PRUEBAS REALIZADAS A TRANSFORMADORES DE POTENCIA

 Los transformadores de potencia son el eje central del sector de la distribución y transmisión de energía. Como tales, su estado es crítico para un funcionamiento fiable y libre de fallas. Cualquier falla puede tener consecuencias graves. Las sobrecargas resultantes de secciones de la red pueden producir cortes de gran alcance en el suministro y la producción. Una falla total del aislamiento puede provocar lesiones personales, así como inmensos daños materiales.

La sustitución preventiva después de un determinado número de años de servicio a menudo no es una alternativa económicamente viable, ya que los costos asociados a la sustitución de este activo pueden ser enormes y el envejecimiento depende de las condiciones en las cuales funciona el transformador. Este es el motivo por el cual se han establecido como la mejor opción las pruebas y diagnóstico de activos basados en el estado o en el tiempo. Los sistemas de monitoreo también pueden representar una solución eficaz si se sospecha la existencia de problemas o se ubican los transformadores en lugares de importancia estratégica (por ejemplo, en una central eléctrica).

Realizar periódicamente una serie de pruebas eléctricas estándar ha demostrado ser una manera eficaz de obtener una información fiable del estado de funcionamiento de los transformadores y una forma de ampliar su vida útil. Los cambios mecánicos en los devanados, problemas de contacto en el cambiador de tomas o en otras conexiones, devanados/bobinas en cortocircuito, así como interrupciones o cortocircuitos de líneas paralelas, pueden diagnosticarse de forma temprana mediante el uso de métodos de prueba convencionales. De esta forma pueden evitarse daños graves y costosos.

Estos métodos de pruebas convencionales incluyen la medición de varios parámetros, como la impedancia en cortocircuito, la relación de transformación, la corriente de magnetización, la resistencia del devanado y la resistencia dinámica del devanado del cambiador de tomas. Con nuestro sistema de pruebas, se puede utilizar un solo dispositivo para determinar de manera sencilla todos estos parámetros. Una vez completadas las pruebas, también se puede desmagnetizar el transformador.

RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN K

La razón de transformación K es el valor del cociente que resulta de dividir la cantidad de espiras del bobinado primario (N1) y del bobinado secundario (N2).

En un transformador al vacío (sin carga), las fuerzas electromotrices inducidas (E1 y E2) guardan un relación directa, por lo que también se puede determinar la relación de transformación con E1 y E2.

K= E1/E2

Otra forma de determinar la relación de transformación es partiendo de las intensidades (corrientes) nominales del bobinado primario y del bobinado secundario (I1 e I2), basado en la relación inversa que guardan con las fuerza electromotrices.

K= I2/I1

En el gráfico anterior se ilustran los parámetros de N1, N2, E1, E2, I1 e I2

De lo anterior se resume que la relación de transformación se determina:

K= N1/N2 = E1/E2 = I2/I1

Estas últimas ecuaciones no solo permiten obtener la relación de transformación K por diferentes medios, si no que permiten obtener los valores de voltaje, corriente y número de vueltas en los bobinados (N1 y N2) si se conocen el valor de K y uno o más de los otros parámetros

PRUEBAS DE LA CALIDAD DEL ACEITE

Las características físico-electro-químicas del aceite, el voltaje, la potencia, construcción y condiciones de servicio del transformador determinarán sí se debe seguir un programa anual de pruebas o uno más frecuente.

PRUEBAS FÍSICAS

Apariencia Visual. Se verifica que el aceite sea brillante y transparente, sin sedimentos, ni sólidos en suspensión.

Color. Es un número que indica el grado de refinación de un aceite nuevo, y en un aceite en servicio indica el grado de envejecimiento y/o contaminación.

Tensión Interfacial. Se miden Las características físico-electro-químicas del aceite, el voltaje, la potencia, construcción y condiciones de servicio del transformador determinarán sí se debe seguir un programa anual de pruebas o uno más frecuente.

PRUEBAS FÍSICAS

Apariencia Visual. Se verifica que el aceite sea brillante y transparente, sin sedimentos, ni sólidos en suspensión.

Color. Es un número que indica el grado de refinación de un aceite nuevo, y en un aceite en servicio indica el grado de envejecimiento y/o contaminación.

Tensión Interfacial. Se mide la concentración de moléculas polares en suspensión y en solución con el aceite; por lo tanto proporciona una medición muy precisa de los precursores de sedimento disuelto en el aceite mucho antes de que algún sedimento se precipite. por lo tanto proporciona una medición muy precisa de los precursores de sedimento disuelto en el aceite mucho antes de que algún sedimento se precipite.

PRUEBAS ELÉCTRICAS

Factor de Potencia. Es una de las pruebas más significativas para evaluar un aceite aislante. Un bajo factor de potencia indica bajas perdidas dieléctricas y un bajo nivel de contaminantes o bajo deterioro del aceite.

Rigidez Dieléctrica. Se mide el voltaje en el cual el aceite tiene una ruptura. Dicha prueba es muy útil en campo, ya que indica la presencia de agentes contaminantes como agua; aunque un buen valor de rigidez dieléctrica no garantiza la ausencia de ácidos y sedimentos.

PRUEBAS QUÍMICAS

Contenido de Humedad. Un bajo contenido de agua, refleja en el aceite una alta rigidez dieléctrica, minimiza la oxidación del aceite y la corrosión de los metales del transformador.

Numero de Neutralización. Es un número usado como medida de los constituyentes ácidos presentes en un aceite. Un valor bajo, indica una baja conducción eléctrica y baja corrosión.

¿QUÉ ES UNA PRUEBA DE RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO?

Una prueba de resistencia del aislamiento mide la resistencia que presenta un material de aislamiento al flujo de corriente que se genera al aplicar un voltaje CC. El potencial CC se aplica normalmente entre los conductores que transportan la corriente y la tierra. Esta prueba generalmente se realiza en un producto luego de que se fabrica, instala o repara. También se realiza comúnmente como una prueba de rutina de mantenimiento en productos, tales como motores o generadores, y puede ayudar a predecir si el producto fallará.

¿CUÁL ES LA DIFERENCIA ENTRE UN MEGAOHMÍMETRO Y UN PROBADOR DE RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO?

Son esencialmente lo mismo. Un megaohmímetro se refiere al instrumento cuyo medidor está usualmente adaptado para su lectura en MΩ (millones de Ω). Un probador de resistencia del aislamiento se refiere al instrumento que mide la resistencia del sistema de aislamiento de un producto.

¿CUÁL ES LA DIFERENCIA ENTRE UNA PRUEBA HIPOT Y UNA PRUEBA DE RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO?

La prueba de resistencia del aislamiento es una prueba cualitativa, que entrega una indicación de la calidad relativa del sistema de aislamiento de un producto. Esta es una prueba ideal para estudiar, medir y registrar la estabilidad a largo plazo de los materiales de aislamiento a través del tiempo. La prueba Hipot se especifica comúnmente como una prueba de la línea de producción para productos eléctricos. La prueba Hipot aplica un voltaje excesivo entre las partes del DUT que transportan corriente y las que no, para someter a esfuerzo al sistema de aislamiento y verificar su integridad. La prueba Hipot es una prueba más rigurosa y es más a menudo un probador de máximo y mínimo, en donde una prueba IR (resistencia del aislamiento) se hace a un potencial más bajo.

¿CUÁL SE CONSIDERA UNA LECTURA ACEPTABLE DE RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO?

Las lecturas aceptables de resistencia del aislamiento pueden variar, dependiendo del estándar. Un método práctico común para la maquinaria giratoria de gran tamaño es "1 megaohmio por cada 1.000 voltios de voltaje de funcionamiento más 1 megaohmio". Entonces, si un producto funciona por debajo de los 1.000 voltios, la lectura mínima aceptable de IR sería 2 megaohmios.

PERDIDAS EN CORTOCIRCUITO

Una forma de determinar las pérdidas en los bobinados de un transformador es mediante la prueba de cortocircuito.

Para lograr esto se alimenta el bobinado primario bajo un voltaje de valor tal, que estando cerrado en cortocircuito el bobinado secundario, sean recorridos ambos bobinados por intensidades de corriente iguales a sus valores nominales respectivos

La potencia absorbida por el transformador en estas condiciones corresponde exactamente a las pérdidas totales en el cobre del conjunto de los dos bobinados. En efecto las pérdidas de potencia “totales” es el resultado de la pérdidas en el núcleo (Ph) más las pérdidas en el cobre de los bobinados (Pcu).

           

Pérdidas totales = Ph + Pcu

PERDIDAS EN VACIÓ

El ensayo en vacío proporciona, a través de las medidas de tensión, intensidad y potencia en el b valores directos de la potencia perdida en el hierro, y deja

abierto el bobinado secundario. Por lo tanto, este bobinado no será recorrido por ninguna intensidad, y no se tendrán en cuenta los ínfimos valores de las pérdidas en el cobre para este ensayo.

Los principales datos que hay que determinar en el ensayo en vacío son:

Las pérdidas en el hierro a través de la lectura del vatímetro (W1) en el bobinado primario, entendiendo que la P10 es la potencia medida en el vatímetro (W1).

(PFe = P10)

La intensidad en vacío del primario a través del amperímetro

La relación de transformación (m):

m=Uln/U20

 La potencia aparente en vacío: S sap =Uln . I l0

IMPORTANCIA

las pruebas de transformadores se subestima con frecuencia. Mediante una prueba antes del uso inicial pueden reducirse significativamente los riesgos como el de confundir los transformadores de medida para medición y protección o el de mezclar las conexiones. Al mismo tiempo, pueden detectarse los daños en el interior de un transformador de medida causados, por ejemplo, durante el transporte.  También pueden identificarse en una fase temprana los cambios en un transformador de medida causados, por ejemplo, por el envejecimiento del aislamiento.