Pruebas Elect en Trafos

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PTD Campo de pruebasBG

PRUEBAS ELECTRICASPRUEBAS ELECTRICAS

EN TRANSFORMADORESEN TRANSFORMADORES

Campo de Pruebas

Agosto, 2008



CONTENIDOCONTENIDOGeneralidadesS.F.RAResistencia de Aislamiento o MeggerCapacitancia y Tangente Delta (Factor de Disipación) Relación de Transformación o TTR Resistencia de DevanadosPérdidas en Vacío y Corriente de ExcitaciónMedición del RuidoPérdidas en Carga e Impedancia de CortocircuitoImpedancia de secuencia CeroTensión Inducida y Descargas ParcialesTensión AplicadaImpulso Atmosférico e Impulso de ManiobraElevación de Temperatura



OBJETIVO PRINCIPAL DE LOS ENSAYOS A OBJETIVO PRINCIPAL DE LOS ENSAYOS A TRANSFORMADORES: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.



CLASIFICACION DE PRUEBAS SEGUN NORMA ANSICLASIFICACION DE PRUEBAS SEGUN NORMA ANSI

ENSAYO RUTINA DISEÑO ESPECIAL 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 (1) * Calentamiento * Nivel de Ruido * Impedancia de Secuencia Cero * Impulso de Maniobra * Capacidad y Tangente delta * Resistencia de Aislamiento * Descargas Parciales * Capacidad de Cortocircuito * Hermeticidad *

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



CLASIFICACION DE PRUEBAS SEGUN NORMA IECCLASIFICACION DE PRUEBAS SEGUN NORMA IEC

72,5<Um<170kV rutina no aplica especial rutina rutina

170<Um<300kV rutina rutina Nota 2.

rutina especial Nota 2.

rutina

Um>300 kV rutina rutina rutina especial rutina

Aislamiento no Uniforme

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



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

INDICA DESPLAZAMIENTOS EN EL NUCLEO O DEVANADOS

Razones para efectuar esta prueba:

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




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.




U V V W W U

f/Hz1.000e+002 1.000e+003 1.000e+004 1.000e+005

dB

-120

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10




N A N B N C

f/kHz5 10 20 50 100 200 500 1000

dB

-60

-50

-40

-30

-20

-10



RESISTENCIA DE AISLAMIENTO o MEGGERRESISTENCIA 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)




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 KVDurante 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.




CORRECCION POR TEMPERATURA

0369

12151821242730333639

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

TEM PERATURA (°C)

FAC

TOR



CAPACITANCIA Y TANGENTE DELTA DEL TRANSFORMADORCAPACITANCIA 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.



CAPACITANCIA Y TANGENTE DELTA DEL TRANSFORMADORCAPACITANCIA Y TANGENTE DELTA DEL TRANSFORMADOR



RELACION DE TRANSFORMACION (TTR)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



RELACION DE TRANSFORMACION (TTR)RELACION DE TRANSFORMACION (TTR)

H1

H2

H3X1

X2

X3

X0

Grupo de conexión Dyn1

H1(*) - H2 X0(*) - X2

H2(*) - H3 X0(*) - X3

H3(*) - H1 X0(*) - X1

Vectores paralelos y terminales con polaridad igual (*).

30°



RESISTENCIA DE DEVANADOSRESISTENCIA DE DEVANADOS

1. RESISTENCIA DE LOS DEVANADOS.

Objeto de la prueba.

• 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.



RESISTENCIA DE DEVANADOSRESISTENCIA DE DEVANADOS

Método voltaje-corriente.



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

Objetivos:

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 cargaVerificar el cumplimiento de las pérdidas en vacío ofrecidas al cliente

Conceptos:

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



Io

Un

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

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



PERDIDAS EN CARGA (PERDIDAS EN CARGA (PPkk) Y TENSION DE CORTOCIRCUITO () Y TENSION DE CORTOCIRCUITO (UUkk))

Objetivos:• Verificar que los valores de

pérdidas e impedancia cumplen lo ofrecido y los valores de diseño

• Emplear la condición de máximas pérdidas para evaluar el calentamiento del transformador dependiendo de la etapa de refrigeración en uso

• Verificar la operación del conmutador bajo carga

Conceptos:Las pérdidas en carga son las generadas por la circulación de corriente por los devanados. Están compuestas por : I2 R o circulación de corriente a través de los devanados y pérdidas adicionales originadas por corrientes parásitas en prensas, apantallamientos magnéticos y paredes del tanque.De igual manera el voltaje resultante de la circulación de corrientes nominales (impedancia) consta de dos componentes. Resistiva y reactiva, predominando esta última.



PERDIDAS EN CARGA Y TENSION DE CORTOCIRCUITOPERDIDAS EN CARGA Y TENSION DE CORTOCIRCUITO

In(BT)

In(AT)



ENSAYO DE TENSION INDUCIDAENSAYO DE TENSION INDUCIDA

Se emplea la misma conexión usada para pérdidas en vacío

Objetivos:Verificar el aislamiento entre espiras, secciones de la bobina yentre devanados de diferentes fasesSe realiza a frecuencias superiores a la nominal para evitar la saturación del núcleo al ser sometido a tensiones superiores.



ENSAYO DE TENSION INDUCIDAENSAYO DE TENSION INDUCIDA((MEDICION DE DESCARGAS PARCIALES)

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

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.



ENSAYO DE TENSION INDUCIDAENSAYO DE TENSION INDUCIDA((MEDICION DE DESCARGAS PARCIALES)



ENSAYO DE TENSION APLICADAENSAYO DE TENSION APLICADA

ObjetivosVerificar el aislamiento entre bobinas y de las bobinas con

respecto a tierra (tierra: núcleo, tanque, TC’s, ...)Verificar las distancias eléctricas exteriores e interioresDuración de 1 minuto con VAC a frecuencia nominalDetecta la presencia de aire en el aceite o en la estructura

aislante así como debilidad en el material



Las ondas aplicadas consecutivamente no deben cambiar para comprobar la calidad del aislamiento

ENSAYO DE IMPULSO ATMOSFERICOENSAYO DE IMPULSO ATMOSFERICO

OBJETIVOS: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



DIAGRAMA DE CONEXIONENSAYO DE IMPULSO ATMOSFERICOENSAYO DE IMPULSO ATMOSFERICO



ENSAYO DE IMPULSO DE MANIOBRAENSAYO 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



ESQUEMAS DE CONEXION

ENSAYO DE IMPULSO DE MANIOBRAENSAYO DE IMPULSO DE MANIOBRA



ENSAYO DE ELEVACION DE TEMPERATURAENSAYO DE ELEVACION DE TEMPERATURA

OBJETIVOS:Determinar las temperaturas de aceite, devanado y punto

caliente, en cada una de las etapas de refrigeración.El ensayo se realiza para la condición de mayores

pérdidas.El ensayo verifica el buen funcionamiento del equipo de

refrigeración.



Referencias:IEC 60076-3ANSI/IEEE C57.12.00 y C57.12.90D.J. Kraaij, Die Prüfung von Leistungstransformatoren

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