Download Jornadas Técnicas Diagnóstico / Ensayos básicos

Lisboa Julio 2013, Miguel A. De la Fuente
Jornadas Técnicas
Diagnóstico / Ensayos básicos
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September 30, 2011 | Slide 1
Diagnóstico de transformadores
Sobreintensidad
Diagnóstico
Defectos
Sobretensiones
refrigeración.
Falta nivel aceite
Defectos incipientes
efecto
Tipo
Causa
Cortocircuito
Mecánico
Térmico
Dieléctrico
React. dispersión
DGA
Análisis aceite
FRA
Análisis papel
C & Tan delta
Capacidad
Termografía
FDS /DFR
Corriente excitación
Medida DP
Relación / Resistencia Aislamiento/ Resistencia de Devanados
Métodos de Diagnóstico
Técnicas de Diagnóstico más importantes para Transformadores
CONDICIONES
EQUIPO
ESTADO
TÉCNICA
PRUEBA DE
EFECTIVIDAD
1. Corriente de excitación
2. Impulso de baja tensión
3. Análisis de respuesta de frecuencia
4. Medida de la inductancia de fuga
5. Capacidad
OFF-S
OFF-S
OFF-S
OFF-S
OFF-S
A
A
A
A
A
M
L
H
M/H
H
ANÁLISIS DE GASES EN EL ACEITE
6. Cromatografía de gases
7. Método del Hidrógeno Equivalente
ON
ON
A
A
H
M
DETERIORO DEL ACEITE - PAPEL
8. Cromatografía líquida ( Método de descarga parcial)
9. Análisis de furánicos
ON
ON
B
B
M/H
M/H
DETECCIÓN DE PUNTO CALIENTE
10. Sensores invasivos
11. Termografía infrarroja
ON
ON
B
A
L
H
ANÁLISIS DE ACEITE
12. Humedad, resistencia eléctrica, resistividad etc.
ON
A
M
OFF-S
A
L
ON
ON
B
B
M/H
M/H
OFF-S
OFF-S
A
A
H
H
PROBLEMAS
MECÁNICOS
TÉRMICOS
TÉCNICAS DE DAGNÓSTICO
13. Relación de transformación
DIELÉCTRICOS
MEDIDA DP
14. Método ultrasonido
15. Método eléctrico
16. Factor de Potencia y Capacidad
17. Respuesta Frecuencia Dieléctrica
[1]
OFF-S = equipo fuera de servicio in-situ, OFF-L = equipo fuera de servicio en laboratorio, ON = equipo en servicio
[2]
A = aplicación general, B = fase de desarrollo
[3]
H = alta, M = media, L = baja
Diagnóstico de Transformadores
Herramientas Generales de Diagnóstico
Ensayo de resistencia de bobinas
n
Medida de la resistencia de los conductores en las bobinas del
transformador. Se aplica una corriente continua menor del 15% de la In.
n
La resistencia se verá afectada si existen espiras cortadas, conexiones
sueltas en bornas y/o cambiador de tomas o pletinas/conductores rotos.
POSIBLE CRITERIO DE ACEPTACION
La medida debe presentar una desviación máxima del 2%
sobre el valor de referencia en el protocolo de ensayo en
fábrica o entre fases.
Desviaciones superiores pueden indicar cortos, conexiones
soldadas o deficiente resistencia de contacto en regulador.
n
Corrección por Temperatura:
RCT =
RM ´ (CF + CT )
CF + Winding Temp( o C )
RCT = Resistencia corregida
CF = 234.5 para bobinas de cobre; 225 para
bobinas de aluminio (IEEE C57.12.90)
CF = 235 para bobinas de cobre; 225 para bobinas
de aluminio (IEC 60076-1)
CT = 75 para trafos de aumento 55°C; 85 para
trafos de aumento 65°C
RM = Resistencia medida
Diagnóstico de Transformadores
Herramientas Generales de Diagnóstico
Ensayo de resistencia de bobinas
§
Contactos sucios o envejecidos
§
Verificación tras limpieza/sustitución de partes defectuosas
W Winding Resistance measurement (20°C Correction)
700,0
Antes
650,0
Factory 1981
600,0
W Tap Up 1...19
mOhm
W Winding Resistence (20º Ref)
W Tap Up 19...1
550,0
650,0
630,0
500,0
590,0
Factory 1981
450,0
W Tap Up 1…19 0
W Tap Down 19…1
570,0
550,0
530,0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11
12 13 14
15 16 17 18
19 20
Taps
510,0
490,0
Después
Taps
19
18
17
16
15
14
13
12
11
9
10
8
7
6
5
4
3
450,0
2
470,0
1
Resistance [mW]
610,0
Diagnóstico de Transformadores
Herramientas Generales de Diagnóstico
Ensayo de relación de espiras/transformación (TTR)
r = relación de tensión
Np Ep
r=
=
Ns Es
E = tensión circuito abierto
N = número de espiras
p = primario
s = secundario
CRITERIO ACEPTACION NORMAL
IEEE 62: La medida debe presentar una
desviación máxima del 0.5% sobre la
relación teórica.
CEI 076: La medida debe presentar una
desviación máxima del 0.5% sobre la
relación teórica o 0.1 la Zcc para esa toma.
Desviaciones superiores pueden indicar
cortos entre espiras, circuitos abiertos,
problemas de conexión o fallos en
regulador.
Diagnóstico de Transformadores
Herramientas Generales de Diagnóstico
Resistencia del aislamiento
n
El ensayo de resistencia del aislamiento (Megger) determina la resistencia
del sistema aislante a las fugas de corriente.
n
Para la medida se emplea un equipo de CC de hasta 10 kV. La cuba y el
núcleo deben estar conectados a tierra. Las medidas se toman entre cada
bobinado y el resto puestos a tierra (AT+BT/Tierra, AT/Tierra+BT,
BT/AT+Tierra).
n
La medición se hace a 1 minuto tras aplicar la tensión.
n
La relación R60 : R15 (Iabs) está normalmente en el rango 1,2 – 3.
n
La medida depende de la tensión aplicada y la Tª, por lo que para
comparar con futuras medidas conviene registrar estos datos.
Diagnóstico de Transformadores
Herramientas Generales de Diagnóstico
Resistencia del aislamiento - Consideraciones
n
n
Precauciones de ensayo
n
Parar el ensayo si la medida fluctúa ampliamente
n
No hacer el ensayo en transformadores bajo vacío
n
Tras el ensayo, poner a tierra todos los
descarga de los mismos.
terminales para asegurar la
Índice de polarización (PI)
n
Relación R10min/R1min
n
Si existe humedad, la resistencia de aislamiento bajará con el tiempo
n
Criterio de aceptación:
n
PI<1: Resultado no satisfactorio
n
PI>2: Buen estado
Diagnóstico de Transformadores
Herramientas Generales de Diagnóstico
Medición de la resistencia del aislamiento del núcleo
n
Normalmente en transformadores de columnas, las láminas del núcleo
están aisladas y el núcleo está unido a tierra en un único punto.
n
La medida de la resistencia del aislamiento
permite estudiar conexiones a tierra
accidentales que pueden resultar en la
circulación de corrientes si existe más de
una conexión núcleo – tierra.
n
Como resultado pueden aparecer puntos calientes en el núcleo y
estructuras metálicas cercanas.
n
Estos puntos calientes se pueden detectar por DGA.
Diagnóstico de Transformadores
Herramientas Generales de Diagnóstico
Ensayo de factor de potencia del aislamiento
n
El factor de potencia (o de disipación) determina el estado del aislamiento
entre bobinados y entre bobinados y cuba+núcleo.
n
Una diferencia en la capacidad indicaría una deformación de la parte activa.
n
Existen tres modos de ensayo:
n
n
Ensayo con equipo aislado de tierra (UST)
n
Ensayo con equipo conectado a tierra (GST)
n
Ensayo con equipo conectado a tierra, modo guarda (GST/g)
En los analizadores automáticos, el factor de potencia se calcula a partir de
la corriente medida y la pérdida de vatios registrada en el equipo.
Diagnóstico de Transformadores
Herramientas Generales de Diagnóstico
Ensayo de factor de potencia del aislamiento
–Principio Básico
cos j =
IR
It
tan d =
IR
Ic
Cuando d es muy pequeño (<1º) y j es muy parecido a 90º, el factor de
potencia (cosj) es prácticamente igual al factor de disipación tgd.
PF =
P(W )
×100
U (V ) × I ( A)
Diagnóstico de Transformadores
Ensayo factor de potencia aislamiento
Herramientas Generales de Diagnóstico
Valores Típicos
Factor de potencia de aislamiento de AT a tierra en
sistemas representativos con buen aislamiento
Diagnóstico de Transformadores
Ensayo factor de potencia aislamiento
Herramientas Generales de Diagnóstico
Diagnóstico
Diagnóstico de factor de potencia para transformadores de potencia rellenos de aceite
Lectura de Factor de Potencia
Posible estado del aislamiento
≤0.5%
Bueno
>0.5% PERO ≤0.7%
Deteriorado
>0.7% PERO ≤1.0% (y aumento)
Investigar
>1.0%
Malo
QUE HACER SI C/PF ES MALO?
Es necesario realizar ensayos complementarios, típicamente:
Respuesta en frecuencia FRA
Respuesta dieléctrica en frecuencia DFR
Ensayos Tip-Up
Diagnóstico de Transformadores
Herramientas Generales de Diagnóstico
Ensayos Factor Potencia Tip Up
n
Ensayo C/PF a diferentes niveles de tensión (p.e. 2 y 10kV)
n
Típicamente se realiza sobre la sección aislante cuyo factor de
potencia es sospechoso.
n
Si la medida de FP se mantiene constante con la tensión, el problema
será típicamente relativo a humedad y/o contaminación por elementos
polares.
n
Si el FP aumenta con la tensión, existe una alta probabilidad de
contaminación iónica o carbonización de componentes, tanto aceite
como papel. En el caso de trafos secos, sería síntoma de microhuecos
en el sistema aislante.
Diagnóstico de Transformadores
Herramientas Generales de Diagnóstico
Ensayos de corriente de excitación
n
Pueden identificar problemas asociados al núcleo fundamentalmente
(chapas cortadas, juntas defectuosas) o a las bobinas (espiras
cortocircuitadas o en circuito abierto, conexiones defectuosas,
problemas en el cambiador de tomas).
n
La corriente de excitación de un transformador es la corriente
consumida por la máquina aplicando tensión a sus terminales
primarios con los secundarios abiertos (o viceversa).
n
Es importante realizar los ensayos de corriente de excitación antes de
cualquier prueba en CC, pues esta última puede dejar magnetizado el
núcleo, con el consiguiente efecto sobre la corriente de magnetización.
Diagnóstico de Transformadores
Herramientas Generales de Diagnóstico
Análisis por Termografía Infrarroja
Termografía de terminal de borna sobrecalentado
Diagnóstico de Transformadores
Herramientas Generales de Diagnóstico
Análisis por Termografía Infrarroja
Termografía de banco radiador bloqueado
¿Preguntas?
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