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Alvaro Rojas Benitez

PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES

OBJETO

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Las pruebas eléctricas en fábrica se realizan con el fin de confirmar que el transformador ha sido diseñado y construido apropiadamente y por lo tanto está en capacidad para soportar las cargas nominales y las condiciones a las que estará sometido durante su funcionamiento normal. La pruebas en fábrica son prueba de la confiabilidad del transformador, aunque la prueba final es lograr su funcionamiento sin problemas durante su vida útil.

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES TIPOS DE PRUEBAS Pruebas de rutina. Son las pruebas a las que se someten cada transformador fabricado para verificar que el producto cumple con los requerimientos establecidos.

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Pruebas tipo. Son las pruebas que se realizan para determinar la capacidad de un diseño en particular , estilo o modelo de equipo en alcanzar los valores nominales estipulados y operar satisfactoriamente bajo condiciones normales de servicio ó bajo condiciones especiales si se especifica y demostrar el cumplimiento con las normas apropiadas de la industria. Las pruebas tipo se realizan solo en un transformador para justificar el cumplimiento de las especificaciones en equipos del mismo diseño.

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES CLASIFICACION DE LAS PRUEBAS SEGÚN ANSI C57.12.00

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Prueba Resistencia eléctrica de los devanados. Resistencia de los aislamientos. Resistencia del aislamiento del núcleo. Relación de transformación. Polaridad y relación de fase. Factor de potencia de los aislamientos. Medida de las pérdidas en circuitos auxiliares. Prueba de excitación monofásica. Medida de la corriente de excitación y pérdidas en vació. Medida de las pérdidas con carga e impedancia de cortocircuito. Medida de la impedancia de secuencia cero. Elevación de la temperatura. Pruebas dieléctricas - Ensayo de Voltaje aplicado al transformador. - Ensayo de voltaje aplicado a los circuitos auxiliares. - Impulso atmosférico. - Impulso frente de onda. - Impulso de maniobra. - Medida de las descargas parciales. Medida del ruido audible. Ensayo de la capacidad de corto circuito. Operación de los instrumentos. Análisis de gases disueltos. Ensayos mecánicos Sobre - presión del tanque. Hermeticidad del tanque.

Menores de 500 Kva. Rutina Diseño Otras X X X X X

X X

X X X X X

Mayores de 500 Kva. Rutina Diseño Otras X X X X X X

X

X

X X

X X X X

X X

X

X

X X

X X

X X

X X X

X X X X

X X

X X

X X X X X X X X

X X

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 1. RESISTENCIA ELECTRICA DE LOS DEVANADOS.

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Objeto de la prueba. •

Verificar que no existen conexiones abiertas en el devanado.

•

Verificar la calidad de las soldaduras (conexiones) en los devanados.

•

Obtener información que posteriormente intervendrá en los cálculos de pérdidas con carga y ensayo de calentamiento.

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1. RESISTENCIA ELECTRICA DE LOS DEVANADOS. Método voltaje-corriente.

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES 1. RESISTENCIA ELECTRICA DE LOS DEVANADOS. Método puente Wheastone.

X3

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X2

H3

H2

X1 H1 X0

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 2. RELACION DE TRANSFORMACION E IDENTIFICACION DEL GRUPO DE CONEXION.

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Objeto de la prueba. •

Verificar que la desviación de la relación de voltajes de los valores especificados no exceda los limites dados. No exceda el límite de la norma. (0.5%).

•

Simultáneamente se verifica el grupo de conexión del transformador bajo prueba.

•

Verificar que todas las conexiones internas están correctas y cumplen con la polaridad y relación de fase requerido

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 2. RELACION DE TRANSFORMACION E IDENTIFICACION DEL GRUPO DE CONEXION.

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Esquema de conexión.

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 2. RELACION DE TRANSFORMACION E IDENTIFICACION DEL GRUPO DE CONEXION. Diagrama vectorial. H2

30°

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H1 X1

Grupo de conexión Dyn1

X2

H3

X0

H1(*) - H2

X0(*) - X2

H2(*) - H3

X0(*) - X3

H3(*) - H1

X0(*) - X1

Vectores paralelos y terminales con polaridad igual (*). X3

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 3. RESISTENCIA DE LOS AISLAMIENTOS.

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Objeto de la prueba •

El objeto de la prueba es determinar la resistencia a la corriente de fuga de los aislamientos. Esta es una función de la contaminación y las impurezas contenidas en los aislamientos y de la temperatura de los mismos.

•

Determinar el grado de secado de los aislamientos.

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 3. RESISTENCIA DE LOS AISLAMIENTOS.

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Esquema de conexión.

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 3. RESISTENCIA DE LOS AISLAMIENTOS. Factor de corrección por temperatura

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FACTOR

FACTOR D E CORRECCION POR TEM PERATURA 39 36 33 30 27 24 21 18 15 12 9 6 3 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

TEM PERATURA (°C)

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 3. RESISTENCIA DE LOS AISLAMIENTOS. Indice de absorción.

I abs = R 15 / R 60

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Indice de polarización.

I pol = R 10 m / R 1 m

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 4. FACTOR DE POTENCIA DE LOS AISLAMIENTOS Y MEDIDA DE CAPACITANCIAS DEL TRANSFORMADOR. Objeto de la prueba.

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•

Determinar el grado de secado de los aislamientos.

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 4. FACTOR DE POTENCIA DE LOS AISLAMIENTOS Y MEDIDA DE CAPACITANCIAS DEL TRANSFORMADOR.

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Esquema de conexión AT vs BT-Tierra.

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 4. FACTOR DE POTENCIA DE LOS AISLAMIENTOS Y MEDIDA DE CAPACITANCIAS DEL TRANSFORMADOR.

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Esquema de conexión BT vs AT-Tierra.

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 4. FACTOR DE POTENCIA DE LOS AISLAMIENTOS Y MEDIDA DE CAPACITANCIAS DEL TRANSFORMADOR.

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Transf. De Alta Tensión

Esquema de conexión (GST-Ground). Cable Alta Tensión.

CB

GST-Ground

CA

Terminal Baja Tensión.

Guarda mVA & mW Medidor

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 4. FACTOR DE POTENCIA DE LOS AISLAMIENTOS Y MEDIDA DE CAPACITANCIAS DEL TRANSFORMADOR.

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Transf. De Alta Tensión

Esquema de conexión (GST-Guard) Cable Alta Tensión.

CB

GST-Guard

CA

Terminal Baja Tensión.

Guarda mVA & mW Medidor

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 4. FACTOR DE POTENCIA DE LOS AISLAMIENTOS Y MEDIDA DE CAPACITANCIAS DEL TRANSFORMADOR.

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Transf. De Alta Tensión

Esquema de conexión (GST-Ground). Cable Alta Tensión.

CB

UST

Guarda

CA

Terminal Baja Tensión.

mVA & mW Medidor

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 5. ENSAYO DE VOLTAJE APLICADO. Objeto de la prueba

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•

El objeto de la prueba es asegurar que los aislamientos entre devanados y entre devanados y partes aterrizadas soporten sobre voltajes temporales y de maniobra a los cuales está expuesto el transformador durante toda su vida útil.

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 5. ENSAYO DE VOLTAJE APLICADO. Esquema de conexión. (AT-BT-Tierra) • Se aterriza el tanque del transformador bajo prueba. • • •

Se cortocicuitan entre sí los terminales de cada devanado. El devanado de AT se conecta al transformador Hit Pot. El devanado de BT se conecta a tierra junto con el tanque. AC [60 Hz]

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H1

H2

H3

X0

X1

X2

X3

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 5. ENSAYO DE VOLTAJE APLICADO. Esquema de conexión. (BT-AT-Tierra) • • • •

Se aterriza el tanque del transformador bajo prueba. Se cortocicuitan entre sí los terminales de cada devanado. El devanado de BT se conecta al transformador Hit Pot. El devanado de AT se conecta a tierra junto con el tanque. AC [60 Hz]

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H1

H2

H3

X0

X1

X2

X3

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 6. ENSAYO DE VOLTAJE INDUCIDO. Objeto de la prueba.

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• El objeto de la prueba es asegurar que los aislamientos entre las fases, espiras , capas, terminales de derivaciones y de fase soporten los sobre voltajes temporales y de maniobra a los cuales está expuesto el transformador durante su funcionamiento normal.

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 6. ENSAYO DE VOLTAJE INDUCIDO. Esquema de conexión. • Se conecta el transformador, generalmente por el devanado de BT, manteniendo en circuito abierto el otro devanado.

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• La frecuencia de la fuente debe ser mínimo 2*fnominal

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS DE RUTINA 6. ENSAYO DE VOLTAJE INDUCIDO. Categoría del devanado

Tensión de serie del equipo KV

Prueba Larga duración

Corta durac fase-fase

Corta dura fase-Tierra

Pr. voltaje aplicado

Norma ANSI / IEEE Clase I (Aisl.uniforme)

< 115

No aplica

Rutina

No aplica

Rutina

Clase I (Aisl.no-unifor)

< 115

No aplica

Rutina

Rutina

Rutina

Clase II

≥115

Rutina

No aplica

No aplica

Rutina

Norma IEC Aislam. Uniforme

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Aislam. Uniforme

Aislam. No-uniforme

Um ≤ 72.5

No aplica

No aplica

Rutina

Rutina

72.5 1000 µs

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS ESPECIALES 11. MEDIDA DE DESCARGAS PARCIALES Objeto de la prueba.

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El Objeto de la prueba es identificar descargas eléctricas localizadas, las cuales no cruzan los electrodos de la estructura de los aislamientos. El esfuerzo del campo en una parte débil del dieléctrico puede exceder la capacidad del dieléctrico y por consiguiente causar una falla

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS ESPECIALES

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11. MEDIDA DE DESCARGAS PARCIALES.

q = Cb * Uc

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS ESPECIALES

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11. MEDIDA DE DESCARGAS PARCIALES.

Figura.

Circuito análogo para una cavidad llena de gas.

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS ESPECIALES 10. MEDIDA DE DESCARGAS PARCIALES. Efecto de las descargas parciales. Las descargas parciales no conducen inmediatamente a una falla. Ellas tienen sin embargo otros efectos en el medio aislante. - La superficie del dieléctrico es bombardeado por iones, los cuales causan elevación de la temperatura y pueden resultar en degradación y cambios químicos en el material aislante.

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-- Los cambios químicos pueden aportar componentes que aceleran el envejecimiento. También las descargas pueden ser extinguidas por influencia de otros productos de la degradación. -- Las descargas ocasionan un alto esfuerzo en puntos cercanos al sitio de la descarga.

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS ESPECIALES 12. PRUEBA DE ELEVACION DE TEMPERATURA. Objeto de la prueba.

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El objeto de la medida es verificar que la elevación de la temperatura del aceite y los devanados no excedan los limites acordados o los especificados por las normas

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS ESPECIALES 12. PRUEBA DE ELEVACION DE TEMPERATURA. Ejecución de la prueba. La prueba se realiza utilizando el método de corto circuito. La temperatura de los devanados es determinada por el método de la resistencia. La prueba se realiza de la siguiente manera: Inicialmente se mide la resistencia y la temperatura del aceite. La resistencia se mide entre terminales de línea ó fase-neutro. La temperatura del devanado se considera igual a la temperatura del aceite

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Determinación de la temperatura de elevación del aceite. La potencia que se suministra al transformador bajo pruebas es igual a la suma de las pérdidas en vacío y las pérdidas con carga en la derivación donde se desea conocer la elevación de temperatura (Generalmente, la derivación de mayores pérdidas).

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS ESPECIALES 12. PRUEBA DE ELEVACION DE TEMPERATURA. Ejecución de la prueba. Corte 1. °C

Corte 2.

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Estabilización

t0

t1

t2 t3 t4 t5

t(hora)

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS ESPECIALES 12. PRUEBA DE ELEVACION DE TEMPERATURA. Ejecución de la prueba. La elevación de la temperatura del aceite puede ser calculada partiendo de los valores de las temperaturas registradas cuando se alcanza el equilibrio térmico. La elevación superior del aceite Θelev Θelev(a) = θac.sup - θamb Donde: θac.sup

- Temp. superior del aceite.

θamb

- Temp. ambiente.

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La elevación promedio del aceite Θelev.med(a) Θelev.med(a) = θac.sup - ((θrad sup- θrad.inf)/2)- θamb Donde: θrad sup - Temp. Super. radiador.

θrad.inf

- Temp. Infer. radiador.

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS ESPECIALES 12. PRUEBA DE ELEVACION DE TEMPERATURA. Ejecución de la prueba. Determinación de la temperatura de los devanados. Sin interrumpir la alimentación de la prueba, se reduce la corriente circulante al valor de la corriente nominal y se mantiene por una hora.. La temperatura de los devanados Θdev.med Temperatura promedio del aceite antes de la medida de la resistencia en caliente

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Θelev.med© = θac.sup© - (θrad sup©- θrad.inf©)/2 Donde: θac.sup© θrad sup© θrad.inf©

- Temperatura superior del aceite antes del corte. - Temperatura superior del radiador antes del corte - Temperatura inferior del radiador antes del corte.

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS ESPECIALES 12. PRUEBA DE ELEVACION DE TEMPERATURA. Ejecución de la prueba. La temperatura promedio de los devanados. (Θdev.med) Θdev.med = (Rc/Rf)*(Kmat+ Tdev.frio) - Kmat Donde: Rc Rf Kmat Tdev.frio

- Valor de la resistencia en caliente. - Valor de la resistencia en frio. - Coeficiente del material de los devanados. (235 cobre, 225 Aluminio) - Temperatura del devanado en frio.

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La temperatura promedio de los devanados sobre el aceite(Gradiente Θdev-ac) Θdev-ac = Θdev.med - Θelev.med© La temperatura promedio de los devanados sobre el ambiente (Θdev-amb) Θdev-amb = Θelev.med(a) + Θdev-ac

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS ESPECIALES 13. PRUEBA DE RUIDO AUDIBLE.

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Objeto de la prueba. El objeto de la prueba es verificar que el nivel de ruido del transformador cumpla los requerimientos del cliente ó en su defecto los de la normas acordadas. Por solicitud del cliente se realiza también el análisis del espectro del sonido indicando la magnitud de los componentes del sonido. (medidos en un ancho de banda especificado) como función de la frecuencia.

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PRUEBAS ELECTRICAS A TRANSFORMADORES PRUEBAS ESPECIALES 12. PRUEBA DE RUIDO AUDIBLE. Ejecución de la prueba. 2M

VÁLVULA PPAL.

1

1M

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TRANSF. TANQUE.

0.3 M

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