PRUEBAS ELECTRICAS EN TRANSFORMADORES PRUEBAS EN TRANSFORMADORES: TRANSFORMADORES: Destructivas y no destructivas ¿Para qué se hacen las pruebas?
Las pruebas se hacen en los transformadores y sus accesorios por distintas razones, durante su fabricación, para verificar la condición de sus componentes, durante la entrega, durante su operación como parte del mantenimiento, después de su reparación, etc. Algunas de las pruebas que se hacen en los transformadores transformadores e consideran como básicas básicas y algunas otras varían de acuerdo con la condición individual de los transformadores y pueden cambiar de acuerdo con el tipo de transformador, por lo que existen distintas formas de clasificación de las pruebas a transformadores, por ejemplo, algunos las clasifican en prueba de baja tensión y prueba de alta tensión o también se pueden agrupar como pruebas preliminares, intermedias y de verificación (Finales).
TIPOS DE PRUEBAS
Pruebas destructivas
En estas pruebas se somete al transformador a castigo severo hasta que esta falla estas pruebas son poco comunes por que se daña permanentemente al transformador generalmente estas pruebas las realiza el fabricante como control de calidad y en investigación, algunas de estas son: -Pruebas de resistencia: Los puntos con alta resistencia en partes de conducción, son
fuente de problemas en los circuitos eléctricos, ya que originan caídas de voltaje, fuentes de calor, pérdidas de potencia, etc.; ésta prueba nos detecta esos puntos. -Pruebas de corto circuito: En la prueba de cortocircuito los terminales del secundario
del transformador se cortocircuitan y los del primario se conectan a una fuente adecuada de voltaje. El voltaje de entrada se ajusta hasta que la corriente de los devanados corto cicuitados sea igual a su valor nominal (asegurándonos de mantener un voltaje bajo). De nuevo, se miden el voltaje, la corriente y la potencia de entrada. Ya que el voltaje de entrada es tan pequeño durante la prueba, la corriente que fluye por la rama de excitación es despreciable. Si la corriente de excitación se ignora, toda la caída de voltaje en el transformador puede ser atribuida a los elementos del circuito en serie. -Pruebas de humedad: La humedad en la parte sólida del aislamiento de papel es uno
de los factores más importantes en relación con el estado de los transformadores de potencia. La humedad puede entrar en el aislamiento de un transformador desde la atmósfera durante la instalación o reparación. Un aumento en el contenido de humedad en el aislamiento de papel acelera el proceso de envejecimiento. La humedad es también un subproducto del proceso de envejecimiento.
La entrada de humedad en el aislamiento de papel impregnado en aceite tiene efectos peligrosos. La resistencia dieléctrica se reduce, la celulosa envejece más rápidamente y se forman burbujas de gas a altas temperaturas. Todos estos efectos aumentan el riesgo de un corte eléctrico repentino. Por lo tanto, la determinación del contenido de humedad dentro del aislamiento es una manera muy importante de evaluar la fiabilidad y la vida útil de un transformador. -Pruebas de impacto -Pruebas de temperaturas
Pruebas no destructivas
Estas son las pruebas que comúnmente se realizan en la industria como mantenimiento preventivo para asegurar su buen funcionamiento si en algunas de estas pruebas se tienen como resultados valores fuera de la norma se tendrá a proceder un plan de mantenimiento, algunas de estas son: -Prueba de aislamiento: Consiste en verificar que los aislamientos del transformador
bajo prueba cumplen con la resistencia mínima soportable bajo la operación a la que serán sometidos, así como de comprobar la no inadecuada conexión entre sus devanados y tierra para avalar un buen diseño del producto y que no exista defectos en el mismo. -Prueba al aceite dieléctrico: Es conveniente monitorear la condición del aceite
mediante la realización de pruebas en laboratorio, con el fin de realizar oportunamente el reacondicionamiento y/o cambio del mismo, antes de que dicho aceite se deteriore al punto que se pueda esperar una falla. 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.
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. -Número 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. PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA A LOS AISLAMIENTOS El Factor de Potencia de un aislamiento es una cantidad adimensional normalmente expresada en por ciento, que se obtiene de la resultante formada por la corriente de carga de pérdidas que toma el aislamiento al aplicarle una corriente de un voltaje determinado, es en sí, una característica propia del aislamiento al ser sometido a campos eléctricos. Debido a la situación de no ser aislantes perfectos, además de una corriente de carga puramente capacitiva, siempre los atravesará una corriente que está en fase con el voltaje aplicado (Ir), a esta corriente se le denomina de pérdidas dieléctricas, en estas condiciones el comportamiento de los dieléctricos queda representado por el siguiente diagrama vectorial. PRUEBAS DE RESPUESTA A LA FRECUENCIA El análisis de Respuesta a la Frecuencia (FRA) o análisis del barrido de la respuesta en frecuencia, es un método potente y sensible para evaluar la integridad mecánica de los núcleos, devanados y estructuras de sujeción de los transformadores de potencia al medir sus funciones de transferencia eléctrica en un amplio rango de frecuencias. Análisis de respuesta en frecuencia (FRA – Frequency Response Analysis) Cualquier medición que muestre la dependencia de la frecuencia de los bobinados de un transformador a una señal aplicada que sea hecha con la intención de detectar deformaciones de los bobinados a través de los efectos resultantes de los cambios en las inductancias y capacitancias distribuidas.
Método de barrido en frecuencia (SFRA – Sweep FRA) Es la respuesta en frecuencia medida directamente debida a la inyección de una señal de frecuencia variable en uno de los terminales y con la medición de la respuesta en el otro terminal. Método de tensión de impulso (LVI – Low Voltage Impulse) Es la respuesta en frecuencia medida indirectamente debida a la inyección de una señal de impulso de una forma particular en un terminal y midiendo la respuesta en el otro terminal, y luego para ver los resultados aplicar la transformación del dominio en el tiempo al dominio de la frecuencia. Amplitud del FRA La magnitud de la respuesta relativa a la señal inyectada, se la expresa usualmente en dB calculada como 20 x log10 (Vrespuesta / Vinyectada). Angulo de fase FRA Es el desfasaje de ángulo de la respuesta relativa a la de la señal inyectada Algunos tipos de falla que se pueden detectar con la prueba de Respuesta a la Frecuencia (FRA): Movimiento del núcleo. Fallas a tierra del núcleo. Deformación de los bobinados. Desplazamiento de los bobinados. Colapso parcial de los bobinados. “Hoop buckling” o abollamiento del bobinado
Estructuras rotas. Espiras en corto o bobinados abiertos
Prueba de Corriente de Excitación
La prueba de Corriente de Excitación, en los transformadores de potencia, permite detectar daños o cambios en la geometría de núcleo y devanados; así como espiras en cortocircuito y juntas o terminales con mala calidad desde su construcción. Pruebas de Factor a Boquillas Las boquillas de cualquier equipo pueden probarse por cualquiera de los siguientes métodos: a) Prueba de equipo aterrizado (GROUND). Esta es una medición de las cualidades
aislantes del aislamiento entre el conductor central de la boquilla y la brida de sujeción. La prueba se realiza energizando la terminal de la boquilla por medio de la terminal de alta tensión del medidor y la terminal de baja tensión del medidor a la brida de sujeción, la brida debe de estar aterrizada. b) Prueba de equipo no aterrizado (UST). Esta es una medición del aislamiento entre el
conductor central y el tap capacitivo. Esta prueba se aplica a boquillas que cuentan con un condensador devanado a lo largo de la boquilla. El objeto principal del capacitor es controlar la distribución del campo eléctrico, tanto interno con externo de la boquilla. PRUEBA DE COLLAR CALIENTE A BOQUILLAS. Es una medición de la condición de una sección del aislamiento de la boquilla, entre la superficie de los faldones y el conductor. Se lleva a cabo energizando uno o más collares situados alrededor de la porcelana de la boquilla y aterrizando el conductor central (terminal) de la misma. Esta prueba es de gran utilidad para detectar fisuras en la porcelana o bajo nivel del líquido o compound. Prueba de collar sencillo. Refleja información relacionada con la condición del aislamiento de la parte superior de la boquilla. Si se obtienen valores elevados de pérdidas, se recomienda hacer la prueba en cada faldón para analizar la magnitud de la falla. Prueba de collar múltiple. Proporciona información de la condición del aislamiento en general entre la brida y el conductor central.
