Los ensayos sobre los transformadores se realizan con los objetivos de:
- Control de calidad del producto y garantías de fiabilidad futura.
- Cumplimiento de las normativas nacionales o internacionales y de las diversas especificaciones de clientes.
En función de la política de mantenimiento de la empresa propietaria, de la importancia de la máquina y de las posibilidades de parada, lo apropiado es organizar sobre cada transformador un ajustado programa de mantenimiento mediante un protocolo de ensayos previamente acordado.
ASPREL realiza una serie de ensayos que pueden constituir este programa y que vienen a ser una continuación de los ensayos de validación del transformador en fábrica pero adaptados al trabajo en campo.
Hay que tener en cuenta que en campo, en las instalaciones receptoras del transformador, habitualmente no se va a disponer de la posibilidad de uso de equipos voluminosos, lo que impone ciertas limitaciones a los ensayos de campo con respecto a los de fábrica.
Ensayo de vacío. Relación de transformación. Polaridad, grupo de conexión y corriente de excitación.
Este ensayo tradicionalmente conocido como “ensayo de vacío” se basa en la inserción de una tensión alterna en el devanado de alta tensión del transformador por cada una de sus fases estando el lado de baja abierto. En función de los datos recogidos se obtienen estos parámetros significativos del transformador: Relación de transformación (TTR de “Transformer Turn Ratio”): Cociente entre la Tensión en alta / tensión en baja. Se debe de corresponder con los valores del protocolo del transformador / placa de características.
En el transformador de potencia con regulador se aprovechará para realizar el registro de todas las posiciones del mismo lo cual aporta una información extra de su estado y el Cambiador de Tomas en Carga (CTC). Esta medida informará directamente de la presencia de cortocircuitos entre espiras.
Polaridad / grupo de conexión. Se puede corroborar el grupo de conexión con el parámetro anterior y mediante los desfases entre tensiones alta / baja.
Corriente de excitación. Es la corriente que circula por el devanado de alta con la baja abierta. Esta corriente debería de ser proporcional a la del ensayo de vacío de fábrica pero con la alinealidad que supone el uso de tensiones de ensayo distintas a la nominal.
No debe existir excesiva desviación entre los valores medidos entre fases y es normal una ligera diferencia (por geometría) entre fases extremas y central. Existirán importantes variaciones cuando haya problemas de puntos calientes, deterioro en el paquete magnético, aflojamiento del núcleo o desprendimiento del shunt magnético.
Ensayo de cortocircuito (Impedancia de dispersión).
Este ensayo tradicionalmente conocido como “ensayo de cortocircuito” se basa en la inserción de una tensión por un devanado (el de alta) estando el otro devanado en cortocircuito. Este ensayo simula al de fábrica pero no es del todo comparable en cuanto a resultados al no circular valores nominales. Es habitual registrar las posiciones nominal y extremas si hubiera regulador.
Tensión de cortocircuito. Este parámetro normalmente dado en % e identificado en la placa de características del transformador es el resultado extrapolado por linealidad de tensiones al valor nominal y debería de aproximarse al del protocolo / placa de características del transformador. Su variación indicará irregularidades en el circuito magnético, desplazamiento de bobinados, cortocircuitos, deformaciones mecánicas…
Resistencia de bobinados (Winding Resistance).
Con esta prueba se persigue la determinación de la resistencia óhmica pura de los devanados de cada fase tanto en el lado de alta como en el de baja tensión y si existe regulador para cada posición del mismo. Lo que a primera vista puede parecer sencillo de medir, no lo es tanto, ya que es preciso hacer circular corrientes relativamente elevadas para registrar los mínimos valores de resistencia habituales μ? /m? /? con la precisión requerida. Estas corrientes han de circular a la vez a través de las inductancias equivalentes del transformador.
El carácter elevadamente inductivo de los transformadores (L asociada y núcleo magnético) implica tiempos de magnetización y estabilización de la medida que deben ser tenidos en cuenta a la hora de determinar el fin de la misma y proporcionar los resultados.
La medida definitiva debe de ser corregida en temperatura para conseguir resultados comparables en el tiempo y se deben convertir los parámetros compuestos a simples (esto es, si se mide una estrella y la medida se ha realizado entre fases sin neutro; extraer los valores de cada bobinado de fase por separado). El resultado de este ensayo debe de ser comparable con el del protocolo de fábrica y dará una indicación clara del estado de los bobinados, el regulador y el conexionado (aflojamiento o calentamientos).
Ensayo de respuesta en frecuencia (FRA de “Frequency Response Analisys”).
El objetivo de este ensayo es determinar la curva de respuesta en frecuencia del conjunto equivalente eléctrico / dieléctrico / magnético / mecánico del transformador evaluado. Hay dos acercamientos a este ensayo:
Técnica Barrido en frecuencia. Se utiliza un generador de barrido de baja tensión sincronizado con un medidor de nivel que para cada fase registran su curva de respuesta en frecuencia. El resultado es una curva que correlaciona frecuencias en eje horizontal y atenuaciones por fase en el eje vertical.
Técnica del pulso. Se inserta un pulso rápido de ~500V al transformador y se recoge el mismo tanto en la entrada como en la salida de cada fase.
A continuación y ya en el PC, se usan técnicas de proceso digital de señal y algoritmos matemáticos que pasan del dominio del tiempo al de la frecuencia generando el mismo resultado que con la técnica de barrido.
Ambas técnicas presentan como resultado la misma “firma” del transformador que incorpora implícita en su interior toda la información del completo estado eléctrico / dieléctrico / /magnético / mecánico. Este ensayo es muy útil como complemento a los habituales y puede además servir para comprobar que el transformador no haya sufrido alteraciones debidas al transporte, bobinados sueltos o desplazados, problemas en el núcleo magnético, etc.
Resistencia de Aislamiento (IR, Insulation Resistance).
Este ensayo ha sido el más corriente históricamente siendo llamado en la terminología de los operarios “meggar” al transformador (el término viene de la marca de los primeros equipos Megger).
En este ensayo se utiliza un equipo de medida capaz de generar altas tensiones en continua typ.10000V que aplicadas entre extremos del dieléctrico del transformador de potencia (un extremo a los bornes unidos de alta y el otro a la baja y al chasis) permite evaluar el estado puntual del dieléctrico en su interior. El equipo dispone de una fuente de alta tensión continua operando con baterías o desde la red de alimentación. La filosofía de medida se basa en el registro de la corriente / tensión de forma continua que evoluciona como respuesta a un escalón de tensión.
Capacidad / Tangente de delta y pérdidas en el dieléctrico /bornes (DDF & Capacitance, Dissipation Factor & Capacitance / Bushings).
Otro acercamiento habitual a la hora de realizar la evaluación del dieléctrico es el de tangente de delta. En este ensayo se utiliza una tensión alterna y se busca conocer el ángulo de pérdidas del elemento bajo ensayo. Este equipo de ensayo suele ser más voluminoso ya que para poder generar corriente suficiente en elevadas tensiones alternas es precisa una voluminosa fuente de alimentación. Esta técnica de medida es de nuevo off-line aunque existen equipos de medida desarrollados que permiten acercamientos on-line. Esta medida incorpora información del grado de humedad y contaminación y emula (mayor tensión) el comportamiento y las agresiones de tensión próximas a las de servicio. Es importante anotar la temperatura del transformador y la humedad ambiental (fugas superficiales).
