Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Para confirmar las especificaciones y el rendimiento de un transformador de potencia eléctrica , debe pasar por una serie de procedimientos de prueba. Algunas pruebas se realizan en las instalaciones de un fabricante de transformadores antes de entregar el transformador.
Fabricantes de transformadores realizan dos tipos principales de pruebas de transformadores – Tipo de prueba del transformador y de las pruebas de rutina de transformador .
Algunas pruebas de transformadores también se llevan a cabo en el sitio del consumidor antes de la puesta en servicio y también periódicamente de manera regular y de emergencia a lo largo de su vida útil.
Indice de contenidos
- Tipo de prueba de transformador
- Tipo de prueba de transformador
- Pruebas de rutina del transformador
- Pruebas especiales de transformador
- Medición de la resistencia del devanado del transformador
- Prueba de relación de transformador
- Prueba de equilibrio magnético del transformador
- Prueba de corriente magnetizante del transformador
- Prueba de grupo de vectores del transformador
- Prueba de resistencia de aislamiento o prueba de Megger del transformador
- Pruebas dieléctricas del transformador
- Prueba de aumento de temperatura del transformador
Tipo de prueba de transformador
Pruebas realizadas en fábrica
- Pruebas de tipo
- Pruebas de rutina
- Ensayos especiales
Pruebas realizadas en el sitio
- Pruebas previas a la puesta en servicio
- Pruebas periódicas de monitoreo de condición
- Pruebas de emergencia
Tipo de prueba de transformador
Para demostrar que el transformador cumple con las especificaciones del cliente y las expectativas de diseño, el transformador debe pasar por diferentes procedimientos de prueba en las instalaciones del fabricante. Se llevan a cabo algunas pruebas de transformadores para confirmar la expectativa de diseño básica de ese transformador. Estas pruebas se realizan principalmente en una unidad prototipo, no en todas las unidades fabricadas en un lote. La prueba de tipo de transformador confirma los criterios de diseño principales y básicos de un lote de producción.
Pruebas de rutina del transformador
Las pruebas de rutina del transformador son principalmente para confirmar el rendimiento operativo de la unidad individual en un lote de producción. Se realizan pruebas de rutina en cada unidad fabricada.
Pruebas especiales de transformador
Se realizan pruebas especiales del transformador según los requisitos del cliente para obtener información útil para el usuario durante la operación o mantenimiento del transformador.
Prueba previa a la puesta en servicio del transformador
Además de estos, el transformador también pasa por algunas otras pruebas, realizadas en él, antes de la puesta en servicio real del transformador en el sitio. La prueba del transformador realizada antes de la puesta en servicio del transformador en el sitio se denomina prueba previa a la puesta en servicio del transformador. Estas pruebas se realizan para evaluar el estado del transformador después de la instalación y comparar los resultados de todas las pruebas de baja tensión con los informes de prueba de fábrica.
Las pruebas de tipo de transformador incluyen:
- Prueba de resistencia de bobinado del transformador.
- Prueba de relación de transformador
- Prueba de grupo de vector de transformador
- Medición de voltaje de impedancia / impedancia de cortocircuito (derivación principal) y pérdida de carga (prueba de cortocircuito)
- Medición de corriente y pérdida sin carga ( prueba de circuito abierto )
- Medida de la resistencia de aislamiento.
- Pruebas dieléctricas de transformador.
- Prueba de aumento de temperatura del transformador
- Pruebas en cambiador de tomas bajo carga
- Pruebas de vacío en tanque y radiadores.
Las pruebas de rutina del transformador incluyen
- Prueba de resistencia de bobinado del transformador.
- Prueba de relación de transformador
- Prueba de grupo de vector de transformador
- Medición de voltaje de impedancia / impedancia de cortocircuito (derivación principal) y pérdida de carga ( prueba de cortocircuito )
- Medición de corriente y pérdida sin carga (prueba de circuito abierto)
- Medida de la resistencia de aislamiento.
- Ensayos dieléctricos de transformador.
- Ensayos en cambiador de tomas bajo carga.
- Prueba de presión de aceite en el transformador para verificar que no haya fugas en las juntas y empaquetaduras.
Eso significa que las pruebas de rutina del transformador incluyen todas las pruebas de tipo, excepto las pruebas de aumento de temperatura y vacío. Se incluye la prueba de presión de aceite en el transformador para verificar que no haya fugas en las juntas y empaquetaduras.
Las pruebas especiales de transformador incluyen
- Ensayos dieléctricos.
- Medida de impedancia de secuencia cero de transformadores trifásicos
- Prueba de cortocircuito
- Medición del nivel de ruido acústico
- Medida de los armónicos de la corriente en vacío.
- Medida de la potencia absorbida por los ventiladores y bombas de aceite.
- Pruebas de componentes / accesorios adquiridos , como relé buchhloz , indicadores de temperatura, dispositivos de alivio de presión, sistema de conservación de aceite, etc.
Medición de la resistencia del devanado del transformador
La medición de la resistencia del devanado del transformador se lleva a cabo para calcular las pérdidas de I 2 R y para calcular la temperatura del devanado al final de una prueba de aumento de temperatura. Se lleva a cabo como prueba de tipo y como prueba de rutina. También se realiza en el sitio para garantizar la salubridad de un transformador que es para verificar conexiones sueltas, hilos rotos de conductor, alta resistencia de contacto en cambiadores de tomas, cables y bujes de alto voltaje, etc.
Existen diferentes métodos para medir el devanado del transformador, así mismo:
- Método de medición de corriente-voltaje de la resistencia del devanado.
- Método puente de medición de la resistencia del devanado.
- Método de puente Kelvin para medir la resistencia de los devanados.
- Medición de la resistencia del devanado mediante el kit de medición automática de la resistencia del devanado.
Nota: La medición de la resistencia del devanado del transformador se debe realizar en cada toma.
Prueba de relación de transformador
El rendimiento de un transformador depende en gran medida de la perfección de vueltas específicas o de la relación de voltaje del transformador. Por lo tanto, la prueba de relación del transformador es una prueba de tipo esencial de transformador . Esta prueba también se realizó como una prueba de rutina del transformador. Por lo tanto, para garantizar el rendimiento adecuado del transformador de energía eléctrica , la prueba de voltaje y relación de giro del transformador es una de las pruebas importantes.
El procedimiento de la prueba de relación de transformación es simple. Solo aplicamos un suministro trifásico de 415 V al devanado de alta tensión, manteniendo abierto el devanado de baja tensión. Medimos los voltajes inducidos en los terminales HV y LV del transformador para averiguar la relación de voltaje real del transformador. Repetimos la prueba para todas las posiciones del grifo por separado.
Prueba de equilibrio magnético del transformador
La prueba de equilibrio magnético del transformador se realiza solo en transformadores trifásicos para verificar el desequilibrio en el circuito magnético .
Procedimiento de prueba de equilibrio magnético del transformador
- Mantenga el cambiador de tomas del transformador en posición normal.
- Ahora desconecte el neutro del transformador de tierra.
- A continuación, aplique alimentación monofásica de 230 V CA a través de uno de los terminales del devanado de alta tensión y el terminal neutro.
- Mida el voltaje en otros dos terminales de AT con respecto al terminal neutro.
- Repita la prueba para cada una de las tres fases.
En el caso de un autotransformador , también se debe repetir una prueba de equilibrio magnético del transformador para el devanado de BT.
Hay tres ramas colocadas una al lado de la otra en un núcleo del transformador. Un devanado de fase está enrollado en una rama. El voltaje inducido en diferentes fases depende de la posición respectiva de la extremidad en el núcleo. La tensión inducida en las diferentes fases de un transformador con respecto a los terminales neutros que se indican en la tabla siguiente.
Prueba de corriente magnetizante del transformador
La prueba de corriente de magnetización del transformador se realiza para localizar defectos en la estructura del núcleo magnético, desplazamiento de los devanados, fallas en el aislamiento entre vueltas o problemas en los cambiadores de tomas. Estas condiciones cambian la renuencia efectiva del circuito magnético, afectando así la corriente requerida para establecer el flujo en el núcleo.
- Mantenga el cambiador de tomas en la posición más baja y abra todos los terminales IV y LV
- A continuación, aplique alimentación trifásica de 415 V en los terminales de línea para transformadores trifásicos y alimentación monofásica de 230 V en transformadores monofásicos.
- Mida la tensión y la corriente de alimentación en cada fase
- Ahora repita la prueba de corriente de magnetización de la prueba del transformador manteniendo el cambiador de tomas en posición normal
- Repita la prueba manteniendo el grifo en la posición más alta
Normalmente, hay dos lecturas superiores similares en dos fases de la rama exterior en el núcleo del transformador y una lectura más baja en la fase de la rama central, en el caso de los transformadores trifásicos.
Un acuerdo dentro del 30% de la corriente de excitación medida con la prueba anterior generalmente se considera satisfactorio. Si el valor de la corriente de excitación medido es 50 veces mayor que el valor medido durante la prueba de fábrica, existe la posibilidad de una falla en el devanado que necesita un análisis más detallado.
Precaución: Esta prueba de corriente de magnetización de un transformador debe realizarse antes de la medición de la resistencia de CC.
Prueba de grupo de vectores del transformador
En un transformador trifásico , es fundamental realizar una prueba de grupo vectorial del transformador. La agrupación de vectores adecuada en un transformador es un criterio esencial para el funcionamiento en paralelo de los transformadores .
Hay varias conexiones internas de transformador trifásico disponibles en el mercado. Estas diversas conexiones dan varias magnitudes y fases de la tensión secundaria; la magnitud se puede ajustar para el funcionamiento en paralelo mediante la elección adecuada de la relación de giro, pero la divergencia de fase no se puede compensar.
Entonces tenemos que elegir un transformador adecuado para operación en paralelo cuya secuencia de fase y divergencia de fase sean las mismas. Todos los transformadores con el mismo vector de tierra tienen la misma secuencia de fase y divergencia de fase entre primario y secundario.
Antes de adquirir un transformador de energía eléctrica, debe asegurarse del grupo de vectores del transformador, ya sea que se corresponda con su sistema existente o no. La prueba de grupo de vectores del transformador confirma sus requisitos.
Prueba de resistencia de aislamiento o prueba de Megger del transformador
La prueba de resistencia de aislamiento del transformador es una prueba de tipo esencial. Esta prueba se lleva a cabo para garantizar la salubridad del sistema de aislamiento general de un transformador de energía eléctrica.
Procedimiento de prueba de resistencia de aislamiento del transformador
- Desconecte todos los terminales de línea y neutro del transformador.
- Los cables Megger se conectarán a los espárragos de los bujes de BT y AT para medir el valor de IR de la resistencia de aislamiento entre los devanados de BT y HV
- Los cables Megger se conectarán a los espárragos del buje de AT y al punto de tierra del tanque del transformador para medir el valor de IR de la resistencia de aislamiento entre los devanados de AT y la tierra
- Los cables Megger se conectarán a los espárragos del buje de BT y al punto de tierra del tanque del transformador para medir el valor de IR de la resistencia de aislamiento entre los devanados de BT y la tierra.
NB: No es necesario realizar la prueba de resistencia de aislamiento del transformador por fase en el transformador trifásico. Los valores de IR se toman entre los devanados colectivamente porque todos los devanados del lado de AT están conectados internamente entre sí para formar estrella o delta y también todos los devanados del lado de BT están conectados internamente entre sí para formar estrella o delta.
Las medidas se tomarán de la siguiente manera:
- Para autotransformador: HV-IV a LV, HV-IV a E, LV a E.
- Para transformador de dos devanados: HV a LV, HV a E, LV a E.
- Transformadores de tres devanados: HV a IV, HV a LV, IV a LV, HV a E, IV a E, LV a E.
- La temperatura del aceite debe tenerse en cuenta en el momento de la prueba de resistencia de aislamiento del transformador , ya que el valor de IR del aceite aislante del transformador puede variar con la temperatura.
- Los valores de IR se registrarán a intervalos de 15 segundos, 1 minuto y 10 minutos.
- Con la duración de la aplicación de voltaje, el valor de IR aumenta. El aumento de IR es una indicación de sequedad del aislamiento.
- Coeficiente de absorción = valor de 1 minuto / 15 segundos. valor.
- Índice de polarización = valor de 10 minutos / valor de 1 minuto.
Pruebas dieléctricas del transformador
La prueba dieléctrica de un transformador es un tipo de prueba de aislamiento. Esta prueba se realiza para asegurar la resistencia de aislamiento general esperada del transformador. Se realizan varias pruebas para garantizar la calidad requerida del aislamiento del transformador; la prueba dieléctrica es una de ellas. La prueba dieléctrica del transformador se realiza en dos pasos diferentes.
La primera se llama Prueba de resistencia de voltaje de fuente separada del transformador, donde se aplica un voltaje de frecuencia de potencia monofásico del nivel prescrito en el devanado del transformador bajo prueba durante 60 segundos mientras que los otros devanados y el tanque están conectados a tierra, y se observa que si ocurre alguna falla de aislamiento o no durante la prueba.
La segunda es la prueba de voltaje inducido del transformador donde, voltaje trifásico, el doble del voltaje secundario nominal se aplica al devanado secundario durante 60 segundos manteniendo el primario del transformador en circuito abierto.
La frecuencia del voltaje aplicado también debe ser el doble de la frecuencia industrial. Aquí también si no hay falla de aislamiento, la prueba es exitosa.
Además de las pruebas dieléctricas de los transformadores, existen otros tipos de pruebas para verificar el aislamiento del transformador, como la prueba de impulso de rayo, la prueba de impulso de conmutación y la prueba de descarga parcial.
Prueba de voltaje inducido del transformador
La prueba de voltaje inducido del transformador está destinada a verificar el aislamiento entre espiras y el extremo de la línea, así como el aislamiento principal a tierra y entre devanados.
- Mantenga abierto el devanado primario del transformador.
- Aplique voltaje trifásico al devanado secundario. El voltaje aplicado debe ser el doble del voltaje nominal del devanado secundario en magnitud y frecuencia.
- La duración de la prueba será de 60 segundos.
- La prueba comenzará con una tensión inferior a 1/3 de la tensión total de prueba y se aumentará rápidamente hasta el valor deseado.
La prueba es satisfactoria si no se produce ninguna avería a pleno voltaje de prueba durante la prueba.
Prueba de aumento de temperatura del transformador
La prueba de aumento de temperatura del transformador se incluye en la prueba de tipo de transformador . En esta prueba, verificamos si el límite de aumento de temperatura del devanado del transformador y el aceite según la especificación o no. En esta prueba de tipo del transformador, tenemos que verificar el aumento de temperatura del aceite, así como los límites de aumento de temperatura del devanado de un transformador eléctrico.
