Trío de mediciones de transformadores | Mediciones de puesta en marcha, periódicas y de diagnóstico
La semana pasada, le llevamos con nosotros en un viaje por carretera a las hermosas y soleadas playas de California, donde las cosas dieron un giro inesperado para peor en una celebración local del Oktoberfest. Si estuvo demasiado ocupado para acompañarnos la semana pasada, no pasa nada. Sabemos que es difícil centrarse en un blog en el mes de octubre cuando se está rodeado de todas las cosas con sabor a calabaza. No se preocupe. Puede encontrar todos los detalles del fiasco del festival aquí aquí, mientras se toma ese café con leche con sabor de calabaza y degusta un poco de pan de calabaza.
Vamos a clasificar las mediciones de los transformadores en tres categorías: puesta en marcha, revisión periódica y medición de diagnóstico. Para cada una de estas categorías, exploraremos (y definiremos) las mediciones recomendadas. Tenga en cuenta que muchas de las medidas pertenecen a varias categorías. ¡Vaya! Sin embargo, solo vamos a explicar cada medida una vez, por lo que tendrá que consultar una sección anterior si desea un repaso. ¿Tiene sentido? Si no es así, verá rápidamente de qué estamos hablando en la primera sección. Comencemos.
Puesta en marcha
Cuando se instala un transformador nuevo en el campo (lo que también se conoce como «puesta en marcha»), las mediciones ayudarán a sacar a la luz cualquier tensión o daño que haya podido sufrir el equipo durante su transporte. Los desplazamientos son estresantes y los transformadores son especialmente vulnerables a la entrada de humedad durante el proceso de instalación. Durante la puesta en marcha, también querrá realizar medidas para asegurarse de que el transformador funciona a los mismos niveles que en la planta del fabricante. Por último, querrá establecer una línea de base con la que comparar los resultados de futuras mediciones. Sin esto, le costará diagnosticar problemas futuros con eficacia, ya que no sabrá qué aspecto tiene un transformador «en buen estado».
Puede que se asuste cuando vea la lista de mediciones recomendadas. Es bastante extensa. Pero ¡solo lo hará una vez! Así que dele importancia. En cualquier caso, esta es la lista.
Relación de transformación del transformador: La medida de TTR (¿ve lo que hemos hecho?) confirmará que su transformador tiene la relación correcta de vueltas entre la bobina primaria y la secundaria. Espere un segundo, ¿qué es una vuelta? Una pregunta muy importante. Eche un vistazo al siguiente gráfico para ver una imagen muy sencilla de un transformador. Es bastante fácil de entender. Básicamente, hay dos hilos (primario y secundario) enrollados alrededor de un núcleo de hierro. Esto crea una bobina. Por cierto, una «vuelta» no es más que uno de los bucles alrededor del núcleo. En la primera bobina (primaria) se introduce una tensión que genera una corriente en la bobina, magnetizando el núcleo de hierro. Este flujo magnético introduce entonces una corriente en la bobina secundaria. ¿Sigue con nosotros? Aquí viene la parte más importante. La capacidad del transformador para subir o bajar la tensión depende directamente de la relación de vueltas entre la bobina primaria y la secundaria. Una medida de TTR puede ayudarle a identificar vueltas en cortocircuito, devanados abiertos, conexiones incorrectas de los devanados u otros fallos.
Factor de potencia: En esta forma de medida de CA, aplicamos una tensión conocida y medimos la fuga o pérdida de corriente resultante (del aislamiento eléctrico). Si ya está familiarizado con las mediciones de resistencia del aislamiento, probablemente ya entienda lo que estamos diciendo. Una medida de factor de potencia le ayudará a evaluar la integridad del aislamiento eléctrico de su transformador. En una situación ideal, su factor de potencia sería cero. Sin embargo, el aislamiento nunca es perfecto. Siempre existe una pequeña cantidad de corriente de fuga, por lo que debería esperar valores ligeramente superiores a cero. Si es usted un fanático de la física y las matemáticas, quizá le interese la definición real de factor de potencia. Es el coseno del ángulo de fase entre la tensión y la corriente. Lamentablemente, no tenemos tiempo para profundizar en ello, por el momento, pero siempre queremos darle todos los datos.
Factor de potencia de frecuencia variable y respuesta de frecuencia del dieléctrico (DFR): Utilizar únicamente la medición del factor de potencia puede no darle una visión completa del aislamiento del transformador. Ahí es donde entran en juego los males. El factor de potencia de frecuencia variable es un gran complemento para la medición tradicional del factor de potencia, ya que permite identificar el factor de corrección de temperatura individual (ITC) del sistema. Si trabaja con varios transformadores, algunos equipos de medidapueden identificar automáticamente la ITC, dándole un resultado del factor de potencia corregido por temperatura en el que puede confiar. Eso nos encanta. No se preocupe, no nos hemos olvidado de la medida de DFR. La medida de respuesta de frecuencia del dieléctrico proporcionará una evaluación precisa y fiable de la humedad del aislamiento y la conductividad del aceite del transformador. ¿Recuerda lo del aislamiento del aceite que mencionamos la semana pasada? Sí, ha vuelto. Un alto contenido de humedad limita la capacidad de carga y acelera el proceso de envejecimiento del transformador. Ya sabe lo que se dice, que «a nadie le gusta un transformador envejecido». Es broma, nadie ha dicho nunca eso. Pero usted sí entiende la gravedad de la entrada de humedad, esperamos.
Pérdida del descargador de sobretensión (vatios) y corriente: Bien, un descargador de sobretensión es un componente conectado a tierra, instalado en el transformador para protegerlo de los transitorios de sobretensión. El descargador se comporta como un aislante, por lo que medir las pérdidas (en vatios) y la corriente con una medida del factor de potencia le dará normalmente una buena indicación de una posible contaminación o deterioro en su descargador. Aunque esta medida no mide la capacidad de falta a tierra del descargador, es probable que si su aislamiento se ve comprometido, su capacidad de puesta a tierra también falle. Uf, doble golpe.
Resistencia de devanado: Esta medida puede identificar devanados averiados (abiertos o en cortocircuito), así como verificar la integridad de varios interruptores y conexiones soldadas o mecánicas. Cuando se trata de su transformador, un mal diseño, montaje, manipulación y transporte, el medio ambiente y la sobrecarga pueden provocar problemas o averías. Gracias a la medida de resistencia de devanado, puede dormir tranquilo por la noche, sabiendo que su equipo de medida ha garantizado que sus conexiones y la resistencia del aislamiento están en buen estado.
Análisis de respuesta del barrido de frecuencia (SFRA): Podríamos dedicar todo un blog a explicarle el SFRA, pero lamentablemente hoy no tenemos tiempo. No obstante, si sigue con nosotros y quiere profundizar en el tema, eche un vistazo a este seminario web.Mientras tanto, intentaremos explicárselo en una o dos frases. Con el SFRA puede ver un MONTÓN de resultados, entre los que se incluyen: movimientos del núcleo, bases del núcleo defectuosas, deformaciones y desplazamientos del bobinado, colapso parcial del bobinado, vueltas en cortocircuito y mucho más, pero nos hemos quedado sin aliento. Esta medida es especialmente útil, ya que puede detectar problemas en el núcleo, mecánicos y eléctricos a la vez. ¡Vaya! Durante la puesta en marcha del transformador, el SFRA le proporcionará una «huella» que podrá utilizar como base de comparación para futuras mediciones. Cada transformador tendrá una huella única. ¿Hay algo más especial que eso? No.
Bien, breve interjección para algo de vocabulario nuevo. Cambiador de toma. Estas cosas regulan la tensión de salida de un transformador cambiando el número de vueltas de un bobinado, alterando así la relación de vueltas del transformador. ¿Lo ha entendido? Bien, necesita saberlo para seguir adelante. También debe tener en cuenta que no todos los transformadores tienen cambiadores de tomas. Así que, si va a poner en marcha un transformador sin uno, probablemente querrá saltarse las medidas específicas del cambiador de tomas. Lo siento, ¿era demasiado evidente?
Medida de corriente de excitación: Si estaba buscando una medida que le ayude a identificar defectos en el núcleo y las bobinas del transformador, ya la ha encontrado. Con esta medida, se miden y registran los valores individuales de corriente de excitación de fase y se pueden identificar diversos problemas en el cambiador de tomas (contactos sueltos, cableado inadecuado, espiras abiertas o cortocircuitadas, etc.). Para minimizar la cantidad de corriente, estas mediciones suelen realizarse solo en el devanado de alta tensión. Si trabaja con un transformador trifásico, realice las mediciones solo en una fase cada vez.
Resistencia dinámica del devanado: Esta medida mide la corriente CC y la resistencia, en función del tiempo, a medida que el cambiador de tomas en carga cambia la posición de la toma. En general, esta medida evaluará la integridad de todos los componentes que producen, interrumpen o transportan corriente mientras el cambiador de tomas está en funcionamiento.
Conexión a tierra del núcleo: Si en su tiempo libre se dedica a investigar sobre transformadores (no juzgamos), esto también puede denominarse resistencia de aislamiento de CC. Esta medida comprobará si hay conexiones a tierra del núcleo no intencionadas, e identificará cualquier problema potencial con el aislamiento de la conexión a tierra del núcleo. Unos valores bajos de resistencia de aislamiento entre el núcleo y la masa podrían indicar un desplazamiento de la laminación del núcleo u otro tipo de contaminación del aislamiento entre el núcleo y la masa.
Ruptura dieléctrica en una muestra de aceite: Un transformador seguro, eficiente y feliz es aquel que tiene el aceite aislante limpio. La humedad, los gases y otros sedimentos o sólidos pueden acumularse en el aceite, lo que alterará negativamente la calidad del aislamiento. En esta medida se toma una muestra del aceite del transformador, se aplica una tensión de medida entre dos electrodos y se aumenta la tensión hasta que se produzca una avería eléctrica. A continuación, los resultados se comparan con las normas recomendadas, por lo que sabrá exactamente cuál es la puntuación comparativa del aceite del transformador.
Relación de IT de las bornas: Para que no se pierda, una borna es el objeto que se monta en la parte superior del transformador, algo así como la antena de un extraterrestre, que lleva la corriente al transformador a través de una barrera conectada a tierra. Vea la imagen inferior. También se puede colocar bajo una cubierta en el interior del depósito principal, pero eso parece menos chulo. Si se trata de un tipo específico de transformador (transformador de corriente de borna), entonces esta medida identificará la relación entre las vueltas del devanado primario y el secundario, como hemos comentado anteriormente.
Reactancia de fuga: Por fin, ¡casi hemos terminado! El flujo magnético, que ya mencionamos hace tiempo, no es perfecto. A veces, pequeñas cantidades de flujo enlazarán un devanado consigo mismo, en lugar de hacerlo entre el devanado primario y el secundario. Esto provocará una autorreactancia (o reactancia de fuga) en el devanado en cuestión, lo que puede provocar caídas de tensión en cualquiera de los devanados, algo nada bueno.
Vale, eso ha sido mucho. Pero no se preocupe, el resto de este blog será pan comido ahora que lo hemos definido todo. Espere un momento, por favor.
Evaluación rutinaria
Ya lo mencionamos la semana pasada, pero cuando se trata de mantenimiento periódico o preventivo, no va a realizar todas las medidas posibles. Sería es un uso terrible de sus valiosos recursos. En su lugar, analizará su situación actual e identificará qué medidas serían las más adecuadas para la agenda de hoy. ¿Hay algún problema específico? ¿O busca una herramienta de cribado para evaluar un problema? Una vez que lo haya averiguado, aquí tiene la lista completa de medidas que recomendamos.
- Relación del transformador
- Relación de IT de las bornas
- Factor de potencia
- Factor de potencia de frecuencia variable
- Pérdida del descargador de sobretensión y corriente
- Corriente de excitación
- Resistencia de devanado
- Ruptura dieléctrica en una muestra de aceite
- Respuesta de frecuencia dieléctrica (DFR)
¿Nota algo? Mmm, sí. ¡Ya hemos hablado de todo esto! Genial. Seguimos adelante.
Diagnóstico
Ah, el momento que todos estaban esperando. El final de este blog. El blog de transformadores más largo de la historia del mundo. Lo sentimos. Hay mucha información que tratar aquí.
Si está intentando diagnosticar un transformador, cualquier medida eléctrica es válida. Esto NO significa, bajo ninguna circunstancia, que deba realizar todas las medidas disponibles. De nuevo, habilidades de pensamiento crítico aquí, gente. Utilice los sistemas de su transformador, el historial de funcionamiento y medidas, y otra información disponible para elegir una medida (o medidas) de diagnóstico.
En su arsenal de medidas potenciales, encontrará todas las medidas que hemos mencionado hasta ahora. No, no vamos a repetir la lista. Ya es suficiente. No obstante, tenemos una (o dos) cosas más que añadir.
Respuesta en frecuencia de pérdidas de dispersión: Algunos equipos le permitirán identificar las condiciones de cortocircuito que puedan existir entre hilos individuales dentro de un haz de conductores. Esta medida también puede ayudar a identificar los componentes estructurales que pueden contribuir al flujo de fuga.
Descarga parcial: Si hay un hueco o una burbuja de aire en su aislamiento, puede producirse una descarga parcial. Aunque su energía es débil, estas descargas liberan energía térmica que puede provocar un envejecimiento prematuro, desgarros o daños en el aislamiento del transformador. ¡Ay!
¡Vaya! Eso es todo. Lo ha conseguido. Lo hemos conseguido. Si no quiere volver a leer otra palabra sobre un transformador, lo entendemos.
- Meredith Kenton, Digital Marketing Assistant
