin y Prdidas sin Carga

Son prdidas incidentes sobre la excitacin del transformador. Las prdidas sin

carga incluyen prdidas en el ncleo, dielctrico y bobinado, debido a la corriente de

excitacin y las prdidas en el conductor debidas a corrientes circulantes entre

bobinados paralelos. Ests cambian con el voltaje de excitacin.

La corriente de excitacin es aquella que fluye por los bobinados para excitar el

transformador cuando las dems bobinas estn abiertas. Generalmente estn

expresadas en un porcentaje del rango de corriente en el que se prueban.

Las prdidas sin carga consisten primordialmente de prdidas en el ncleo, que

estn en funcin de la magnitud de la frecuencia y de la forma de onda del voltaje

aplicado. Tambin varan con la temperatura y son particularmente sensibles a las

diferencias en la forma de onda, por lo que la medicin de estas prdidas vara

marcadamente con la forma de la onda de voltaje de prueba.

Adicionalmente, muchos otros factores afectan las prdidas sin carga. Las

relacionadas con factores de diseo incluyen el tipo y grosor del metal del ncleo, su

configuracin, la geometra, las juntas y la densidad de flujo en el ncleo.

El propsito de la prueba de prdidas sin carga es medir las prdidas a un voltaje de

excitacin especfico y una frecuencia especfica. La determinacin de las prdidas

debe basarse en un voltaje de onda sinodal a menos que alguna otra forma de onda

sea inherente a la operacin del transformador.

14

2.3.5 Prdidas con Carga e Impedancia

Son prdidas concernientes a la carga del transformador. Incluyen las prdidas I2R

de los devanados, debidas a la corriente de carga y las prdidas por corrientes de

Eddy inducidas por fugas de flujo en los devanados, abrazaderas del ncleo, campos

magnticos, paredes del tanque y otras partes conductoras. Las prdidas con carga se

miden cortocircuitando ya sea el bobinado de baja o el de alta y aplicando un voltaje

a travs del otro bobinado, suficiente como para generar un flujo de corriente a travs

de los bobinados. La potencia que resulta de estas condiciones son las prdidas a una

temperatura y corriente de carga especfica.

La impedancia del transformador se define como el voltaje requerido para hacer

circular una corriente a travs de uno o dos bobinados especficos cuando un tercero

esta cortocircuitado. Este valor se expresa en por unidad o en un valor porcentual del

voltaje nominal del devanado en el cual se ha medido. Este valor representa tanto la

componente resistiva como la reactiva. La componente resistiva corresponde a las

prdidas bajo carga, en fase con la corriente, mientras que la componente reactiva

esta en cuadratura con la corriente y corresponde a las fugas de flujo disperso en los

devanados.

La prueba se puede ver afectada por una serie de factores que se encuentran

contemplados en la norma; como lo son la posicin del cambiador de derivaciones,

condiciones de diseo como material y dimensin de los conductores, as como

estructura y diseo del bobinado. Adems, las prdidas son una funcin de la

15

temperatura, por lo que hay que cuidar los detalles durante el proceso de medicin,

para tener resultados repetibles y aceptables.

2.3.6 Pruebas Dielctricas

El propsito de estas pruebas es demostrar que el transformador ha sido diseado

para cumplir con las especificaciones en cuanto a niveles de aislamiento estipulados

en la norma ANSI-IEEE C57.12.00.

En este apartado de la norma, se hace la distincin entre las pruebas que se aplican

durante el diseo de transformadores y las aplicadas de rutina. Para propsitos de esta

investigacin se omiten las pruebas de fabricacin. Sin embargo, no es recomendable

la aplicacin de estas pruebas peridicamente, puesto que el aislamiento se ve

sometido a estrs, que puede causar un dao severo e irreparable.

2.3.6.1 Respuesta al Impulso

Consiste en aplicar un impulso de onda entre las lneas de alto voltaje y tierra con

un valor de cresta igual al especificado en los niveles de prueba. Este voltaje

corresponde a un transiente de entre 50-70% del nivel de prueba, seguido por dos

transientes de voltaje completo de polaridad positiva o negativa indistintamente.

La deteccin de la falla se da por medio de osciloscopios, que tomaran las formas

de onda del voltaje aplicado e inducido. Si alguna de estas capturas presenta formas

de onda no deseadas debidas a la influencia de la saturacin magntica y la duracin

del impulso, el transformador puede estar daado.

16

2.3.6.2 Prueba de Impulso de Descargas Atmosfricas

Cuando esta se requiera como prueba de rutina, deber consistir en la aplicacin de

de una onda completa de magnitud reducida, dos ondas recortadas y una onda

completa; con un intervalo de aplicacin mnimo entre ellas, para evitar la

recuperacin de la rigidez dielctrica antes del final de la onda completa. En casos

especficos que se requiera de frentes de onda, estos sern aplicados antes o despus

de las ondas recortadas. En general, estos voltajes deben ser aplicados uno a la vez en

cada una de las terminales del transformador.

Para efectos de transformadores inmersos en aceite mineral, la polaridad de las

ondas es tpicamente negativa, ya que esto reduce las pequeas descargas producidas

en el circuito de prueba.

La identificacin de las fallas presentes en el transformador al hacer la prueba se

aprecia no solo por medio de anomalas en las lecturas del osciloscopio, tanto de

corriente como de voltaje, sino tambin por la presencia de chispas en el entrehierro o

en cualquier parte externa, produccin de ruidos inusuales y la medicin de voltajes o

corrientes inducidos que no son los esperados.

17

2.3.6.3 Voltaje Aplicado

Esta prueba analiza la capacidad del aislamiento de soportar esfuerzos de tensin

entre devanado y devanado, o entre uno de los devanados y el ncleo o alguna de sus

partes estructurales, sometiendo al aislamiento a un esfuerzo dielctrico.

Dependiendo de la clase de aislamiento, se selecciona un valor de voltaje a aplicar,

que ser de un 60-70% del voltaje a aplicarse en un transformador nuevo; a la

frecuencia de operacin nominal. El voltaje debe iniciar su aplicacin en un cuarto

del valor de prueba y subir gradualmente hasta el valor deseado, con una permanencia

de no ms de quince segundos y reducir gradualmente. Esta prueba no excita el

ncleo del transformador.

La condicin de falla se puede identificar por humo o burbujeo del aceite, ruido o

un incremento repentino en la corriente de prueba. En este caso se debe recurrir a

otras pruebas y una inspeccin visual, que determine donde se encuentra la falla.

2.3.6.4 Voltaje Inducido

Con esta prueba es posible confirmar que la resistencia del aislamiento es la

apropiada para soportar los esfuerzos dielctricos que se dan entre espiras y capas de

los devanados.

El transformador debe ser excitado exactamente como si estuviera en servicio; esto

es, transformadores monofsicos en fuentes monofsicas y transformadores trifsicos

con fuente trifsica. Tpicamente el rango de tensin aplicado es del 60-80% de la

18

tensin establecida para transformadores nuevos, ya sea de manera trifsica o

monofsica.

Por otra parte, durante la prueba se incrementarn los voltios por espira efectivos en

el transformador, por lo que la frecuencia debe ser lo suficientemente alta como para

limitar la densidad de flujo magntico en el ncleo, para evitar que se sature. Est

condicin est dada por la ecuacin 2.7, que determina la mnima frecuencia

permitida.

,

(2.7)

2.3.6.5 Medicin de Descargas Parciales

Las descargas parciales son aquellas que presentan alta frecuencia, pero no suelen

poner en cortocircuito a dos electrodos de polaridad opuesta. A largo plazo, estas

descargas daan el aislamiento entre espiras, produciendo fisuras que cortocircuitan

los devanados. La resistencia a las descargas parciales es una cualidad inherente al

tipo de material con el que se fabrican los aislamientos.

Se pueden distinguir con esta prueba tres tipos de descargas, a saber, externas, que

se presentan en medios lquidos o gaseosos sobre una parte del aislamiento que no

est cubierto por el bobinado, internas, que se dan en las cavidades y aristas del

aislamiento, y el efecto corona,

19

2.3.6.6 Factor de Potencia del Aislamiento

El factor de potencia es la relacin entre la potencia disipada en el aislamiento y el

producto del voltaje eficaz y la corriente durante la prueba cuando se aplica un voltaje

sinusoidal bajo condiciones conocidas. Debe realizarse a la frecuencia de operacin

nominal y el voltaje aplicado no debe exceder los 10KV.

Con esta prueba se verifica el grado de humedad que contienen los materiales

aislantes.

Previo a la aplicacin de la prueba, la seccin 10.10.1 de la norma especifica que se

deben asegurar ciertos factores:

Todos los bobinados del transformador deben estar sumergidos en lquido aislante.

Los devanados deben estar cortocircuitados y con todos lo aisladores en su respectiva ubicacin.

La temperatura del lquido aislante debe estar cercana a la temperatura de referencia de 20C.

Para temperaturas distintas a la de referencia, se utilizan los factores de correccin

de la tabla 2.2 en la ecuacin 2.8. La temperatura a considerar en este caso es el

promedio de las mediciones de temperatura en distintos puntos del lquido aislante.

20

Cuando la prueba se ha realizado a altas temperaturas y el factor de correccin es

muy alto, se recomienda dejar enfriar el transformador y repetir la prueba cuando el

valor este cerca de la referencia.

(2.8)

Tabla 2. 2. Factores de Correccin de la Temperatura para la Prueba del Factor de

Potencia [15]

21

2.3.6.7 Resistencia del Aislamiento

Determina si el transformador est en buenas condiciones y establece un parmetro

de comparacin para futuras pruebas.

Este parmetro se mide en funcin de la temperatura, aun cuando los bobinados

estn calientes o fros. La medicin ideal se da a 20C, si no, se le aplica un factor de

correccin.

El mtodo de medicin de la resistencia del aislamiento es por medio del

megaohmmetro, que indica la medicin directamente en o M.

Con variaciones a esta prueba, se han desarrollado ndices [9] tales como el de

absorcin dielctrica, de polarizacin y el de voltaje por etapas, que permiten evaluar

la presencia de excesiva humedad o incluso avanzada degradacin del aceite que

compromete a todo el aislamiento.

ndice de Absorcin: Es la relacin entre las medidas de resistencia de aislamiento

en mega ohmios a 60 s y a 30 s. Este valor debe ser mayor que la unidad para

registrar un buen aislamiento.

(2.9)

ndice de polarizacin: Es la relacin entre las medidas de la resistencia del

aislamiento en mega ohmios (M) a 10 minutos entre la medida a un minuto, su

valor debe estar siempre por encima de la unidad debido a que es proporcional al

tiempo.

22

(2.10)

Voltaje de paso: Este mtodo prueba la resistencia del aislamiento a dos tensiones;

primero la ms baja y luego otra 5 veces mayor, ambas en un intervalo de un minuto.

Un crecimiento del 25% del valor con respecto a la tensin ms alta, usualmente se

debe a la presencia de excesiva humedad.

El valor de la resistencia mnima de aislamiento esta dado por:

(2.11)

2.3.7 Emisin de sonido audible

El sonido proveniente de los transformadores se origina principalmente en el ncleo

y se transmiten a travs del lquido aislante y los apoyos estructurales hacia el

exterior. En algunas circunstancias, las bobinas pueden ser fuente de ruido bajo

condiciones de carga nominal, sin embargo este ruido no se contempla bajo esta

norma.

El espectro de frecuencias de sonido audible consiste primordialmente de

armnicas, por lo que en un sistema como el de Costa Rica que opera a 60 hz, el

sonido audible consta de tonos a 120, 240, 360 y 480 hz. Tambin se considera como

sonido audible el emitido por circulacin de lquido dielctrico y el sistema mecnico

de refrigeracin (ventilador).

23

La prueba de sonido se debe hacer con el instrumental requerido por la norma

ANSI-IEEE S1.4-1983; como lo es el medidor de banda de frecuencia de un tercio de

octava.

2.3.8 Pruebas de Aceite (No contemplada en la Norma ANSI-IEEE C57.12.90)

Los aceites para transformadores tienen la funcin de aislar y enfriar el ncleo y los

bobinados, su envejecimiento se debe a los efectos de la humedad, impurezas, aire,

sobrecalentamiento, sobrecarga, luz ultravioleta y radiaciones.

Se realizan dos tipos de pruebas de aceite:

Las de campo como lo son la de rigidez dielctrica, factor de potencia y resistividad

Las de laboratorio, como la tensin interfacial y cromatografa de gases. La ms utilizada de estas pruebas es la de rigidez dielctrica, que es la capacidad del

aceite de soportar esfuerzos elctricos sin fallo. Indica la presencia de impurezas

presentes, tales como agua, polvo y partculas conductoras

La prueba se realiza aplicando un voltaje denominado tensin de ruptura que de

acuerdo con la norma ASTM D1816 es de 20KV durante varios intervalos de prueba,

donde el aceite se agita y se deja reposar.

24

CAPTULO 3: Mtodos para la realizacin de pruebas segn la

norma ANSI/IEEE C57.12.90 3.1 Medicin de Resistencia de los Devanados

De acuerdo con la norma, existen dos procedimientos para realizar esta medicin,

los cuales son, el mtodo de puente, en los casos donde la corriente que circula por

los devanados sea menor a un amperio, y el de voltmetro-ampermetro, para

corrientes nominales mayores a un amperio.

Ya que la norma no es concluyente en cuanto al procedimiento que se emplea, el

manual Vega-Bonilla [6] es una herramienta til para comprender la realizacin de

dicha prueba.

En esta, se sugiere hacer mediciones entre fases, resultando las siguientes

combinaciones: H1 H2, H1 H3, H2 H3 en el lado de alta y X1 X2, X1 X3,

X2 X3 en el lado de baja. Ya que estas mediciones no arrojan el valor real de la

resistencia, es necesario emplear las siguientes ecuaciones, segn se trate de un

bobinado en estrella o en delta:

Estrella:

R R R R 3.1

R R R R 3.2

R R R R (3.3)

Fig

F

gura 3. 1. Dis

Delta:

Figura 3. 2 Di

posicin de l

isposicin de

los Valores d

e los Valores

de Resistencia

de Resistenc

a para un De

cia para un D

evanado en C

Devanado en

Conexin Est

Conexin D

25

trella.

3.4

3.5

3.6

elta

26

El mtodo del puente se puede realizar con los siguientes circuitos [25]:

3.1.1 Puente Wheatstone

Consiste en un patrn de cuatro resistencias con un galvanmetro conectado a

travs de una diagonal y una batera a travs de la otra. Dos de las resistencias son de

valores conocidos y comprenden la rama A+B. Una tercera tiene un valor conocido

que se puede variar en incrementos pequeos sobre un rango amplio, es el restato R.

La cuarta es la resistencia que se est midiendo, X. Se considera balanceado el

puente cuando se ha ajustado el restato hasta que la corriente se divide de manera

que no existe cada de tensin a travs del galvanmetro. La resistencia que se est

midiendo se puede calcular por medio de la ecuacin 3.7

X BA R 3.7

Figura 3. 3 Circuito del Puente de Wheatstone[25]

27

3.1.2 Puente Kelvin

El Puente Kelvin se usa para mediciones de precisin por debajo del rango tpico

del Puente Wheatstone. Se realiza un arreglo de seis resistencias, en medio de las

cuales se inserta un galvanmetro. Una corriente grande se pasa a travs de la

resistencia desconocida y una resistencia conocida de bajo valor. El galvanmetro

compara la cada de tensin a travs de estas dos resistencias con el circuito de

relacin doble compuesto por las otras cuatro resistencias.

Para mediciones muy bajas, el Puente Kelvin presenta la ventaja de anular

resistencias de cables y contactos, debido a la doble relacin de sus ramales. Los dos

pares de resistencias de relacin estn en paralelo entre s y conectados a travs del

galvanmetro. Un par (a/b) est en serie con la resistencia desconocida (X) y la

resistencia estndar de referencia (R). La ltima es una resistencia baja ajustable.

Cuando est balanceado el potencial a travs de los dos circuitos paralelos, la

resistencia desconocida es equivalente al paralelo por el valor de referencia ajustado.

3.8

Las resistencias de cables y contactos estn incluidas en el valor de los pares de

resistencias de relacin y cualquier efecto puede anularse manteniendo la resistencia

extremadamente baja en medio de Y. Permite adems las altas corrientes de prueba

usadas a menudo en los Puentes Kelvin sin provocar efectos indeseados de

calentamiento.

28

Figura 3. 4. Puente de Kelvin[25]

3.1.3 Mtodo de Voltmetro-Ampermetro

Se emplea en transformadores cuya corriente nominal en los devanados es mayor a

un amperio. En este caso, es recomendable utilizar un voltmetro y ampermetro

digital, sensibles a las variaciones de temperatura.

La medicin se realiza aplicando corriente continua, de manera que los datos

recopilados concuerdan con la ley de ohm. Se utiliza la configuracin de la figura 3.4

en la cual se deben tomar al menos cuatro datos distintos, para sacar un promedio.

Figura 3. 5. Configuracin Voltmetro Ampermetro [15]

29

3.2 Relacin de Transformacin, Polaridad y Relacin o Secuencia de Fase

3.2.1 Relacin de Transformacin

El apartado 7.1.3 de la norma aclara, que cuando los bobinados de un transformador

trifsico son independientes y accesibles externamente, la prueba de relacin de

transformacin se realiza con alimentacin monofsica.

Para transformadores con neutro inaccesible, la prueba se llevar a cabo

energizando simultneamente las tres fases, ya que cualquier desigualdad en la

magnetizacin caracterstica de las fases puede resultar en una diferencia de potencial

que afectar la medicin.

Para esta prueba, existen tres mtodos, por medio de un par de voltmetros, por

comparacin con un transformador de relacin conocida o por el mtodo de puente.

a) El mtodo de voltmetros:

Consiste en aplicar una fraccin del voltaje nominal al devanado de alta tensin,

mientras se mide el voltaje generado en las terminales de baja tensin. Ambos

voltmetros (el de voltaje aplicado y el de voltaje generado) tomarn lecturas

simultneas, y se intercambiarn entre grupos de mediciones, para evitar el error

instrumental.

Se debe hacer por lo menos cuatro pruebas con tensiones distintas, con incrementos

de un 10% y con diferencias ms o menos del 1% en el promedio de relacin de

transformacin para garantizar valores correctos.

30

Figura 3. 6. Mtodo de Comparacin [15]

b) El mtodo de comparacin

Involucra un transformador de relacin conocida, variable, conectado por medio de

voltmetros intercalados en paralelo con el transformador de prueba. Al aplicar un

voltaje de excitacin, se ajusta el transformador conocido, hasta observar una

diferencia de potencial nula. La prueba se repite en cada bobina, para incluir cada

fase.

Figura 3. 7. Mtodo del Puente [15]

31

c) El mtodo del puente:

Tal y como se describe en el apartado 7.3.3 de la norma, se basa en la utilizacin de

un potencimetro que acta como divisor de tensin y un detector, con el que se

determina la relacin R1/R que es equivalente a la relacin de transformacin del

transformador bajo prueba.

3.2.2 Polaridad

La norma contempla cuatro alternativas para probar la polaridad de transformadores

monofsicos, el mtodo del golpe inductivo, tensin alterna, mtodo comparativo y el

de puente, descrito anteriormente para relacin de transformacin.

Aunque los procedimientos descritos para transformadores monofsicos pueden ser

usados el caso de transformadores trifsicos, se debe tener el cuidado de observar una

polaridad relativa igual en cada fase, para dictaminar la polaridad real del conjunto.

a) El mtodo de golpe inductivo:

La prueba requiere de un voltmetro de alta tensin, analgico con cero central, para

ser conectado en los devanados de alto y bajo voltaje, de manera que las deflexiones

de la aguja sean notorias.

Se aplica corriente directa sobre el bobinado de alta tensin sin exceder la corriente

nominal; de esta manera se obtendr una pequea deflexin en la aguja cuando el

voltmetro se conecta en el devanado de alta.

32

Al interrumpir la excitacin de corriente directa, introduciendo el voltmetro en el

devanado de baja, de manera que la terminal que se conecto a H1 pase a X1 y H2 a

X2, se observar una deflexin proveniente de la descarga inductiva. Si esta deflexin

se da en la misma direccin que la observada en el devanado de alta, la polaridad es

aditiva, en caso contrario, la polaridad resultar sustractiva.

b) Mtodo de Tensin Alterna

Para transformadores cuya relacin de transformacin es menor o igual a 30:1 se

cortocircuita una de las terminales de alta con su adyacente de baja tensin, tal como

se muestra en la figura 3.8. En este caso, se debe aplicar un voltaje adecuado, sobre

las terminales de alta tensin H1, H2.

Figura 3. 8. Polaridad por Mtodo de Tensin Alterna [15]

Si la lectura del voltmetro que se coloca en las terminales adyacentes restantes es

mayor que la aplicada, se considera aditiva la polaridad, si este voltaje es menor, se

considerar sustractiva.

c) Polaridad por comparacin

Cuando se dispone de un transformador de polaridad conocida, con la misma

relacin de transformacin que el transformador bajo prueba, se realiza la conexin de

33

la figura 3.6 y la de la figura 3.9, de manera que al aplicar una fraccin del voltaje

nominal en las terminales de alta tensin, si el voltmetro conectado permanece en

cero (no hay deflexin), la polaridad de ambos transformadores es idntica.

Figura 3. 9. Polaridad por Mtodo de Comparacin [15]

3.2.3 Relacin o Secuencia de Fase

La comprobacin del diagrama fasorial para los transformadores trifsicos, que

define el desplazamiento angular y la secuencia de fase, se realiza conectando las

terminales denominadas H1, X1 juntos para excitar las dems terminales con bajo

voltaje. De esta manera se realizan mediciones entre varios pares de terminales. La

tabla 3.1 es una gua de cmo se conectan las terminales del transformador,

dependiendo de si se encuentra en delta, estrella o zigzag, y las relaciones que deben

cumplirse para determinar si el transformador se encuentra en buen estado.

34

Tabla 3. 1Diagramas fasoriales con terminales del trasformador indicadas [15]

35

3.3 Corriente de Excitacin y Prdidas Sin Carga

3.3.1 Prdidas en Vacio o sin Carga

En cuanto al clculo de este tipo de prdidas, la norma no es del todo concluyente,

pues aporta simplemente las figuras 3.10 y 3.11 como conexiones para experimentar

con transformadores monofsicos y trifsicos respectivamente.

(a)

(b)

Figura 3. 10. Conexin para la prueba de Prdidas sin carga de un transformador monofsico

(a) Sin transformadores de instrumentacin (b) Con transformadores de instrumentacin [15]

En la prueba intervienen las mediciones de corriente RMS, Voltaje RMS y potencia;

por lo tanto se debe proporcionar tanto el voltaje nominal, como la frecuencia de

operacin sobre las terminales que se estn alimentando.

36

Figura 3. 11. Prueba de Prdidas en Vaco,

Para transformadores Trifsicos con alimentacin Trifsica. [15]

Durante la prueba, ya sea el devanado de alta o de baja puede ser energizado, pero

generalmente es ms conveniente realizar la prueba usando el de bajo voltaje, en

cualquiera de los casos, todo el bobinado (no simplemente una porcin) se debe

energizar cuando sea posible.

3.3.2 Corriente de Excitacin

Es posible obtener la corriente de excitacin simultneamente con la prueba de

prdidas descrita anteriormente; usando cualquiera de los mtodos de las figuras. La

corriente RMS registrada se compara con la nominal, para obtener un valor de

porcentaje, o PU.

Para un transformador trifsico, la corriente de excitacin se calcula tomando el

promedio de las magnitudes de las tres corrientes de lnea.

37

3.4 Prdidas con Carga e Impedancia

3.4.1 Prdidas con Carga: Prueba de Transformadores Trifsicos con Voltaje

Monofsico

Para determinar las prdidas con carga y el voltaje de impedancia de un

transformador trifsico, las tres terminales de un bobinado se cortocircuitan, mientras

un voltaje monofsico se aplica en las dos terminales del devanado restante. El

voltaje aplicado se ajusta para que circule una porcin de la corriente nominal.

Figura 3. 12. Circuito Prueba de Prdidas con Carga [15]

Durante la prueba se toman tres lecturas, en los tres pares de terminales, por ejemplo

H1 con H2, H2 con H3 y H3 con H1 y se introducen los valores obtenidos en las

ecuaciones 3.9 y 3.10.

PrdidasM 1.5 PPP

3.9

38

VM 0.866 EEE

3.10

Donde

P representan las lecturas individuales medidas de las prdidas segn los subndices.

E representa las lecturas individuales del voltaje medido segn los subndices.

La componente de las prdidas se obtiene sustrayendo las prdidas I2R de las

prdidas con carga obtenidas en la medicin realizada. El total de prdidas I2R para

las tres fases estn representadas por la ecuacin 3.11

IR 1.5IR IR 3.11

Donde R1 es la resistencia medida entre dos terminales de alto voltaje y R2 la

resistencia entre dos terminales de baja tensin, mientras I1, I2 representan las

corrientes de lnea respectivas.

3.4.1 Impedancia

Para transformadores de tres devanados, ya sean monofsicos o trifsicos, se

realizan tres mediciones entre pares de bobinados,

Z ZZZ

3.12

Z ZZZ

Z Z 3.13

Z ZZZ

Z Z 3.14

39

Donde el valor de Z12, por ejemplo, es el resultado de medir la potencia, el voltaje y

la corriente al momento de la prueba que se ejemplifica en la figura 3.12 a la

temperatura de medicin, por medio de la ley de Ohm.

3.5 Pruebas Dielctricas

3.5.1 Voltaje Aplicado

Para esta prueba, se cortocircuitan los devanados secundarios y el tanque del

transformador; se aterrizan, mientras los devanados primarios se conectan de manera

que sean alimentados por una fuente monofsica, luego, las conexiones que se

realizaron en el secundario se pasan al primario, y la alimentacin del sistema se

realiza por el devanado secundario.

Las figuras 3.13 y 3.14 muestran la disposicin general de la prueba para un

transformador trifsico.

Figura 3. 13 Prueba de Voltaje Aplicado sobre Devanado Primario

40

Figura 3. 14 Prueba de Voltaje Aplicado sobre Devanado Secundario

Una vez realizada la conexin, se verifica el nivel de aislamiento, para definir la

tensin de prueba a aplicar sobre los devanados. Esta tensin es del 70% de la

designada por el fabricante, para transformadores reparados o con relativa

antigedad.

El ensayo se realiza a 60 Hz, aplicando el voltaje seleccionado en la tabla 3.2; de la

siguiente manera:

Se inicia la alimentacin con un cuarto del valor de prueba, y se eleva gradualmente por un periodo no mayor a los 15 s.

Una vez alcanzado el valor del voltaje de prueba, se mantiene constante a lo largo de un minuto.

41

Transcurrido este intervalo, si no se detecta algn fallo (humo, burbujeo del aceite, ruido, alza inesperada en la corriente de prueba) se decremento el

voltaje en un intervalo no mayor a 5 s hasta volver a un cuarto del valor, y se

apaga la fuente.

Tabla 3. 2 Valores para la prueba de Voltaje Aplicado [7]

Voltaje Primario

de Placa (V)

Voltaje Nominal

(kV)

BIL (kV)

Voltaje Prueba de Fbrica

(kVRMS)

Voltaje Prueba Transformadores

Reparados (kVRMS) 2400/4160 5 60 10 6.5 7620/13200 15 95 25 17 7967/13800 15 95 25 17 14400/24900 25 125 40 26 19920/34500 35 150 50 33

3.5.2 Voltaje Inducido

Para esta prueba, se alimentan los devanados secundarios, segn el modelo de la

figura 3.15, el cambiador de derivaciones, debe encontrarse en la mxima posicin

efectiva.

42

Figura 3. 15 Diagrama de Conexin de la prueba de Voltaje Inducido

Carvajal y Delgado [7] describen las tablas 3.3 y 3.4 como una gua de duracin y

condiciones de voltaje para esta prueba, adems, especifica que el transformador debe

tener los devanados del primario en circuito abierto, o puestos a tierra en el caso de

que alguna terminal se encuentre aterrizada de manera interna.

Tabla 3. 3. Intervalo de Prueba de voltaje Inducido segn la Frecuencia [7]

Frecuencia (Hz) Duracin (s) 120 60 180 40 240 30 360 20 400 18

43

Tabla 3. 4. Voltajes en el Devanado Secundario para la Prueba de Voltaje Inducido [7]

Voltaje Nominal (V) Voltaje de Prueba de Fabrica (V)

Voltaje de Prueba Reparados* (V)

120 240 170 208 416 290 240 480 340 277 554 390 480 960 670

* 70% del Doble del Valor Nominal

La prueba se inicia energizando el transformador en un porcentaje de al menos 25%

del valor nominal de prueba y se incrementa hasta llegar a este valor mximo en un

intervalo de 15s, el voltaje se mantiene por el tiempo especificado (tabla 3.3)

finalmente, se retorna al valor de 25% y se des energizan las terminales.

3.5.3 Resistencia del Aislamiento

La seccin 10.11.2 recomienda el uso del Megaohmmetro como equipo necesario

para realizar esta prueba. Ya que el uso de este instrumento se discutir en el capitulo

siguiente, se deben tener en cuenta las siguientes recomendaciones en torno a los

procedimientos:

a) Se deben involucrar las conexiones Primario contra Secundario,

Primario contra Masa, Secundario contra Masa.

b) Los incrementos de voltaje de prueba se deben realizar de 1kV a 5kV y

ser sostenidos por al menos un minuto durante la lectura de la corriente.

44

c) Si se presentan incrementos de corriente sin llegar a la estabilidad, la

prueba se puede interrumpir.

d) Entre pruebas, se recomienda aterrizar el transformador, ya que este

puede quedar cargado, y provocar posteriores lecturas errneas.

Tabla 3. 5. Resistencia de aislamiento para transformadores inmersos en aceite a 20C [10]

Clase de Aislamiento (kV)

Resistencia (M)

Clase de Aislamiento (kV)

Resistencia (M)

1.2 32 92 2480 2.5 68 115 3100 8.7 230 138 3720 15.0 410 161 4350 25.0 670 196 5300 34.5 930 230 6200 46.0 1240 287 7750 69.0 1860 345 9300

45

CAPTULO 4: Equipo de pruebas para transformadores existente en el Laboratorio de Transformadores de la CNFL

Para la realizacin de las pruebas, el laboratorio cuenta con una serie de

instrumentos:

4.1 Equipo para pruebas Hipotronics TTS-25 [13]

De acuerdo con el instructivo, este instrumento est diseado para la prueba de

transformadores monofsicos de distribucin segn las especificaciones de la norma

ANSI C57.12.90.

Las pruebas que se pueden realizar usando este analizador de transformadores son:

Corriente de excitacin Prdidas de excitacin o sin carga Corriente de plena carga Voltaje de Impedancia Prdidas por impedancia o con carga Eficiencia y porcentaje de impedancia Relacin de transformacin y polaridad

La figura 4.1 muestra el panel principal del mdulo de control de este equipo, la

fotografa de la izquierda, contiene los controladores de voltaje, relacin de

transformacin, seleccin de modo de prueba, cambiador de derivaciones,

46

temporizador, interruptor de paro de emergencia, as como accionamiento por medio

de llave y bloqueo de inicio. Adicionalmente, este posee una pantalla que despliega la

temperatura de prueba y un pedal de control para el bloqueo de emergencia. En la

fotografa izquierda, se encuentra el medidor digital, de la marca Yokogawa, WT110;

capaz de registrar valores de Corriente, Voltaje, Potencia, frecuencia y factor de

potencia.

Figura 4.1. Analizador de Transformadores Hipotronics TTS-25

Este elemento ha sido programado para escalar automticamente voltajes desde 15

hasta 600 Vac en al menos 6 rangos cuando se seleccionan taps de 120 a 600 Vac.

Las mediciones van desde corriente directa hasta 100 Hz de frecuencia en corriente

alterna, con una mxima de corriente de 26A [13].

Posee tres terminales alimentadoras, roja y negra con entrada de datos

correspondientes y verde de aterrizamiento.

47

Tabla 4. 1Caractersticas del Analizador de Transformadores Hipotronics TTS-25

Entrada 240 VAC, 100 A, 1, 60Hz Salida Carga / Prdidas

Ncleo (Vac) Modo Continuo

(A) Modo Encendido 5 min

/Apagado 15 min (A) 0-120 104 208 0-240 52 104 0-360 35 69 0-480 26 52 0-600 21 42 0-1000 13 25 Peso 2000 lb (910Kg)

4.2 Analizador porttil de Aceite Megger Foster OTS 60PB [27]

Este equipo, permite realizar pruebas totalmente automticas en la determinacin de

la rigidez dielctrica de lquidos aislantes, tales como el aceite que se utiliza en

transformadores, interruptores y otros dispositivos elctricos.

Figura 4. 2. Equipo para pruebas de aceites OTS 60PB

Su diseo es de operacin sencilla, ya que para iniciar una secuencia de prueba el

usuario simplemente debe recolectar la muestra del aceite en un recipiente y colocarlo

en la cmara de ensayo. La tensin de prueba se controla electrnicamente hasta el

valor mximo de 60 kV.

48

Figura 4. 3 Forma de los electrodos de prueba incluidos en el analizador de aceites. [27]

Este instrumento realiza una serie de pruebas siguiendo las directrices de un gran

nmero de especificaciones sobre pruebas de aceites. As, para ensayos bajo las

normas IEC, ASTM y UNE, basta con cambiar los electrodos de prueba y configurar

el men en pantalla, para lograr diferentes tiempos, tensiones y repeticiones. En la

tabla 4.1 se observa un resumen de las especificaciones de cada normativa, as como

el electrodo correspondiente.

49

Tabla 4. 2. Especificaciones de pruebas con el analizador de Aceites. [27]

4.3 Medidor de Resistencia Elctrica del Aislamiento: Megaohmimetro

Fluke 1550B [23]

Este instrumento est caracterizado para una serie de pruebas entre las cuales se

incluyen la comprobacin bsica del aislamiento, la medicin del ndice de

polarizacin, la medicin del ndice de absorcin dielctrica y la medicin de la

capacitancia.

En la figura 4.4 se observan las caractersticas externas del medidor; como lo son,

pantalla LCD y cubierta protectora; adems, el instrumento posee tres terminales de

colores, designadas de la siguiente manera:

Rojo: Terminal Positivo Negro: Terminal Negativo Verde: Terminal Protector o de Guarda

50

Figura 4. 4 Diagrama de caractersticas del Megger Fluke 1550B [23]

El terminal protector se encuentra al mismo potencial que el terminal negativo; se

utiliza para evitar que las fugas superficiales u otras corrientes de fuga no deseadas

degraden la precisin de la medicin de la resistencia del aislamiento.

Figura 4. 5 Meghmetro Fluke 1550B

51

4.4 Probador de Relacin de Transformacin PWR3A Schuetz Messtechnik

(TTR) [29]

Segn el manual de operacin, este equipo es completamente automtico, y tiene la

capacidad de presentar datos de prueba tanto para transformadores trifsicos como

monofsicos.

Una caracterstica especial, es la capacidad de utilizar voltajes de medicin

trifsicos, para transformadores cuyo ngulo de fase es 30, donde n representa

el nmero vector 0-11; adems, la capacidad del software de indicar si el grupo

vectorial o los valores de prueba no son correctos, por medio de la pantalla LCD,

indicando la leyenda OK/NOT OK.

Figura 4. 6 TTR PWR3A [29]

52

Adicionalmente posee deteccin del grupo de conexin desde 0 hasta 180, en caso

de que la placa del transformador no la indique. En la medicin de relacin de

transformacin es capaz de detectar un intervalo desde 0,75 hasta 20.000. Posee un

rango de error mximo de 0,1 en grupo de conexin y 2 dgitos en relacin de

transformacin.

El PWR3A se conecta al devanado primario y secundario del transformador por

medio de 4 terminales cada uno (U, V, W, N), estos aplican la tensin de prueba

necesaria, suministrada por un transformador de aislamiento interno en valores de

8V, 40V, 80V, 160V y 230V a frecuencia nominal de alimentacin (60Hz). Si se

requiere de frecuencias o voltajes distintos a los citados, existe la opcin de

alimentacin externa.

4.5 Probador de Aislamiento de Alto Voltaje Hipotronics 100HVT [11]

Este dispositivo permite realizar mediciones tanto en cuartos de pruebas como de

manera externa, ya que su diseo es porttil.

Algunas de sus caractersticas incluyen alimentacin de 115/220V, a 50/60Hz y con

un consumo de 22/12A y capacidad para producir 50/100KV y 5KVA en las

terminales de salida.

F

4.6

Figura 4.7. P

Este pro

4.7. El m

voltaje (0

como de

Existen

Retorno (

Otros Eq

Adems

son:

Probador de A

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mdulo de c

0 a 100 kV)

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Alto Voltaje

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mo.

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de Alto Volt

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0 mA) y ot

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e apoyo, com

53

(b)

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figura

tro de

bajas

ARD),

mo lo

54

Pinza Amperimtrica Fluke 337

Figura 4. 8 Pinza Amperimtrica FLUKE[2]

Probador de aislamiento Megger UNILAP ISO 5kV.

Figura 4. 9 Probador de Aislamiento UNILAP

55

Fuente de corriente regulable SUPERIOR ELECTRIC 3PN 136B

Figura 4. 10 Fuente de Corriente SUPERIOR ELECTRIC

Voltmetro Analgico YOKOGAWA 2014 Ampermetro Analgico YOKOGAWA 2013

Figura 4. 11 Ampermetro y Voltmetro analgico YOKOGAWA

56

CAPTULO 5: Anlisis de Factibilidad del Equipo de Pruebas

El protocolo de prueba estudiado consta de todos aquellos ensayos que la norma

C57.12.00 define para transformadores de capacidad inferior a los 500KVA, que

tpicamente se pueden encontrar en la red. Estos sern aplicables para los siguientes

casos:

Pruebas para transformadores que ingresan a la red (adquirido por el almacn, aportado por el cliente o de su propiedad TP).

Pruebas para transformadores retirados de la red (por cese de alquiler, averas, daos fsicos, envejecimiento, entre otros).

Pruebas para transformadores reparados en el laboratorio (Control de calidad). Existe tambin una cuarta modalidad de pruebas, para transformadores en bvedas

externas (Inspeccin y mantenimiento de la red servida por CNFL), para la cual no se

aplicar este protocolo.

Este protocolo adems, deber distinguir entre los distintos tipos de transformadores

existentes en la red, a saber, tipo subestacin, de pedestal o sumergibles, sin embargo,

por tratarse de pruebas de rutina, todas las pruebas estudiadas son aplicables a los tres

tipos, tomando las debidas consideracin de adaptaciones y accesorios, que no se

contemplan dentro de los objetivos de este proyecto.

57

En el capitulo anterior, se han expuesto las caractersticas ms destacables del

equipo disponible, con el que en la actualidad se realizan solo pruebas monofsicas

de rutina.

Para adaptar este equipo a las pruebas trifsicas, el primer requerimiento adicional

es un transformador con alimentacin trifsica variable, presumiblemente de

conexin tipo Yz5; ya que es necesario contar con terminales en el secundario

capaces de proveer tensiones de 208V, 277V, 240V y 480V, ya que la prueba de

voltaje aplicado y la de prdidas en vacio requieren de una alimentacin trifsica

constante al momento de la prueba. Como anteriormente se defini, el tope de

capacidad de los transformadores a ser probados es de 500 KVA, que ser tambin la

capacidad nominal de este transformador de prueba. Para un mayor detalle de

especificaciones de este transformador, vase el documento anexo.

Figura 5. 1 Transformador Trifsico para alimentacin de ensayos de Transformadores [28]

58

As mismo, es necesario adquirir transformadores de instrumentacin, para

proteccin del equipo de medicin, tal y como se muestra en los esquemas de

medicin de prdidas estudiados.

Figura 5. 2 Placa de Caractersticas de un Transformador de Corriente

La prueba de voltaje inducido no se aplicar en el laboratorio, ya que es una prueba

destructiva, que somete el aislamiento entre espiras a fuertes esfuerzos dielctricos.

No se cuenta con el instrumental necesario para graduar la frecuencia de entrada, que

segn la tabla 3.3 demandar hasta 400 Hz, con el fin de no saturar el ncleo; el costo

de invertir en este equipo es elevado; por lo que basta con las certificaciones

aportadas por el fabricante.

En cuanto al tema de las prdidas, el uso del equipo TSS25 es vlido, en el estudio

terico, sin embargo, solo la prctica reflejar si las prdidas registradas de manera

monofsica son equivalentes a las exhibidas por un instrumento trifsico como el

Hipotronics TTS155, el cual posee en su constitucin interna tres voltmetros, tres

ampermetros y un watmetro trifsico; as como un termmetro digital.

59

Una precaucin en la que se deber incurrir, es que las prdidas sin carga se harn

de manera trifsica, pero iniciando la prueba en un valor de voltaje bajo, y luego se

eleva hasta el valor nominal, esto representa un nuevo reto de diseo en cuanto a la

variacin de voltaje que se demandar del transformador para ensayos, y la capacidad

de este de incrementar su potencial hasta el valor nominal en un periodo de tiempo

corto.

Figura 5. 3 Detalle del cuarto de pruebas

Para las pruebas que requieren un factor de correccin por temperatura, se hace

necesario la adquisicin de termmetros y termopares de gran precisin ya que en la

actualidad se cuenta solo con la que se encuentra en el analizador de prdidas.

Adems del instrumental antes discutido, el uso de las instalaciones del laboratorio,

junto con las herramientas permite la ejecucin de las pruebas, si se sigue el

procedimiento a continuacin descrito en el captulo 6.

60

CAPTULO 6: Protocolo de pruebas para transformadores

trifsicos utilizando el equipo existente en el laboratorio. Gua

de procedimiento de prueba de transformadores trifsicos

Las pruebas se realizarn en el orden que se indica a continuacin:

6.1 Voltaje Aplicado

El equipo de prueba a utilizar ser el probador de aislamiento de alto Voltaje

100HVT Hipotronics (figura 4.7); el procedimiento a seguir es:

1) Conectar el dispositivo a la fuente de alimentacin de entrada, 115V-25A /

220V-15A.

2) Seleccionar el rango de voltaje en el panel de control, de acuerdo con la tabla 3.2,

tomar las precauciones necesarias para el caso de transformador nuevo o

transformador reparado.

3) Colocar el pasador del interruptor en la posicin 100 kV/ 50mA.

4) Realizar la conexin de la figura 3.13 de manera que quede slidamente

aterrizada.

5) Colocar la alimentacin en Corriente Alterna (AC POWER) y el interruptor termo

magntico de sobrecarga (OVERLOAD) en la posicin de encendido (ON)

6) Girar la perilla incremento de voltaje (RISE VOLTAGE) hasta la posicin cero,

oprimir el botn arranque cero (ZERO START) y seguidamente incrementar el

voltaje (RISE VOLTAGE) hasta el 25% del valor de prueba y oprimir el botn

encendido alto voltaje (HV ON).

61

7) Subir el nivel de voltaje hasta el valor de prueba y mantenerlo durante 1 minuto,

llenar la tabla 6.1 correspondiente a la prueba del lado primario.

8) Bajar el voltaje hasta llegar nuevamente al 25% del valor de prueba, y colocar el

arranque cero en la posicin apagado (OFF).

9) Repetir la prueba reconectando segn la configuracin de la figura 3.14 y repetir

los pasos 5 a 8, llenando los resultados en la tabla 6.1 para el bobinado

secundario.

Tabla 6. 1 Prueba de Voltaje Aplicado

Devanado Tensin De Prueba (KV)

Corriente de Carga (mA)

Aprobada

Primario Si No

Secundario Si No

6.2 Voltaje Nominal

Para esta prueba se alimentarn las terminales primarias de las tres fases con el

voltaje nominal que indica la placa, y se medir la corriente y voltaje del secundario

con los siguientes instrumentos:

Voltmetro Analgico YOKOGAWA 2014

Ampermetro Analgico YOKOGAWA 2013

1) Conectar el transformador del lado de baja tensin a los instrumentos de

medicin, como se indica en la figura 6.1

62

Figura 6. 1Prueba de Voltaje Nominal para Transformadores Yy y Yd

2) Aplicar el voltaje nominal de placa al devanado de alta tensin; anotar los

datos en la tabla 6.2.

3) Des energizar y desconectar el equipo.

4) Repetir los pasos 1, 2 y 3 para las fases dos fases restantes.

63

Tabla 6. 2Prueba de Voltaje Nominal

Fase Tensin (V) Corriente (A)

A (X1 X0) B (X2 X0) C (X3 X0) Promedio

Tensin Fase-Fase (V) Tensin Fase-Neutro (V) Frecuencia (Hz) Aprobado Si No

6.3 Relacin de Transformacin, Polaridad y Relacin o Secuencia de Fase

Esta prueba se realiza con el probador de relacin de transformacin PWR3A

Schuetz Messtechnik (TTR), como se describe a continuacin:

1) Conectar el dispositivo a la fuente de alimentacin de entrada 120/240V

2) Conectar las terminales del equipo de la manera que lo muestra la tabla 6.3

3) Al encender el equipo, la pantalla despliega la leyenda ENTER VECTOR

GROUP (_ _ _ _) donde por medio del teclado se debe ingresar el grupo de

conexin (Yy5, Dy11, por ejemplo).

4) Oprimir RATIO, para obtener la relacin de transformacin.

5) En caso de no contar con la informacin del grupo vectorial, se debe oprimir

la tecla GROUP, el cual dar una aproximacin de la secuencia de fase del

transformador.

6) Se debe realizar esta prueba en todas las posiciones del cambiador de

derivaciones (TAP) para constatar una correcta relacin de transformacin.

64

7) En caso de obtener lecturas fuera de los rangos indicados (ver tabla anexa

A.3.), se debe oprimir la tecla Ii6, que corresponde a transformadores con

polaridad sustractiva, o Ii0 para transformadores con polaridad aditiva.

8) Al final de la prueba se debe llenar la tabla 6.4, ya sea oprimiendo el botn de

A/N para desplegar las 3 relaciones o U, V, W para desplegarlas de manera

individual.

Tabla 6. 3. Disposicin de las conexiones del medidor de Relacin de Transformacin

Conector del Instrumento de prueba (Negro)

Terminal Primaria del

Transformador

Conector del Instrumento de prueba (Rojo)

Terminal Secundaria del Transformador

1U A (H1) 2U X1 1V B (H2) 2V X2 1W C (H3) 2W X3 1N Neutro (H0) 2N Neutro (X0)

Tabla 6. 4. Prueba de Relacin de transformacin

Posicin del Cambiador

(TAP)

PrimarioAlta

Tensin

SecundarioBaja

Tensin

Relacin de Transformacin Experimental

H0H1 X1X0 H0H2 X2X0 H0H3 X3X0

1 2 3 4

Secuencia de Fase _ _ _

65

6.4 Corriente de Excitacin y Prdidas Sin Carga

La prueba se realiza por medio del equipo para pruebas Hipotronics TTS-25.

1) Verificar el voltaje nominal del bobinado secundario y colocar el

transformador alimentador variable en la posicin adecuada para este nivel de

voltaje.

2) El equipo de prueba cuenta con tres terminales; Rojo (+) y Negro (-); con sus

respectivos terminales de medicin y verde (aterrizamiento), estas deben

colocarse respectivamente como se muestra la tabla 6.5, ilustrada en la figura

6.2. Por lo tanto se realizarn 3 ensayos.

Tabla 6. 5. Disposicin de las terminales para la prueba de Prdidas sin Carga

Equipo para Pruebas Hipotronics TTS-25 Transformador Alimentador Rojo Negro Verde Fase B Fase C X1 X0 Chasis X2 X3 X2 X0 Chasis X3 X1 X3 X0 Chasis X1 X2

66

Figura 6. 2 Conexin para la prueba de Prdidas sin Carga

3) Encender el interruptor MAIN POWER, BACK UP y el CURRENT METER

OVERLOAD. Los LEDs indicadores se encendern.

4) Al cerrar la puerta del cuarto de pruebas, se deshabilitar el indicador INTLK

OPEN, se debe accionar la llave y CONTROL POWER, adems de mantener

el interruptor de pie presionado.

5) Seleccionar el rango de corriente, por medio de la opcin CURRENT RANGE

y el mbito de voltaje con OUTPUT TAP.

6) Programar el medidor de potencias Yokogawa (POWER METER) en

transformacin de corriente 1/1 y transformacin de potencial 1/1.

7) Usando la perilla selectora TEST MODE, seleccionar la opcin LOSS,

encender el botn HIGH VOLTAGE simultneamente con el transformador

67

alimentador. Aumentar el voltaje de prueba con el control de RISE, hasta

llegar al valor nominal.

8) Cuando las medidas se desplieguen en el medidor de potencias es posible

congelar la medicin, por medio del botn HOLD, para completar los datos

en el cuadro correspondiente (Tabla 6.6).

9) Cuando la prueba se ha completado, se presiona el control LOWER y se apaga

el botn HIGH VOLTAGE y se des energiza el transformador alimentador.

Tambin se puede des energizar el equipo quitando la presin sobre el

interruptor de pie.

10) Repetir los pasos anteriores para los ensayos dispuestos en la tabla 6.5.

6.5 Prdidas con Carga e Impedancia

La prueba se realiza por medio del equipo para pruebas Hipotronics TTS-25.

1) Verificar posibles conexiones internas de los devanados con el chasis, para

conectar las terminales de datos de manera adecuada. La terminal que se

encuentre aterrizada siempre se conectar con el terminal de datos y

alimentacin negro.

2) Determinar los datos de placa del transformador estudiado (Voltaje, Corriente,

Potencia Nominal, porcentaje de Impedancia) tanto del lado del primario

como el secundario.

3) El equipo de prueba se conecta a las terminales primarias H1-H2 y se aterriza

el chasis. S