Curso Transformadores de Poder Unidad IV 1 UNIDAD IV Otros Ensayos de Mantenimiento Objetivos: Determinar las pruebas complementarias necesarias para el

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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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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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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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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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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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Procedimiento de prueba para dos devanados

Conexiones de prueba para una

configuración Delta - Estrella.

LECCIÓN 1

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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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• 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


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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• Voltajes de Recomendados para Transformadores Tipo Seco

Voltaje Nominaldel Bobinado

Estrella (L-L) en 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


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


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• Voltajes de Recomendados para Transformadores Tipo Seco

Voltaje Nominaldel Bobinado

Estrella (L-L) en kV


2.4 y mas voltaje 2

Menor a 12 1


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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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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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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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.... 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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.... 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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Procedimiento de prueba:

LECCIÓN 1

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Procedimiento de prueba:

LECCIÓN 1

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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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Procedimiento de prueba

LECCIÓN 1

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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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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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.... 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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.... 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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.... 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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IdentificandoTransformador Trifásico Estrella-Delta

Prueba No. 1: H1-H0 a X1-X2

LECCIÓN 1

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Transformador Trifásico Delta-Estrella

Prueba No.1: H1-H3 a X1-X0

LECCIÓN 1

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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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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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.... 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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.... 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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...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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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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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


LECCIÓN 1

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Circuito Paralelo RLC :


LECCIÓN 1

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LECCIÓN 1

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LECCIÓN 1

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• 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


LECCIÓN 1

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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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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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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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RELE SOBRE PRESION

LECCIÓN 2

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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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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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FINUNIDAD IV

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