La prueba de "Tipo" de los transformadores se basa en las normas establecidas por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) bajo la norma IEC 60076. La IEC 60076 es la principal serie de normas internacionales para transformadores, que cubre los requisitos de diseño, fabricación y ensayo de los transformadores. La prueba de tipo se realiza normalmente antes de que el transformador salga de fábrica para verificar que su diseño y fabricación cumplen con los requisitos normativos y las especificaciones técnicas, garantizando así su rendimiento y seguridad.
Las pruebas de "Tipo" generalmente incluyen los siguientes aspectos:
La prueba de carga nominal verifica la capacidad de funcionamiento del transformador en condiciones nominales, incluyendo la corriente nominal y el factor de potencia. El proceso implica hacer funcionar el transformador a carga nominal durante un período de tiempo (normalmente de 1 a 2 horas). Durante la prueba, se monitorizan en tiempo real parámetros como la temperatura, la corriente, la tensión y las pérdidas.
Por ejemplo, supongamos un transformador con una potencia nominal de 1000 kVA, una tensión nominal de 10kV/0.4kV y una frecuencia nominal de 50Hz, con una carga nominal de diseño de 1000 kVA.
Ejemplo de procedimiento de prueba:
Selección de carga: Seleccionar una carga de 1000 kVA utilizando un banco de carga simulado o equipos de carga. El transformador se conecta a la carga, asegurando que la tensión de entrada sea de 10 kV y la tensión de salida de 0.4 kV. El transformador funciona durante 1-2 horas mientras se registran las temperaturas en varias partes del transformador (como la temperatura del aceite, la temperatura del devanado, etc.).
Pérdidas y Eficiencia: Medir las pérdidas en el cobre del transformador (pérdidas causadas por la corriente) y las pérdidas en el núcleo (pérdidas causadas por los campos magnéticos variables). Suponiendo que la eficiencia calculada del transformador es del 98%, lo que cumple con los requisitos normativos.
La prueba de elevación de temperatura implica hacer funcionar el transformador a carga nominal durante un período específico de tiempo y medir el aumento de temperatura en varias partes del transformador para asegurar que no se sobrecalentará durante su funcionamiento a largo plazo. La elevación de temperatura es típicamente el parámetro de prueba más crítico. Un aumento excesivo de la temperatura podría indicar defectos de diseño o una carga excesiva, lo que podría afectar la fiabilidad a largo plazo del transformador.
Por ejemplo, después de hacer funcionar el transformador a carga nominal durante 1 hora, la temperatura del aceite aumenta en 40°C y la temperatura del devanado aumenta en 50°C. Si estos aumentos de temperatura están por debajo de los límites normativos (la elevación de temperatura del devanado del transformador no debe exceder los 65°C, y la elevación de temperatura del aceite no debe exceder los 55°C), entonces se considera que la prueba de elevación de temperatura se ha superado.
La prueba de resistencia de aislamiento se utiliza para medir la resistencia del sistema de aislamiento del transformador (como entre devanados y tierra, y entre los propios devanados) para asegurar que el aislamiento es capaz de aislar eficazmente las corrientes eléctricas y prevenir fugas o fallos eléctricos.
Durante la prueba, se aplica una tensión continua a varias partes eléctricas del transformador (dependiendo de la tensión nominal del transformador, normalmente 500V, 1000V o 2500V), y se mide la corriente que pasa a través del material aislante. Luego se calcula la resistencia de aislamiento. Cuanto mayor sea la resistencia de aislamiento, mejor será el rendimiento del aislamiento y menor será la corriente de fuga.
La resistencia de aislamiento se expresa típicamente en megaohmios (MΩ). Si el valor de la resistencia de aislamiento es demasiado bajo (normalmente inferior a 1 MΩ o 0.5 MΩ), esto indica un rendimiento deficiente del aislamiento. Según la norma IEC 60076, para transformadores con una tensión nominal de 10 kV o inferior, la resistencia de aislamiento debe ser superior a 1 MΩ; para transformadores con una tensión nominal superior a 10 kV, la resistencia de aislamiento debe ser superior a 5 MΩ.
La prueba de descarga parcial se utiliza para detectar si se producen fenómenos de descarga parcial en un transformador bajo alta tensión, con el fin de prevenir posibles daños en el aislamiento durante su funcionamiento a largo plazo. Las descargas parciales suelen ocurrir en partes del transformador como los devanados de alta tensión, terminales, uniones y materiales aislantes.
Esta prueba se realiza normalmente en un laboratorio de alta tensión estandarizado, donde el ambiente simula las condiciones reales de funcionamiento del transformador, incluyendo temperatura y humedad. El dispositivo de detección de descarga parcial se conecta a los devanados de alta tensión y a los contactos eléctricos relacionados del transformador (la función de la sonda es detectar si ocurre descarga parcial en el equipo eléctrico). Luego, se somete al transformador a la tensión de operación estándar, generalmente la tensión nominal o superior (por ejemplo, 1.5 o 2 veces la tensión nominal), para observar el comportamiento del sistema de aislamiento en condiciones de alto campo eléctrico.
El dispositivo de detección monitorea las señales de descarga de partes como devanados, uniones y materiales aislantes. El personal de prueba debe observar cuidadosamente los resultados mostrados en el detector y registrar parámetros como la forma de onda, frecuencia y amplitud de las señales de descarga parcial. Si la amplitud de la señal de descarga es grande o su duración es prolongada, esto indica un defecto significativo en el material aislante, que puede requerir reparación o reemplazo. Por el contrario, si la señal de descarga es débil y estable, indica que el sistema de aislamiento del transformador funciona correctamente y es apto para continuar en uso. Según la norma IEC 60076 u otros estándares de la industria, el nivel de descarga parcial del transformador bajo tensión de prueba debe estar por debajo del límite especificado. Normalmente, el nivel de descarga parcial permisible debe ser inferior a 10 pC (picoCulombios), y no debe haber fenómenos de descarga continua.
La prueba de cortocircuito se realiza cortocircuitando artificialmente el lado de baja o alta tensión del transformador (normalmente el lado de baja tensión) para simular condiciones de cortocircuito. Se aplica corriente o tensión nominal para medir la impedancia de cortocircuito, las pérdidas y las características de aumento de temperatura del transformador. Esta prueba proporciona datos sobre la impedancia de cortocircuito, pérdidas de carga y otros parámetros de rendimiento del transformador, asegurando que no experimente estrés eléctrico excesivo o aumento de temperatura durante su operación.
Por ejemplo, considere un transformador sumergido en aceite con tensión nominal de 110/10 kV. El proceso para realizar la prueba de cortocircuito es el siguiente:
La prueba en vacío se realiza con el lado de baja tensión del transformador abierto (es decir, sin carga conectada) y aplicando tensión nominal al lado de alta tensión. Durante esta prueba, se miden parámetros como corriente, pérdidas de potencia y flujo magnético para evaluar las pérdidas en vacío, la corriente en vacío y las características de flujo magnético del transformador. La prueba en vacío se utiliza principalmente para verificar el rendimiento del transformador en condiciones sin carga, incluyendo las características de flujo magnético del núcleo y las pérdidas en el núcleo, y para determinar la corriente en vacío, las pérdidas en vacío y las pérdidas en el núcleo.
Por ejemplo, considere un transformador sumergido en aceite con tensión nominal de 110/10 kV. El proceso para realizar la prueba en vacío es el siguiente:
La prueba de carga implica conectar el lado de baja tensión del transformador a una carga específica y aplicar voltaje nominal al lado de alta tensión para operarlo bajo condiciones de carga. El propósito de la prueba es medir y evaluar parámetros como el aumento de temperatura, pérdidas, eficiencia y corriente de carga bajo condiciones de carga, asegurando la seguridad, rendimiento y eficiencia energética del transformador cuando opera bajo carga.
Por ejemplo, considere un transformador sumergido en aceite con una capacidad nominal de 500 kVA. El procedimiento de prueba de carga es el siguiente:
La prueba de alta tensión, también conocida como prueba hi-pot, implica aplicar un alto voltaje (generalmente de 1.5 a 2 veces el voltaje nominal del transformador) para evaluar la resistencia del aislamiento del sistema de aislamiento del transformador. Esta prueba asegura que el transformador pueda operar de manera segura tanto bajo voltaje de trabajo normal como bajo voltajes anormalmente altos (como sobretensiones por rayos o sobretensiones de maniobra).
Por ejemplo, considere un transformador sumergido en aceite con una capacidad nominal de 500 kVA. El procedimiento para realizar la prueba de alta tensión es el siguiente:
Selección del Voltaje de Prueba: El voltaje de prueba se establece en 1.5 veces el voltaje nominal, es decir, 750 V (si el voltaje nominal del transformador es de 500 V).
Aplicación del Voltaje: El voltaje se aumenta gradualmente desde cero hasta 750 V y se mantiene durante un minuto mientras se observa cualquier fuga de corriente. La corriente de fuga se registra durante la prueba. Durante este proceso, es esencial asegurar que no haya fuga de corriente o flashover en los lados de alta y baja tensión del transformador.
Medición de la Resistencia de Aislamiento: Se mide la resistencia de aislamiento para asegurar que excede el valor especificado (por ejemplo, mayor a 10 MΩ), garantizando que el transformador pueda operar de manera segura bajo condiciones de alta tensión.
Inspección Visual: Se realiza una inspección visual del transformador para confirmar que no haya sobrecalentamiento, descargas parciales o sonidos anormales. Después de la prueba, el voltaje se reduce gradualmente a cero y se registran los datos de la prueba.
Si no se produce ninguna avería o fenómeno anómalo durante la prueba, el transformador supera la prueba de alto potencial.
¿Qué pruebas deben realizarse (FAT) antes de que un transformador salga de fábrica?
¿Qué es la "Prueba de Tipo" del transformador (con análisis de ejemplo)?
Kingrun Transformer Instrument Co.,Ltd.
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