¿Qué es la prueba e inspección del núcleo del transformador de potencia?

El núcleo es el componente principal del circuito magnético en un transformador de potencia. La salud del núcleo y sus circuitos asociados determinan directamente la eficiencia operativa y la seguridad del transformador. La siguiente sección proporciona un análisis detallado de los cuatro núcleos artículos de prueba:

1. Prueba de corriente de excitación de HV

Explicación conceptual

La prueba de corriente de excitación mide la corriente de magnetización (o corriente sin carga) extraída por el transformador cuando se aplica una tensión a un devanado (típicamente el lado de alta tensión) mientras que los otros devanados se dejan en circuito abierto. Dado que los defectos del núcleo, los pantalones cortos de bobinado o el magnetismo residual alteran la reluctancia del circuito magnético, causan cambios anormales en la corriente de excitación.

La relación matemática fundamental se expresa como:

I_e = V/X_m

I_e = Corriente de excitación

V = Voltaje aplicado

X_m = Reactancia de magnetización

Contexto de la aplicación

1. Mantenimiento preventivo de rutina: Monitoreo regular de la tendencia de degradación del núcleo.
2. Ensayos de fábrica y aceptación: Establecimiento de registros de salud de referencia para el transformador.
3. Solución de fallos: Se lleva a cabo cuando el relé de gas se dispara o el análisis de gas disuelto (DGA) muestra anomalías, sospecha cortocircuitos internos de giro a giro o multi- punto de puesta a tierra del núcleo.

️ Procedimiento de prueba y criterios de evaluación

1. Procedimiento: Mantenga el bobinado de baja tensión (LV) completamente abierto. Aplique una baja tensión de CA al bobinado de alta tensión (HV) y mide la corriente de excitación en cada fase.
2. Condiciones normales: Las lecturas trifásicas deben estar casi equilibradas. Para los transformadores estándares trifásicos de tipo núcleo de tres extremidades, la corriente en la fase media (fase B) es generalmente menor que en las fases externas porque su trayectoria magnética es más corta.
3. Diagnóstico anormal: Una corriente de excitación significativamente alta en cualquier fase puede indicar:
4. Daño del núcleo 6.Local o laminaciones cortadas (mayor reluctancia magnética).
5. Fallas de cortocircuito de giro a giro de bobinado.
6. Alto magnetismo residual (puede verificarse mediante una nueva prueba después de la desmagnetización de CC).
7. La puesta a tierra del núcleo incorrecta o multipunto.

2. Prueba de relación y polaridad

Explicación conceptual

Prueba de relación: Verifica si la relación de giros entre los bobinados de alta y baja tensión cumple con la especificación de diseño. La fórmula es:

V₁ / V₂ = N₁ / N₂

(donde V representa la tensión y N representa el número de giros de bobinado).

Prueba de polaridad: Determina la dirección relativa de la fuerza electromotriz inducida entre los terminales HV y LV en cualquier instante dado (identificando la polaridad del punto). Se clasifica en polaridad sustrativa (estándar de la industria) y polaridad aditiva.

Contexto de la aplicación

Poner en servicio y post-revisión: Una prueba obligatoria realizada antes de poner en servicio un transformador nuevo o reparado para garantizar conexiones de bobinado libres de errores.

Alternación del cambiador de grifo: Validar el estado del contacto y la precisión del paso en cada posición después de cambiar la posición del cambiador de grifo.

Antes de la operación paralela: comprobar la relación y el grupo de polaridad/vector antes de conectar dos o más transformadores en paralelo. El funcionamiento paralelo de transformadores con polaridad o grupos vectoriales incorrectos está estrictamente prohibido.

⚠️ Valor básico de la prueba

Esta prueba evita eficazmente cortocircuitos graves de fase a fase, corrientes circulantes masivas y discrepancias de fase, garantizando así operaciones paralelas seguras.

3. Prueba de equilibrio magnético

Explicación conceptual

La prueba de equilibrio magnético es un método de diagnóstico cualitativo único para los transformadores trifásicos. Aplicando una baja tensión de CA al bobinado de una fase, utiliza la distribución de flujo del núcleo para evaluar las tensiones inducidas a través de las otras dos fases. Esta prueba es muy sensible a la integridad del circuito magnético y a cambios sutiles en la simetría de la geometría del núcleo.

Contexto de la aplicación

Inspección post-transporte: Realizada después de tránsito de larga distancia o vibración severa para evaluar si el núcleo se ha desplazado o aflojado.

Choque post-cortocircuito: Realizado después de que el transformador experimente una grave corriente de falla externa para inspeccionar la deformación mecánica del núcleo y los bobinados.

Evaluación de resultados

Resultados normales: Para un transformador sano, las tensiones inducidas deben seguir un patrón de distribución magnética estrictamente simétrica (por ejemplo, cuando excitan la Fase A, las Fases B y C dividen la tensión proporcionalmente a sus longitudes de trayectoria magnética) y deben coincidir estrechamente con los datos de fábrica o históricos.

Resultados anormales (desequilibrio): Lecturas distorsionadas o altamente desequilibradas típicamente indican daño al núcleo local, laminaciones cortadas, desplazamiento de enrollamiento o daño estructural sufrido durante el transporte.

4. Análisis de respuesta de frecuencia de barrido (SFRA)

Explicación conceptual

Cada bobinado de transformador puede modelarse como una red eléctrica compleja que consiste en resistencia (R), inductancia (L) y capacitancia distribuida (C). Dentro de esta red, el núcleo actúa como el elemento inductivo dominante.

SFRA funciona inyectando una señal de frecuencia barrida de baja tensión (que varía de 20 Hz a 2 MHz) en el bobinado y midiendo su curva de respuesta de frecuencia (la "huella digital" de la red). Cualquier movimiento del núcleo, aflojamiento o desplazamiento de bobinado altera estos parámetros R-L-C, causando que la curva de respuesta de frecuencia se desvíe o se distorsione de su línea de base.

Contexto de la aplicación

Después de corrientes de falla extremas: Diagnóstico de la deformación del bobinado después de que el transformador sobreviva a una grave falla de cortocircuito cerca de la zona.

Antes y después del transporte pesado: Sirviendo como una comparación de huellas digitales, este es el método más autorizado para determinar si un transformador sufrió daños mecánicos internos durante el tránsito.

Diagnóstico Avanzado: Solución de anomalías mecánicas que las pruebas convencionales (como la resistencia de CC o la relación de giros) no pueden identificar.

Principales defectos detectados

1. Movimiento central o suelta local.
2. Desplazamiento de bobinado o deformación mecánica.
3. Cortacircuitos de giro a giro.
4. Fallo de la estructura de fijación o puesta a tierra del núcleo.

Conclusión: Valor básico de la prueba del núcleo del transformador

La prueba integral del núcleo proporciona beneficios críticos a lo largo del ciclo de vida de un transformador de potencia:

1. Mejora la fiabilidad operacional: mantiene un seguimiento de las tendencias de degradación del núcleo bajo el estrés operacional a largo plazo.

Advertencia de falla temprana: Captura anomalías menores (por ejemplo, conexión a tierra de núcleo de varios puntos, pantalones cortos inter-laminares) antes de que se conviertan en fallas catastróficas.

Gestión de calidad de bucle cerrado: permite el análisis comparativo completo del ciclo de vida a través de la fabricación, el tránsito, la instalación y las revisiones principales, reduciendo significativamente los costos de mantenimiento y garantizando la estabilidad de la red.

Kingrun Transformador Instrumento Co., Ltd.

Pruebas de resistencia de bobinado de corriente continua de la serie Kingrun