Aspectos Clave en Transformadores de Potencia: Pruebas, Pérdidas y Mantenimiento
Pruebas en Transformadores
Prueba de Vacío: El objetivo es concentrar las pérdidas en el núcleo, ya sea por histéresis y corrientes de Foucault. Para ello, se deja abierto el lado de baja tensión y se aplica voltaje nominal en el lado de alta tensión, obteniendo la corriente, el voltaje y la potencia (pérdidas en el hierro).
Prueba de Cortocircuito: Se busca determinar las pérdidas en el cobre por efecto Joule. Para ello, se cortocircuita el lado secundario (baja tensión) y se aplica un voltaje regulable en la fuente de alimentación para hallar la potencia, corriente y voltaje nominal (pérdidas en el cobre).
Pérdidas en el Núcleo Ferromagnético
Existen dos tipos de pérdidas:
- Pérdidas por Histéresis: Dependen de los estados magnéticos actuales y anteriores. Para minimizarlas, se utilizan aleaciones con silicio (3-5%) y materiales magnéticos blandos, ya que su área de histéresis es menor.
- Pérdidas por Corrientes de Foucault: Ocurren en materiales conductivos sometidos a variaciones de flujo magnético. Para minimizarlas, se utilizan láminas metálicas delgadas en frío, que ofrecen alta permeabilidad.
Análisis Cromatográfico en Aceites Dieléctricos
Cuatro gases cromatográficos importantes en aceites dieléctricos de transformadores de potencia:
- Etileno
- Acetileno
- Hidrógeno
- Metano
Frecuencia de Análisis Cromatográficos
Los análisis cromatográficos de aceites dieléctricos se realizan anualmente. Se recomienda analizarlos antes del inicio de la operación, luego 1 mes después, 6 meses después, 1 año después del inicio de la operación, y luego anualmente.
Fallos Comunes en Transformadores
Las partes de los transformadores que estadísticamente presentan más fallas son: el conmutador (tap), los devanados y el núcleo.
Contaminación del Aceite por Humedad
El aceite se contamina con la humedad, ya que actúa como aislante. La cantidad de agua en el papel aislante es mayor que en el aceite. El papel seco absorbe agua más rápidamente que el papel impregnado de aceite, que tiene un rango de absorción menor.
La humedad afecta la rigidez dieléctrica, el factor de potencia, el envejecimiento y la rigidez mecánica del papel aislante.
Materiales del Núcleo
Los núcleos de los transformadores de potencia se fabrican con material magnético de alta permeabilidad, generalmente láminas de acero al silicio de grano orientado, cortadas y rotadas automáticamente.
Nivel Básico de Aislamiento (BIL)
El BIL de un transformador es el nivel básico de aislamiento para devanados y partes conectadas, no diseñadas para pruebas de voltaje de impulso.
Medición de la Rigidez Dieléctrica
El instrumento utilizado para medir la rigidez dieléctrica del aceite es el espinterómetro, que mide la cantidad de voltios necesarios para perforar el material (KV/cm).
Pruebas en Transformadores
Tipos de pruebas:
- Rutina:
- Medida de la resistencia óhmica de los devanados.
- Medidas de la relación de transformación.
- Verificación de la polaridad y grupo de conexión.
- Medidas de las pérdidas y corrientes de vacío.
- Prueba de tensión inducida.
- Prueba de tensión aplicada.
- Tipo:
- Prueba del conmutador de derivaciones.
- Prueba de impulso y frentes de onda.
- Prueba de calentamiento.
- Prueba de rigidez dieléctrica del aceite.
- Especiales:
- Prueba del factor de potencia.
- Prueba del tangente delta.
- Medición de la impedancia de secuencia cero.
Especificaciones Técnicas para la Adquisición de un Transformador Trifásico
Ocho características técnicas importantes:
- Potencia nominal asignada en KVA.
- Tensión primaria y secundaria.
- Grupo de conexión.
- Frecuencia.
- Tipo de aislador.
- Tipo de montaje.
- Rango de altura de operación.
- Línea de fuga.
Nitrógeno en Transformadores sin Tanque de Expansión
En transformadores sin tanque de expansión, que son de llenado integral (sin cámara superior de nitrógeno), no ocurre nada si se carga nitrógeno y la presión interna es negativa.
Láminas Delgadas en Núcleos
Los núcleos de los transformadores de potencia se apilan con láminas delgadas para reducir las pérdidas por corrientes parásitas. Estas pérdidas no son deseables y se reducen usando materiales con alta permeabilidad y baja conductividad.
Usos del Equipo de Termovacio
Cuatro casos donde se utiliza el equipo de termovacio:
- Turbinas de generación de energía.
- Máquinas para producción de papel.
- Inyectoras.
- Máquinas de purificación de aceite.
Especificaciones Técnicas para la Adquisición de un Transformador
Cuatro especificaciones técnicas importantes:
- Parámetros eléctricos del sistema.
- Características del diseño.
- Aumento de temperatura.
- Núcleo del transformador.