Durante la puesta en servicio y funcionamiento, es fundamental que los transformadores de potencia estén en buenas condiciones.
Las técnicas de monitoreo miden los parámetros que son indicadores de la condición de la máquina. Analizando estas variables y comparándolas con los valores referencia, conocemos el grado de deterioro ya que estos parámetros muestran una relación predecible con el ciclo de vida del equipo, como por ejemplo la resistencia de aislamiento. En definitiva, el mantenimiento predictivo busca obtener una calidad eléctrica elevada a través de medidas correctoras adecuadas para garantizar un funcionamiento confiable y prolongar la vida del transformador (se busca evitar consecuencias negativas como costes excesivos en energía o detención de producción).
Ensayos de diagnósticos a transformadores de potencia
Como sabemos durante la puesta en servicio y funcionamiento, es fundamental que el transformador de potencia esté en buenas condiciones. Distintos factores afectan negativamente a la esperanza de vida de un transformador como: envejecimiento, influencias térmicas, mecánicas, eléctricas, etc.
- Ensayos dieléctricos generales, permiten establecer el estado general del islamiento de los equipos inspeccionados son:
- Tangente de δ, muestran información acerca del estado del aislamiento. Valores elevados de tangente de δ implican que el dieléctrico se encuentra deteriorado o en proceso degenerativo.
- Capacidad (pF), ofrecen información principalmente acerca de la configuración geométrica del transformador.
- Intensidad en el dieléctrico.
- Potencia de pérdidas en el dieléctrico.
Las medidas de capacitancia y factor de potencia (PF) o factor de disipación (DF) se realizan para conocer el estado de los transformadores y las bornas.
Tener en cuenta que la degradación del aislamiento: produce un envejecimiento, elevada conductividad del aceite o elevado contenido de agua. Esto producen un aumento en las pérdidas. El valor de la potencia de pérdidas es reflejo principalmente del grado de contaminación superficial y de humedad (un valor alto de la potencia indica una corriente resistiva grande)
- Ensayos de TIP-UP. Se realiza sobre la sección aislante con factor de potencia sospechoso y consiste en comparar resultados obtenidos en los ensayos dieléctricos generales realizados con diferentes niveles de voltaje, con lo que obtenemos el nivel de gravedad o criticidad del deterioro del aislamiento (mal estado del aislamiento si se observan valores diferentes de tg δ en la medida a 2kV y la medida a 10kV)
- Medidas de aislamiento interno en bornas. Las bornas se utilizan para aislar los conductores que transportan corriente de alta tensión a través de un recinto conectado a tierra, se ensayan para verificar el estado de su aislamiento (ensayos de tangente delta, capacidad, intensidad, potencia de pérdidas y ensayo tin-up) y detectar así niveles bajos de líquido o relleno.
- Ensayo de excitación a tensión reducida (10Kv). La aplicación de tensión a cada uno de los arrollamientos del transformador por separado, nos permite obtener lecturas de intensidad de magnetización y potencia de cortocircuito pérdidas. Esto es algo fundamental para detectar problemas en el transformador como: entre espiras, núcleo flojo, laminado de hierro en cortocircuito o cambios en sus características. Detectando estos daños o cambios en la geometría de núcleo y devanados, así como espiras en cortocircuito y terminales de mala calidad desde su construcción lo que permite reducir pérdidas en los transformadores.
- Ensayo de la relación de transformación del transformador (TTR). Se re se realizan para verificar el principio fundamental de funcionamiento de un transformador de potencia. Midiendo la relación y el ángulo de fase de un devanado a otro, pueden detectarse circuitos abiertos y espiras en cortocircuito. Permite detectar pequeños defectos de aislamiento en los arrollamientos y en el regulador, permite también confirmar la relación de la placa y detectar cortocircuito en las bobinas entre espiras. Esta prueba se realiza en fábrica durante las pruebas de aceptación y de manera rutinaria cuando el transformador está en servicio. Es importante destacar que los resultados se comparan con los valores de la placa de características y los valores medidos no deberán desviarse más de un 0,5 % de la relación nominal entre fases (de acuerdo con las normas IEC 60076-1 e IEEE C57.152)
- Ensayos de resistencia de devanados. Al igual que el ensayo TTR, el diagnóstico se realiza comparando las mediciones (en este caso las 3 fases de cada arrollamiento con un medidor de resistencia) con los datos del fabricante. Mediante este ensayo detectamos fallos en conexiones, puntos calientes en el bobinado, cortocircuitos entre espiras y defectos en reguladores.
- Ensayos de resistencia de aislamiento en C.C. Esta es la medida por antonomasia para evaluar el estado de un aislamiento, esta medida se lleva a cabo con un megómetro que nos reporta el valor de la resistencia de aislamiento y el índice de polarización (que indica la limpieza y sequedad del aislamiento.
- Ensayo de análisis de respuesta en frecuencia (FRA). Este ensayo establece la huella digital del transformador. Mediante el estudio de las curvas resultantes y su comparación con las curvas de referencia, permite detectar problemas mecánicos o eléctricos en los devanados tales como movimientos de arrollamientos, deformación de componentes internos y defectos entre espiras. Esta es una de las pruebas eléctricas más comunes desde que se introdujo la norma IEC 60076-18. El SFRA es un método no invasivo. Permite la evaluación confiable de la integridad del transformador de potencia sin aplicar alta tensión.
- Ensayo de reactancia de fuga. Esta es una técnica usada en transformadores susceptibles de sufrir un gran estrés mecánico debido a cargas inductivas, consistente en el cálculo de la reactancia de fuga para compararla con la impedancia de cortocircuito del transformador.
- Ensayo de resistencia dinámica en reguladores. Mediante este ensayo se detectan defectos en los contactos del cambiador de tomas en carga. El método de ensayo es sencillo. Se realiza la inyección de tensión constante en el transformador registrando las variaciones de intensidad que se producen cuando se realiza un cambio de toma.
- Análisis de aceites. Se realizan diferentes análisis cuando se evalúa el aceite del transformador realizando labores de mantenimiento que se engloban en 3 grupos.
- Análisis físico-químicos, que informan del estado del aceite y de sus posibles contaminantes. Los ensayos que se realizan son: Tensión de ruptura dieléctrica, acidez (que determina en grado de envejecimiento del aceite), contenido en agua (cantidad del agua en partes por millón contenidas en un aceite aislante según UNE 21-384/92) y tangente del ángulo de pérdidas (parámetro con dependencia exponencial con respecto a la temperatura que informa de contaminación de productos coloidales, contaminación don agua no disuelta y contaminación de productos polares)
- Análisis cromatográfico de gases, ensayos que permiten diagnosticar defectos térmicos del transformador, arcos, descargas parciales, etc. Mediante la desgasificación del aceite y el análisis cromatográfico se conoce el contenido cualitativo y cuantitativo de los gases.
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