Pruebas a transformadores de potencia

En este artículo definimos las pruebas que se realizan a los transformadores de potencia. Y comenzaremos por destacar dos índices que son los factores básicos para juzgar las condiciones del aislamiento del transformador: “el índice de absorción” y “el índice de polarización” (cuanto mayores sean estos índices mejor resulta la condición del aislamiento). Anlicemos las siguientes pruebas:

a) Prueba de factor de potencia. Este factor es recomendado para la detección de humedad y es el criterio principal para juzgar el aislamiento de devanados de un transformador. Amperis dispone de una gran gama de equipos relacionados con el mantenimiento de transformadores.
El factor de potencia siempre será la relación entre las perdidas (miliwatts) y la carga (milivoltamperes); y el valor obtenido dependerá únicamente de la humedad y de la temperatura del equipo en las condiciones en que está operando (independiente del espesor o del área del aislamiento). Ya que la temperatura de la unidad bajo prueba, hacen variar los resultados las lecturas, deberán corregirse a una Tº de referencia de 20ºc, por eso esta es una prueba de corriente alterna. Los criterios a seguir para considerar un valor aceptable de factor de potencia, son los siguientes: Un 0.5 % de un transformador nuevo hasta 2.0 % para un transformador contaminado o degradado en su aislamiento, siempre referido a 20ºc. Si el valor es superior a 2% se requiere una investigación de la causa del aislamiento débil (por ejemplo, penetración de agua en el aceite aislante).

b) Prueba de resistencia de aislamiento: Es la resistencia (en Megohms) que ofrece un aislamiento al aplicarle un voltaje de corriente directa durante un tiempo dado. Esta prueba se mide a partir de la aplicación de una tensión constante durante el tiempo que dura la prueba. De esta prueba cabe decir que resulta una pequeña corriente de fuga a través del aislamiento del equipo bajo prueba, que se va reduciendo hasta un valor mínimo constante.
Los valores mínimos de resistencia de aislamiento (a 20ºc) son:  para 15.0 KV: 410 MEGOHMS, para 34.5 KV: 930 MEGOHMS y para 230/115 KV: 3100 MEGOHMS.

c) Prueba de relación de transformación. La relación de transformación la definimos como la relación de espiras o de tensiones entre los devanados del transformador (primario y secundario). El TTR es el método más usado para realizar la prueba de relación de transformación. El equipo TTR está formado básicamente por:

  1. Un transformador de referencia con relación ajustable de 0 - 130
  2. Una fuente de excitación de corriente alterna
  3. Un voltímetro
  4. Un amperímetro
  5. Un galvanómetro detector de corriente nula
  6. Asi como un juego de terminales para su conexión.

Gracias a la realización de esta prueba, se detectan corto circuitos entre espiras, polaridad, secuencia de fases, circuitos abiertos, etc. Amperis dispone de equipos líderes en el mercado para obgtener la relación de transformación como:

https://www.amperis.com/productos/pruebas-transformadores/medidor-trifasico-transformacion-ttrf-250/

https://www.amperis.com/productos/pruebas-transformadores/ttrt03s2/

https://www.amperis.com/productos/pruebas-transformadores/medidor-relacion-transformacion-ttr-3d-series/

https://www.amperis.com/productos/pruebas-transformadores/ttrt03as2/

https://www.amperis.com/productos/pruebas-transformadores/atrt03/

https://www.amperis.com/productos/pruebas-transformadores/ttrt01bs3/

https://www.amperis.com/productos/pruebas-transformadores/ttrt01s3/

 

Aquí puedes analizar una comparativa de los medidores de relación de trasnformación.

 

d) Prueba de resistencia óhmica a devanados. Esta prueba se realiza para calcular las pérdidas totales de un transformador, identificando falsos contactos o puntos de resistencia elevada en los devanados. La prueba se puede aplicar a transformadores de potencia, de distribución, de instrumentos, autotransformadores, reguladores de voltaje, etc. El aparato empleado para esta medición es un óhmetro con rangos desde 10 micro-ohms, hasta 1999 ohms.
Los resultados de las medidas con esta prueba deben ser similares entre las 3 fases de los devanados, si hay divergencias, significa que hay un falso contacto interno de la fase que presente mayor valor, que calienta el equipo y produce a la larga un daño que obligará a retirar el equipo del servicio para su reparación.

e) Prueba de alto potencial o rigidez dieléctrica. Mediante esta prueba conocemos las condiciones de servicio del aceite aislante. Se define la rigidez dieléctrica del aceite como la tensión mínima a la cual se produce un arco entre dos electrodos metálicos, lo cual nos facilita información de la capacidad del aceite para soportar esfuerzos eléctricos sin fallar. Sabemos que existe contaminación con agua u otros contaminantes si la rigidez dieléctrica es baja. El aparato que se usa para efectuar la prueba de rigidez dieléctrica consiste en:

  1. Un transformador
  2. Un regulador de voltaje (0-60 kV)
  3. Un interruptor,
  4. Un voltímetro
  5. Una copa de prueba con dos electrodos planos

Como dato significativo, el valor mínimo permitido de rigidez dieléctrica para un aceite en operación es de 25 kV. La prueba de resistividad es básica cuando se investiga un transformador con una resistencia de aislamiento anormalmente baja y estancada, pudiendo ser causa de una baja resistividad del aceite.

 

NORMAS

A continuación enumeramos las normas para la realización de pruebas en mantenimiento de equipos de subestaciones:

  • ASTM D3487-88, Especificación para aceite mineral aislante utilizado en aparatos eléctricos.
  • ASTM D 923-91, Método de prueba para el muestreo de líquidos aislantes eléctricos.
  • ASTM D3612-93, Método de prueba para el análisis de gases disueltos en aceite aislante eléctrico mediante cromatografía de gases.
  • ASTM D1816-97, Método de prueba estándar para el voltaje de ruptura dieléctrica de aceites aislantes de origen petrolífero utilizando electrodos VDE.
  • ASTM D924-92 (b), Método de prueba para el factor de disipación (o factor de potencia) y la permeabilidad relativa (constante dieléctrica) de los líquidos aislantes eléctricos.
  • ASTM D971-91, Método de prueba para la tensión interfacial del aceite contra el agua mediante el método del anillo.
  • ASTM D974-92, Método de prueba para el número de neutralización mediante la valoración del indicador de color.
  • ASTM D1500-91, Método de prueba para ASTM Color of Petroleum Products (escala de colores ASTM).
  • ASTM D 1298-85, Práctica para densidad, densidad relativa (gravedad específica) o gravedad API de petróleo crudo y productos de petróleo líquido por método de hidrómetro.
  • ASTM D1524-84, Método para el examen visual de aceites aislantes eléctricos usados de origen petrolífero en el campo.
  • ASTM D 2285-85, Método de prueba para la tensión interfacial de aceites aislantes eléctricos de origen petrolífero contra el agua mediante el método de caída de peso.
  • ASTM D1533-88, Método de prueba para agua en líquidos aislantes (Método Karl Fischer).
  • ASTM D 3612-93, Método de prueba para el análisis de gases disueltos en aceite aislante eléctrico mediante cromatografía de gases.
  • ASTM D 3613-92, Métodos de prueba de muestreo de aceites aislantes eléctricos para análisis de gases y determinación del contenido de agua.
  • ASTM D 5837-99 (2005), Métodos de prueba estándar para compuestos furanos en líquidos aislantes eléctricos mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC).
  • Medida de la relación de transformación, verificación de polaridad y relación de fase según la Norma ICONTEC No. 471.
  • Medida de resistencia óhmica de devanados de acuerdo con la Norma ICONTEC No. 375.
  • Medición de la resistencia de puesta a tierra de cada transformador (RETIE Capítulo 15.)
  • Revisar y medir puesta a tierra de pararrayos – RETIE Capítulo 15.
  • IEEE-400.1- 2001 Pruebas de campo para medir el aislamiento de cables aislados.
  • IEC – International Electrothecnical Commission.

 

A continuación se enumeran las normas para pruebas a Transformadores de potencia:

  • Examen Visual Norma ASTM D-1524.
  • Rigidez Dieléctrica Norma ASTM D-877.
  • Índice Colorimétrico Norma ASTM D-1500.
  • Número de Neutralización Norma ASTM D-974.
  • Tensión Interfacial Norma ASTM D-971.
  • Contenido de Agua Norma ASTM D-1533.
  • Gravedad Específica Norma ASTM D-1298.
  • Análisis cromatográfico del aceite según Norma ASTM D-3612-93.
  • Relación de transformación y Polaridad; ANSI/IEEE C57.12.91.
  • Resistencia de devanados; ANSI/IEEE Std. 62-1995.
  • Corriente de Excitación; ANSI/IEEE Std. 62-1995.
  • Impedancia; ANSI/IEEE Std. 62-1995.
  • Factor de potencia y capacitancia de los devanados; ANSI/IEEE Std. 62-1995.
  • Resistencia de aislamiento; ANSI/IEEE C57.12.91.
  • Respuesta de frecuencia de barrido. (FRA); IEEE C57-159/D5.
  • Físico - Químico (Según IEEE C57.106-2006).
  • Compuestos Furanicos (Según estándar ASTM D5837, IEC 61198).
  • Gases Disueltos por el proceso de Cromatografía (Según IEC 60599).
  • Análisis de PCB’s (Según estándar ASTM-D4059) y Contenido de Inhibidor (Según estándar ASTM-D2668).
  • Pruebas dieléctricas. (IEC-60076-3).
  • Medida del nivel de ruido. (IEC-60076-10).

 

Las normas para pruebas para interruptores de potencia son:

  • Interruptores de alto voltaje- Parte 1; Conmuta para tensiones nominales superiores a 1 kV y inferiores a 52 kV "- IEC 62271-103 ed1.0 (2011-06).
  • Interruptores de alto voltaje- Parte 2; Interruptores de alto voltaje para voltajes nominales de 52 kV y superiores ". - IEC - 62271-104 ed1.0 (2009-04)
  •  Especificación de hexafluoruro de azufre de grado técnico (sf6) para su uso en equipos eléctricos. - IEC - IEC - 60376 - 2006
  • Switch Dispositivo de distribución y control de alto voltaje - Parte 101: Pruebas sintéticas. - IEC 62271 - 101 - 2006 15.3

 

Las normas para pruebas a seccionadores de potencia son:

  • Seccionadores de corriente alterna (seccionadores) y seccionadores de puesta a tierra- IEC 62271-102
  • Interruptores de alta tensión. - IEC 62271-103 ed1.0 (2011-06).

 

Las normas para pruebas en transformadores de corriente son:

  • Transformadores de medida "parte 6:" Requisitos para los transformadores de corriente de protección para el rendimiento transitorio ". - IEC 61869-2 ed1.0 (2012-09).

 

Normas para pruebas en transformadores de tensión:

  • "Transformadores de instrumentos", parte 3: "Transformadores de tensión inductiva". - IEC 61869-3 ed1.0 (2011-07)
  • "Transformadores de instrumentos", parte 5: "Transformadores de tensión del capacitor". IEC 61869-5 ed1.0 (2011-07)

 

Normas para pruebas en descargadores de sobretensión:

  • Descargadores de sobretensiones - Parte 4: Descargadores de sobretensiones de óxido de metal sin espacios para a.c. sistemas. - IEC 60099- 2007.

 

Normas para pruebas a relés y control:

  • Electrical relays- IEC 60255- 2006
  • Telecontrol equipment and systems- IEC 60870 – 2011
  • Electromagnetic compatibility (ECM) - IEC 61000-2003