Prueba de transformador de potencia 1
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Respuesta de frecuencia dieléctica - (IDAX, VAX, TRAX y Delta)
Aislamiento CC - Series MIT/ S1, IDAX
Tensión de ruptura dieléctrica - Serie OTS
Megger tiene una extensa historia realizando mediciones de respuesta de frecuencia dieléctrica (DFR). DFR se utiliza para investigar las propiedades del aislamiento de materiales específicos y combinados, como por ejemplo: sistemas de papel de aceite. El resultado de DFR se obtiene a través de una serie de mediciones de factor de potencia/factor de disipación (FP/FD) en un rango de frecuencia de 1 mHz a 1 kHz. El sistema IDAX mide la respuesta dieléctrica del aislamiento del transformadores y de los bushings, lo cual se puede utilizar para determinar, por ejemplo, el contenido de humedad en el aislamiento de celulosa y la conductividad del aceite.
Las mediciones de resistencia de aislamiento resultan útiles para evaluar el aislamiento del núcleo de un transformador e investigar si hay presencia de conexiones múltiples no intencionales a tierra. También se puede detectar mecanismos de envejecimiento en el aislamiento, y suelen ser la primera prueba que se realiza cuando un transformador ha fallado. Estas mediciones a menudo se realizan entre los devanados primario y secundario. Cuanto mayor sea la resistencia, mejor será el aislamiento, y cuanto mayor sea la tensión de prueba, mejor será la precisión del resultado de calidad del aislamiento. Dependiendo del conjunto de pruebas específico, la serie MIT / S1 puede ofrecer tensiones de prueba de hasta 5 kV, 10 kV o 15 kV. La tecnología Guard Terminal permite mediciones precisas incluso a altas corrientes de fuga, que resultan principalmente a través de las impurezas que se pueden encontrar dada la superficie de los bushings.
La limpieza del aceite aislante es fundamental para la operación segura de los transformadores. Con el tiempo, el aceite puede acumular humedad, gases, sedimentos y sólidos en suspensión, lo que modifica la calidad del aislamiento. El recipiente de prueba de la serie OTS se llena con una muestra de aceite, y se incrementa la tensión de prueba entre dos electrodos hasta que se produce una ruptura eléctrica. El OTS evalúa en forma automática estos resultados de acuerdo con la norma usada. Todas las normas actuales están almacenadas en una base de datos interna.
Contenido de humedad por método Karl Fischer - KF LAB / KF875 La humedad por el método de Karl Fischer en equipos de prueba de aceite que operan con el método culombimétrico, son ampliamente utilizados para medir el contenido de agua en materiales como los aceites de trasformadores minerales, siliconados, orgánicos y líquidos de aislamiento en general.
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Análisis de respuesta de frecuencia de barrido - FRAX
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El análisis de respuesta a la frecuencia puede detectar un cambio mecánico/físico dentro del transformador. Estas fallas ocurren usualmente en los devanados, conductores o cambiadores en derivación que frecuentemente son causados por un cortocircuito. El transporte, movimientos sísmicos, descargas atmosféricas también pueden causar fallas mecánicas en el transformador. Con FRAX se pueden identificar deformaciones de devanados, cortocircuitos, devanados abiertos, terminales sueltos o abiertos, problemas de conexión en el núcleo, roturas parciales en los devanados, fallas de puesta a tierra del núcleo, desplazamientos del núcleo, etc.
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10 Factor de potencia (FP) ~ * Factor de disipación (FD) = factor de perdida = tangente delta o tangenteδ *Cuando FD <10%, la diferencia entre FP y FD se considera insignificante
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Bushings de alta tensión (AT)
Los bushings proveen una ruta aislada para que los conductores energizados ingresen en aparatos de energía eléctrica conectados a tierra tal como en el caso de transformadores. Los bushings de alta tensión están conectados a las líneas eléctricas de alta tensión y a los devanados de alta tensión del transformador. Dependiendo de la tensión nominal, los bushing de AT puede disponer de un electrodo de prueba en derivación. El electrodo de prueba en derivación está ubicado en la base del bushing, justo encima de la terminación; y permite separar el aislamiento del bushing de la tierra y de esta forma probar su aislamiento por separado del aislamiento del transformador. Con ello, no es necesario retirar físicamente el bushing del transformador. Las designaciones de los nombres de los bushings varían según las regiones del mundo.
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Bushings de baja tensión (BT)
Los bushings de BT están conectados a las líneas eléctricas de baja tensión y al devanado (s) de baja tensión del transformador. Un bushing de BT puede que tenga o no electrodo de prueba, dependiendo en la tensión nominal del bushing. Las designaciones de los nombres de los bushings varían según las regiones del mundo.
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Devanado primario (típicamente de AT)
La tensión aplicada al devanado primario, genera un flujo magnético en el núcleo, el cual que induce una tensión en el devanado secundario. La cantidad de vueltas incide en la proporción de la tensión inducida. La relación entre la tensión del primario y del secundario se determina por la relación de vueltas entre los devanados.
csa.megger.com
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Devanado secundario (típicamente de BT)
La cantidad de vueltas en el devanado secundario es menor que en el primario. La sección transversal del conductor es mayor que en el primario, pues las corrientes que circulan son mayores. La resistencia del devanado también es menor. La cantidad de vueltas (N) afecta el nivel de la tensión inducida. La relación entre el voltaje primario y secundario está definida por la relación de vueltas. La relación entre la corriente primaria y secundaria es inversamente proporcional a la relación de transformación: I1 / I2 = N2 / N1.
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Devanado de regulación con puntos de derivación
Idealmente, un transformador debe mantener constantemente su nivel de tensión definido. En la práctica sin embargo, se producen fluctuaciones de carga y tensión en la red. Para compensar estas variaciones, es necesario ajustar la relación del equipo. La cantidad de vueltas que llevan corriente en el devanado de control se deben cambiar por medio de los puntos de derivación, que están directamente conectados al cambiador de derivación.
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Núcleo del transformador
El núcleo de un transformador está conformado por laminaciones de acero aisladas y tiene una forma cerrada. Los segmentos horizontales se llaman “culatas” y los segmentos verticales, “columnas”. La estructura en capas reduce las pérdidas por corrientes parásitas. La combinación del núcleo, devanados y aislamiento forman la parte activa del transformador.
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Cambiador de derivación (bajo carga) (OLTC)
Los cambiadores en derivación permiten el ajuste fino de la relación de los devanados primarios y secundarios. Los cambiadores en derivación que conmutan bajo carga (OLTC), permiten la regulación sin interrupciones de la circulación de corriente. El OLTC consta de un conmutador desviador y de resistores (tipo resistivo OLTC) o bobinas (tipo reactivo OLTC) , que limitan la corriente de cortocircuito durante la conmutación. Los cambiadores de derivación de tipo resistivo, comunes en Europa, Asia, África y América del Sur, están conectados al devanado de AT del transformador. Los cambiadores de derivación de tipo reactivo, comunes en América del Norte, casi siempre están conectados al lado de BT del transformador. El cambiador de derivación se monta ya sea dentro del tanque o se aloja externamente según el diseño del transformador.
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Caja de control con actuador
La caja de control se usa para controlar el cambiador de derivación. Contiene el controlador de cambiadores en derivación y el actuador. El controlador mide el nivel de tensión en los lados de alta y baja tensión. Una vez que la tensión es consignada, la operación es automática. El cambiador de derivación conmuta tanto desde baja como de alta tensión.
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Placa característica
La placa característica contiene mucha información útil sobre el transformador, lo que incluye: Año de fabricación Peso del aceite Potencia Volumen en operación Frecuencia Niveles de aislamiento Tensión de cortocircuito Duración máxima de cortocircuito Grupo vectorial Tensión especificada Enfriamiento Peso Toda otra información importante sobre componentes agregados tales como cambiadores de derivación o transformadores de corriente.
Factor de potencia/Factor de disipación (FP/FD) del líquido aislante – OTD El monitoreo y mantenimiento de la calidad del aceite es esencial para garantizar el funcionamiento confiable de los equipos eléctricos inmersos en aceite. Una de las pruebas fundamentales de la calidad del aceite es la prueba FP / FD, que es una medida de la condición dieléctrica. Un valor elevado del FP / FD puede indicar contaminantes. El OTD mide el FP/FD, la resistencia específica y la permitividad relativa de los líquidos aislantes.
Corriente de excitación - TRAX, Delta, IDAX, TTR, MWA Se usa la medición de la corriente de excitación para evaluar el circuito magnético de un transformador, el aislamiento entre vueltas del devanado y el estado de los cambiadores en derivación (TAP). Esta prueba es importante especialmente por su capacidad para detectar cortocircuito entre espiras y es sensible a problemas en el aislamiento (ejemplo: devanado a tierra o entre fases). Es sensible a los defectos del núcleo (ya sea desde el momento de la fabricación o debido a daños posteriores), cambios en las características del núcleo del transformador, daños de aislamiento en la laminación del núcleo, y la circulación anormal de corrientes en núcleo. El análisis de los resultados se realiza comparando la corriente medida y los vatios entre las fases. Para los transformadores con TAP se comparan adicionalmente la corriente y los vatios medidos en cada posición del regulador.
Impedancia de cortocircuito - TRAX Resistencia de devanados TRAX, TRAX puede medir fácil y rápidamente la impedancia de MWA, MTO cortocircuito del transformador para verificar la deformación o movimiento de los devanados. Los resultados se pueden comparar con los valores de placa de identificación del transformador, pero una comparación con una medición anterior es mucho más exacta. Se obtiene un diagnóstico muy revelador al realizar mediciones de impedancia de cortocircuito en cada fase y al comparar los resultados medidos con la impedancia de fase promedio. Estos resultados deben estar dentro de un máximo de 2 a 3% del promedio; en muchos casos la variación será menor al 1%. Se recomienda realizar la prueba de impedancia de cortocircuito después de un evento de cortocircuito, o cuando el transformador se movió físicamente o simplemente para establecer un resultado de referencia inicial.
Respuesta de Frecuencia de Pérdidas por dispersión - TRAX, FRAX FRSL es una herramienta que permite la detección de condiciones de cortocircuito entre trenzados individuales dentro del conjunto de conductores. También es sensible a las condiciones que provocan un cambio en las pérdidas que ocurren en los componentes conductivos y estructurales que se encuentran en el camino del flujo de fuga (eje: tanque de transformador, estructura de fijación, placas de unión).
Las mediciones de resistencia de devanados son fundamentales para la evaluación de la trayectoria de conducción de la corriente entre los terminales de los bushings y puede revelar problemas tales como conexiones flojas o defectuosas, hilos conductores rotos o alta resistencia de contacto en los cambiadores en derivación. El método más común utilizado para evaluar los resultados de la prueba es una comparación de los valores de resistencia medidos entre cada par de terminales de bushings. Las diferencias entre las fases suelen ser inferiores al 2 - 3 por ciento. Al final de la medición, TRAX desmagnetizará automáticamente el núcleo del transformador.
Relación de transformación TRAX, TTR, MWA, Delta, CDAX La prueba de relación de transformación es útil para detectar condiciones de circuito abierto y cortocircuito en los devanados de red y de derivación del transformador. Además proporciona una rápida verificación de la característica operativa más fundamental de un transformador: su capacidad de transformar la tensión. Los resultados se comparan con las relaciones indicadas en las placas de identificación. La desviación de fase y la corriente de excitación se miden en forma simultánea.
Aislamiento de papel (Celulosa)
El sistema de aislamiento de un transformador de potencia se encuentra conformado por aceite y celulosa. La celulosa es un aislamiento sólido (papel y cartón prensado) que generalmente se procesa utilizando el método Kraft. Una de las principales funciones de estos materiales es proporcionar aislamiento dieléctrico entre las partes energizadas del transformador. Sin embargo, el aceite y la celulosa también cumplen otras funciones. Por ejemplo, la celulosa cumple la función de soportar mecánicamente los devanados, pero también una función térmica, ya que conforma conductos de refrigeración (a través de separadores radiales y barreras). A su vez, el aceite del transformador también (1) es buen refrigerante, (2) conserva el núcleo y los devanados llenando los vacíos en la celulosa, y (3) minimiza el contacto del oxígeno con la celulosa y con otros agentes que propician la oxidación.
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Conservador del aceite aislante
El sistema de conservación de aceite es un sistema de preservación que se usa para aislar el ambiente interno con el externo de un transformador, mientras permite a la vez que el transformador “respire” debido a las variaciones normales de presión. El conservador se conecta directamente con el tanque. En operación el transformador se calienta y expande, y expulsa un flujo de aceite hacia el conservador. Cuando se enfría, el aceite vuelve al tanque del transformador. No hay vacío en el conservador pues el aire fluye desde el exterior hacia el conservador. El factor más importante del conservador es que reduce el área superficial de aceite expuesto al aire atmosférico. Los conservadores pueden tener en su interior una cámara de caucho que se expande o retrae en función de las temperaturas del aceite y del ambiente, de modo que esta cámara elimina la exposición del aceite al aire. También se pueden instalar respiradores desecantes que usan materiales tales como gel de sílice (silica gel), que sirve para retirar humedad del aire a medida que pasa por el tanque. También hay transformadores de tipo sellado, y otros con sistemas de presión positiva.
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Válvula de drenaje de aceite
La válvula de drenaje de aceite se encuentra cerca o en el punto más bajo del tanque y a menudo sirve como punto de muestreo de aceite. Las muestras del aceite se toman para probar la rigidez dieléctrica del aceite, determinar la tangente delta (factor de pérdidas) o determinar el contenido de agua por el método de Karl Fischer. Se debe seguir cuidadosamente un procedimiento de muestreo de aceite para obtener una muestra representativa. Para ello se debe limpiar la válvula de drenaje por dentro y por fuera para evitar la contaminación de la muestra. Se debe enjuagar completamente la válvula ya que los contaminantes en el transformador, como agua y partículas, normalmente se asentarán y acumularán en el fondo del tanque cerca de la válvula de drenaje.
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Desmagnetización - TRAX, MWA, MTO El transformador debe desmagnetizarse después de cada medición de resistencia de devanado. La condición de un núcleo magnetizado residual no indica una condición de falla, pero puede dar lugar a corrientes de inserción potencialmente dañinas cuando el transformador se energiza, las que generarán esfuerzos electrodinámicos solicitantes. Un núcleo magnetizado también puede afectar los resultados de ciertas pruebas de diagnóstico fuera de línea (ejemplo: SFRA y corriente de excitación) de modo que no se puede acceder a conclusiones significativas sobre la condición del transformador. TRAX permite la desmagnetización tanto manual como automática e indica el % magnetización remanente del núcleo al cabo del proceso de desmagnetización.
Factor de potencia/Factor de disipación (FP/FD) - TRAX, Delta, CDAX La medición de FP/FD con una tensión de prueba de CA de hasta 12 kV a frecuencia de línea (50/60 Hz) proporciona una evaluación general de la calidad del aislamiento. El resultado de la medición se puede comparar con los valores nominales según VDE, IEEE, ANSI, etc., asumiendo que el resultado ha sido corregido con exactitud a un valor de referencia de 20 °C. Se obtiene información adicional para el diagnóstico al medir el FP/FD a múltiples frecuencias (1 – 500 Hz), una de las prestaciones que ofrecen los instrumentos de factor de potencia Megger TRAX y la serie Megger Delta 4000. El TRAX y Delta ofrecen características adicionales de pruebas de factor de potencia diferenciadas técnicamente, como la determinación de la corrección de temperatura individual de un transformador (ITC) y detección automática de dependencia del FP/FD con la tensión (VDD) que alerta cuando se deben realizar pruebas de tan delta a tensiones de prueba adicionales.
Transformadores de corriente TRAX, MRCT Los transformadores de corriente y los transformadores de corriente instalados en los bushings se pueden probar con el TRAX o MRCT. El MRCT es un instrumento de prueba dedicado a pruebas de transformadores de corriente. TRAX el punto de saturación del transformador de corriente, así como también, su relación, resistencia de devanados, etc.
Diagnóstico OLTC - TRAX, (también, Delta, MWA, MTO, TTR, IDAX) Debido a que el cambiador en derivación es un componente móvil, los elementos de conmutación tienen un desgaste constante y son una causa frecuente de fallas dentro de un transformador. Con la medición de resistencia dinámica, TRAX permite detectar inconsistencias, operaciones incorrectas o cambios en los contactos y en la duración de la conmutación. Antes de la puesta en servicio del transformador, se debiera realizar una medición de “huella dactilar” para que luego ayude a identificar el tipo y ubicación de los probables defectos.
Tanques/Tapas del transformador
La cuba del transformador es básicamente un tanque lleno de aceite. La cubierta superior forma la tapa, y la parte activa del núcleo, devanados y aislamiento están completamente sumergidos en el aceite aislante. Los aceites aislantes provienen de aceites minerales altamente refinados. Los transformadores modernos pueden usar aceite siliconado o ésteres. Por razones de protección al medio ambiente, los aceites aislantes no deben verterse al suelo, y si ello ocurriera debiera recogerse.
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Relé Buchholz
El conservador hace posible el uso de un relé Buchholz. El relé Buchholz proteje al transformador. El sobrecalentamiento puede conducir rápidamente a una falla del aislamiento, y esto produce gases en el espacio del aceite. Las burbujas de gas ascienden hasta el punto más alto del tanque y se expanden. El relé se encuentra entre el tanque principal y el conservador. Cuando se detecta la generación de pequeñas proporciones de gas se genera una señal de alarma, mientras que para grandes defectos se puede configurar el relé para que desactive inmediatamente el transformador.
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Unidad de enfriamiento
Si bien el transformador es un dispositivo extremadamente eficiente, una fracción de energía se pierde como calor, el cual es disipado por los sistemas de enfriamiento. Una las clasificaciones mas populares de enfriamiento es la conocida como ONAN/ ONAF. El enfriamiento “ONAN” describe una disposición totalmente autoenfriada, en la cual el flujo del aceite pasa por los radiadores debido a la convección natural, en tanto que en el enfriamiento “ONAF” el calor se disipa con la ayuda adicional de ventiladores. En cada caso, la temperatura del sistema afecta el desempeño del transformador.
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Conexión a tierra
El tanque del transformador está diseñado para la seguridad del personal y la operación segura del sistema integral. Como todo equipo eléctrico, el sistema se debe conectar a tierra de modo que resulte seguro tocarlo durante la operación. El núcleo del transformador y el tanque están eléctricamente conectados a tierra. Para revisar la conexión común a tierra se recomienda establecer la tensión de prueba a una frecuencia diferente de la de línea (entre 50 y 60 Hz). Dado que la medición es afectada por ruido inducido, mantener la frecuencia de línea puede traducirse en inexactitudes. Megger provee un medidor de resistencia a tierra con la tensión de prueba ideal.
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