Pruebas Electricas en Transformadores(ABB)

  r   r   o   o   u   u   p   p -  -   1    1 -  -   1    1    3    3

Pruebas Eléctricas a Transformadores

Pruebas Eléctricas a Transformadores

Field Service

 -   2    2 -  -1 1..

Introducción.

Introducción.

2..

P

Pru

rueba de F

eba de Fact

actor de P

or de Pot

otencia

encia..

3

3..

P

Pru

rueba de R

eba de Resisten

esistencia de Bobina

cia de Bobinados.

dos.

4

4..

Prueba de Relación de Transformación.

Prueba de Relación de Transformación.

5

5..

Prueba de Corriente de Excitación.

Prueba de Corriente de Excitación.

6

6..

Prueba de Respuesta al Barrido de Frecuencia

Prueba de Respuesta al Barrido de Frecuencia

(SFRA).

(SFRA).

Conclusiones.

Conclusiones.

  r   r   o   o   u   u   p   p -  -   2    2 -  -   1    1    3    3 1 1..

Introducción.

Introducción.

2..

P

Pru

rueba de F

eba de Fact

actor de P

or de Pot

otencia

encia..

3

3..

P

Pru

rueba de R

eba de Resisten

esistencia de Bobina

cia de Bobinados.

dos.

4

4..

Prueba de Relación de Transformación.

Prueba de Relación de Transformación.

5

5..

Prueba de Corriente de Excitación.

Prueba de Corriente de Excitación.

6

6..

Prueba de Respuesta al Barrido de Frecuencia

Prueba de Respuesta al Barrido de Frecuencia

(SFRA).

(SFRA).

Conclusiones.

Conclusiones.

 -   3

   3 -

 -1

1

. I

. I

ntroduc

ntroduc

ción

ción

SERVICE SERVICE OF OF FIELD FIELD Equipos de prueba

Equipos de pruebas Ps Primarias y rimarias y de de aislamieaislamientonto

CPC 100 + TD1 CPC 100 + TD1 M4100 DOBLE M4100 DOBLE M5400 M5400 FRAX 101 FRAX 101

  r   r   o   o   u   u   p   p -  -   4    4 -  -   1    1    3    3

1

1

. I

. I

ntroduc

ntroduc

ción

ción

OF

OF

FIELD

FIELD

1

1.. CCaalilidadad ded del al aislislaamimieentnto:o:

C

Comomponentponente e contamcontaminado (inado (corrosióncorrosión humedad), provocando una falla. humedad), provocando una falla.

2

2.. IInntteeggrriiddaadd FFííssiiccaa:: Algo Algo defdeformormadoado q

quue e nno o ooppeerra a ddeennttrro o dde e llaass especificaci

especificaciones, ones, consecuenconsecuenttememententee fall

falladoado (de(deforformmaciónación,, cortcorto,o, flojoflojo).).

Las Fallas en transformadores se dan por dos Las Fallas en transformadores se dan por dos razones

razones prinprincipales:cipales:

Bajos estas condiciones se debe

Bajos estas condiciones se debe

considerar una selección de

 -   5

   5 -

 -PROBLEMA

PROBLEMA Pruebas Pruebas Eléctricas y Eléctricas y Métodos Métodos para para DiganDigan_sticostico

Mecánico Mecánico



 SFRASFRA 

 Reactancia de dispersión.Reactancia de dispersión.



 Capacitancia.Capacitancia.



 Corriente de excitación.Corriente de excitación.



 Resistencia de devanados.Resistencia de devanados.



 Relación de transformación.Relación de transformación.



 Inspección visual o emisión acústica.Inspección visual o emisión acústica.

Dieléctrico Dieléctrico



 Factor de potencia y capacitancia.Factor de potencia y capacitancia.



 Resistencia de aislamiento.Resistencia de aislamiento.



 Relación de transformación.Relación de transformación.



 DetecciDetección ón de descargas parcialde descargas parciales es (Método de ultrasoni(Método de ultrasonido do o eléctrico).o eléctrico).



 AnálAnálisis isis de aceite: Humedad, de aceite: Humedad, rigirigidez dez eléctreléctrica, etc.ica, etc.



 Respuesta de Frecuencia Dieléctrica (DRF).Respuesta de Frecuencia Dieléctrica (DRF).

Térmico Térmico



 AnálAnálisis isis DGA: CromatogrDGA: Cromatografía afía de gasesde gases



 DetDetecceccióión n de de punpuntos tos calcalieientntes: es: InsInstaltalaciación ón de de sensensorsores es o o tertermomogragrafífíaa infrarroja.

infrarroja.



 Deterioro de papel: Análisis de furanos.Deterioro de papel: Análisis de furanos. SERVICE

SERVICE

OF

OF

FIELD

  r   o   u   p  -   6  -   1    3

 -   7

 - El objetivo de esta prueba es medir la calidad del

aislamiento, como aislamiento sólido y como líquido. En el se puede evidenciar presencia de humedad en el aislamiento.

2. Prueba de Factor de Potencia

SERVICE OF FIELD

2.1 Objetiv o

2.2 Norma de referencia.

 Las presentes especificaciones están referidas a lo estipulado

  r   o   u   p  -   8  -   1    3

2. Prueba de Factor de Potencia

EQUIPO % F.P, a 20º C

Aislador tipo condens ador en aceite 0.5

 Transformadores en aceite ( en Operación) 1.0

 Transformadores nuevos en aceite 0.5

IEEE Std 62-1995 (IEEE Guide for Diagnosti c Field Testing fo r Electri c Power   App aratus Part 1: Oil Fi lled Pow er Transfo rmers , Regulato rs and Reacto rs)

NETA.(INTERNATIONAL ELECTRICAL TESTING ASSOCIATION INC). OF

 -   9

 - Ais lami ento Ideal

2. Prueba de Factor de Potencia

SERVICE OF FIELD V(aplicada) I_TOTAL I_R = 0 I(Capacitiva)

  r   o   u   p  -   1    0  -   1    3

2. Prueba de Factor de Potencia

OF FIELD

I_C I_TOTAL

I_R V(aplicada)

I(Capacitiva)

 Ais lam iento Real 2.2 Condi ción del aislamiento.

 -   1    1

 -I

V

I

I

I

2. Prueba de Factor de Potencia

SERVICE OF FIELD

•En la práctica ningún aislante es perfecto

•Siempre existen pérdidas resistivas •La corriente total adelanta a la tensión en un ángulo de fase  _{y esta}

retrasada respecto a la corriente capacitiva un determinado ángulo 

Factor de potencia =

I

  r   o   u   p  -   1    2  -   1    3 OF

FIELD

2. Prueba de Factor de Potencia

•CH: Bujes de AT, papel, epóxicos y madera junto con el devanado de AT, aceite y conmutador de derivaciones sin tensión.

•CHL: Aislamiento y

apantallamiento entre devanados, aceite.

•CL Bujes de BT, papel, expóxicos y madera junto con el devanado de BT, aceite, y otros.

 -   1    3

 -2. Prueba de Factor de Potencia

P r u e b a d e F a c t o r d e P o t e n c ia 0.0% 2.0% 4.0% 6.0% 8.0% 10.0% 12.0% 2000.0V 5000.0V 10000.0V V o l t a j e d e P r u e b a ( V )     F   a    c     t   o    r     d   e     P   o     t   e    n    c     i   a     (     %     ) C H+C HL C H C H L C L En la prueba de factor de potencia se obtuvieron valores muy altos, lo que evidencia el

bajo aislamiento del

transformador.

La Norma Std 62-1995 recomienda para

transformadores antiguos un facto de potencia menor a 1%

SERVICE OF FIELD

  r   o   u   p  -   1    4  -   1    3

Se realizo el proceso de mantenimiento del transformador con el

desencubado del mismo, observándose que la parte activa presentaba humedad (ver Figuras).

OF

FIELD

2. Prueba de Factor de Potencia

 -   1    5

 -Como se observa en las figuras ampliadas la contaminación encontrada en los aislamientos sólidos del transformador.

2.4 Experiencia (caso 1)

2. Prueba de Factor de Potencia

SERVICE OF FIELD

  r   o   u   p  -   1    6  -   1    3

• Después del proceso de secado de la parte activa se procedió al encubado del transformador.

• Se verificó el ajuste de toda la pernería de la parte activa. • Luego del montaje respectivo

se procedió al llenado del aceite mediante proceso de termovacío.

2. Prueba de Factor de Potencia

OF FIELD

 -   1    7

 -Pruebas Eléctricas de Resistencia de

Bobinados.

  r   o   u   p  -   1    8  -   1    3

3. Resis tencia de los bobinados.

OF FIELD

 Detectar puntos con alta resistencia óhmica en partes de

conducción, como empalmes, conexiones, contactos de los conmutadores, etc. Estos son fuente de problemas en los circuitos eléctricos, ya que originan caídas de voltaje, fuentes de calor a veces con altas temperaturas, pérdidas de potencia, etc.; ésta prueba puede detectar esos puntos.

3.1 Objetiv o

3.2 Norma de referencia.

 Las presentes especificaciones están referidas a lo estipulado

 -   1    9

 -3. Resis tencia de bobinados.

SERVICE OF FIELD

3.3 Criterio de Medic iones y aprobación.

 La resistencia se mide con una fuente de tensión continua (DC),

la corriente de prueba no puede exceder el 10% de la corriente nominal del transformador.

 Cuando un transformador sale de servicio por lo general la

diferencia de temperatura entre el aceite y el bobinado debe ser menor al 5° C (- ANSI / IEEE C57.12.90).

 Según las Normas de pruebas, la temperatura de referencia es

75°C para IEC y 85°C para ANSI.

 Por experiencia, una medición se puede considerar aceptable si

es menor de 3% sobre el valor medido en fábrica. Valores superiores al 3% pueden ser indicativos de falsos contactos, torque no adecuado en conexiones de terminales o uniones, incluso de los contactos del cambiador, o posibles fallas internas.

  r   o   u   p  -   2    0  -   1    3 Resistencia de devanados 50 70 90 110 130 150 170 190 210    1 3 5 7 _{9    1   1    1   3    1   5    1   7    1   9    2   1    2   3    2   5    2   7} Posiciones Taps    R  e   s    i  s    t  e  n   c    i  a    (  m    O    h  m    ) U U V V W W Condiccion Anormal. R E S I S T E N C IA D E B O B I N A D O A L T A T E N S I Ó N ( W W - 0 0 ) C O N E X I Ó N T E N S I O N C O R R I E N T E E N B O R N E S ( V ) ( A ) 2 5 ºC 7 5 ºC W W - 0 0 3 .4 3 7 2 V 2 0 .0 0 A 1 7 1 .86 m_ 2 0 3 . 1 3 m_ W W - 0 0 3 .4 0 7 4 V 2 0 .0 0 A 1 7 0 .37 m_ 2 0 3 . 1 3 m_ W W - 0 0 3 .3 6 6 8 V 2 0 .0 0 A 1 6 8 .34 m_ 2 0 3 . 1 3 m_ W W - 0 0 3 .3 4 1 1 V 2 0 .0 0 A 1 6 7 .06 m_ 2 0 3 . 1 3 m_ W W - 0 0 3 .3 0 9 0 V 2 0 .0 0 A 1 6 5 .45 m_ 2 0 3 . 1 3 m_ W W - 0 0 3 .2 69 7 V 2 0 .0 0 A 1 6 3 .48 m_ 2 0 3 . 1 3 m_ W W - 0 0 3 .2 34 5 V 2 0 .0 0 A 1 6 1 .73 m_ 2 0 3 . 1 3 m_ W W - 0 0 3 .2 09 0 V 2 0 .0 0 A 1 6 0 .45 m_ 2 0 3 . 1 3 m_ W W - 0 0 3 .1 78 3 V 2 0 .0 0 A 1 5 8 .9 2 m_ 2 0 3 . 1 3 m_ W W - 0 0 3 .1 54 3 V 2 0 .0 0 A 1 5 7 .7 2 m_ 2 0 3 . 1 3 m_ W W - 0 0 3 .1 21 1 V 2 0 .0 0 A 1 5 6 .0 6 m_ 2 0 3 . 1 3 m_ W W - 0 0 3 .0 94 0 V 2 0 .0 0 A 1 5 4 .7 0 m_ 2 0 3 . 1 3 m_ W W - 0 0 3 .0 57 0 V 2 0 .0 0 A 1 5 2 .8 5 m_ 2 0 3 . 1 3 m_ T A P R E S I S T E N C I A ( m) 1 2 3 4 5 1 0 1 1 1 2 1 3 6 7 8 9

El comparativo trifásico no es el adecuado

3.4 Experiencia (caso 2)

3. Resis tencia de bobinados.

OF FIELD

 -   2    1

 -3. Resis tencia de bobinados.

SERVICE OF FIELD

  r   o   u   p  -   2    2  -   1    3

Pruebas Eléctricas de Relación de

 Transformación

 -   2    3

 -4. Relación de transformación.

 Verificar la relación de transformación para las diferentes

posiciones del conmutador de un transformador, las que deben estar todas ellas dentro de la tolerancia de medición.

4.2 Norma de referencia.

 Las presentes especificaciones están referidas a lo estipulado

en las normas: (ANSI / IEEE C57.12.90). y IEC 60076-1.

SERVICE OF FIELD

  r   o   u   p  -   2    4  -   1    3

 La relación de transformación es el número de vueltas o espiras

que tiene el devanado de alta tensión comparado con el número de vueltas del devanado de baja tensión. Para los transformadores que tienen cambiador de derivaciones (tap´s) éste sirve para cambiar esa relación de espiras o voltajes. La relación de transformación de éstos transformadores se deberá determinar para todos los tap´s y entre todos los devanados del transformador.

4.2 Procedimiento.

4.3 Criterio d e Aprob ación.

 La tolerancia para la relación de transformación, medida

cuando el transformador está sin carga debe ser de ±0.5% en todas sus derivaciones

.

4. Relación de transformación.

OF FIELD

 -   2    5

 -SERVICE OF

FIELD

4. Relación de transformación.

  r   o   u   p  -   2    6  -   1    3

Pruebas Eléctricas de Corriente de

Excitación.

 -   2    7

 -5. Corriente de Excitación.

 Esta prueba se realiza con el fin de detectar tipo de fallas como

defectos en la estructura del núcleo magnético o alguna posible deformación de los bobinados aunque es menos sensible en este caso.

5.2 Criterio d e Aprob ación.

 Si la corriente de excitación es inferior a 50 mA, la diferencia

entre los dos más altos corrientes de un transformador trifásico debe ser inferior al 10%.

 Si la corriente de excitación es superior a 50 mA, la diferencia

  r   o   u   p  -   2    8  -   1    3

5. Corriente de Excitación.

 -   2    9

 -5. Corriente de Excitación.

Transformador Energ Measur Ground Floating

Terminals Normal Current Pattem Monofasico H1 H2 H2 H1 X1X2 X1X2 IH1H2-IH2H1 Trifásico Conexión Y H1 H2 H3 H0 H0 H0 H2H3X1X2X3 H1H3X1X2X3 H1H2X1X2X3 (IH1H0-IH3H0) <IH2H0 Trifásico Conexión D H1 H2 H3 H2 H3 H1 H3 H1 H2 X1X2X3 X1X2X3 X1X2X3 (IH2H3-IH3H1) <IH1H2

  r   o   u   p  -   3    0  -   1    3

5. Corriente de Excitación.

 -   3    1

 -Prueba Respuesta al Barrido de la

Frecuencia (SFRA)

  r   o   u   p  -   3    2  -   1    3

6. SFRA–Sweep Frequency Response Analys is

 Existe un alto porcentaje de fallas

mecánicas en transformadores, como consecuencia de la deformación y el desplazamiento de los devanados, causados por esfuerzos electrodinámicos.

Estos tipos de fallas generalmente

se pueden manifiestar  

posteriormente como falla térmica o dieléctrica.

 Existe una alta probabilidad de

ocurrencia de deformación de devanados y/o desplazamiento del núcleo durante el transporte.

OF FIELD

 -   3    3

 - Frente a este requerimiento, la prueba SFRA es reconocida

como la herramienta que mejores resultados ha permitido obtener para el análisis y diagnóstico de defectos mecánicos en transformadores.

 Implementando una técnica sensible en detección de defectos

mecánicos dentro del transformador.

 Localizando el defecto dentro del transformador sin necesidad

de ejecutar una inspección interna, si se tiene los elementos necesarios para el análisis .

SFRA :

Sweep Frequency Response Analysis

SERVICE OF

  r   o   u   p  -   3    4  -   1    3

6.1 Entendiendo el principio del SFRA

.

 Una bobina ideal consta sólo de un

componente inductivo, el cual es invariable.

 Una bobina real se comporta como

un conjunto de elementos

inductivos, capacitivos y resistivos que solamente dependen de su diseño constructivo.

OF

 -   3    5

 -dB = 20 log10(Vout/Vin)

 La función de transferencia de

una red RLC es el cociente de las respuestas en frecuencia de la salida y de la entrada.

 La magnitud y las relaciones de

la fase se pueden extraer de la

SERVICE OF FIELD Element Under Test in Element Under Test

U  U out

Magnitude: out 10 in ( ) FRA(dB) 20log ( )  U f  U f  out in ( ) FRA(phase) arg ( )    _{ }   U f  U f  Phase:

6. SFRA–Sweep Frequency Response Analysis

  r   o   u   p  -   3    6  -   1    3

 El devanado, el núcleo, el tanque y otros elementos internos del

transformador se comportan, eléctricamente, como un circuito complejo de componentes R, L y C.

6.2 SFRA – Aplicación en transfor madores

OF

 -   3    7

 -SERVICE OF

FIELD

6. SFRA–Sweep Frequency Response Analysis

  r   o   u   p  -   3    8  -   1    3

6.4 Aplicaciones en campo - Beneficios

.

 Efectuar después de un

evento como: un cortocircuito u otra falla eléctrica, una descarga atmosférica, un sismo, etc.

 Verificación del bobinado

después del transporte.

OF

 -   3    9

 -6.5 Categorías análisis y c omp aración del SFRA

SERVICE OF

  r   o   u   p  -   4    0  -   1    3

 Considerar varias propiedades de medición para devanados de

alto voltaje, bajo voltaje, entre devanados.

1. Análisis con registros homólogos.

En este caso existe un grupo de registros históricos pertenecientes a la misma unidad que representan el estado normal del transformador.

2. Análisis sin registros de referencia.

Análisis con los registros de las fases pertenecientes a la misma unidad.

Análisis con registros de unidades gemelas, transformadores nuevos o transformadores en servicio con características similares.

6.6. Categorías anális is y co mparació n del SFRA

OF

 -   4    1  -SERVICE OF FIELD

Pruebas SFRA antes y desp ués del transpo rte (caso 5).

 Se realizaron Pruebas SFRA en

fábrica y después de realizar todas las pruebas de rutina.

 Luego fueron realizadas las

pruebas de campo, cuando el transformador fue colocado en su celda de transformación en la subestación.

 El transformador cuenta con dos

registro de pruebas SFRA.

6. SFRA–Sweep Frequency Response Analysis

  r   o   u   p  -   4    2  -   1    3

Pruebas SFRA, bob inado de AT fase U - 0

Pruebas realizadas en Fabrica

Pruebas realizadas en Campo

6.6.1 Análisis con registro homól ogos.

OF FIELD

 -   4    3

 -Pruebas realizadas en Campo

Pruebas realizadas en Fabrica

SERVICE OF

FIELD

6.6.1 Análisis con registro homól ogos.

  r   o   u   p  -   4    4  -   1    3 OF

FIELD

6.6.1 Análisis con registro homól ogos.

 -   4    5

 -6.6.2 Análisi s sin registro homólog os.

SERVICE OF FIELD

Pruebas SFRA antes y después de un evento (caso 6).

 Se efectuaron pruebas SFRA a un transformador que se vio

  r   o   u   p  -   4    6  -   1    3 OF

 -   4    7

 -SERVICE OF

  r   o   u   p  -   4    8  -   1    3

6.6.2 Análisi s sin registro homól ogos.

OF FIELD

Pruebas SFRA, a 02 trans for madores idéntico s

 Análisis con registros de

unidades gemelas, de

transformadores nuevos o de transformadores en servicio con características similares.

 Al igual que en el caso anterior,

se deben considerar las diferencias de diseño y construcción y las posibles diferencias debidas a la operación propia de cada transformador.

 -   4    9

 -SFRA, bobi nados de AT fases (UU – 00).

SERVICE OF

  r   o   u   p  -   5    0  -   1    3

SFRA, bobi nados de AT fases (VV – 00).

OF

 -   5    1

 - El mantenimiento preventivo del transformador basado en pruebas

eléctricas es esencial para un alargamiento de su vida útil. Se puede concluir que, de acuerdo a los resultados obtenidos en los análisis de diagnostico realizados a los transformadores, la mayoría de las fallas producidas en estos equipos pueden ser atribuidas al deterioro de su sistema de aislamiento, deformación de los devanados, calentamiento por falsos contactos.

 Sin embargo, este “talón de Aquiles” puede ser sometido si se

mantiene un programa completo de mantenimiento preventivo con pruebas predictivas periódicas, orientado a combatir estos factores, y detectarlos con anticipación.

SERVICE OF