Download - Pruebas a Tranformadores
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Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniera
Escuela de Ingeniera Elctrica
IE 0502 Proyecto Elctrico
PRUEBAS DE TRANSFORMADORES TRIFSICOS USANDO UN EQUIPO DE PRUEBA PARA TRANSFORMADORES
MONOFSICOS
Por: NATALIE ENRQUEZ SALAZAR
Ciudad Universitaria Rodrigo Facio Julio de 2009
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PRUEBAS DE TRANSFORMADORES TRIFSICOS USANDO UN EQUIPO DE PRUEBA PARA TRANSFORMADORES
MONOFSICOS
Por: NATALIE ENRQUEZ SALAZAR
Sometido a la Escuela de Ingeniera Elctrica de la Facultad de Ingeniera
de la Universidad de Costa Rica como requisito parcial para optar por el grado de:
BACHILLER EN INGENIERA ELCTRICA
Aprobado por el Tribunal:
_________________________________ Ing. Roy Guzmn Ramrez
Profesor Gua
_________________________________ _________________________________ Ing. Luis F. Andrs Jcome Ing. Diana Valverde Bermdez Profesor lector Profesor lector
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DEDICATORIA
A Dios, porque en su grandeza infinita todo tiene su tiempo y lugar.
A mi padre, Adonay, que es fuente de inspiracin, su voz y sus conocimientos estn
presentes en m; en la espera de un nuevo encuentro en el seno del Seor.
A mi madre, Elidieth, por ser la piedra angular que ilumina mi hogar, por su valor y
fortaleza, por tener siempre una palabra de aliento y la paciencia de escuchar.
A mi hermana, Maybell, porque entre dos es ms fcil
A toda mi familia que me apoya incondicionalmente.
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RECONOCIMIENTOS
A las personas que colaboraron con el desarrollo de este proyecto, al Ing. Roy Guzmn por
despertar mi inters en el tema, a los lectores, Ing. Luis Fernando Andrs, Ing. Diana
Valverde, al Ing. Nstor Rodrguez, por su tiempo y compromiso con el tema.
Al Ing. Porras, Ing. Retana, Ing. Mndez, Ing. Lobo, Ing. Vargas, Arq. Rodrguez;
especialmente a mis colaboradoras; Ing. Segura, Ing. Garro, Ing. Bonilla, Ing. Vega, Ing.
Rojas; por sus aportes acadmicos.
Al personal de la seccin Construccin de Obras Elctricas de CNFL; pero especialmente a
los tcnicos del Laboratorio de Transformadores y al Ing. Mora por sus aportes al
desarrollo del proyecto.
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NDICE GENERAL
NOMENCLATURA ....................................................................................... xiiRESUMEN .................................................................................................... xiiiCAPTULO 1: Introduccin ........................................................................... 11.1 Descripcin de la Investigacin .............................................................................. 11.2 Justificacin ............................................................................................................ 21.3 Objetivos ................................................................................................................. 3
1.3.1 Objetivo general .................................................................................................. 31.3.2 Objetivos especficos .......................................................................................... 3
1.4 Metodologa ............................................................................................................ 4CAPTULO 2: Marco Terico ........................................................................ 52.1 Generalidades Acerca de los Transformadores ...................................................... 52.2 Principio de Funcionamiento de los Transformadores ........................................... 72.3 Pruebas para Transformadores .............................................................................. 10
2.3.1 Medicin de Resistencia de los Devanados ...................................................... 112.3.2 Polaridad y Relacin o Secuencia de Fase ........................................................ 112.3.3 Relacin de Transformacin ............................................................................. 122.3.4 Corriente de Excitacin y Prdidas sin Carga .................................................. 132.3.5 Prdidas con Carga e Impedancia ..................................................................... 142.3.6 Pruebas Dielctricas .......................................................................................... 152.3.6.1 Respuesta al Impulso .................................................................................... 152.3.6.2 Prueba de Impulso de Descargas Atmosfricas ............................................ 162.3.6.3 Voltaje Aplicado ........................................................................................... 172.3.6.4 Voltaje Inducido ........................................................................................... 172.3.6.5 Medicin de Descargas Parciales ................................................................. 182.3.6.6 Factor de Potencia del Aislamiento .............................................................. 192.3.6.7 Resistencia del Aislamiento .......................................................................... 212.3.7 Emisin de sonido audible ................................................................................ 222.3.8 Pruebas de Aceite (No contemplada en la Norma ANSI-IEEE C57.12.90) ..... 23
CAPTULO 3: Mtodos para la realizacin de pruebas segn la norma ANSI/IEEE C57.12.90 .................................................................................... 243.1 Medicin de Resistencia de los Devanados .......................................................... 24
3.1.1 Puente Wheatstone ............................................................................................ 263.1.2 Puente Kelvin .................................................................................................... 273.1.3 Mtodo de Voltmetro-Ampermetro ................................................................ 28
3.2 Relacin de Transformacin, Polaridad y Relacin o Secuencia de Fase ............ 293.2.1 Relacin de Transformacin ............................................................................. 29
a) El mtodo de voltmetros: ..................................................................................... 29
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b) El mtodo de comparacin ................................................................................... 30
c) El mtodo del puente: ........................................................................................... 31
3.2.2 Polaridad ........................................................................................................... 31a) El mtodo de golpe inductivo: .............................................................................. 31
b) Mtodo de Tensin Alterna .................................................................................. 32
c) Polaridad por comparacin ................................................................................... 32
3.2.3 Relacin o Secuencia de Fase ........................................................................... 333.3 Corriente de Excitacin y Prdidas Sin Carga ...................................................... 35
3.3.1 Prdidas en Vacio o sin Carga .......................................................................... 353.3.2 Corriente de Excitacin .................................................................................... 36
3.4 Prdidas con Carga e Impedancia ......................................................................... 373.4.1 Prdidas con Carga: Prueba de Transformadores Trifsicos con Voltaje Monofsico ................................................................................................................... 373.4.1 Impedancia ........................................................................................................ 38
3.5 Pruebas Dielctricas .............................................................................................. 393.5.1 Voltaje Aplicado ............................................................................................... 393.5.2 Voltaje Inducido ............................................................................................... 413.5.3 Resistencia del Aislamiento .............................................................................. 43
CAPTULO 4: Equipo de pruebas para transformadores existente en el Laboratorio de Transformadores de la CNFL ............................................ 454.1 Equipo para pruebas Hipotronics TTS-25 [13] ....................................................... 454.2 Analizador porttil de Aceite Megger Foster OTS 60PB [27] ................................ 474.3 Medidor de Resistencia Elctrica del Aislamiento: Megaohmimetro Fluke 1550B [23] ................................................................................................................... 494.4 Probador de Relacin de Transformacin PWR3A Schuetz Messtechnik (TTR) [29] .............................................................................................................................. 514.5 Probador de Aislamiento de Alto Voltaje Hipotronics 100HVT [11] .................... 524.6 Otros Equipos ....................................................................................................... 53CAPTULO 5: Anlisis de Factibilidad del Equipo de Pruebas ............... 56CAPTULO 6: Protocolo de pruebas para transformadores trifsicos utilizando el equipo existente en el laboratorio. Gua de procedimiento de prueba de transformadores trifsicos .......................................................... 606.1 Voltaje Aplicado ................................................................................................... 606.2 Voltaje Nominal .................................................................................................... 616.3 Relacin de Transformacin, Polaridad y Relacin o Secuencia de Fase ............ 636.4 Corriente de Excitacin y Prdidas Sin Carga ...................................................... 656.5 Prdidas con Carga e Impedancia ......................................................................... 676.6 Resistencia del Aislamiento .................................................................................. 69
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6.7 Rigidez Dielctrica del Aceite .............................................................................. 71CAPTULO 7: Conclusiones y Recomendaciones ...................................... 727.1 Conclusiones ......................................................................................................... 727.2 Recomendaciones ................................................................................................. 74BIBLIOGRAFA ............................................................................................ 77APNDICES ................................................................................................... 81
Especificaciones tcnicas de transformador Rymel de 500 KVA[28] ............................ 84Pruebas de rutina, diseo y otros para transformadores inmersos en aceite ................. 85(Norma C57.12.00) ....................................................................................................... 85
ANEXOS ......................................................................................................... 88Analizador de Transformadores Hipotronics TTS-25 .......................................................... 89Diagramas de conexin interna del Analizador de Transformadores Hipotronics TTS-25.. 91Tablas y Formularios utilizados por CNFL ........................................................................ 100
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NDICE DE FIGURAS
Figura 2. 1. Transformador Ideal con Carga [22] ........................................... 7Figura 2. 2. Izquierda: Polaridad Sustractiva de un devanado. ............... 12Derecha: Polaridad Aditiva de un devanado [15] .......................................... 12Figura 3. 1. Disposicin de los Valores de Resistencia para un Devanado en Conexin Estrella. ..................................................................................... 25Figura 3. 2 Disposicin de los Valores de Resistencia para un Devanado en Conexin Delta .......................................................................................... 25Figura 3. 3 Circuito del Puente de Wheatstone[25] ...................................... 26Figura 3. 4. Puente de Kelvin[25] .................................................................... 28Figura 3. 5. Configuracin Voltmetro Ampermetro [15] ........................... 28Figura 3. 6. Mtodo de Comparacin [15] ..................................................... 30Figura 3. 7. Mtodo del Puente [15] ................................................................ 30Figura 3. 8. Polaridad por Mtodo de Tensin Alterna [15] ........................ 32Figura 3. 9. Polaridad por Mtodo de Comparacin [15] ............................ 33Figura 3. 10. Conexin para la prueba de Prdidas sin carga de un transformador monofsico (a) Sin transformadores de instrumentacin (b) Con transformadores de instrumentacin [15] ........................................ 35Figura 3. 11. Prueba de Prdidas en Vaco, ................................................. 36Para transformadores Trifsicos con alimentacin Trifsica. [15] ............. 36Figura 3. 12. Circuito Prueba de Prdidas con Carga [15] ........................... 37Figura 3. 13 Prueba de Voltaje Aplicado sobre Devanado Primario ........ 39Figura 3. 14 Prueba de Voltaje Aplicado sobre Devanado Secundario .... 40Figura 3. 15 Diagrama de Conexin de la prueba de Voltaje Inducido ... 42Figura 4.1. Analizador de Transformadores Hipotronics TTS-25 ............ 46Figura 4. 2. Equipo para pruebas de aceites OTS 60PB ............................ 47
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Figura 4. 3 Forma de los electrodos de prueba incluidos en el analizador de aceites. [27] ................................................................................................... 48Figura 4. 4 Diagrama de caractersticas del Megger Fluke 1550B [23] ...... 50Figura 4. 5 Meghmetro Fluke 1550B .......................................................... 50Figura 4. 6 TTR PWR3A [29] ......................................................................... 51Figura 4.7. Probador de Alto Voltaje (a) Gabinete de Control (b) Mdulo de Alto Voltaje ................................................................................................ 53Figura 4. 8 Pinza Amperimtrica FLUKE[2] ............................................... 54Figura 4. 9 Probador de Aislamiento UNILAP ........................................... 54Figura 4. 10 Fuente de Corriente SUPERIOR ELECTRIC ...................... 55Figura 4. 11 Ampermetro y Voltmetro analgico YOKOGAWA .......... 55Figura 5. 1 Transformador Trifsico para alimentacin de ensayos de Transformadores [28]....................................................................................... 57Figura 5. 2 Placa de Caractersticas de un Transformador de Corriente 58Figura 5. 3 Detalle del cuarto de pruebas .................................................... 59Figura 6. 1Prueba de Voltaje Nominal para Transformadores Yy y Yd . 62Figura 6. 2 Conexin para la prueba de Prdidas sin Carga ..................... 66Figura A. 1 Vista Interna del sistema de medicin ..................................... 89Figura A. 2 Vista interna del panel de control ............................................ 89Figura A. 3 Sistema de regulacin de voltaje .............................................. 90Figura A. 4 Sistema de Alimentacin ........................................................... 90
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NDICE DE TABLAS
Tabla 2. 1. Grupos de conexiones para transformadores trifsicos [24] ...... 6Tabla 2. 2. Factores de Correccin de la Temperatura para la Prueba del Factor de Potencia [15] ............................................................ 20Tabla 3. 1Diagramas fasoriales con terminales del trasformador indicadas [15] .................................................................................................... 34Tabla 3. 2 Valores para la prueba de Voltaje Aplicado [7] ......................... 41Tabla 3. 3. Intervalo de Prueba de voltaje Inducido segn la Frecuencia [7] .......................................................................................................................... 42Tabla 3. 4. Voltajes en el Devanado Secundario para la Prueba de Voltaje Inducido [7] ....................................................................................................... 43Tabla 3. 5. Resistencia de aislamiento para transformadores inmersos en aceite a 20C [10] ............................................................................................... 44Tabla 4. 1Caractersticas del Analizador de Transformadores Hipotronics TTS-25 ............................................................................................................. 47Tabla 4. 2. Especificaciones de pruebas con el analizador de Aceites. [27] 49Tabla 6. 1 Prueba de Voltaje Aplicado ........................................................ 61Tabla 6. 2Prueba de Voltaje Nominal .......................................................... 63Tabla 6. 3. Disposicin de las conexiones del medidor de Relacin de Transformacin .............................................................................................. 64Tabla 6. 4. Prueba de Relacin de transformacin ..................................... 64Tabla 6. 5. Disposicin de las terminales para la prueba de Prdidas sin Carga ............................................................................................................... 65Tabla 6. 7 Prueba de Resistencia de Aislamiento ........................................ 70Tabla A. 1 Formulario para Pruebas de Transformadores Trifsicos ... 101Tabla A. 2 Formulario para Pruebas de Transformadores Monofsicos ........................................................................................................................ 102
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Tabla A. 3 Relacin de Transformacin Utilizada por el Laboratorio CNFL ............................................................................................................. 103Tabla A. 4 Calibre del Conductor para prueba de Prdidas con Carga 104Tabla A. 5 Valores Admisibles de prdidas de potencia en transformadores trifsicos [17] ..................................................................... 105
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NOMENCLATURA
ANSI American National Standards Institute (Instituto Nacional de Estndares
Americanos)
ASTDM American Society for Testing Materials (Sociedad Americana de Pruebas
de Materiales)
BIL Basic Impulse Level (Nivel Bsico de Impulso)
CT Current Transformer (Transformador de Corriente)
CNFL Compaa Nacional de Fuerza y Luz
FP Factor de Potencia
Hz Hertz
IEC International Electrothecnical Commission (Comisin Electrotcnica
Internacional)
IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers
KVA Kilovoltiamprios
LCD Liquid Cristal Display (Pantalla de Cristal Lquido)
LED Light Emitter Diode (Diodo Emisor de Luz)
PI ndice de Polarizacin
PU Por Unidad
RAD ndice de Absorcin Dielctrico
RMS Root Mean Square (Raz Media Cuadrtica)
RV Regulacin de Voltajes
TP Transformador Particular (Privado)
TTR Transformer Turn Ratio (Relacin de Transformacin)
VT Voltage Transformer (Transformador de Voltaje)
UNE Unin de Normas Espaolas
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RESUMEN
El presente informe muestra un estudio acerca de la factibilidad tcnica de
desarrollar pruebas para transformadores trifsicos en el Laboratorio de Transformadores
de la Compaa Nacional de Fuerza y Luz S.A, utilizando los equipos existentes hasta el
momento para pruebas monofsicas.
Durante el proceso de identificacin del equipo, se dictamin que algunos de ellos
por su naturaleza, fueron diseados para operar tanto en transformadores trifsicos como
monofsicos, mientras que el resto se limitan a generar resultados nicamente en casos
monofsicos. Para que estos logren realizar ensayos trifsicos se requieren adaptaciones
especiales como transformadores trifsicos y transformadores de corriente.
Mediante la investigacin bibliogrfica y la consulta de la norma ANSI-IEEE 12.90
se llev a cabo la formulacin de una gua de procedimientos que se acopla tanto al equipo
discutido, como a las limitaciones del laboratorio. En esta gua se proponen
procedimientos, tablas a llenar as como los parmetros para que el transformador sea
considerado como apto o no apto para entrar en la red de distribucin de la compaa.
A manera de conclusin, tanto el personal del laboratorio como los equipos
estudiados son aptos para iniciar el proceso de pruebas de transformadores trifsicos a pesar
de que las condiciones actuales de infraestructura son limitadas; por lo que a la luz de lo
analizado, es factible tcnicamente iniciar estos ensayos.
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CAPTULO 1: Introduccin 1.1 Descripcin de la Investigacin
Este proyecto muestra un estudio de factibilidad tcnica acerca del uso del equipo
de pruebas del Laboratorio de Transformadores de la Compaa Nacional de Fuerza y
Luz S.A en transformadores trifsicos; ya que actualmente los nicos transformadores
a los que se les realizan pruebas son los monofsicos.
Las siguientes son algunas pruebas a las que se someten los transformadores de
distribucin y potencial de acuerdo con la norma ANSI/IEEE C57.12.90:
Relacin de transformacin. Resistencia elctrica del Aislamiento. Prdidas en vacio, corriente de excitacin. Prdidas en cortocircuito, impedancia
Ya que el laboratorio cuenta con el instrumental necesario para realizar las pruebas
citadas, es necesario ejecutar una amplia investigacin, que determine si es posible la
realizacin de un protocolo de pruebas, que permita a sus funcionarios utilizar este
equipo en transformadores trifsicos, de manera que sean representativas del estado
del transformador permitiendo certificarles y que no comprometan la seguridad del
usuario.
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1.2 Justificacin
El Laboratorio de Transformadores de la Compaa Nacional de Fuerza y Luz S.A,
tiene entre sus quehaceres la aplicacin de pruebas a transformadores monofsicos de
distribucin, de tipo convencional, sumergible y de pedestal.
Sin embargo, al adicionar un transformador trifsico a la red, se da la problemtica
de que no existe equipo especfico ni un protocolo para hacerles pruebas, por lo tanto,
el transformador se incorpora al sistema con pocas pruebas que respalden su
funcionamiento y mediante las cuales se corrobore la informacin suministrada por el
fabricante, nicamente se cuenta con estos datos y se les realiza una inspeccin
visual para determinar el cumplimiento de las caractersticas fsicas del equipo.
Actualmente el sistema de distribucin de CNFL est formado por 32
subestaciones, 5,553 kilmetros de lneas en operacin y 1351MVA de capacidad
instalada en transformadores de distribucin, con una cobertura del 99% de la zona
servida [20].
De ah la importancia de una investigacin a detalle en el campo de los
transformadores, pues ellos son una parte fundamental de la red de la Compaa, y en
su conjunto, son el activo de mayor valor en la red de distribucin.
As mismo, de lograr determinarse que con el actual equipo de pruebas existente, es
posible realizar pruebas a equipo de transformacin trifsico, el proyecto contribuye
a la reduccin de costos por cuanto no se hara necesaria la adquisicin de un equipo
especfico para pruebas trifsicas y podra, adicionalmente, desplegar nuevas
investigaciones, aplicadas al concepto de pruebas para transformadores trifsicos
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1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo general
Analizar la factibilidad tcnica de realizar pruebas a transformadores trifsicos
usando el equipo para prueba de transformadores monofsicos.
1.3.2 Objetivos especficos
1. Analizar la norma ANSI/IEEE C57.12.90 Standard Test Code for Liquid-
Immersed Distribution, Power, and Regulating Transformers.
2. Identificar y caracterizar el equipo de pruebas para transformadores
existente en el Laboratorio de Transformadores de la CNFL.
3. Determinar si el equipo disponible permite realizar las pruebas establecidas
en la norma ANSI C57.12.90 para transformadores trifsicos.
4. En caso de ser positivo el resultado del objetivo 3., desarrollar un protocolo
de pruebas para transformadores trifsicos utilizando el equipo existente en el
laboratorio y una gua de procedimiento de prueba de transformadores trifsicos con
el equipo, que cumpla con la norma ANSI C57.12.90.
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1.4 Metodologa
El proyecto requiere el conocimiento del equipo actual de pruebas para
transformadores que se utiliza en el Laboratorio de Transformadores de la Compaa
Nacional de Fuerza y Luz S.A, por lo tanto, como primer paso se define la
observacin y familiarizacin con el equipo, tanto de manera fsica como por medio
de la documentacin tcnica que se le adjunte, a saber; manual de usuario, manual de
montaje, etc.
Seguidamente se analiza la norma ANSI/IEEE C57.12.90, Standard Test Code for
Liquid-Immersed Distribution, Power, and Regulating Transformers y sus
implicaciones en el equipo estudiado, caracterizando y evaluando las fortalezas y
debilidades del uso del equipo existente en transformadores trifsicos.
Posteriormente es necesaria la documentacin bibliogrfica de estudios similares,
en los cuales se registran pruebas y datos referentes al trabajo con transformadores de
potencial tanto monofsicos como trifsicos.
Por ltimo se analiza la informacin resultante, de manera que se dictamine si es
factible tcnicamente la realizacin de pruebas de transformadores trifsicos y se
formula un procedimiento a seguir para las respectivas pruebas, acorde con las
especificaciones dadas por la norma.
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CAPTULO 2: Marco Terico 2.1 Generalidades Acerca de los Transformadores
Los transformadores son mquinas estticas de induccin, cuya funcin consiste en
transformar el voltaje de un nivel a otro, conservando la forma de onda y la
frecuencia, mediante la accin de un campo magntico. Por su composicin, son
dispositivos de fabricacin sencilla, conformados por dos o ms circuitos elctricos
acoplados por medio de un circuito magntico en comn.
Los trasformadores se pueden clasificar segn su propsito en transformadores de
Potencia; que pueden transportar grandes potencias con niveles de voltaje, corriente y
frecuencia fijos en el primario, estos son el eslabn entre las redes de alta tensin y
las de media. Los transformadores de Distribucin, que trabajan con potencias
relativamente pequeas, se utilizan para abastecer directamente las redes de
distribucin de baja tensin. Ambos pueden aumentar o disminuir el voltaje,
dependiendo de su relacin de transformacin, por lo que pueden ser elevadores o
reductores. Tambin es posible encontrar en la red transformadores para muestreo de
corriente o de voltaje y como acople de impedancias.
De acuerdo al tipo de conexin, se clasifican en monofsicos y trifsicos. En estos
ltimos se pueden presentar 12 grupos de conexin; ya que los arrollamientos pueden
estar conectados en estrella (), delta () o zigzag (). De estas 12 conexiones
normalizadas, las ms comunes son la Yy0, Yd5, Dy5, Yz5. Estas se muestran en la
tabla 2.1.
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Tabla 2. 1. Grupos de conexiones para transformadores trifsicos [24]
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2.2 Principio de Funcionamiento de los Transformadores
La figura 2.1 muestra un transformador ideal [22], sin prdidas, con acoplamiento
magntico perfecto entre ambos bobinados. La relacin entre los voltajes, las
corrientes y el nmero de vueltas esta dado por la ecuacin 2.1:
(2.1)
Figura 2. 1. Transformador Ideal con Carga [22]
Por ser un transformador ideal, tanto la potencia de entrada como la de salida son
equivalentes en ambos bobinados y presentan el mismo factor de potencia. Se puede
expresar la potencia de salida de un transformador en trminos de la potencia activa
P, la potencia reactiva Q y la potencia aparente S:
(2.2)
(2.3)
(2.4)
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Sin embargo, es necesario considerar que al hablar de un transformador real, se
deben tomar en cuenta las prdidas debidas a las caractersticas de los ncleos
ferromagnticos, como lo son la saturacin, histresis y corrientes parsitas.
Hidalgo [10] denota como aspectos ms importantes a considerarse en el modelado
de las prdidas del transformador real los siguientes:
a) Prdidas en el cobre: consecuencia directa del calentamiento de los devanados,
del tipo resistivo.
b) Prdidas por histresis y corrientes parsitas: estas se deben a la conductividad
de los materiales ferromagnticos, que tienden a formar corrientes circulantes
en forma de remolino, as como la disipacin de la energa en forma de calor.
Se representan como prdidas hmicas ya que son proporcionales al voltaje
aplicado.
c) Corriente de magnetizacin: es la corriente requerida para producir el flujo en
el ncleo, no es sinusoidal, debido a la saturacin magntica que hace que
aparezcan componentes de alta frecuencia, se modela como una reactancia.
d) Flujos de dispersin: el flujo que atraviesa los bobinados primario y
secundario se divide tpicamente en dos componentes, un flujo mutuo que
enlaza los dos devanados y un flujo disperso que atraviesa un solo devanado y
cierra su trayectoria por el aire. Este flujo se modela mediante inductancias.
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9
Debido a que el modelado del transformador real implica impedancias, el voltaje de
salida vara con la carga incluso cuando el voltaje de entrada permanece constante. La
regulacin de voltaje [8] es una cantidad que compara el voltaje de salida de un
transformador sin carga con el voltaje de salida a plena carga, definido por la relacin
2.5.
,,
, 100 (2.5)
Otro parmetro que varia con las prdidas es la eficiencia [8], la cual se calcula como
la razn entre la potencia de salida y la potencia de entrada, tal y como se aprecia en
la ecuacin 6.
100%
100% (2.6)
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2.3 Pruebas para Transformadores
El estndar ANSI C57.12.80 demarca varios tipos de pruebas, de conformidad, de
rutina, de diseo y otras.
Pruebas de rutina: Realizadas para el control de calidad por el fabricante en
cada dispositivo, en muestras, en partes o en materiales, cuando se requiere verificar
que el producto cumple las especificaciones de diseo.
Pruebas de conformidad: Hechas especficamente para demostrar la
conformidad con determinada norma.
Pruebas de diseo: Realizadas para determinar la adecuacin del diseo de
un tipo, estilo o modelo particular de un equipo o sus componentes a los rangos
asignados para operar satisfactoriamente bajo condiciones normales de servicio. Se
realizan a un lote y no se repiten a menos que el diseo sufra alguna modificacin
representativa para el equipo.
Otras pruebas: Pruebas que las normas definen como adicionales a las
rutinarias.
La norma ANSI C57.12.90 especifica las pruebas que se le deben aplicar a los
transformadores de distribucin y potencia, inmersos en lquido aislante, para
garantizar su correcto funcionamiento en la red. Estas pruebas son:
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2.3.1 Medicin de Resistencia de los Devanados
Por medio de esta prueba se logra obtener la resistencia para el clculo de las
prdidas en el cobre de los devanados, adems, sirve como parmetro de juicio en la
determinacin de posibles daos en las conexiones internas de los devanados.
Para la medicin de la resistencia en frio se debe determinar de manera precisa la
temperatura del aislamiento lquido en el cual se encuentran las bobinas sumergidas,
para lo cual los devanados no deben ser sometidos a ningn campo o corriente por un
lapso de 3 a 8 horas antes de iniciar la prueba y la temperatura del lquido no puede
variar ms de 5C desde la parte superior hasta la base del transformador. En caso de
que los devanados se encuentren fuera del aislamiento, en un medio seco, la medicin
de la temperatura se debe hacer con varios termopares, entre arrollamientos, para que
no se suponga que la temperatura del arrollamiento es igual a la del aire que le rodea.
2.3.2 Polaridad y Relacin o Secuencia de Fase
Esta prueba se aplica principalmente para la conexin de bancos de transformadores
en paralelo, ya que con ella se verifica la correcta relacin de fases entre los
devanados. Permite identificar las terminales que tienen la misma polaridad y si el
diagrama vectorial que indica la placa de caractersticas es el correcto.
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12
Figura 2. 2. Izquierda: Polaridad Sustractiva de un devanado.
Derecha: Polaridad Aditiva de un devanado [15]
2.3.3 Relacin de Transformacin
Es la relacin entre el nmero de vueltas en el devanado de alta tensin con respecto
al nmero de vueltas en el devanado de baja tensin.
Esta prueba es til para verificar que cada devanado posea el nmero correcto de
vueltas en las posiciones del cambiador de derivaciones (segn la norma C57.12.00
la variacin de los valores medidos con respecto a los datos de placa debe ser menor
al 0.5% de tolerancia).
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2.3.4 Corriente de Excitacin y Prdidas sin Carga
Son prdidas incidentes sobre la excitacin del transformador. Las prdidas sin
carga incluyen prdidas en el ncleo, dielctrico y bobinado, debido a la corriente de
excitacin y las prdidas en el conductor debidas a corrientes circulantes entre
bobinados paralelos. Ests cambian con el voltaje de excitacin.
La corriente de excitacin es aquella que fluye por los bobinados para excitar el
transformador cuando las dems bobinas estn abiertas. Generalmente estn
expresadas en un porcentaje del rango de corriente en el que se prueban.
Las prdidas sin carga consisten primordialmente de prdidas en el ncleo, que
estn en funcin de la magnitud de la frecuencia y de la forma de onda del voltaje
aplicado. Tambin varan con la temperatura y son particularmente sensibles a las
diferencias en la forma de onda, por lo que la medicin de estas prdidas vara
marcadamente con la forma de la onda de voltaje de prueba.
Adicionalmente, muchos otros factores afectan las prdidas sin carga. Las
relacionadas con factores de diseo incluyen el tipo y grosor del metal del ncleo, su
configuracin, la geometra, las juntas y la densidad de flujo en el ncleo.
El propsito de la prueba de prdidas sin carga es medir las prdidas a un voltaje de
excitacin especfico y una frecuencia especfica. La determinacin de las prdidas
debe basarse en un voltaje de onda sinodal a menos que alguna otra forma de onda
sea inherente a la operacin del transformador.
-
14
2.3.5 Prdidas con Carga e Impedancia
Son prdidas concernientes a la carga del transformador. Incluyen las prdidas I2R
de los devanados, debidas a la corriente de carga y las prdidas por corrientes de
Eddy inducidas por fugas de flujo en los devanados, abrazaderas del ncleo, campos
magnticos, paredes del tanque y otras partes conductoras. Las prdidas con carga se
miden cortocircuitando ya sea el bobinado de baja o el de alta y aplicando un voltaje
a travs del otro bobinado, suficiente como para generar un flujo de corriente a travs
de los bobinados. La potencia que resulta de estas condiciones son las prdidas a una
temperatura y corriente de carga especfica.
La impedancia del transformador se define como el voltaje requerido para hacer
circular una corriente a travs de uno o dos bobinados especficos cuando un tercero
esta cortocircuitado. Este valor se expresa en por unidad o en un valor porcentual del
voltaje nominal del devanado en el cual se ha medido. Este valor representa tanto la
componente resistiva como la reactiva. La componente resistiva corresponde a las
prdidas bajo carga, en fase con la corriente, mientras que la componente reactiva
esta en cuadratura con la corriente y corresponde a las fugas de flujo disperso en los
devanados.
La prueba se puede ver afectada por una serie de factores que se encuentran
contemplados en la norma; como lo son la posicin del cambiador de derivaciones,
condiciones de diseo como material y dimensin de los conductores, as como
estructura y diseo del bobinado. Adems, las prdidas son una funcin de la
-
15
temperatura, por lo que hay que cuidar los detalles durante el proceso de medicin,
para tener resultados repetibles y aceptables.
2.3.6 Pruebas Dielctricas
El propsito de estas pruebas es demostrar que el transformador ha sido diseado
para cumplir con las especificaciones en cuanto a niveles de aislamiento estipulados
en la norma ANSI-IEEE C57.12.00.
En este apartado de la norma, se hace la distincin entre las pruebas que se aplican
durante el diseo de transformadores y las aplicadas de rutina. Para propsitos de esta
investigacin se omiten las pruebas de fabricacin. Sin embargo, no es recomendable
la aplicacin de estas pruebas peridicamente, puesto que el aislamiento se ve
sometido a estrs, que puede causar un dao severo e irreparable.
2.3.6.1 Respuesta al Impulso
Consiste en aplicar un impulso de onda entre las lneas de alto voltaje y tierra con
un valor de cresta igual al especificado en los niveles de prueba. Este voltaje
corresponde a un transiente de entre 50-70% del nivel de prueba, seguido por dos
transientes de voltaje completo de polaridad positiva o negativa indistintamente.
La deteccin de la falla se da por medio de osciloscopios, que tomaran las formas
de onda del voltaje aplicado e inducido. Si alguna de estas capturas presenta formas
de onda no deseadas debidas a la influencia de la saturacin magntica y la duracin
del impulso, el transformador puede estar daado.
-
16
2.3.6.2 Prueba de Impulso de Descargas Atmosfricas
Cuando esta se requiera como prueba de rutina, deber consistir en la aplicacin de
de una onda completa de magnitud reducida, dos ondas recortadas y una onda
completa; con un intervalo de aplicacin mnimo entre ellas, para evitar la
recuperacin de la rigidez dielctrica antes del final de la onda completa. En casos
especficos que se requiera de frentes de onda, estos sern aplicados antes o despus
de las ondas recortadas. En general, estos voltajes deben ser aplicados uno a la vez en
cada una de las terminales del transformador.
Para efectos de transformadores inmersos en aceite mineral, la polaridad de las
ondas es tpicamente negativa, ya que esto reduce las pequeas descargas producidas
en el circuito de prueba.
La identificacin de las fallas presentes en el transformador al hacer la prueba se
aprecia no solo por medio de anomalas en las lecturas del osciloscopio, tanto de
corriente como de voltaje, sino tambin por la presencia de chispas en el entrehierro o
en cualquier parte externa, produccin de ruidos inusuales y la medicin de voltajes o
corrientes inducidos que no son los esperados.
-
17
2.3.6.3 Voltaje Aplicado
Esta prueba analiza la capacidad del aislamiento de soportar esfuerzos de tensin
entre devanado y devanado, o entre uno de los devanados y el ncleo o alguna de sus
partes estructurales, sometiendo al aislamiento a un esfuerzo dielctrico.
Dependiendo de la clase de aislamiento, se selecciona un valor de voltaje a aplicar,
que ser de un 60-70% del voltaje a aplicarse en un transformador nuevo; a la
frecuencia de operacin nominal. El voltaje debe iniciar su aplicacin en un cuarto
del valor de prueba y subir gradualmente hasta el valor deseado, con una permanencia
de no ms de quince segundos y reducir gradualmente. Esta prueba no excita el
ncleo del transformador.
La condicin de falla se puede identificar por humo o burbujeo del aceite, ruido o
un incremento repentino en la corriente de prueba. En este caso se debe recurrir a
otras pruebas y una inspeccin visual, que determine donde se encuentra la falla.
2.3.6.4 Voltaje Inducido
Con esta prueba es posible confirmar que la resistencia del aislamiento es la
apropiada para soportar los esfuerzos dielctricos que se dan entre espiras y capas de
los devanados.
El transformador debe ser excitado exactamente como si estuviera en servicio; esto
es, transformadores monofsicos en fuentes monofsicas y transformadores trifsicos
con fuente trifsica. Tpicamente el rango de tensin aplicado es del 60-80% de la
-
18
tensin establecida para transformadores nuevos, ya sea de manera trifsica o
monofsica.
Por otra parte, durante la prueba se incrementarn los voltios por espira efectivos en
el transformador, por lo que la frecuencia debe ser lo suficientemente alta como para
limitar la densidad de flujo magntico en el ncleo, para evitar que se sature. Est
condicin est dada por la ecuacin 2.7, que determina la mnima frecuencia
permitida.
,
(2.7)
2.3.6.5 Medicin de Descargas Parciales
Las descargas parciales son aquellas que presentan alta frecuencia, pero no suelen
poner en cortocircuito a dos electrodos de polaridad opuesta. A largo plazo, estas
descargas daan el aislamiento entre espiras, produciendo fisuras que cortocircuitan
los devanados. La resistencia a las descargas parciales es una cualidad inherente al
tipo de material con el que se fabrican los aislamientos.
Se pueden distinguir con esta prueba tres tipos de descargas, a saber, externas, que
se presentan en medios lquidos o gaseosos sobre una parte del aislamiento que no
est cubierto por el bobinado, internas, que se dan en las cavidades y aristas del
aislamiento, y el efecto corona,
-
19
2.3.6.6 Factor de Potencia del Aislamiento
El factor de potencia es la relacin entre la potencia disipada en el aislamiento y el
producto del voltaje eficaz y la corriente durante la prueba cuando se aplica un voltaje
sinusoidal bajo condiciones conocidas. Debe realizarse a la frecuencia de operacin
nominal y el voltaje aplicado no debe exceder los 10KV.
Con esta prueba se verifica el grado de humedad que contienen los materiales
aislantes.
Previo a la aplicacin de la prueba, la seccin 10.10.1 de la norma especifica que se
deben asegurar ciertos factores:
Todos los bobinados del transformador deben estar sumergidos en lquido aislante.
Los devanados deben estar cortocircuitados y con todos lo aisladores en su respectiva ubicacin.
La temperatura del lquido aislante debe estar cercana a la temperatura de referencia de 20C.
Para temperaturas distintas a la de referencia, se utilizan los factores de correccin
de la tabla 2.2 en la ecuacin 2.8. La temperatura a considerar en este caso es el
promedio de las mediciones de temperatura en distintos puntos del lquido aislante.
-
20
Cuando la prueba se ha realizado a altas temperaturas y el factor de correccin es
muy alto, se recomienda dejar enfriar el transformador y repetir la prueba cuando el
valor este cerca de la referencia.
(2.8)
Tabla 2. 2. Factores de Correccin de la Temperatura para la Prueba del Factor de
Potencia [15]
-
21
2.3.6.7 Resistencia del Aislamiento
Determina si el transformador est en buenas condiciones y establece un parmetro
de comparacin para futuras pruebas.
Este parmetro se mide en funcin de la temperatura, aun cuando los bobinados
estn calientes o fros. La medicin ideal se da a 20C, si no, se le aplica un factor de
correccin.
El mtodo de medicin de la resistencia del aislamiento es por medio del
megaohmmetro, que indica la medicin directamente en o M.
Con variaciones a esta prueba, se han desarrollado ndices [9] tales como el de
absorcin dielctrica, de polarizacin y el de voltaje por etapas, que permiten evaluar
la presencia de excesiva humedad o incluso avanzada degradacin del aceite que
compromete a todo el aislamiento.
ndice de Absorcin: Es la relacin entre las medidas de resistencia de aislamiento
en mega ohmios a 60 s y a 30 s. Este valor debe ser mayor que la unidad para
registrar un buen aislamiento.
(2.9)
ndice de polarizacin: Es la relacin entre las medidas de la resistencia del
aislamiento en mega ohmios (M) a 10 minutos entre la medida a un minuto, su
valor debe estar siempre por encima de la unidad debido a que es proporcional al
tiempo.
-
22
(2.10)
Voltaje de paso: Este mtodo prueba la resistencia del aislamiento a dos tensiones;
primero la ms baja y luego otra 5 veces mayor, ambas en un intervalo de un minuto.
Un crecimiento del 25% del valor con respecto a la tensin ms alta, usualmente se
debe a la presencia de excesiva humedad.
El valor de la resistencia mnima de aislamiento esta dado por:
(2.11)
2.3.7 Emisin de sonido audible
El sonido proveniente de los transformadores se origina principalmente en el ncleo
y se transmiten a travs del lquido aislante y los apoyos estructurales hacia el
exterior. En algunas circunstancias, las bobinas pueden ser fuente de ruido bajo
condiciones de carga nominal, sin embargo este ruido no se contempla bajo esta
norma.
El espectro de frecuencias de sonido audible consiste primordialmente de
armnicas, por lo que en un sistema como el de Costa Rica que opera a 60 hz, el
sonido audible consta de tonos a 120, 240, 360 y 480 hz. Tambin se considera como
sonido audible el emitido por circulacin de lquido dielctrico y el sistema mecnico
de refrigeracin (ventilador).
-
23
La prueba de sonido se debe hacer con el instrumental requerido por la norma
ANSI-IEEE S1.4-1983; como lo es el medidor de banda de frecuencia de un tercio de
octava.
2.3.8 Pruebas de Aceite (No contemplada en la Norma ANSI-IEEE C57.12.90)
Los aceites para transformadores tienen la funcin de aislar y enfriar el ncleo y los
bobinados, su envejecimiento se debe a los efectos de la humedad, impurezas, aire,
sobrecalentamiento, sobrecarga, luz ultravioleta y radiaciones.
Se realizan dos tipos de pruebas de aceite:
Las de campo como lo son la de rigidez dielctrica, factor de potencia y resistividad
Las de laboratorio, como la tensin interfacial y cromatografa de gases. La ms utilizada de estas pruebas es la de rigidez dielctrica, que es la capacidad del
aceite de soportar esfuerzos elctricos sin fallo. Indica la presencia de impurezas
presentes, tales como agua, polvo y partculas conductoras
La prueba se realiza aplicando un voltaje denominado tensin de ruptura que de
acuerdo con la norma ASTM D1816 es de 20KV durante varios intervalos de prueba,
donde el aceite se agita y se deja reposar.
-
24
CAPTULO 3: Mtodos para la realizacin de pruebas segn la
norma ANSI/IEEE C57.12.90 3.1 Medicin de Resistencia de los Devanados
De acuerdo con la norma, existen dos procedimientos para realizar esta medicin,
los cuales son, el mtodo de puente, en los casos donde la corriente que circula por
los devanados sea menor a un amperio, y el de voltmetro-ampermetro, para
corrientes nominales mayores a un amperio.
Ya que la norma no es concluyente en cuanto al procedimiento que se emplea, el
manual Vega-Bonilla [6] es una herramienta til para comprender la realizacin de
dicha prueba.
En esta, se sugiere hacer mediciones entre fases, resultando las siguientes
combinaciones: H1 H2, H1 H3, H2 H3 en el lado de alta y X1 X2, X1 X3,
X2 X3 en el lado de baja. Ya que estas mediciones no arrojan el valor real de la
resistencia, es necesario emplear las siguientes ecuaciones, segn se trate de un
bobinado en estrella o en delta:
Estrella:
R R R R 3.1
R R R R 3.2
R R R R (3.3)
-
Fig
F
gura 3. 1. Dis
Delta:
Figura 3. 2 Di
posicin de l
isposicin de
los Valores d
e los Valores
de Resistencia
de Resistenc
a para un De
cia para un D
evanado en C
Devanado en
Conexin Est
Conexin D
25
trella.
3.4
3.5
3.6
elta
-
26
El mtodo del puente se puede realizar con los siguientes circuitos [25]:
3.1.1 Puente Wheatstone
Consiste en un patrn de cuatro resistencias con un galvanmetro conectado a
travs de una diagonal y una batera a travs de la otra. Dos de las resistencias son de
valores conocidos y comprenden la rama A+B. Una tercera tiene un valor conocido
que se puede variar en incrementos pequeos sobre un rango amplio, es el restato R.
La cuarta es la resistencia que se est midiendo, X. Se considera balanceado el
puente cuando se ha ajustado el restato hasta que la corriente se divide de manera
que no existe cada de tensin a travs del galvanmetro. La resistencia que se est
midiendo se puede calcular por medio de la ecuacin 3.7
X BA R 3.7
Figura 3. 3 Circuito del Puente de Wheatstone[25]
-
27
3.1.2 Puente Kelvin
El Puente Kelvin se usa para mediciones de precisin por debajo del rango tpico
del Puente Wheatstone. Se realiza un arreglo de seis resistencias, en medio de las
cuales se inserta un galvanmetro. Una corriente grande se pasa a travs de la
resistencia desconocida y una resistencia conocida de bajo valor. El galvanmetro
compara la cada de tensin a travs de estas dos resistencias con el circuito de
relacin doble compuesto por las otras cuatro resistencias.
Para mediciones muy bajas, el Puente Kelvin presenta la ventaja de anular
resistencias de cables y contactos, debido a la doble relacin de sus ramales. Los dos
pares de resistencias de relacin estn en paralelo entre s y conectados a travs del
galvanmetro. Un par (a/b) est en serie con la resistencia desconocida (X) y la
resistencia estndar de referencia (R). La ltima es una resistencia baja ajustable.
Cuando est balanceado el potencial a travs de los dos circuitos paralelos, la
resistencia desconocida es equivalente al paralelo por el valor de referencia ajustado.
3.8
Las resistencias de cables y contactos estn incluidas en el valor de los pares de
resistencias de relacin y cualquier efecto puede anularse manteniendo la resistencia
extremadamente baja en medio de Y. Permite adems las altas corrientes de prueba
usadas a menudo en los Puentes Kelvin sin provocar efectos indeseados de
calentamiento.
-
28
Figura 3. 4. Puente de Kelvin[25]
3.1.3 Mtodo de Voltmetro-Ampermetro
Se emplea en transformadores cuya corriente nominal en los devanados es mayor a
un amperio. En este caso, es recomendable utilizar un voltmetro y ampermetro
digital, sensibles a las variaciones de temperatura.
La medicin se realiza aplicando corriente continua, de manera que los datos
recopilados concuerdan con la ley de ohm. Se utiliza la configuracin de la figura 3.4
en la cual se deben tomar al menos cuatro datos distintos, para sacar un promedio.
Figura 3. 5. Configuracin Voltmetro Ampermetro [15]
-
29
3.2 Relacin de Transformacin, Polaridad y Relacin o Secuencia de Fase
3.2.1 Relacin de Transformacin
El apartado 7.1.3 de la norma aclara, que cuando los bobinados de un transformador
trifsico son independientes y accesibles externamente, la prueba de relacin de
transformacin se realiza con alimentacin monofsica.
Para transformadores con neutro inaccesible, la prueba se llevar a cabo
energizando simultneamente las tres fases, ya que cualquier desigualdad en la
magnetizacin caracterstica de las fases puede resultar en una diferencia de potencial
que afectar la medicin.
Para esta prueba, existen tres mtodos, por medio de un par de voltmetros, por
comparacin con un transformador de relacin conocida o por el mtodo de puente.
a) El mtodo de voltmetros:
Consiste en aplicar una fraccin del voltaje nominal al devanado de alta tensin,
mientras se mide el voltaje generado en las terminales de baja tensin. Ambos
voltmetros (el de voltaje aplicado y el de voltaje generado) tomarn lecturas
simultneas, y se intercambiarn entre grupos de mediciones, para evitar el error
instrumental.
Se debe hacer por lo menos cuatro pruebas con tensiones distintas, con incrementos
de un 10% y con diferencias ms o menos del 1% en el promedio de relacin de
transformacin para garantizar valores correctos.
-
30
Figura 3. 6. Mtodo de Comparacin [15]
b) El mtodo de comparacin
Involucra un transformador de relacin conocida, variable, conectado por medio de
voltmetros intercalados en paralelo con el transformador de prueba. Al aplicar un
voltaje de excitacin, se ajusta el transformador conocido, hasta observar una
diferencia de potencial nula. La prueba se repite en cada bobina, para incluir cada
fase.
Figura 3. 7. Mtodo del Puente [15]
-
31
c) El mtodo del puente:
Tal y como se describe en el apartado 7.3.3 de la norma, se basa en la utilizacin de
un potencimetro que acta como divisor de tensin y un detector, con el que se
determina la relacin R1/R que es equivalente a la relacin de transformacin del
transformador bajo prueba.
3.2.2 Polaridad
La norma contempla cuatro alternativas para probar la polaridad de transformadores
monofsicos, el mtodo del golpe inductivo, tensin alterna, mtodo comparativo y el
de puente, descrito anteriormente para relacin de transformacin.
Aunque los procedimientos descritos para transformadores monofsicos pueden ser
usados el caso de transformadores trifsicos, se debe tener el cuidado de observar una
polaridad relativa igual en cada fase, para dictaminar la polaridad real del conjunto.
a) El mtodo de golpe inductivo:
La prueba requiere de un voltmetro de alta tensin, analgico con cero central, para
ser conectado en los devanados de alto y bajo voltaje, de manera que las deflexiones
de la aguja sean notorias.
Se aplica corriente directa sobre el bobinado de alta tensin sin exceder la corriente
nominal; de esta manera se obtendr una pequea deflexin en la aguja cuando el
voltmetro se conecta en el devanado de alta.
-
32
Al interrumpir la excitacin de corriente directa, introduciendo el voltmetro en el
devanado de baja, de manera que la terminal que se conecto a H1 pase a X1 y H2 a
X2, se observar una deflexin proveniente de la descarga inductiva. Si esta deflexin
se da en la misma direccin que la observada en el devanado de alta, la polaridad es
aditiva, en caso contrario, la polaridad resultar sustractiva.
b) Mtodo de Tensin Alterna
Para transformadores cuya relacin de transformacin es menor o igual a 30:1 se
cortocircuita una de las terminales de alta con su adyacente de baja tensin, tal como
se muestra en la figura 3.8. En este caso, se debe aplicar un voltaje adecuado, sobre
las terminales de alta tensin H1, H2.
Figura 3. 8. Polaridad por Mtodo de Tensin Alterna [15]
Si la lectura del voltmetro que se coloca en las terminales adyacentes restantes es
mayor que la aplicada, se considera aditiva la polaridad, si este voltaje es menor, se
considerar sustractiva.
c) Polaridad por comparacin
Cuando se dispone de un transformador de polaridad conocida, con la misma
relacin de transformacin que el transformador bajo prueba, se realiza la conexin de
-
33
la figura 3.6 y la de la figura 3.9, de manera que al aplicar una fraccin del voltaje
nominal en las terminales de alta tensin, si el voltmetro conectado permanece en
cero (no hay deflexin), la polaridad de ambos transformadores es idntica.
Figura 3. 9. Polaridad por Mtodo de Comparacin [15]
3.2.3 Relacin o Secuencia de Fase
La comprobacin del diagrama fasorial para los transformadores trifsicos, que
define el desplazamiento angular y la secuencia de fase, se realiza conectando las
terminales denominadas H1, X1 juntos para excitar las dems terminales con bajo
voltaje. De esta manera se realizan mediciones entre varios pares de terminales. La
tabla 3.1 es una gua de cmo se conectan las terminales del transformador,
dependiendo de si se encuentra en delta, estrella o zigzag, y las relaciones que deben
cumplirse para determinar si el transformador se encuentra en buen estado.
-
34
Tabla 3. 1Diagramas fasoriales con terminales del trasformador indicadas [15]
-
35
3.3 Corriente de Excitacin y Prdidas Sin Carga
3.3.1 Prdidas en Vacio o sin Carga
En cuanto al clculo de este tipo de prdidas, la norma no es del todo concluyente,
pues aporta simplemente las figuras 3.10 y 3.11 como conexiones para experimentar
con transformadores monofsicos y trifsicos respectivamente.
(a)
(b)
Figura 3. 10. Conexin para la prueba de Prdidas sin carga de un transformador monofsico
(a) Sin transformadores de instrumentacin (b) Con transformadores de instrumentacin [15]
En la prueba intervienen las mediciones de corriente RMS, Voltaje RMS y potencia;
por lo tanto se debe proporcionar tanto el voltaje nominal, como la frecuencia de
operacin sobre las terminales que se estn alimentando.
-
36
Figura 3. 11. Prueba de Prdidas en Vaco,
Para transformadores Trifsicos con alimentacin Trifsica. [15]
Durante la prueba, ya sea el devanado de alta o de baja puede ser energizado, pero
generalmente es ms conveniente realizar la prueba usando el de bajo voltaje, en
cualquiera de los casos, todo el bobinado (no simplemente una porcin) se debe
energizar cuando sea posible.
3.3.2 Corriente de Excitacin
Es posible obtener la corriente de excitacin simultneamente con la prueba de
prdidas descrita anteriormente; usando cualquiera de los mtodos de las figuras. La
corriente RMS registrada se compara con la nominal, para obtener un valor de
porcentaje, o PU.
Para un transformador trifsico, la corriente de excitacin se calcula tomando el
promedio de las magnitudes de las tres corrientes de lnea.
-
37
3.4 Prdidas con Carga e Impedancia
3.4.1 Prdidas con Carga: Prueba de Transformadores Trifsicos con Voltaje
Monofsico
Para determinar las prdidas con carga y el voltaje de impedancia de un
transformador trifsico, las tres terminales de un bobinado se cortocircuitan, mientras
un voltaje monofsico se aplica en las dos terminales del devanado restante. El
voltaje aplicado se ajusta para que circule una porcin de la corriente nominal.
Figura 3. 12. Circuito Prueba de Prdidas con Carga [15]
Durante la prueba se toman tres lecturas, en los tres pares de terminales, por ejemplo
H1 con H2, H2 con H3 y H3 con H1 y se introducen los valores obtenidos en las
ecuaciones 3.9 y 3.10.
PrdidasM 1.5 PPP
3.9
-
38
VM 0.866 EEE
3.10
Donde
P representan las lecturas individuales medidas de las prdidas segn los subndices.
E representa las lecturas individuales del voltaje medido segn los subndices.
La componente de las prdidas se obtiene sustrayendo las prdidas I2R de las
prdidas con carga obtenidas en la medicin realizada. El total de prdidas I2R para
las tres fases estn representadas por la ecuacin 3.11
IR 1.5IR IR 3.11
Donde R1 es la resistencia medida entre dos terminales de alto voltaje y R2 la
resistencia entre dos terminales de baja tensin, mientras I1, I2 representan las
corrientes de lnea respectivas.
3.4.1 Impedancia
Para transformadores de tres devanados, ya sean monofsicos o trifsicos, se
realizan tres mediciones entre pares de bobinados,
Z ZZZ
3.12
Z ZZZ
Z Z 3.13
Z ZZZ
Z Z 3.14
-
39
Donde el valor de Z12, por ejemplo, es el resultado de medir la potencia, el voltaje y
la corriente al momento de la prueba que se ejemplifica en la figura 3.12 a la
temperatura de medicin, por medio de la ley de Ohm.
3.5 Pruebas Dielctricas
3.5.1 Voltaje Aplicado
Para esta prueba, se cortocircuitan los devanados secundarios y el tanque del
transformador; se aterrizan, mientras los devanados primarios se conectan de manera
que sean alimentados por una fuente monofsica, luego, las conexiones que se
realizaron en el secundario se pasan al primario, y la alimentacin del sistema se
realiza por el devanado secundario.
Las figuras 3.13 y 3.14 muestran la disposicin general de la prueba para un
transformador trifsico.
Figura 3. 13 Prueba de Voltaje Aplicado sobre Devanado Primario
-
40
Figura 3. 14 Prueba de Voltaje Aplicado sobre Devanado Secundario
Una vez realizada la conexin, se verifica el nivel de aislamiento, para definir la
tensin de prueba a aplicar sobre los devanados. Esta tensin es del 70% de la
designada por el fabricante, para transformadores reparados o con relativa
antigedad.
El ensayo se realiza a 60 Hz, aplicando el voltaje seleccionado en la tabla 3.2; de la
siguiente manera:
Se inicia la alimentacin con un cuarto del valor de prueba, y se eleva gradualmente por un periodo no mayor a los 15 s.
Una vez alcanzado el valor del voltaje de prueba, se mantiene constante a lo largo de un minuto.
-
41
Transcurrido este intervalo, si no se detecta algn fallo (humo, burbujeo del aceite, ruido, alza inesperada en la corriente de prueba) se decremento el
voltaje en un intervalo no mayor a 5 s hasta volver a un cuarto del valor, y se
apaga la fuente.
Tabla 3. 2 Valores para la prueba de Voltaje Aplicado [7]
Voltaje Primario
de Placa (V)
Voltaje Nominal
(kV)
BIL (kV)
Voltaje Prueba de Fbrica
(kVRMS)
Voltaje Prueba Transformadores
Reparados (kVRMS) 2400/4160 5 60 10 6.5 7620/13200 15 95 25 17 7967/13800 15 95 25 17 14400/24900 25 125 40 26 19920/34500 35 150 50 33
3.5.2 Voltaje Inducido
Para esta prueba, se alimentan los devanados secundarios, segn el modelo de la
figura 3.15, el cambiador de derivaciones, debe encontrarse en la mxima posicin
efectiva.
-
42
Figura 3. 15 Diagrama de Conexin de la prueba de Voltaje Inducido
Carvajal y Delgado [7] describen las tablas 3.3 y 3.4 como una gua de duracin y
condiciones de voltaje para esta prueba, adems, especifica que el transformador debe
tener los devanados del primario en circuito abierto, o puestos a tierra en el caso de
que alguna terminal se encuentre aterrizada de manera interna.
Tabla 3. 3. Intervalo de Prueba de voltaje Inducido segn la Frecuencia [7]
Frecuencia (Hz) Duracin (s) 120 60 180 40 240 30 360 20 400 18
-
43
Tabla 3. 4. Voltajes en el Devanado Secundario para la Prueba de Voltaje Inducido [7]
Voltaje Nominal (V) Voltaje de Prueba de Fabrica (V)
Voltaje de Prueba Reparados* (V)
120 240 170 208 416 290 240 480 340 277 554 390 480 960 670
* 70% del Doble del Valor Nominal
La prueba se inicia energizando el transformador en un porcentaje de al menos 25%
del valor nominal de prueba y se incrementa hasta llegar a este valor mximo en un
intervalo de 15s, el voltaje se mantiene por el tiempo especificado (tabla 3.3)
finalmente, se retorna al valor de 25% y se des energizan las terminales.
3.5.3 Resistencia del Aislamiento
La seccin 10.11.2 recomienda el uso del Megaohmmetro como equipo necesario
para realizar esta prueba. Ya que el uso de este instrumento se discutir en el capitulo
siguiente, se deben tener en cuenta las siguientes recomendaciones en torno a los
procedimientos:
a) Se deben involucrar las conexiones Primario contra Secundario,
Primario contra Masa, Secundario contra Masa.
b) Los incrementos de voltaje de prueba se deben realizar de 1kV a 5kV y
ser sostenidos por al menos un minuto durante la lectura de la corriente.
-
44
c) Si se presentan incrementos de corriente sin llegar a la estabilidad, la
prueba se puede interrumpir.
d) Entre pruebas, se recomienda aterrizar el transformador, ya que este
puede quedar cargado, y provocar posteriores lecturas errneas.
Tabla 3. 5. Resistencia de aislamiento para transformadores inmersos en aceite a 20C [10]
Clase de Aislamiento (kV)
Resistencia (M)
Clase de Aislamiento (kV)
Resistencia (M)
1.2 32 92 2480 2.5 68 115 3100 8.7 230 138 3720 15.0 410 161 4350 25.0 670 196 5300 34.5 930 230 6200 46.0 1240 287 7750 69.0 1860 345 9300
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45
CAPTULO 4: Equipo de pruebas para transformadores existente en el Laboratorio de Transformadores de la CNFL
Para la realizacin de las pruebas, el laboratorio cuenta con una serie de
instrumentos:
4.1 Equipo para pruebas Hipotronics TTS-25 [13]
De acuerdo con el instructivo, este instrumento est diseado para la prueba de
transformadores monofsicos de distribucin segn las especificaciones de la norma
ANSI C57.12.90.
Las pruebas que se pueden realizar usando este analizador de transformadores son:
Corriente de excitacin Prdidas de excitacin o sin carga Corriente de plena carga Voltaje de Impedancia Prdidas por impedancia o con carga Eficiencia y porcentaje de impedancia Relacin de transformacin y polaridad
La figura 4.1 muestra el panel principal del mdulo de control de este equipo, la
fotografa de la izquierda, contiene los controladores de voltaje, relacin de
transformacin, seleccin de modo de prueba, cambiador de derivaciones,
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temporizador, interruptor de paro de emergencia, as como accionamiento por medio
de llave y bloqueo de inicio. Adicionalmente, este posee una pantalla que despliega la
temperatura de prueba y un pedal de control para el bloqueo de emergencia. En la
fotografa izquierda, se encuentra el medidor digital, de la marca Yokogawa, WT110;
capaz de registrar valores de Corriente, Voltaje, Potencia, frecuencia y factor de
potencia.
Figura 4.1. Analizador de Transformadores Hipotronics TTS-25
Este elemento ha sido programado para escalar automticamente voltajes desde 15
hasta 600 Vac en al menos 6 rangos cuando se seleccionan taps de 120 a 600 Vac.
Las mediciones van desde corriente directa hasta 100 Hz de frecuencia en corriente
alterna, con una mxima de corriente de 26A [13].
Posee tres terminales alimentadoras, roja y negra con entrada de datos
correspondientes y verde de aterrizamiento.
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Tabla 4. 1Caractersticas del Analizador de Transformadores Hipotronics TTS-25
Entrada 240 VAC, 100 A, 1, 60Hz Salida Carga / Prdidas
Ncleo (Vac) Modo Continuo
(A) Modo Encendido 5 min
/Apagado 15 min (A) 0-120 104 208 0-240 52 104 0-360 35 69 0-480 26 52 0-600 21 42 0-1000 13 25 Peso 2000 lb (910Kg)
4.2 Analizador porttil de Aceite Megger Foster OTS 60PB [27]
Este equipo, permite realizar pruebas totalmente automticas en la determinacin de
la rigidez dielctrica de lquidos aislantes, tales como el aceite que se utiliza en
transformadores, interruptores y otros dispositivos elctricos.
Figura 4. 2. Equipo para pruebas de aceites OTS 60PB
Su diseo es de operacin sencilla, ya que para iniciar una secuencia de prueba el
usuario simplemente debe recolectar la muestra del aceite en un recipiente y colocarlo
en la cmara de ensayo. La tensin de prueba se controla electrnicamente hasta el
valor mximo de 60 kV.
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Figura 4. 3 Forma de los electrodos de prueba incluidos en el analizador de aceites. [27]
Este instrumento realiza una serie de pruebas siguiendo las directrices de un gran
nmero de especificaciones sobre pruebas de aceites. As, para ensayos bajo las
normas IEC, ASTM y UNE, basta con cambiar los electrodos de prueba y configurar
el men en pantalla, para lograr diferentes tiempos, tensiones y repeticiones. En la
tabla 4.1 se observa un resumen de las especificaciones de cada normativa, as como
el electrodo correspondiente.
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49
Tabla 4. 2. Especificaciones de pruebas con el analizador de Aceites. [27]
4.3 Medidor de Resistencia Elctrica del Aislamiento: Megaohmimetro
Fluke 1550B [23]
Este instrumento est caracterizado para una serie de pruebas entre las cuales se
incluyen la comprobacin bsica del aislamiento, la medicin del ndice de
polarizacin, la medicin del ndice de absorcin dielctrica y la medicin de la
capacitancia.
En la figura 4.4 se observan las caractersticas externas del medidor; como lo son,
pantalla LCD y cubierta protectora; adems, el instrumento posee tres terminales de
colores, designadas de la siguiente manera:
Rojo: Terminal Positivo Negro: Terminal Negativo Verde: Terminal Protector o de Guarda
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50
Figura 4. 4 Diagrama de caractersticas del Megger Fluke 1550B [23]
El terminal protector se encuentra al mismo potencial que el terminal negativo; se
utiliza para evitar que las fugas superficiales u otras corrientes de fuga no deseadas
degraden la precisin de la medicin de la resistencia del aislamiento.
Figura 4. 5 Meghmetro Fluke 1550B
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51
4.4 Probador de Relacin de Transformacin PWR3A Schuetz Messtechnik
(TTR) [29]
Segn el manual de operacin, este equipo es completamente automtico, y tiene la
capacidad de presentar datos de prueba tanto para transformadores trifsicos como
monofsicos.
Una caracterstica especial, es la capacidad de utilizar voltajes de medicin
trifsicos, para transformadores cuyo ngulo de fase es 30, donde n representa
el nmero vector 0-11; adems, la capacidad del software de indicar si el grupo
vectorial o los valores de prueba no son correctos, por medio de la pantalla LCD,
indicando la leyenda OK/NOT OK.
Figura 4. 6 TTR PWR3A [29]
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Adicionalmente posee deteccin del grupo de conexin desde 0 hasta 180, en caso
de que la placa del transformador no la indique. En la medicin de relacin de
transformacin es capaz de detectar un intervalo desde 0,75 hasta 20.000. Posee un
rango de error mximo de 0,1 en grupo de conexin y 2 dgitos en relacin de
transformacin.
El PWR3A se conecta al devanado primario y secundario del transformador por
medio de 4 terminales cada uno (U, V, W, N), estos aplican la tensin de prueba
necesaria, suministrada por un transformador de aislamiento interno en valores de
8V, 40V, 80V, 160V y 230V a frecuencia nominal de alimentacin (60Hz). Si se
requiere de frecuencias o voltajes distintos a los citados, existe la opcin de
alimentacin externa.
4.5 Probador de Aislamiento de Alto Voltaje Hipotronics 100HVT [11]
Este dispositivo permite realizar mediciones tanto en cuartos de pruebas como de
manera externa, ya que su diseo es porttil.
Algunas de sus caractersticas incluyen alimentacin de 115/220V, a 50/60Hz y con
un consumo de 22/12A y capacidad para producir 50/100KV y 5KVA en las
terminales de salida.
-
F
4.6
Figura 4.7. P
Este pro
4.7. El m
voltaje (0
como de
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Retorno (
Otros Eq
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son:
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53
(b)
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-
54
Pinza Amperimtrica Fluke 337
Figura 4. 8 Pinza Amperimtrica FLUKE[2]
Probador de aislamiento Megger UNILAP ISO 5kV.
Figura 4. 9 Probador de Aislamiento UNILAP
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55
Fuente de corriente regulable SUPERIOR ELECTRIC 3PN 136B
Figura 4. 10 Fuente de Corriente SUPERIOR ELECTRIC
Voltmetro Analgico YOKOGAWA 2014 Ampermetro Analgico YOKOGAWA 2013
Figura 4. 11 Ampermetro y Voltmetro analgico YOKOGAWA
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CAPTULO 5: Anlisis de Factibilidad del Equipo de Pruebas
El protocolo de prueba estudiado consta de todos aquellos ensayos que la norma
C57.12.00 define para transformadores de capacidad inferior a los 500KVA, que
tpicamente se pueden encontrar en la red. Estos sern aplicables para los siguientes
casos:
Pruebas para transformadores que ingresan a la red (adquirido por el almacn, aportado por el cliente o de su propiedad TP).
Pruebas para transformadores retirados de la red (por cese de alquiler, averas, daos fsicos, envejecimiento, entre otros).
Pruebas para transformadores reparados en el laboratorio (Control de calidad). Existe tambin una cuarta modalidad de pruebas, para transformadores en bvedas
externas (Inspeccin y mantenimiento de la red servida por CNFL), para la cual no se
aplicar este protocolo.
Este protocolo adems, deber distinguir entre los distintos tipos de transformadores
existentes en la red, a saber, tipo subestacin, de pedestal o sumergibles, sin embargo,
por tratarse de pruebas de rutina, todas las pruebas estudiadas son aplicables a los tres
tipos, tomando las debidas consideracin de adaptaciones y accesorios, que no se
contemplan dentro de los objetivos de este proyecto.
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En el capitulo anterior, se han expuesto las caractersticas ms destacables del
equipo disponible, con el que en la actualidad se realizan solo pruebas monofsicas
de rutina.
Para adaptar este equipo a las pruebas trifsicas, el primer requerimiento adicional
es un transformador con alimentacin trifsica variable, presumiblemente de
conexin tipo Yz5; ya que es necesario contar con terminales en el secundario
capaces de proveer tensiones de 208V, 277V, 240V y 480V, ya que la prueba de
voltaje aplicado y la de prdidas en vacio requieren de una alimentacin trifsica
constante al momento de la prueba. Como anteriormente se defini, el tope de
capacidad de los transformadores a ser probados es de 500 KVA, que ser tambin la
capacidad nominal de este transformador de prueba. Para un mayor detalle de
especificaciones de este transformador, vase el documento anexo.
Figura 5. 1 Transformador Trifsico para alimentacin de ensayos de Transformadores [28]
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As mismo, es necesario adquirir transformadores de instrumentacin, para
proteccin del equipo de medicin, tal y como se muestra en los esquemas de
medicin de prdidas estudiados.
Figura 5. 2 Placa de Caractersticas de un Transformador de Corriente
La prueba de voltaje inducido no se aplicar en el laboratorio, ya que es una prueba
destructiva, que somete el aislamiento entre espiras a fuertes esfuerzos dielctricos.
No se cuenta con el instrumental necesario para graduar la frecuencia de entrada, que
segn la tabla 3.3 demandar hasta 400 Hz, con el fin de no saturar el ncleo; el costo
de invertir en este equipo es elevado; por lo que basta con las certificaciones
aportadas por el fabricante.
En cuanto al tema de las prdidas, el uso del equipo TSS25 es vlido, en el estudio
terico, sin embargo, solo la prctica reflejar si las prdidas registradas de manera
monofsica son equivalentes a las exhibidas por un instrumento trifsico como el
Hipotronics TTS155, el cual posee en su constitucin interna tres voltmetros, tres
ampermetros y un watmetro trifsico; as como un termmetro digital.
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59
Una precaucin en la que se deber incurrir, es que las prdidas sin carga se harn
de manera trifsica, pero iniciando la prueba en un valor de voltaje bajo, y luego se
eleva hasta el valor nominal, esto representa un nuevo reto de diseo en cuanto a la
variacin de voltaje que se demandar del transformador para ensayos, y la capacidad
de este de incrementar su potencial hasta el valor nominal en un periodo de tiempo
corto.
Figura 5. 3 Detalle del cuarto de pruebas
Para las pruebas que requieren un factor de correccin por temperatura, se hace
necesario la adquisicin de termmetros y termopares de gran precisin ya que en la
actualidad se cuenta solo con la que se encuentra en el analizador de prdidas.
Adems del instrumental antes discutido, el uso de las instalaciones del laboratorio,
junto con las herramientas permite la ejecucin de las pruebas, si se sigue el
procedimiento a continuacin descrito en el captulo 6.
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CAPTULO 6: Protocolo de pruebas para transformadores
trifsicos utilizando el equipo existente en el laboratorio. Gua
de procedimiento de prueba de transformadores trifsicos
Las pruebas se realizarn en el orden que se indica a continuacin:
6.1 Voltaje Aplicado
El equipo de prueba a utilizar ser el probador de aislamiento de alto Voltaje
100HVT Hipotronics (figura 4.7); el procedimiento a seguir es:
1) Conectar el dispositivo a la fuente de alimentacin de entrada, 115V-25A /
220V-15A.
2) Seleccionar el rango de voltaje en el panel de control, de acuerdo con la tabla 3.2,
tomar las precauciones necesarias para el caso de transformador nuevo o
transformador reparado.
3) Colocar el pasador del interruptor en la posicin 100 kV/ 50mA.
4) Realizar la conexin de la figura 3.13 de manera que quede slidamente
aterrizada.
5) Colocar la alimentacin en Corriente Alterna (AC POWER) y el interruptor termo
magntico de sobrecarga (OVERLOAD) en la posicin de encendido (ON)
6) Girar la perilla incremento de voltaje (RISE VOLTAGE) hasta la posicin cero,
oprimir el botn arranque cero (ZERO START) y seguidamente incrementar el
voltaje (RISE VOLTAGE) hasta el 25% del valor de prueba y oprimir el botn
encendido alto voltaje (HV ON).
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61
7) Subir el nivel de voltaje hasta el valor de prueba y mantenerlo durante 1 minuto,
llenar la tabla 6.1 correspondiente a la prueba del lado primario.
8) Bajar el voltaje hasta llegar nuevamente al 25% del valor de prueba, y colocar el
arranque cero en la posicin apagado (OFF).
9) Repetir la prueba reconectando segn la configuracin de la figura 3.14 y repetir
los pasos 5 a 8, llenando los resultados en la tabla 6.1 para el bobinado
secundario.
Tabla 6. 1 Prueba de Voltaje Aplicado
Devanado Tensin De Prueba (KV)
Corriente de Carga (mA)
Aprobada
Primario Si No
Secundario Si No
6.2 Voltaje Nominal
Para esta prueba se alimentarn las terminales primarias de las tres fases con el
voltaje nominal que indica la placa, y se medir la corriente y voltaje del secundario
con los siguientes instrumentos:
Voltmetro Analgico YOKOGAWA 2014
Ampermetro Analgico YOKOGAWA 2013
1) Conectar el transformador del lado de baja tensin a los instrumentos de
medicin, como se indica en la figura 6.1
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Figura 6. 1Prueba de Voltaje Nominal para Transformadores Yy y Yd
2) Aplicar el voltaje nominal de placa al devanado de alta tensin; anotar los
datos en la tabla 6.2.
3) Des energizar y desconectar el equipo.
4) Repetir los pasos 1, 2 y 3 para las fases dos fases restantes.
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Tabla 6. 2Prueba de Voltaje Nominal
Fase Tensin (V) Corriente (A)
A (X1 X0) B (X2 X0) C (X3 X0) Promedio
Tensin Fase-Fase (V) Tensin Fase-Neutro (V) Frecuencia (Hz) Aprobado Si No
6.3 Relacin de Transformacin, Polaridad y Relacin o Secuencia de Fase
Esta prueba se realiza con el probador de relacin de transformacin PWR3A
Schuetz Messtechnik (TTR), como se describe a continuacin:
1) Conectar el dispositivo a la fuente de alimentacin de entrada 120/240V
2) Conectar las terminales del equipo de la manera que lo muestra la tabla 6.3
3) Al encender el equipo, la pantalla despliega la leyenda ENTER VECTOR
GROUP (_ _ _ _) donde por medio del teclado se debe ingresar el grupo de
conexin (Yy5, Dy11, por ejemplo).
4) Oprimir RATIO, para obtener la relacin de transformacin.
5) En caso de no contar con la informacin del grupo vectorial, se debe oprimir
la tecla GROUP, el cual dar una aproximacin de la secuencia de fase del
transformador.
6) Se debe realizar esta prueba en todas las posiciones del cambiador de
derivaciones (TAP) para constatar una correcta relacin de transformacin.
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7) En caso de obtener lecturas fuera de los rangos indicados (ver tabla anexa
A.3.), se debe oprimir la tecla Ii6, que corresponde a transformadores con
polaridad sustractiva, o Ii0 para transformadores con polaridad aditiva.
8) Al final de la prueba se debe llenar la tabla 6.4, ya sea oprimiendo el botn de
A/N para desplegar las 3 relaciones o U, V, W para desplegarlas de manera
individual.
Tabla 6. 3. Disposicin de las conexiones del medidor de Relacin de Transformacin
Conector del Instrumento de prueba (Negro)
Terminal Primaria del
Transformador
Conector del Instrumento de prueba (Rojo)
Terminal Secundaria del Transformador
1U A (H1) 2U X1 1V B (H2) 2V X2 1W C (H3) 2W X3 1N Neutro (H0) 2N Neutro (X0)
Tabla 6. 4. Prueba de Relacin de transformacin
Posicin del Cambiador
(TAP)
PrimarioAlta
Tensin
SecundarioBaja
Tensin
Relacin de Transformacin Experimental
H0H1 X1X0 H0H2 X2X0 H0H3 X3X0
1 2 3 4
Secuencia de Fase _ _ _
-
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6.4 Corriente de Excitacin y Prdidas Sin Carga
La prueba se realiza por medio del equipo para pruebas Hipotronics TTS-25.
1) Verificar el voltaje nominal del bobinado secundario y colocar el
transformador alimentador variable en la posicin adecuada para este nivel de
voltaje.
2) El equipo de prueba cuenta con tres terminales; Rojo (+) y Negro (-); con sus
respectivos terminales de medicin y verde (aterrizamiento), estas deben
colocarse respectivamente como se muestra la tabla 6.5, ilustrada en la figura
6.2. Por lo tanto se realizarn 3 ensayos.
Tabla 6. 5. Disposicin de las terminales para la prueba de Prdidas sin Carga
Equipo para Pruebas Hipotronics TTS-25 Transformador Alimentador Rojo Negro Verde Fase B Fase C X1 X0 Chasis X2 X3 X2 X0 Chasis X3 X1 X3 X0 Chasis X1 X2
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Figura 6. 2 Conexin para la prueba de Prdidas sin Carga
3) Encender el interruptor MAIN POWER, BACK UP y el CURRENT METER
OVERLOAD. Los LEDs indicadores se encendern.
4) Al cerrar la puerta del cuarto de pruebas, se deshabilitar el indicador INTLK
OPEN, se debe accionar la llave y CONTROL POWER, adems de mantener
el interruptor de pie presionado.
5) Seleccionar el rango de corriente, por medio de la opcin CURRENT RANGE
y el mbito de voltaje con OUTPUT TAP.
6) Programar el medidor de potencias Yokogawa (POWER METER) en
transformacin de corriente 1/1 y transformacin de potencial 1/1.
7) Usando la perilla selectora TEST MODE, seleccionar la opcin LOSS,
encender el botn HIGH VOLTAGE simultneamente con el transformador
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alimentador. Aumentar el voltaje de prueba con el control de RISE, hasta
llegar al valor nominal.
8) Cuando las medidas se desplieguen en el medidor de potencias es posible
congelar la medicin, por medio del botn HOLD, para completar los datos
en el cuadro correspondiente (Tabla 6.6).
9) Cuando la prueba se ha completado, se presiona el control LOWER y se apaga
el botn HIGH VOLTAGE y se des energiza el transformador alimentador.
Tambin se puede des energizar el equipo quitando la presin sobre el
interruptor de pie.
10) Repetir los pasos anteriores para los ensayos dispuestos en la tabla 6.5.
6.5 Prdidas con Carga e Impedancia
La prueba se realiza por medio del equipo para pruebas Hipotronics TTS-25.
1) Verificar posibles conexiones internas de los devanados con el chasis, para
conectar las terminales de datos de manera adecuada. La terminal que se
encuentre aterrizada siempre se conectar con el terminal de datos y
alimentacin negro.
2) Determinar los datos de placa del transformador estudiado (Voltaje, Corriente,
Potencia Nominal, porcentaje de Impedancia) tanto del lado del primario
como el secundario.
3) El equipo de prueba se conecta a las terminales primarias H1-H2 y se aterriza
el chasis. S