Prueba a Transformadores de Potencia

PRUEBAS EN ALTA TENSION

Grupo #9

¿Qué son las P.T.P. en Alta Tensión?

• El objetivo de estas es verificar las condicionesde los dieléctricos, principalmente el aceite ylos aislamientos de los devanados.

• Para esta prueba se emplean tensionessuperiores a las nominales se clasifican comopruebas destructivas porque someten a losaislamientos a esfuerzos superiores a los queestán diseñados.

¿Porque realizar estas pruebas?

• Nada garantiza que los T.P. no podrán estarexpuestos a grandes voltajes a la hora deoperar como parte de un sistema eléctrico depotencia, por esto es necesario garantizar quepodrá soportar estas condiciones.

• Hay muchos motivos por los que un T.P. puedesometerse a tensiones altas.

RIGIDEZ DIELÉCTRICA DEL ACEITE

• En los transformadores sumergidos en aceite,el dieléctrico tiene como fin, servir comorefrigerante y como dieléctrico entre todas laspiezas sumergidas en él. Es importante que elaceite tenga una rigidez dieléctrica elevada, elaceite puro tiene alta rigidez dieléctrica perose reduce a medida que se contamina.

• Un aceite con baja rigidez no es recomendado usarlo con los transformadores.

• Por ello, los aceites seleccionados se tiene que someter a un proceso de filtrado para eliminar humedad e impurezas.

Se puede contaminar por:

1. Impurezas en los recipientes de transporte o almacenamiento.

2. Absorción de la humedad por contacto prolongado con el aceite.

Para un aceite que ha estado trabajando en el transformador se tiene una tercera causa de contaminación:

3. Degradación del aceite por descargas parciales.

¿Cómo se realiza la prueba?

• Consiste en colocar dos electrodos planos osemiesféricos dentro de una muestra de aceite, yaplicarles una diferencia de potencial cuyo valoraumenta gradualmente hasta provocar la rupturade la rigidez dieléctrica del aceite.

• Se puede usar, en general, cualquier probador derigidez dieléctrica, pero los elementos principalesque la constituyen son: transformador elevador,voltímetro de medida, equipo de interrupción ylos electrodos dentro de la copa estándar.

• En la copa, los electrodos deben de estarseparados una distancia de 2.54 mm, estos debende limpiarse con papel seco o gamuza, de maneraque queden libre de pelusa, tratando de no tocarcon los dedos los electrodos dentro del procesode limpieza.

• Después se enjuaga con un solvente o gasolinabanca, y finalmente, antes de hacer la prueba sedebe enjuagar la copa con aceite nuevo y seco,para efectuar una prueba de ruptura dieléctricacon una muestra del mismo.

Para tomar una muestra representativa sedeben de tener las precauciones siguientes:

a) Los recipientes deben de estar limpios ysecos.

b) La válvula de drenaje del transformador sedebe limpiar y drenar previamente.

c) El recipiente de prueba se debe de enjuagaruna vez con el aceite a probar.

d) Cuando la humedad relativa es mayor al 50%no es recomendable tomar muestras.

Durante el desarrollo de la prueba

• Se debe llenar la copa hasta un nivel de 2cm porencima del borde superior de los electrodos,evitando la inclusión de aire.

• La temperatura ambiente no debe ser menor de20 C.

• Después de 2 a 3 minutos de haber llenado lacopa se comienza a aplicar la tensión a razón de3KV/seg. Hasta que ocurra la ruptura. La rupturase caracteriza por una descarga continua entrelos electrodos que hace operar el interruptor deseguridad.

• Una vez determinada la ruptura se vacía lacopa en un recipiente limpio y se llenanuevamente con otra porción de muestra a laque también se le determina su ruptura.

• Se repite el proceso 5 o 10 veces, paraconsiderar una muestra estadísticarepresentativa.

POTENCIAL APLICADO

• Esta prueba sirve para verificar el aislamientoentre embobinados, entre embobinados y tierra,así como el aislamiento de las boquillas opasamuros. Consiste en aplicar una tensiónelevada en uno de los embobinados, con el otroembobinado, el núcleo y el tanque conectados atierra.

• El valor de la tensión aplicada en la pruebadepende de la clase de aislamiento, lo fijannormas de acuerdo a la siguiente tabla.

• Para la prueba se requiere un transformadorelevador alimentado en BT con una fuente devoltaje regulado, con un voltímetro en el ladode AT que especifique el voltaje de este quetiene que llegar al voltaje de pruebaespecificado.

Procedimiento

• La prueba debe iniciarse a un valor máximodel 25% de la tensión de prueba y seincrementa hasta su valor totalaproximadamente en 15 segundos, la tensiónde prueba se mantiene durante un minuto.

• Después del minuto se reduce la prueba hastaun valor menor o igual al de iniciación en unmáximo de 5 segundos y se le quita laenergiza el circuito.

POTENCIAL INDUCIDO• El objetivo de esta prueba es verificar el

aislamiento entre espiras y entre lassecciones que tiene un mismo devanado.

¿Cómo se realiza la prueba?

• Excitando uno de los devanados deltransformador (preferentemente el de BT) conun voltaje al 200%, que corresponda al mismodevanado, es decir:

• Con esto se logra que el aislamiento entreespiras este expuesto a esfuerzos dieléctricoscorrespondientes al doble de la tensión con laque van a trabajar.

• Sin embargo, se recomienda que en ningunode los devanados aparezca un valor depotencial inducido superior a sucorrespondiente potencial aplicado, según laprueba anterior.

• El valor máximo que tendrá el flujo magnético está dado por la siguiente ecuación:

• De la fórmula anterior se deduce que el flujomagnético es directamente proporcional alvoltaje suministrado e inversamente proporcionala la frecuencia, y como se va a suministrar unvoltaje mayor al de diseño es necesario aumentarla frecuencia para que no se sature el núcleo.

• La frecuencia no debe de ser menor a 120 Hz,Mientras mayor sea la frecuencia más efectiva esla prueba, se recomienda una duración de 7200ciclos, el tiempo de duración será el número deciclos entre la frecuencia aplicada.

Conexión de la prueba

• La prueba debe iniciar con un valor igual amenor al 25 % de la tensión completa y seaumenta gradualmente hasta alcanzar el valorde la prueba en aproximadamente 15segundos, se mantiene la tensión durante eltiempo de prueba, mientras se observa si noaparece alguna anormalidad.

¿Qué tipo de anormalidades se presentan?

• Ruidos extraños.

• Burbujas de humo (Las burbujas de aire noson necesariamente anormales, pero siaparecen se recomienda repetir la prueba).

• Inestabilidad de la corriente de excitación.

Al concluir el tiempo de prueba, se reduce elvoltaje a un valor igual o menor que el deiniciación, en aproximadamente 5 segundos.

UNA PRUEBA DE BAJA TENSION

PERDIDAS ELECTRICAS

• Los devanados del transformador tiene ciertaresistencia, por ello, cuando circula corrientepor los mismo se producen pérdidas alcalentarse el conductor, y estas se disipan enforma de calor al ambiente, se conocen comopérdidas eléctricas.

• Las pérdidas eléctricas o de carga tienen doscomponentes, las pérdidas óhmicas y lasindeterminadas.

¿Cómo medir estas pérdidas?

• Se pone en cortocircuito el lado de baja tensión yse alimenta el lado de AT hasta que este voltajehaga circular la corriente nominal a su frecuencianominal, así se logra que circule en losembobinados su respectiva corriente nominal.

• La potencia que consume el transformador enestas condiciones representa las pérdidaseléctricas.

• Usualmente el voltaje que se le aplica está entreel 1 y 15 por ciento del voltaje nominal.

• Efecto térmico: Al calentarse el conductor, aumentael desorden molecular de este, esto provoca que ala corriente le sea más difícil pasar pero al mismotiempo una distribución uniforme en la seccióntransversal, cuando se trata de corriente alterna.