ESPOL
LABORATORIO DE SISTEMAS DE POTENCIA
PRÁCTICA #4 MEDICION DE AISLAMIENTO Y RELACION DEL TRANSFORMADOR (DISTRIBUCION)
NOMBRE:
Edison Javier Martínez Muñoz
PARALELO:
4
PROFESOR:
Ing. Diana Cervantes
OBJETIVOS
Determinar la cantidad de humedad e impurezas que contienen los aislamientos del transformador
Determinar por medio del método del transformador patrón (T.T.R), la relación de transformación del equipo bajo prueba.
MARCO TEORICO PRUEBA DE RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO
La prueba de resistencia de aislamiento se realiza en fábrica y campo, después de que el transformador ha terminado su proceso de secado y se encuentra a una temperatura º º entre 0 C y 40 C. La prueba se efectúa con un aparato conocido como medidor de resistencia de aislamiento o megóhmetro y comúnmente pero erróneamente llamado “MEGGER”, a una tensión de 1000 V, durante 10 minutos.
El análisis de resultados se realiza con los valores obtenidos y corregidos a º 20 C; El criterio de aceptación ó de rechazo es fijado por el fabricante. Así mismo, deberá de analizarse el incremento de la resistencia entre el primer minuto y el décimo minuto. El cociente de dividir el valor de resistencia de aislamiento a 10 minutos y el valor a 1 minuto, dará un número mayor a la unidad, que se conoce como índice de polarización (IP):
Los resultados de la prueba de resistencia de aislamiento se ven afectados por la temperatura ambiente al momento de efectuar la prueba, por lo que se tienen que ajustar empleando ciertos factores de corrección (K), los cuales se pueden tomar de la tabla 1
Diagrama de conexiones.
La prueba de resistencia de aislamiento de un transformador debe involucrar las siguientes maniobras de conexión y se representan en la figura 1 en forma esquemática:
Alta tensión contra baja tensión más tierra.
Baja tensión contra alta tensión más tierra.
Alta tensión contra baja tensión.
PRUEBA DE RELACION DE TRANSFORMACION La relación de transformación se deduce de dividir el número de vueltas del devanado primario entre el número de vueltas del devanado secundario, o el resultado de dividir la tensión en el devanado primario entre la tensión del devanado secundario, ambas tensiones de línea a neutro de las fases. Matemáticamente, la relación de transformador se puede expresar como:
Dónde: a: Relación de transformación. V1 y V2: Tensiones en las terminales del devanado primario y secundario, V. I1 y I2: Corrientes en el devanado primario y secundario, A.
Básicamente existen tres métodos para determinar la relación de transformación de un transformador:
Métodos de los vóltmetros.
Método de los potenciómetros.
Método del transformador patrón. Transformer Turn Ratio (TTR).
Solo se mencionara el método del transformador patrón (TTR); ya que es el método más usual y conveniente para determinar la relación de transformación transformador.
a
en un
Principio de operación del transformador patrón (TTR)
El T.T.R opera bajo el principio de dos transformadores con la misma relación de transformación, que al conectarse en paralelo y ser excitados, con una pequeña diferencia en la relación de alguno, circulará una corriente relativamente grande entre ambos. En la figura 2 el transformador patrón se conecta en paralelo con el transformador bajo prueba, con un galvanómetro conectado en serie con las bobinas secundarias de ambos transformadores. Al excitar las bobinas primarias y el galvanómetro no detecte deflexión (no circula corriente a través de él), se puede decir que tienen la misma relación de transformación. Para equilibrar el galvanómetro en el T.T.R, es necesario variar la posición de los selectores (S1, S2, S3 y S4). Al mover la posición de los selectores, lo que se hace es variar el número de vueltas del devanado secundario del transformador patrón. Aplicación del T.T.R. Es un equipo diseñado para mediciones de relación de transformación “a” en
transformadores, autotransformadores y reguladores de tensión.
En la
figura 3 se
muestra las conexiones de prueba, conectando un segundo T.T.R. si se requiere una mayor relación. El T.T.R. es práctico para analizar las siguientes condiciones en los transformadores:
Comprobar la relación de transformación en equipos nuevos, reparados o rebobinados.
Identificar y determinar terminales, derivaciones (taps) y su conexión interna.
Determinar y comprobar polaridad, continuidad y falsos contactos.
Pruebas de rutina y detección de fallas incipientes.
Identificar espiras en cortocircuito.
Interpretación de los resultados.
Para interpretar los resultados es necesario calcular el porciento de diferencia que existe entre los valores medidos y los teóricos, con ayuda de la siguiente ecuación:
Nota: El porciento de diferencia no debe ser mayor al 0.5%.
PROCEDIEMIENTO PRUEBA DE RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO 1.
Verifique que el equipo este desconectado de su voltaje de alimentación.
2.
Conecte a tierra la carcasa del transformador.
3.
Conecte al Megger los terminales: rojo (+), negro (-) y verde (GND)
4.
Realice las conexiones en los devanados del transformador según el diagrama: a. Primario versus Tierra (Ver figura 1a) b. Secundario versus Tierra (Ver figura 1b). c. Primario versus Secundario (Ver figura1c).
5.
Conecte el Megger según el tipo de conexión a realizarse.
6.
Seleccione el valor de voltaje y el tiempo de duración de la prueba.
7.
Realice las lecturas de la resistencia cada 30 segundos.
PRUEBA DE RELACION DE TRANSFORMACION 1.
Verifique que el transformador este desenergizado.
2.
Conecte el bushing de alta y baja, por medio de las pinzas al DTR 8500 como se muestra en el diagrama 1.
3.
Varíe la posición de tap de transformador, los cuales van del 1 al 5.
4.
Encienda el equipo y presione el botón TEST.
5.
Realice las lecturas del número de espiras con las diferentes posiciones del tap de transformador.
6.
Obtenga los valores de PI y DAR de acuerdo a las mediciones.
ESQUEMAS Y TABLAS
Figura 1 “Esquema de conexiones de un transformador para la prueba de resistencia de aislamiento ”.
Figura 2: “Esquema para la prueba de relación de transformación ”.
Figura 3 “Secuencia de conexiones para la prueba de relación de transformación y polaridad, en un transformador delta-estrella ”.
Tabla 1 Factores de resistencia de aislamiento por temperatura a 20 ºC
Diagrama 1. Diagrama de conexión para medir la relación de es piras de un transformador
EQUIPOS Y MATERIALES
MIT 520/2 Megger. Transformador de distribución monofasico ubicado en el laboratorio(Transformador de prueba)
DTR 8500 analizador de relación de transformación. Guantes de Nitrilo
Gafas protectoras
Cables de conexión.
TABLAS DE RESULTADOS Experimento#1 PRUEBA DE RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO
TIEMPO
PRIMARIO SECUNDARIO PRIMARIO VS. VS. VS. TIERRA SECUNDARIO TIERRA V = 10000 [V] V = 500 [V] V = 10000[V] RESISTENCIA (MΩ) RESISTENCIA (MΩ) RESISTENCIA (MΩ)
0:30
573
98.9
59.8
1:00
595
97.0
59.7
2:00
607
95.1
59.0
3:00
611
93.9
58.1
4:00
608
93.0
57.1
5:00
604
92.3
56.0
6:00
599
91.8
55.1
7:00
594
91.3
54.3
8:00
588
90.9
53.5
9:00
584
90.5
52.9
10:00
579
90.2
52.5
PI
0.97
0.93
0.88
DAR
1.04
0.98
1.00
Experimento#2 PRUEBA DE RELACION DE TRANSFORMACION X1 X2
TAP n 1(100%Vn) 2(97.5%Vn) 3(95%Vn) 4(92.5%Vn) 5(90%Vn)
19.831 19.332 18.832 18.331 17.831
X2 – X3 Ie (mA) 3 3 4 4 4
n 19.831 19.333 18.832 18.331 17.831
X1 – X3 Ie (mA) 3 3 4 4 4
n 9.9157 9.6655 9.4155 9.1646 8.9146
Ie (mA) 3 4 4 4 4
ANALISIS DE RESULTADOS Para poder realizar las pruebas de resistencia de aislamiento y de número de espiras escogimos un trasformador de 10 KVA. Como nos damos cuenta en la tabla de resultados de la resistencia de aislamiento escogimos dos niveles de voltaje uno de 500 y otro de 10000 escogimos 500 cuando se trabajó en el lado de baja tensión por que sería muy peligroso tener un alto voltaje ya que este se reflejaría en el lado de alta tensión y podría una persona tocar accidentalmente y sufrir devastas consecuencias. Como vemos los resultados de la corriente de polarización (PI) nos da un valor menores a 1 y debajo de 1 podemos decir que su nivel de aislamiento es muy malo ya que para que este en un estado excelente la PI debe ser mayor a 4 Para la prueba para determinar el número de relación de espiras se hizo variar el tap del transformador en el lado de baja tensión removiendo la tapa del mismo y viendo la tabla de resultados vemos que no varía mucho entre X1-X2 y X2-X3 (2400/120 V) la relación de vueltas teórico es 20 estando al 100% el voltaje nominal y los valores están muy próximo a 20. En cambio para X1-X3 (2400/240 V) la relación de vueltas teórico es 10 que viendo la tabla es muy cercana a esta valor
CONCLUSIONES Se concluye que el transformador que le hicimos la pruebas de resistencia de aislamiento no paso la prueba y que si estaría dando servicio este transformador habría que sacarlo inmediatamente y cambiarlo ya que presenta muy baja resistencia de aislamiento y tendría el peligro de explotar y dejar sin electricidad al sector en donde esté conectado. Para la prueba de número de relación vemos que su relación entre 2400 y 120 es muy cercana a 20 y entre 2400 y 240 es muy cercana a 10
ANEXOS Y BIBLIOGARFIA http://www.sistemamid.com/panel/uploads/biblioteca/2015-02-01_1152-14114640.pdf