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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
UNIDAD IVOtros Ensayos de Mantenimiento
Objetivos:
Determinar las pruebas complementarias necesarias para el mantenimiento
Lección 1 : Ensayos eléctricos.
Lección 2 : Ensayos de accesorios y protecciones
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
Ensayos Eléctricos
1.1. Medición de Factor de Potencia, Pérdidas y
Capacitancia.
1.2. Medición de Corrientes de Excitación por fase.
1.3. Medición de Relación de Transformación (TTR).
1.4. Análisis de Respuestas Frecuencias (SFRA).
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
1.1. Medición de Factor de Potencia,
Pérdidas y Capacitancia
• Los bornes más antiguos o de tensión reducida generalmente no disponen de toma capacitiva, en estos casos se realiza el ensayo conocido como de collar caliente.
• Esta prueba es muy efectiva para detectar niveles bajos de líquido o relleno compuesto puesto que si hay aire donde se supone que debería haber líquido o relleno compuesto, la capacidad o carga total de corriente será más baja de lo normal. Esto es también muy útil para detectar fisuras en la borna
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
La comparación de los resultados obtenidos en los ensayos dieléctricos generales a diferentes tensiones, permite establecer el nivel de gravedad del deterioro de un aislamiento.• Tangente de δ
• Capacidad (pF)
• Intensidad en el Dieléctrico (mA)
• Potencia de Pérdidas en el Dieléctrico.
Un valor significativo del denominado “tip-up”, sugiere el mal estado del aislamiento, dado que normalmente esta comprobación se realiza a tensiones de 2kV y 10kV.
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
Representación Física de un Transformador
CH - Aislamiento entre conductores de Alta y Tierra (Núcleo más el Tanque aterrado, incluyendo Boquillas de Alta, Devanado, elementos estructurales y Aceite).
CL - Aislamiento entre conductores de Baja y tierra (Núcleo más el Tanque aterrizado, incluyendo Boquillas de Baja, Devanado, elementos estructurales, y Aceite).
CHL - Aislamiento entre Devanados (Barreras aislantes, Aceite).
de Dos Devanados
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
Procedimiento de prueba para dos devanados
Conexiones de prueba para una
configuración Delta - Estrella.
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
Para conexiones Delta – Estrella corto-circuitar cada bobinado, porque si los bobinados se dejan flotando, la inductancia de los mismos será introducida en el circuito.
El equipo de pruebas registrará IT’ en vez de IT dando como resultado un mayor factor de potencia
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
• Voltajes de Recomendados para Transformadores con Fluídos Aislantes
Voltaje Nominaldel Bobinado (L-L) en kV
Voltage de Prueba (kV)
12 y mas voltaje 10
5.04 a 8.72 5
2.4 a 4.8 2
Menor a 2.4 1
• Voltajes de Recomendados para Transformadores con Fluídos Aislantes probados en Ausencia del Fluído a Presión Atmosférica o Mayor.
Voltaje Nominaldel Bobinado Delta
(L-L) en kV
Voltage de Prueba (kV)
161 y mas voltaje 10
115 a 138 5
34 a 69 2
12 a 25 1
12 a menos 0.5
Voltaje de prueba recomendado
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
• Voltajes de Recomendados para Transformadores Tipo Seco
Voltaje Nominaldel Bobinado
Estrella (L-L) en kV
Voltage de Prueba (kV)
12 y mas voltaje 10
Menor a 12 0.5
• Voltajes de Recomendados para Transformadores con Fluídos Aislantes probados en Ausencia del Fluído a Presión Atmosférica o Mayor.
Voltaje Nominaldel Bobinado Delta
(L-L) en kV
Voltage de Prueba (kV)
encima de 14.4 10
12 a 14.4 5
5.04 a 8.72 2
2.4 a 4.8 1
2.4 a menos 0.5
Voltaje de prueba recomendado
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
• Voltajes de Recomendados para Transformadores Tipo Seco
Voltaje Nominaldel Bobinado
Estrella (L-L) en kV
Voltage de Prueba (kV)
2.4 y mas voltaje 2
Menor a 12 1
Voltaje de prueba recomendado
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
Representación Física del Transformador tres
CH - Aislamiento entre conductores de Alta y Tierra (Núcleo más el Tanque aterrado, incluyendo Boquillas de Alta, Devanado, elementos estructurales y Aceite).
CL - Aislamiento entre conductores de Baja y tierra (Núcleo más el Tanque aterrizado, incluyendo Boquillas de Baja, Devanado, elementos estructurales, y Aceite).
CHL; CLT; CHT - Aislamiento entre Devanados (Barreras aislantes, Aceite).
Devanados
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
Interpretación de resultados• Corriente de carga de CH es normalmente del orden de 10 a 20
mA• Normalmente CL > CH• Corriente de carga bushings 1 a 2 mA (probar bushings
individuales)• Cuando CHL es muy pequeña, puede haber cubierta (“shield’)
entre bobinados.
• Guia general de interpretación referencial de resultados
Capacidad Tipo Nuevo Usado
0 - 500 KVA Distribution 1.0% 2.0%
500 KVA Power 0.5% 1.0%
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
1.2. Medición de Corrientes de ExcitaciónEsta medición permite identificar los siguientes defectos:
• Defectos de fabricación (núcleo) • Investiga el circuito magnético• Corto circuito en aislamiento entre espiras• Problemas en los cambiadores de voltajes• Aterramiento anormal del Núcleo
Prueba Inicial:• Todas las posiciones subiendo y bajando.• Posición Neutral.• Verificar en cada posición del cambiador de Tap sin carga (DETC)
Prueba de Rutina:• Mínimo: 5 posiciones, incluyendo Neutral.• Recomendado: 16L, 15L, …, 2L, 1L, N, 1R (mínimo)•Nota: Cuidado al mover el DETC si no se usa frecuentemente.
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
.... Medición de Corrientes de Excitación
Con secundario abierto: La corriente circulando por el primario debe ser suficiente para excitar el núcleo.
Con carga al secundario:La corriente circulando por el primario aumentará su valor proporcionalmente a la corriente de carga circulando por elsecundario (más la corriente de excitación)
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
.... Medición de Corrientes de ExcitaciónDetección de una falla de aislamiento entre espiras con la prueba de Iexc . La corriente del primario aumentará su valor proporcionalmente al valor de la corriente circulando entre las espiras corto-circuitadas.
Detección de una falla entre espiras y tierra con la prueba de Iexc
Con el neutro del secundario y la falla a tierra, el valor de la corriente del primario aumentará proporcionalmente al valor de la corriente del secundario y las dos referencias a tierra.
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
.... Medición de Corrientes de Excitación
Procedimiento de prueba:
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
.... Medición de Corrientes de Excitación
Procedimiento de prueba:
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
.... Medición de Corrientes de Excitación
Corriente de excitación en mA
PRUEBA EN KV
H1 – H2
mA
H2 – H3
mA
H3 – H1
mA
Con corto en espiras
5 32 280 40
Despues reparación
5 16.8 36.5 36.5
Trafo similar 5 17.3 35 34.5
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
.... Medición de Corrientes de Excitación
Procedimiento de prueba
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
1.3. Medida de Relación de Transformación (TTR)
• Verificar aislamientos menores entre espiras• Detectar cortocircuitos internos• Verificar conexiones al conmutador• Detectar conexiones sueltas o posibles falsos contactos entre espiras• Verificar que el grupo vectorial y la polaridad de los vectores
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
PASO 1: Medir el Capacitor
PASO 2: Medir el Embobinado + Capacitor
... Medida de Relación de Transformación (TTR)
La corriente de carga (Ιc) es proporcional al voltaje aplicado y la capacitancia del Capacitor Doble. Esta capacitancia es medida por el instrumento, llamada Capacitancia verdadera.
VC = Ic / ( V x ω)
Al colocar el Capacitor Patrón en serie con el secundario, la reducción en voltaje ocasionada por el número de vueltas N también se reflejará en la capacitancia medida, llamada Capacitancia aparente.
N = Cverdadera / C aparente
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
.... Medida de Relación de Transformación (TTR). La corriente de carga (Ιc) es proporcional al voltaje aplicado y la capacitancia del Capacitor Patron. Esta capacitancia es medida por el instrumento, llamada Capacitancia verdadera.
C = Ic / ( V x ω)
Al colocar el Capacitor en serie con el secundario, la reducción en voltaje ocasionada por el número de vueltas N también se reflejará en la capacitancia medida, llamada Capacitancia aparente.
Cverdadera / Caparente = NLECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
.... Medida de Relación de Transformación(TTR)
Ic = V 1 × ω Ca
Ca = Ic / V x x ω
I2 = V2 × ω × Ca
I2 = V1/N × ω × Ca
Identificando Ca / N como capacitancia Aparente
Cverdadera Ca = N______________ = ______
Caparente Ca / NLECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
.... Medida de Relación de Transformación(TTR).
Ic = V 1 × ω Ca
Ca = Ic / V x x ω
I2 = V2 × ω × Ca
I2 = V1/N × ω × Ca
Identificando Ca / N como capacitancia Aparente
Cverdadera Ca = N______________ = ______
Caparente Ca / NLECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
.... Medida de Relación de Transformación(TTR).
IdentificandoTransformador Trifásico Estrella-Delta
Prueba No. 1: H1-H0 a X1-X2
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
.... Medida de Relación de Transformación(TTR).
Transformador Trifásico Delta-Estrella
Prueba No.1: H1-H3 a X1-X0
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
.... Medida de Relación de Transformación(TTR).
La corriente de carga (Ιc) es proporcional al voltaje aplicado y la capacitancia del Capacitor Doble. Esta capacitancia es medida por el instrumento, llamada Capacitancia verdadera.
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
1.4. Análisis de Respuestas Frecuencias (SFRA)
• La práctica y los estudios han demostrado que el SFRA es el método más CONFIABLE y PRECISO para el diagnóstico del movimiento o deformaciones del núcleo y bobinas de los transformadores (fallas ocultas).
• El Método de SFRA aplicado al diagnóstico y análisis de equipos de la subestación tales como transformadores de potencia, trampas de onda y filtros de armónicos.
• Cabe destacar que el SFRA puede complementarse con los resultados de las mediciones que relacionan a la geometría física de los transformadores: Reactancia de Dispersión.
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
.... Beneficios del SFRA
Uno de los grandes beneficios de este método, es que se pueden “ver daños ocultos” dentro de los transformadores. De esta manera, se puede detectar problemas a tiempo antes que ellos ocasionen daños costosos. Usarlo para:
- Mejorar la calidad de su plan de inspección o mantenimiento regular.
- Evitar la apertura o destape innecesaria del tanque del transformador para efectuar inspecciones internas costosas.
- Verificar la condición de nuevos transformadores.
- Inspección para daños si el transformador ha experimentado tensiones mecánicas.
- En caso de problemas del sistema, tal como cortocircuitos que puedan dañar a los transformadores.
- Después de terremotos, relámpagos, u otros del medio ambiente
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
.... Beneficios del SFRA
• El SFRA es una gran cantidad de mediciones individuales hechas a frecuencias de interés.
• El SFRA proporciona la curva característica propia del transformador, equivalente a la firma o huella digital de un individuo.
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
...Teoría del SFRA
Impedancia Ideales:
En un elemento pasivo tenemos 3componentes basicos
- Resistores - Capacitores - Inductores
- Cada uno tiene diferentes respuestas en corriente alterna
- La respuesta esta extrechamente relacionada a su geometria: interna y en relacion a los demás componentes.
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
Resistencia = Zr = R
La respuesta es plana
Inductancia = Zl = w L
La respuesta aumenta con con la frecuencia; cortocircuito a baja frecuencia disminuye c
Capacitancia = Zc = 1 /w
La impedancia disminuye con la frecuencia
... Teoría del SFRA
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
dB’s según aumenta la impedancia, Vout disminuye
Respuesta en dB´s = 20 log 10 (Vout / Vin).
Por cada caida de 20 dB estamos mirando a 1/10 de la relación previa de Vout / Vin
... Teoría del SFRA
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
Circuito Paralelo RLC :
... Teoría del SFRA
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
... Teoría del SFRA
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
... Teoría del SFRA
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
• Conseguimos una resonancia de la combinacion de un inductor y un capacitor (LC)
• Cambios en L o C nos da una nueva resonancia
• L y C depende de la geometria del especimen
• Cambios de R cambios de la resonancia
... Teoría del SFRA
LECCIÓN 1
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
Ensayos de accesorios y protecciones
2.1. Relé Buchholz.2.2. Relé Buchholz.2.3. Válvula de sobrepresión2.4. Control de temperatura2.5. Indicador de Nivel de aceite
LECCIÓN 2
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Curso Transformadores de PoderUnidad IVRELE A GAS BUCHHOLZ
Defectos internos del transformador generan gases combustibles que son capturados por el buchholz
LECCIÓN 2
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
Relé
CUBA PRINCIPAL
RELÉ BUCHHOLTZ
Flotador 1
Depósito conservador
Red de A.T.Relé
Disyuntor de A.T.
muelle antagonista
TRANSFORMADOR
Disyuntor de B.T.
Relé
Red de B.T.
Alarma acústica
Flotador 2
burbujasde gas
eje de giro
RELE A GAS BUCHHOLZ
LECCIÓN 2
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
RELE SOBRE PRESION
Defectos internos del transformador acompañado a una sobrepresión de la cuba generan el desplazamiento de la membrana de sobrepresion y la actuación simultanea del rele de sobrepresión.
LECCIÓN 2
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
RELE SOBRE PRESION
LECCIÓN 2
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
CONTROL TEMPERATURA
Sobrecarga del transformador o enfriamiento deficiente genera sobretemperatura que si sobrepasa los 100oC da orden de desconexión.
LECCIÓN 2
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
INDICADOR DE NIVEL DE ACEITE
La pérdida de aceite del transformador genera un nivel bajo de aceite que puede generar la desconexión
LECCIÓN 2
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Curso Transformadores de PoderUnidad IV
FINUNIDAD IV
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