Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
La iluminación es un fenómeno común en las líneas de transmisión debido a su gran altura. Este rayo en el conductor de línea provoca voltaje de impulso. El equipo terminal de la línea de transmisión, como el transformador de potencia , experimenta estos voltajes de impulso de rayo. Nuevamente, durante todo tipo de operación de conmutación en línea en el sistema, se producirán impulsos de conmutación en la red. La magnitud de los impulsos de conmutación puede ser aproximadamente 3,5 veces el voltaje del sistema.
El aislamiento es uno de los componentes más importantes de un transformador. Cualquier debilidad en el aislamiento puede causar la falla del transformador. Para asegurar la efectividad del sistema de aislamiento de un transformador, debe confirmar la prueba dieléctrica. Pero la prueba de resistencia a la frecuencia industrial por sí sola no puede ser adecuada para demostrar la rigidez dieléctrica de un transformador. Es por eso que la prueba de impulso del transformador se realizó en él. Tanto la prueba de choque de rayo y la conmutación prueba de impulso se incluyen en esta categoría de la prueba.
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Impulso relámpago
El impulso del rayo es un fenómeno natural puro. Por lo tanto, es muy difícil predecir la forma de onda real de una perturbación por rayo. A partir de los datos recopilados sobre los rayos naturales, se puede concluir que la perturbación del sistema debida al impacto de un rayo natural se puede representar mediante tres formas de onda básicas.
- Ola completa
- Ola cortada y
- Frente de ola
Aunque la perturbación real del impulso del rayo puede no tener exactamente estas tres formas, definiendo estas ondas se puede establecer una rigidez dieléctrica de impulso mínima de un transformador.
Si la perturbación de la iluminación viaja una cierta distancia a lo largo de la línea de transmisión antes de llegar al transformador , su forma de onda puede acercarse a la onda completa. Si durante el viaje, si se produce un destello en cualquier aislante de la línea de transmisión, después de que se haya alcanzado el pico de la onda, la onda puede convertirse en una onda cortada.
Si el rayo golpea directamente los terminales del transformador, el voltaje de impulso aumenta rápidamente hasta que es aliviado por un relámpago. En el instante del relámpago, el voltaje colapsa repentinamente y puede formar el frente de forma de onda.
El efecto de estas formas de onda en el aislamiento del transformador puede ser diferente entre sí. No vamos a discutir aquí en detalle qué tipo de formas de onda de voltaje de impulso causa qué tipo de falla en el transformador. Pero cualquiera que sea la forma de la onda de voltaje de perturbación del rayo, todas ellas pueden causar fallas de aislamiento en el transformador. Por lo tanto , la prueba de impulso de iluminación del transformador es una de las pruebas de tipo de transformador más importantes.
Impulso de cambio
A través de estudios y observaciones, se revela que el voltaje de conmutación o el impulso de conmutación pueden tener un tiempo frontal de varios cientos de microsegundos y este voltaje puede amortiguarse periódicamente. El IEC – 600060 ha adoptado para su prueba de impulso de conmutación, una onda larga que tiene un tiempo de frente de 250 μs y un tiempo de valor medio de 2500 μs con tolerancias.
El propósito de la prueba de voltaje de impulso es asegurar que el aislamiento del transformador resista la sobretensión del rayo que puede ocurrir en servicio.
El diseño del generador de impulsos se basa en el circuito de Marx. El diagrama de circuito básico se muestra en la Figura anterior. Los condensadores de impulso C s (12 condensadores de 750 ηF) se cargan en paralelo a través de las resistencias de carga R c (28 kΩ) (tensión de carga máxima permitida 200 kV). Cuando la tensión de carga ha alcanzado el valor requerido, la ruptura de la descarga de chispas F 1 se inicia mediante un impulso de disparo externo. Cuando F 1 se rompe, aumenta el potencial de la siguiente etapa (puntos B y C). Debido a que las resistencias en serie R s tienen un valor óhmico bajo en comparación con las resistencias de descarga R b (4,5 kΩ) y la resistencia de carga R c, Y puesto que la baja impedancia resistencia de descarga R una está separada desde el circuito por el chispero auxiliar F al , la diferencia de potencial a través del chispero F 2 se eleva considerablemente y la descomposición de F 2 se inicia.
Por lo tanto, se hace que los descargadores de chispas se rompan en secuencia. En consecuencia, los condensadores se descargan en conexión en serie. Las resistencias de descarga de alta resistencia R b están dimensionadas para impulsos de conmutación y las resistencias de descarga de baja resistencia R a para impulsos tipo rayo. Las resistencias R a se conectan en paralelo con las resistencias R b , cuando se rompen los descargadores de chispas auxiliares, con un retardo de unos pocos cientos de nanosegundos.
La disposición es necesaria para asegurar el funcionamiento del generador.
La forma de onda y el valor pico de la tensión de impulso se miden mediante un sistema de análisis de impulsos (DIAS 733) que se conectan al divisor de tensión . El voltaje requerido se obtiene seleccionando un número adecuado de etapas conectadas en serie y ajustando el voltaje de carga. Para obtener la energía de descarga necesaria se pueden utilizar conexiones en paralelo o en serie-paralelo del generador. En estos casos, algunos de los condensadores se conectan en paralelo durante la descarga.
La forma de impulso requerida se obtiene mediante la selección adecuada de la serie y las resistencias de descarga del generador.
El tiempo de frente se puede calcular aproximadamente a partir de la ecuación:
Para R 1 >> R 2 y C g >> C (15.1)
T t = .RC123
y el valor medio tiempo a medio de la ecuación
T ≈ 0,7.RC
En la práctica, el circuito de prueba se dimensiona según la experiencia.
Realización de la prueba de impulso
La prueba se realiza con impulsos tipo rayo estándar de polaridad negativa. El tiempo frontal (T 1 ) y el tiempo hasta la mitad del valor (T 2 ) se definen de acuerdo con la norma.
Impulso de rayo estándar Tiempo de
frente T 1 = 1,2 μs ± 30%
Tiempo hasta la mitad del valor T 2 = 50 μs ± 20%
En la práctica, la forma del impulso puede desviarse del impulso estándar cuando se prueban devanados de bajo voltaje de alta potencia nominal y devanados de alta capacitancia de entrada. La prueba de impulso se realiza con voltajes de polaridad negativa para evitar destellos erráticos en el aislamiento externo y el circuito de prueba. Los ajustes de forma de onda son necesarios para la mayoría de los objetos de prueba. La experiencia obtenida de los resultados de las pruebas en unidades similares o un eventual cálculo previo puede proporcionar una guía para la selección de componentes para el circuito de conformación de ondas.
La secuencia de prueba consta de un impulso de referencia (R W ) al 75% de la amplitud total seguido del número especificado de aplicaciones de voltaje a la amplitud completa (F W ) (de acuerdo con IEC 60076-3 tres impulsos completos). El equipo para el registro de señales de tensión y corriente consta de un registrador digital de transitorios, monitor, computadora, plotter e impresora. Las grabaciones en los dos niveles se pueden comparar directamente para la indicación de fallas. Para los transformadores de regulación se prueba una fase con el cambiador de tomas bajo carga configurado para la tensión nominal y las otras dos fases se prueban en cada una de las posiciones extremas.
Conexión de prueba de impulso
Todas las pruebas dieléctricas verifican el nivel de aislamiento del trabajo. El generador de impulsos se utiliza para producir la onda de impulso de voltaje especificado de onda de 1.2 / 50 microsegundos. Un impulso de voltaje reducido entre el 50 y el 75% del voltaje de prueba total y los siguientes tres impulsos a voltaje completo.
Para un transformador trifásico , el impulso se lleva a cabo en las tres fases en sucesión.
El voltaje se aplica en cada uno de los terminales de línea en sucesión, manteniendo los otros terminales conectados a tierra.
Las formas de onda de corriente y voltaje se registran en el osciloscopio y cualquier distorsión en la forma de onda es el criterio de falla.
