Download PRESENTAN PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO

MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
TRABAJO PRACTICO – TÉCNICO
ELABORACION DE MANUAL DE PRUEBAS Y
MANTENIMIENTO A TRANSFORMADORES
DE POTENCIA
PRESENTAN PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO
MECÁNICO ELECTRICISTA:
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCÍA
SAUL ARNULFO MAR AGUILAR
POZA RICA DE HGO. VER
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
2003
SAUL MAR AGUILAR
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
A DIOS: LE AGRADEZCO
EL HABERME LLENADO
DE TANTAS BENDICIONES
Y PERMITIRME LOGRAR
MIS METAS
A MIS PADRES: QUE SON
LO MAS IMPORTANTE EN
MI VIDA, POR TODO SU
APOYO, SU CARIÑO SU
AMOR Y COMPRENSIÓN
GRACIAS.
A MI HERMANA: LA LUZ
QUE LLEGO A ILUMINAR
MI VIDA Y DARME ANIMOS
EN LOS MOMENTOS QUE
LO NECESITABA.
EN MEMORIA DE MI
ABUELITO ROMULO: UN
PILAR MUY IMPORTANTE,
POR ENSEÑARME A VER
LO MEJOR DE LA VIDA,
POR SUS CONSEJOS Y SU
CARIÑO
A MIS ABUELITOS: POR
SUS REGAÑOS QUE ME
AYUDARON A NO PERDER
MIS OBJETIVOS Y SU
CARIÑO
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SAUL MAR AGUILAR
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A MIS PRIMOS ENRIQUE,
BRENDA Y AARON : SU
CARIÑO ES UN GRAN
ALICIENTE PARA HACER
BIEN LAS COSAS.
A MI TIO ING. MARTE
TORRES : POR TU APOYO
TU
PACIENCIA
Y
GRANDES CONSEJOS.
A MI AMIGO CARLOS
GARCIA: POR AYUDARME
A MADURAR Y APOYARME
EN
LOS
MOMENTOS
DIFICILES
A TODA MI FAMILIA:
GRACIAS POR SIEMPRE
ESTAR
JUNTO
A
MI
ACOMPAÑÁNDOME
Y
DÁNDOME SU CARIÑO
A MI ASESOR DE TESIS
ING CARLOS ALARCÓN
ROSAS: GRACIAS POR
HABERME
DADO
UN
POCO DE SU TIEMPO Y
SUS CONOCIMIENTOS.
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
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A
SAUL
MAR:
POR
CONFIAR EN MI POR SER
MI AMIGO Y AGUANTARME
A MI JURADO:
POR
TOMARSE EL TIEMPO DE
CORREGIR MIS ERRORES
A
TODOS
LOS
CATEDRATICOS QUE ME
IMPARTIERON
CLASES:
GRACIAS
POR
SU
PACIENCIA
Y
SUS
ENSEÑANZAS.
A MIS COMPAÑEROS Y
AMIGOS :POR COMPARTIR
MOMENTOS
MUY
AGRADABLES
A TODAS LAS PERSONAS
QUE DE UNA U OTRA
MANERA
ME
HAN
APOYADO Y AYUDADO.
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
SAUL ARNULFO MAR AGUILAR
A DIOS: ES EL PRIMERO EN
TODO, LE DOY GRACIAS
PORQUE ME HA PERMITIDO
OBTENER LAAS METAS QUE
ME HE PROPUESTO , POR LA
FAMILIA QUE ME HA DADO
POR QUE CUENTO CON TIDO
SU APOYO
A MIS PADRES: POR SU
APOYO, POR INCENTIVERME
A SE MEJOR CADA DÍA, POR
AYUDARME A RESOLVER
CUANLQUIER PROBLEMA.
A MI HERMANA LIZETH: POR
ALENTARME Y DARME SU
APOYO EN MI VIDA. POR
IMPULSARME A SER MEJOR
CADA DIA.
A
MI
FAMILIA
:
LES
AGRADEZCO SU APOYO Y
CONSEJOS PARA VENCER
TODOS LOS OBSTÁCULOS.
A
MI
FAMILIA
:
LES
AGRADEZCO SU APOYO Y
CONSEJOS PARA VENCER
TODOS LOS OBSTÁCULOS.
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
A ARLETTE NORIEGA: ANTES
QUE NADA GRACIAS POR
AGUANTARME TANTO, ERES LO
MEJOR, NO SE QUE HUBIERA
HECHO SI NO ME HUBIERAS
JALADO LAS OREJAS EN LOS
MOMENTOS
EN
QUE
ME
DETENIA. ESTE TRABAJO ES EN
GRAN PARTE TUYO Y ESPERO
QUE
PROFESIONALMENTE
LOGRES LO QUE DESEES POR
QUE TE LO MERECES.
ING. ROBERTO SANTOS AQUINO
E ING. BALDOMERO MERIDA
MONRROY:
POR
SU
CONTRIBUCIÓN
A
ESTE
TRABAJO, POR SU IMPULSO A
LA
SUPERACIÓN Y SOBRE
TODO POR SER PERSONAS QUE
AYUDAN A SUS SEMEJANTES
A LOS CATEDRATICOS: QUE NOS
DIERON
CLASES
Y
NOS
TRANSMITIERON
SUS
CONOCIMIENTOS, GRACIAS POR
COMPARTIR EXPERIENCIAS Y
PARTE
DE
LO
QUE
HAN
REALIZADO PROFESIONALMENTE
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
INDICE
INTRODUCCIÓN
1
CAPITULO I
JUSTIFICACIÓN
2
TIPO Y NATURALEZA DEL TRABAJO
3
CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONES ESENCIALES
4
CAPITULO II
TEMA I: LOS CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LOS
TRANSFORMADORES
1.1 EL TRANSFORMADOR ELEMENTAL
5
1.2 PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE TRANSFORMADORES
5
1.3 POTENCIA EN LOS TRANSFORMADORES
13
1.4 LA CONSTRUCCIÓN DEL TRANSFORMADOR
15
1.5 CAMBIO EN LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN
27
1.6 AISLAMIENTO EN TRANSFORMADORES
28
1.7 METODOS DE ENFRIAMIENTO
31
TEMA II: LAS PRUEBAS A TRANSFORMADORES
2.1 DETERMINACION DEL RENDIMIENTO DE LOS
TRANSFORNMADORES
35
2.2 MEDICION DE LA RESISTENCIA OHMICA
36
2.3 DETERMINACION DE LAS PERDIDAS EN EL NÚCLEO
42
2.4 DETERMINACION DE LAS PERDIDAS EN EL COBRE
46
2.5 LOS PROCEDIMIENTOS DE PRUEBAS A
TRANSFORMADORES
47
2.5.1 LAS PRUEBAS DIELECTRICAS
47
2.5.2 LAS PRUEBAS DE RIGIDEZ DIELECTRICA DEL ACEITE
47
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
2.5.3 LA PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA EN EL ACEITE
2.6 PRUEBAS DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO
50
52
2.6.1 EL CONCEPTO DE ABSORCIÓN DIELECTRICA
56
2.7 PRUEBAS DE CORRIENTE DE EXCITACIÓN
59
2.8 PRUEBAS DE RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN
64
2.9 MANTENIMIENTO A TRANSFORMADORES
71
TEMA III: SECADO, PURIFICACIÓN Y DESGASIFICACIÓN DEL ACEITE PARA
TRANSFORMADOR
73
TEMA IV: METODOS DE SECADO DEL AISLAMIENTO EN
TRANSFORMADORES
4.1 MÉTODO CON AIRE CALIENTE (CERRADO)
81
4.2 MÉTODO CON AIRE CALIENTE (ABIERTO)
83
4.3 MÉTODO CON ALTO VACIÓ Y CALOR
86
COSTOS
99
CAPITULO III
APORTACIONES O CONTRIBUCIONES AL DESARROLLO
103
BIBLIOGRAFÍA
104
ANEXO A
105
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
INTRODUCCIÓN
Debido al crecimiento relativo de la población el tamaño de la red eléctrica se a
incrementado, por ello un elemento principal para efectuar adecuadamente la
distribución es el Transformador.
Debe mantenerse en buenas condiciones operativas para reducir las probabilidades
de falla, es decir con un mínimo de interrupciones mejorando así la continuidad del
servicio. Por esto es necesario conocer las partes que lo constituyen y los métodos de
mantenimiento para evitar la salida prematura del equipo en operación.
Son estos equipos los que han permitido el desarrollo de la Industria Eléctrica hasta
las magnitudes en que actualmente se encuentra, pues debido a que es posible la
transformación de los parámetros, voltaje y corriente; se tiene la posibilidad de
transmitir a grandes distancias la energía eléctrica permitiendo esto disponer de la
misma, por alejados que se encuentren de los centros de consumo. Son también las
máquinas más eficientes que se conocen, pues al no tener partes en movimiento no
existen pérdidas por fricción o rozamiento y por otra parte la calidad de los materiales
ferromagnéticos que componen el núcleo ha ido en aumento, lo cual permite que las
eficiencias en estos equipos sean del orden del 99%.
Por lo explicado anteriormente es necesario realizar periódicamente pruebas al
transformador, para conocer las condiciones de trabajo en que se encuentra; esto es
que al realizar las pruebas se comparan con un valor ya establecidos.
Entendiendo la parte fundamental que es el transformador, es por ello que se tenga
una bitácora de las fechas en que se realizan, las pruebas para saber en que tiempo
hay que volver a realizarlas.
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
JUSTIFICACIÓN
Los transformadores en la actualidad forman una parte importante en la
transmisión y distribución de la energía eléctrica.
Debido al crecimiento acelerado de la población el consumo de la
electricidad se incrementa de manera notable por el uso de electrodomésticos en
el área comercial y de maquinaria en el área industrial, por lo que se requiere
tener un sistema de transmisión que trabaje en óptimas condiciones.
Este manual se realizó para orientar al personal técnico en la forma de
efectuar pruebas de mantenimiento a transformadores. En ocasiones el personal
encargado de hacer el mantenimiento omite las medidas necesarias como
ponerse el equipo de seguridad que se requiere para realizar dichas pruebas.
Por ello se da una orientación de forma que se eviten daños tanto para el
personal como para el equipo.
Es recomendable hacerle pruebas al transformador en el momento de
adquirirlo para asegurarse que esta en las condiciones que se especifican,
también a los transformadores en uso, ya que las condiciones ambientales y el
tiempo pueden alterar las características de los componentes y dañar el aparato.
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
TIPO Y NATURALEZA DEL TRABAJO
Esta información va dirigida esencialmente a todas aquellas personas
dedicadas
al
mantenimiento
predictivo,
preventivo
y
correctivo
de
transformadores de potencia, distribución, enlace y autotransformadores.
Es una guía práctica que auxilia y orienta a personas en el área eléctrica con
métodos y pruebas de reparación ya que los transformadores a lo largo de su
vida útil puede sufrir alteraciones causadas por los cambios atmosféricos,
también pueden ocasionar daños al transformador la humedad, los residuos o los
cambios de voltaje, así como los gases dentro del aceite hacen que modifique su
función y no sea la adecuada.
Existen pruebas que nos permiten conocer el estado del aceite ya sea que
contenga partículas sólidas, humedad o gases.
Lo que pretende este manual es el ayudar a prevenir y corregir todo tipo de
fallas que afecten al buen funcionamiento de los transformadores. Se puede
utilizar cuando se vaya o este realizando una revisión en algún transformador.
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONES ESCENCIALES
Características:
 Contiene definiciones concretas
 Leyes fundamentales para un mejor entendimiento
 Descripción de los componentes de un transformador
 Formas correctas de efectuar una prueba
 Métodos para rehabilitar un aceite
 La importancia de los aislamientos
Funciones esenciales:
 Rápido acceso a información para consulta del personal técnico
 Será una guía para los estudiantes interesados en esta área
 Dará ayuda para las personas encargadas del mantenimiento a
transformadores, sin necesidad de ser especialistas
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
1.0 LOS CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LOS
TRANSFORMADORES
1.1 EL TRANSFORMADOR ELEMENTAL.Es un dispositivo que no tiene partes móviles, el cual transfiere la energía eléctrica
de un circuito a otro bajo el principio de inducción electromagnética. La transferencia de
energía la hace por lo general con cambios en los valores de voltajes y corrientes.
1.2 PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE TRANSFORMADORES .1.2.1 LEYES PRINCIPALES PARA EL PRINCIPIO DE OPERACIÓN
1.2.1.1 LEY DE OERSTED
Cuando por un conductor circula una corriente, alrededor de este conductor se
origina un campo magnético cuyo sentido depende del sentido de la corriente. El
sentido de las líneas de flujo lo define la regla de la mano derecha fig. N o 1 “Si se toma
un conductor con la mano derecha, de forma que el pulgar apunte en la dirección de la
corriente, los dedos restantes nos indican el sentido de las líneas del flujo magnético”.
FIG. No1
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REGLA DE LA MANO DERECHA
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
1.2.1.2 LEY DE FARADAY
Cuando se mueve un conductor cortando las líneas magnéticas (movimiento entre
campo y conductor), se genera una f.e.m. en las terminales del conductor
cuya
magnitud depende de la intensidad del campo, de la velocidad con el que el conductor
corta las líneas de flujo y por supuesto en función directa del número de conductores, lo
cual se expresa como :
d
E = - N ------- = B ℓ u
dt
Donde:
E = Fuerza electromotriz inducida
N = Numero de espiras de la bobina (inducido)
Φ = Intensidad de flujo magnético
Β = Densidad de flujo
ℓ = Longitud activa del o los conductores
 = Velocidad de desplazamiento
El principio del transformadores se basa en la transferencia de la energía eléctrica
por inducción de un arrollamiento a otro, lo cual se puede comprender si se toman en
cuenta las siguientes consideraciones:
a) Cuando un conductor arrollado en espiras se hace circular una corriente se
produce un flujo magnético como el que se representa en la figura 1.2 considerando
el arrollamiento con el núcleo de aire.
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b) Si el arrollamiento se coloca sobre un núcleo de material ferromagnético, se
produce un campo concentrado cuyo camino principal esta determinado por el
circuito del material magnético como el que se muestra en la figura 1.3 dicho campo
es alterno y su frecuencia, depende de la frecuencia de la fuente.
c) De acuerdo con la Ley de Faraday ya mencionada, si se embobina un segundo
conductor en el núcleo de material ferromagnético mostrado en la figura 1.3, se
obtendrá una f.e.m. en las terminales de dicho conductor.
TUBO DE
MATERIAL
AISALANTE
Fig. 1.2 Flujo producido por una bobina
de núcleo de aire
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
I
1.3 Dirección del flujo de una bobina
con núcleo de hierro.
VOLTIMETRO
Øm
I0

V1
E2
Øa
SECUNDARIO
PRIMARIO
FIG. 1.4 F.E.M. inducida en un arrollamiento secundario
El siguiente diagrama muestra la condición anterior, el cual indica que: cuando se
aplica el voltaje V1 al devanado del primario, estando abierto el secundario, circulará
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
una corriente I0 por el devanado primario, como se muestra en las figuras 1.4 y 1.5, la
cual por ser un circuito altamente inductivo se encuentra atrasada casi 90º con respecto
al voltaje V1.
El hecho de que el desplazamiento no sea de 90º; se debe a la componente real in+e
, la cual origina las perdidas en el núcleo del transformador. La componente I m , es la
que origina el flujo magnético Øm , el cual corta tanto a las bobinas del primario como al
secundario. Por la acción de este flujo y de acuerdo a la ley de Faraday se inducirán las
fuerzas electromotrices E1 y E2 en los devanados correspondientes, el sentido de las
cuales de acuerdo a la Ley de Lenz, deberá de ser de 180º, figura 1.5. Debido a la
resistencia ohmica del devanado, se tiene una caída de voltaje I 0R1 , la cual se
encuentra en fase con I0 y a 900 adelante con respecto a la I0X1 , caída originada por el
flujo de dispersión Øa, que sólo afecta a este devanado, como se muestra en las figuras
1.4 y 1.5. De lo anterior se puede elaborar un circuito compuesto por una fuente V 1 y las
cargas Z1 y Z0 a la cual se le llama impedancia de excitación figura 1.6.
Øm
Ih+e
Im
I0
I0R1
Øa
-E1
E1 = E 2
I0X1
I0Z1
V1
Fig. 1.5 Diagrama vectorial de voltajes con secundario abierto
I0 Z1
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I0 R1
I0 X1
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I0
I h+e
Im
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
FIG. 1.6 Circuito equivalente del transformador, secundario abierto
Al cerrar el circuito del secundario por medio de una carga figura 1.6 circulara una
corriente I2 cuyo sentido, de acuerdo con la Ley de Lenz, tendrá que ser tal que el flujo
que genere esta corriente I2 se debe oponer al flujo principal, que origino la corriente I 1,
a este efecto que origina el sentido de la corriente, se le conoce como POLARIDAD.
FIG. 1.6 FLUJO INDUCIDO EN EL SECUNDARIO BAJO CARGA
El flujo producido por I2 provoca una disminución en el flujo øm, y por lo tanto una
reducción en las fuerzas electromotrices, E1 y E2, por lo que al aumentar la diferencia
entre V1 y E1 entra al transformador una corriente mayor a I1 compuesta por la corriente
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original I0 y una corriente I1, la cual forma una fuerza magnetomotriz I1N1 igual y opuesta
I2N2, llevando el flujo øm a su valor original. Esto sucede durante el rango de trabajo del
transformador. Si I2 disminuye, crece el flujo øm y aumenta E1 y E2 al disminuir la
diferencia entre V1 y E1 disminuye I1, de tal manera que øm se conserva en el mismo
valor.
Esta regulación automática de los amperes-vueltas primarios y secundarios, es el
mecanismo de transferencia de energía que permite conservar prácticamente
constantes los voltajes inducidos y por tanto los voltajes terminales.
Como se menciono anteriormente cuando se energiza el primario de un
transformador y el secundario se encuentra en vacío, aparece una fuerza electromotriz
E2 en las terminales del secundario; el voltaje V2 en las terminales del secundario
variara de acuerdo con las características de la carga y la impedancia propia del
transformador.
Las características de la carga (R, X ), definirá el ángulo ø que existe entre el
voltaje aplicado a la carga y la corriente que circulara entre ésta (al coseno del ángulo ø
se le conoce como factor de potencia), la caída I 2R2 se encuentra en fase con la
corriente I2, en donde R2 es la resistencia ohmica del devanado secundario, la caída
I2X2 depende del flujo de dispersión øa2.
En forma similar el circuito mostrado en la Fig. 1.6 se puede establecer el circuito
de la Fig. 1.8.
Para fines de cálculo se puede establecer el diagrama equivalente, figura 1.6 que
considera a los dos devanados en un solo circuito eléctrico, no obstante que la
conexión entre ellos es magnética no eléctrica. Este diagrama es el general y se debe
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
considerar de acuerdo con el estudio que se esté realizando, pues dependiendo de
dicho estudio, se pueden despreciar algunos de estos parámetros.
I2 X2
I2 R2
I2
I2 R
I2 ZL =V2
E2
I2 X
FIG. 1.6 Circuito equivalente del secundario con carga ZL
I1 Z1
I1 R1
I1 X1
I2R2
I0
E1 Go
V1
I2 X2
I2 R
B0 E2
CARGA
V1
I2 X
FIG. 1.7 Circuito equivalente total del transformador monofásico.
Donde :
I2
Corriente en el devanado secundario
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
R2, X2
Resistencia y reactancia del devanado secundario
Z= R +JX
Impedancia de la carga
V2
Voltaje en las terminales de la carga.
1.3 POTENCIA EN LOS TRANSFORMADORES
Como se sabe, la potencia en Corriente alterna monofásica está dada como el
producto de la tensión por la corriente y por el factor de potencia de acuerdo a la
expresión.
P = V I cos Ø
Esta formula expresa la “Potencia real” que se mide en watts, el producto del
voltaje (solo) la corriente da la denominada Potencia aparente.
P=VI
Las normas para transformadores cuando hablan de potencia nominal, se refieren
a una potencia que es el producto de la corriente por el voltaje en vacío. La potencia
nominal es por lo tanto una “Potencia aparente” que es la misma ya sea que se
considere el devanado primario o el devanado secundario. La razón de esta definición
que es solo convencional, se debe al hecho de que se caracteriza a la maquina desde
el punto de vista del dimensionamiento.
Las presentaciones de una maquina eléctrica están limitadas por el calentamiento
de sus componentes, las cuales están causadas por las pérdidas que tiene. En
particular en un transformador se tienen las pérdidas en el núcleo y las pérdidas en los
devanados.
El transformador, en régimen de trabajo, se calienta en virtud de las pérdidas en el
hierro (núcleo) y en los arrollamientos (efecto Joule). En términos prácticos usuales, se
considera que un transformador podrá trabajar , en régimen permanente y en
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condiciones nominales (potencia, tensión, corriente y frecuencia), sin deterioro alguno
(prácticamente sin «envejecimiento»). Esto requiere que las temperaturas de las
distintas partes constituyentes del transformador no excedan ciertos límites.
Para el núcleo magnético, las pérdidas dependen de la inducción magnética B, la
cual es proporcional a la tensión inducida en los devanados, las pérdidas son
proporcionales al cuadrado de la corriente.
La prueba de corto circuito del transformador, permite obtener las pérdidas a plena
carga con los devanados, a partir de éstas se pueden calcular para cualquier otro valor
de carga.
La llamada prueba de “circuito abierto” en el transformador permite obtener el valor
de las llamadas Pérdidas en vacío o pérdidas en el núcleo, que como se mencionó
consisten en dos partes, las pérdidas por histéresis y las pérdidas por corriente
circulante.
En la prueba de circuito abierto, el devanado que se alimenta, es por lo general el
de bajo voltaje, debido a que resulta el más conveniente para la medición.
±
A
W
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V
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
1.8 CONEXIONES PARA LA PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO
1.4 LA CONSTRUCCIÓN DEL TRANSFORMADOR
1.4.1 MATERIALES DEL NÚCLEO
El material empleado para la construcción del núcleo de los transformadores es el
acero al silicio, debido principalmente, a la resistencia que ofrece al envejecimiento y a
las bajas pérdidas por histéresis, siempre y cuando, el ensamble de las láminas se
haga con la máxima perfección.
En los últimos años, las fábricas de láminas magnétizables de silicio, han lanzado
al mercado después de investigaciones laboriosas, un nuevo material llamado Hipersil
de grano orientado, que representa una mejora notable en los aceros al silicio; con este
nuevo material, el tamaño de los transformadores se ha reducido, pues dicho material
puede trabajarse a elevadas inducciones debido a su alta permeabilidad y muy bajas
perdidas.
Hay otras aleaciones compuestas de silicio, acero y níquel, cuyas aplicaciones
están reservadas especialmente para transformadores de precisión para equipos
electrónicos y transformadores de medida.
Entre las principales características de este material está su alta permeabilidad
magnética que se obtiene trabajándolo a baja inducción.
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15
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
De acuerdo con los diseños de cada fabricante, los núcleos de los transformadores
están construidos con una gran cantidad de láminas de muy diversas formas.
1.4.2 AISLAMIENTOS Y REFRIGERACIÓN
Estos dos factores complementan el buen servicio que va a prestar un
transformador de acuerdo con el tipo que se adapte en el servicio; así pues, diremos,
en primer lugar, que hay 3 formas de aislamiento que son las de la material.
1. Los gases
2. Los líquidos
3. Los sólidos
Sobre los primeros, diremos que el aire es el más comúnmente empleado para la
refrigeración de los transformadores de construcción seca, pudiendo forzarse dicho
elemento por medio de sopladores o ventiladores, o bien, dejando que penetre por
medios naturales. Otros gases empleados son: hidrógeno, nitrógeno y helio.
Los aislantes líquidos se emplean en gran escala para conseguir en los
transformadores, aparte de un buen aislamiento, la disipación del calor generado en el
servicio, ocupando el primer lugar el aceite mineral , debido al bajo costo, comparado
con los líquidos sintéticos conocidos con los nombres de: pyranol, askarel, etc., que se
han descontinuado por ser de gran riesgo para el trabajador, por eso debido a su
calidad no inflamable en el caso de cortocircuitos internos, son preferidos los aceites de
origen mineral de transformador.
Los aislantes sólidos que más se emplean en la construcción o reparación de
transformadores, están constituidos por estructuras laminadas de papel, fibra de vidrio,
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16
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
prespan y otras composiciones químicas modernas; las telas barnizadas y de vidrio, así
como varias clases de cartones especiales y papeles.
Últimamente se emplean con frecuencia algunos aislantes plásticos y resinas epoxicas,
cuya rigidez dieléctrica es muy elevada, aun cuando el constructor deberá tener
siempre presente que estos materiales son afectados por temperaturas mayores de
110º C.
1.4.3 RIGIDEZ DIELÉCTRICA DE LOS AISLANTES
En el diseño práctico de transformadores, debe buscarse siempre el equilibrio de
las cualidades de los materiales aislantes, pues debe tenerse en cuenta que éstos van
a trabajar en un campo electrostático no uniforme y, por lo tanto, su rigidez dieléctrica
varía de acuerdo con la clase de aislamiento.
En todos los aislantes sólidos, la rigidez dieléctrica es afectada muy seriamente por
la frecuencia de la corriente, pues si ésta se aumenta, la rigidez disminuye, ver tabla
rigidez frecuencia en el Anexo A.
Lo que quiere decir que entre estos límites la rigidez de ruptura en ensayos de un
minuto de duración varía inversamente con la frecuencia elevada al exponente 0.137.
En los aislantes líquidos, la rigidez dieléctrica dentro de los límites de la frecuencia
que tenemos señalada en la tabla anterior, no es afectada.
Para la prueba de rigidez dieléctrica se hace uso dela aplicación de un voltaje en
un tiempo determinado, siendo para los aislantes sólidos superior que para los aceites,
pues éstos, se afectan más fácilmente por efecto tiempo.
Hay dos factores que deben tomarse en cuenta al diseñar los transformadores: La
norma establecida para la prueba de estos aparatos NMX–J-116 - ANCE, recomienda
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una disminución del tiempo de aplicación en las pruebas con voltaje inducido, cuando la
frecuencia de éste es superior a 60 ciclos por segundo.
1.4.5 ENVEJECIMIENTO DE LOS AISLANTES
El tratamiento previo que todo fabricante debe dar a los materiales aislantes para
evitar su envejecimiento.
Todos los materiales aislantes tienden naturalmente a envejecerse por efecto del
tiempo; su resistencia mecánica se altera, su rigidez dieléctrica disminuye y, en fin,
llega el momento en que es necesario reponerlos; pero hay que tomar en cuenta otro
factor importante que se relaciona directamente con las causas que provocan este
envejecimiento en una forma prematura y que podrán evitarse si se toman en cuenta
las siguientes indicaciones:
1ª.
Que el transformador no sobrepase una temperatura de 55º C sobre la del
ambiente, pues se ha comprobado que la rapidez del envejecimiento aumenta al doble
por cada 8º C que sobrepase a la temperatura señalada.
2ª. Que se evite en lo posible la introducción o acumulación de materias nocivas a los
aislamientos, construyendo los transformadores de acuerdo con las indicaciones
técnicas requeridas para cada tipo o clase de los mismos.
1.4.6 DETALLES DE CONSTRUCCIÓN DE LOS BOBINADOS
Los materiales que se emplean para la construcción de las bobinas, tanto primarias
como secundarias, varían de acuerdo con las características de servicio a que se van a
destinar los transformadores. Tenemos, en primer lugar, los transformadores que
trabajarán sumergidos en aceite y cuyo servicio será la distribución de energía eléctrica
en industria, compañías suministradoras y para usos generales simples.
Las bobinas de estos transformadores serán construidas con alambres de cobre
electrolítico forrado de papel, algodón o esmalte doble “formex”.
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Estas mismas clases de alambres se usarán en la construcción de transformadores
de tipo seco. Cuando por la naturaleza del lugar en que va a ponerse en servicio un
transformador, se requieran características especiales, tales como:
1. En los lugares peligrosos por existir materias inflamables.
2. Lugares con temperaturas superiores a 60º C.
3. Transformadores cuyo servicio de carga se altera por fluctuaciones en la
misma
en porcentajes considerables por más de dos horas, se emplean los alambres con
forros de vidrio o asbesto, utilizándose a la vez como aislamientos generales del
transformador: la mica, la tela de vidrio, los tubos aislantes hechos a base de
estas materias y el barniz a base de resinas silicón.
De acuerdo con los diseños especiales de cada fabricante, los devanados de los
transformadores se hacen por diferentes métodos y formas, tendiendo todos a buscar
como fines principales: eficiencia, bajas pérdidas y larga duración de las máquinas,
dentro de los más económico posible, a fin de conseguir un costo menor.
1.4.7 CARACTERÍSTICAS TERMICAS
Las características térmicas de los transformadores corresponden a cinco puntos
principales que deben tenerse en cuenta:
1. La disipación que se produce por efecto de las pérdidas en el hierro del núcleo y
las bobinas primarias y secundarias.
2. El aumento de temperatura originado por sobrecarga que origina la variación en
capacidad del transformador en KVA.
3. Los aumentos de temperatura por condiciones transitorias que originan tanto el
calentamiento.
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4. Los factores de altura sobre el nivel del mar, los rayos solares cuando el
transformador trabaja a la intemperie, el cambio de frecuencia en la corriente y
los fenómenos transitorios de la misma.
5. Por último, mencionaremos el cambio de temperatura originado por el
envejecimiento de los materiales aislantes que, en general, determina la vida del
aparato.
Sabemos que las pérdidas naturales de los transformadores, se convierten en
calor, el cual es transmitido al tanque de tres maneras, a saber: por conducción,
radiación y convección.
La primera se refiere a transmitir cierta cantidad de calor a través de una
determinada sustancia; la segunda, a que cuando un cuerpo tiene una temperatura
mayor que la del ambiente que lo rodea, irradia su energía calórica en forma de ondas;
y la tercera, es la circulación que se provoca al medio empleado para refrigerar el
transformador (ya sea aire, agua, aceite, etc.) debido a la transmisión del calor que se
genera en su núcleo y bobinas, lo que produce que el fluido menos denso suba y sea
remplazado por otro más pesado a fin de establecer el ciclo de circulación.
1.4.8 EFECTOS DEL CALOR
La
carga
máxima
de
un
transformador
está
determinada
por
diversas
características una de ellas es la elevación de temperatura de sus bobinas que, al ser
atravesadas por la corriente que se encuentran alimentado, producen cierta cantidad de
calor, cuyo límite puede apreciarse prácticamente en la caída de tensión que se
observa al elevarse la carga del transformador, lo cual indica claramente si la capacidad
en KVA del transformador ha sido sobrepasada.
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1.4.9 TANQUES Y ACCESORIOS NORMALES Y ESPECIALES
En la construcción moderna de transformadores, los tanques se fabrican con
lámina de acero del grueso apropiado para cada tipo de carga en KVA que se les va a
suministrar; las uniones se sueldan por medio de soldadura eléctrica y una vez
terminados se prueban por medio de un compresor de aire para localizar los poros y
defectos de la soldadura.
Según el tamaño de la máquina, el tanque se dota de medios apropiados de
disipación, consistiendo éstos generalmente en las siguientes formas:
1. Baterías de tubos disipadores, con dos, tres o más tubos por cada batería.
2. Ventiladores, eléctricos adosados a las baterías de tubos disipadores, para el
enfriamiento de las mismas.
3. Serpentines interiores de cobre por los cuales se hace circular agua o gases
refrigerantes.
4. Ductos para forzar aire al interior.
Cuado los tanques han sido terminados, se procede a limpiarlos de asperezas y
materias extrañas por medio de raspado o chorros de arena lanzados por herramientas
especiales; después se le da una “mano” de pintura de base llamada primario
(“praimer”) y sobre ésta se dan dos o tres “manos” de pintura anticorrosiva, con objeto
de proteger el tanque de las inclemencias del tiempo.
Respecto a los accesorios que deben tener los transformadores monofásicos y los
trifásicos de acuerdo con su capacidad y la compañía que los fabrica, ver tabla N o 2
anexo A accesorios para transformadores trifásicos .
Para alimentar o dar salida a la corriente del transformador, se emplean aisladores
especiales de porcelana de acuerdo con las tensiones del transformador.
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Los conectores van provistos de aisladores de bronce o cobre con los aditamentos
necesarios para hacerse la conexión respectiva con la mayor facilidad.
Anteriormente los fabricantes colocaban en el exterior los cables para las
conexiones de alta, protegiendo la entrada de materias nocivas o la salida del aceite por
medio de una pasta que se fundía al introducir el cable al aislador de salida.
Como se comprenderá en las primeras veces que se hacían las conexiones al
transformador, los cables se iban pelando y quedando más cortos cada día, de manera
que llegaba la ocasión en que era necesario cambiarlos por otros nuevos, sin contar
desde luego con las dificultades de la operación y de la imposibilidad de conseguir
cables exactamente iguales a los que traía el aparato.
1.4.10 CAMBIADORES DE TENSIÓN SIN CARGA
A fin de ajustar el voltaje de la línea, los transformadores modernos vienen
provistos de cambiadores de derivación en el lado de alta tensión, con valores que
fluctúan entre el 2.5% y el 10% arriba y abajo del voltaje nominal del transformador.
Para facilitar al cliente la operación de ajuste, estas derivaciones se conectan a los
cambiadores de taps, los cuales consisten en un disco con cinco posiciones y provisto
de una manija para accionarlo.
Cuando la tensión del transformador es menor o mayor y se desea variar, se
mueve la manija del cambiador a la posición deseada, para lo cual es necesario:
1. Que el transformador se encuentre desconectado.
2. Quitar la tapa o tapas superiores que tienen todos los transformadores para
inspeccionarlos.
3. Introducir la mano limpia y seca hasta llegar a la manija del cambiador para darle
el movimiento requerido.
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4. Poner corriente de prueba para verificar que el valor sea el requerido y en caso
de no alcanzarse, volver a verificar la operación en los tiempos que se han
señalado.
5. Si se ha determinado que el valor es el requerido se vuelve a colocar la tapa o
tapas y se cierra correctamente.
6. Se conecta y se aplica la corriente de línea.
En los transformadores que llevan cambiadores de tapa al exterior, bastara con
quitar la corriente alimentadora y mover la manija a la posición deseada cuyo valor se
encuentra expresado en la placa de características del transformador.
1.4.11 CONEXIONES A TIERRA
Todos los transformadores deben ir previstos de una pieza de cobre o latón
conectada sólidamente al tanque del mismo, para conectarse de la misma un cable o
alambre que se encuentre en contacto con el sistema de tierra; este accesorio se
coloca por lo regular en la base del transformador provisto de una zapata o tornillo para
la conexión.
1.4.11 VÁLVULAS PARA CARGA, DESCARGA Y MUESTREO DE ACEITE
Para cargar, descargar y obtener muestras del aceite de los transformadores, se
debe proveer a éste de tres válvulas colocadas como sigue:
En la base del transformador se colocan la válvula de descarga y la de muestreo; la
primera debe tener un diámetro de 13 a 25mm, empleándose, por lo general, las
llamadas válvulas de globo y la segunda, debe ser una pequeña válvula que al abrirse,
deje salir una pequeña cantidad de aceite para poder efectuarle la prueba.
Su lugar está en la base del transformador, con el objeto de recoger precisamente
el aceite que se encuentra en el fondo del tanque.
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La válvula de carga se coloca en la parte superior del tanque ya sea al frente o a
un costado y a una altura que corresponda al nivel superior del aceite del
transformador.
1.4.12 ACCESORIOS ESPECIALES
Los accesorios especiales en los transformadores, corresponden a las condiciones
en que éstos van a trabajar o que se requieren determinados dispositivos para obtener
mayor facilidad de operación, protección o diseño especial para el trabajo, a que se ha
destinado la máquina.
Se toman como accesorios especiales los siguientes:

Cambiadores de taps con carga

Relays de protección

Reactancias o autotransformadores adicionales

Tanques de conservación

Ventiladores o compresores para enfriamiento
1.4.13 REGULADOR DE VOLTAJE DESDE CERO (VARIAC).
Estos aparatos son autotransformadores monofásicos que pueden recibir desde
120 V y entregar desde cero a 140 V, por medio mecánico, se acoplan para regular en
sistema de tres fases desde cero a 242 V, su capacidad debe ser de tal magnitud, que
permita en este caso, se puedan probar transformadores de altas capacidades, por
ejemplo si se desea probar un transformador de 2000 kVA, de acuerdo con las normas
de construcción (NOM-002-SEDE-1999) , sabemos que si este transformador es de 3
fases, 220 volts tomará como máximo el 5% de la intensidad de plena carga, en este
caso tenemos
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Ip/c =
KVA *1000
E *1.73
El regulador es, como se dijo desde un principio, un autotransformador en forma
circular, que permite que carbón pueda deslizarse por cada una de las espiras que
forman el devanado de dicho autotransformador. Esto permite que se dé uno cuenta a
tiempo, si hay algún defecto en el transformador en prueba, lo cual se manifiesta, por
exceso de corriente que toma en el momento de que se empieza a girar el volante del
regulador.
Como se comprende, los instrumentos deben estar conectados para tomar las
mediciones, así que estos se encargan de manifestarnos fallas inmediatas, además
que, con el uso del variac, los instrumentos no se dañan, por el hecho de aplicar la línea
de prueba en forma lenta, pues si el voltaje pleno lo aplicáremos con solo un interruptor,
los aparatos se descalibran y pronto se dañan.
No debemos confundir el regulador nominal de voltaje del que se hace mención,
con un reóstato; ya que éste es un transformador monofásico, diseñado en tipo
autotransformador y está construido, con alambre magnético y laminación de silicón. Y
el reóstato, aunque tiene la misma forma, está construido a base de alambre nichrome
de alta resistencia óhmica y puede reducir la tensión, pero nunca puede dar mayor
tensión que la que recibe y su conexión es en serie con el circuito que regula.
1.4.14 FRECUENCIMETRO
Este aparato es necesario para comprobar si estamos o vamos hacer la prueba a la
frecuencia de diseño del transformador. Su instalación es muy sencilla, pues sólo tiene
dos hilos de conexión y de acuerdo con el voltaje de que se trate, se conectan los dos
hilos de corriente a tres fases, o a los dos hilos de la corriente monofásica, como si se
tratara de conectar un voltímetro.
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El tipo de aparato más común es el que se conoce como de lengüeta,
generalmente son para uso de posición vertical.
1.4.15 FASIMETRO
Este aparato es necesario para verificar el factor de potencia en el transformador,
aunque se ha verificado sabemos que un transformador conectado en vació sin carga el
factor de potencia es demasiado bajo, de ahí el uso de vatimetros de bajo factor.
Los hay para corriente de una fase y para corriente de tres fases, su instalación
también es muy sencilla.
Estos aparatos, incluso los hay de gancho o para conectar transformadores de
corriente y de acuerdo con las instrucciones de su fabricante se hace la instalación.
1.4.16 TRANSFORMADORES AUXILIARES
Estos transformadores son necesarios para poder disponer de ellos, tanto para la
prueba de otros transformadores, como para obtener voltajes variados para cargas
muertas de prueba.
Puede ser un transformador de la capacidad del variac, con primario de 220 V a
secundario de 440-880/761.2-1522.4 volts 3 fases, 50/60 ciclos sobre aislados.
El primario puede ser con conexión estrella, con el secundario en paralelo y en
serie delta, al cambiar la conexión serie delta a conexión estrella, obtenemos paralelo
estrella, 761.2 V y en serie estrella 1522.4 volts, el sistema sería el siguiente:
Se indica la conexión para serie estrella o delta según se accione el interruptor,
luego se quita la serie y se ponen los puentes en las terminales con líneas punteadas y
se cambia la conexión a paralelo estrella o delta, según se accione el interruptor.
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Otro transformador como el anterior pero de tensiones más elevadas, es necesario
para pruebas en transformadores cuyo secundario es alta tensión, por ejemplo, un
transformador que en el primario sean 3000 volts y en el secundario 23000 volts,
aunque esto sea para casos especiales, pero llegado el momento puede ayudar en
caso de una emergencia, más si dentro de los equipos con los que se cuentan no hay
alguno de las características deseadas.
1.5 CAMBIO EN LA RELACION DE TRANSFORMACIÓN
El valor de la corriente que induce en un transformador el circuito primario al
secundario, se relaciona con el número de vueltas de que consta cada uno; es decir, en
nuestro ejemplo, el circuito primario consta de 20 vueltas y el secundario de 100
vueltas; si alimentamos el anillo por el lado de las 20 vueltas con un voltaje de 10 volts,
en el lado secundario de 100 vueltas, tendremos 50 volts, puesto que:
La razón de transformación es 20 a 100 o sea 5.
 Se llama relación de transformación a la diferencia que existe en vueltas de un
devanado a otro, estableciéndose, por consiguiente, una diferencia de tensión de
acuerdo con la misma.
Como se comprenderá, cada vuelta del circuito primario produce cierta cantidad de
fuerza electromotriz; ahora bien, si multiplicamos el número de vueltas de que consta
dicho circuito por la fuerza electromotriz que se genera en cada una de ellas se obtiene
un valor que se denomina.
Fuerza Electromotriz De Inductancia.- Naturalmente que así como en las vueltas
del circuito primario hay cierta cantidad de tensión, asimismo en el secundario existe
una cantidad de tensión y el resultado de la multiplicación de la misma por el número de
vueltas que tenga, nos dará el total del voltaje establecido, lo cual nos servirá para
hacer circular la corriente necesaria para la carga.
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1.6
AISLAMIENTO EN TRANSFORMADORES
Los aislamientos en un transformador son necesarios para mantener una
separación adecuada entre dos puntos de diferente potencia dentro del circuito eléctrico
del propio transformador; en términos generales y dependiendo de los puntos que se
van a aislar se pueden clasificar en las siguientes categorías:

Aislamiento principal o mayor, el cual comprende la separación entre las
bobinas de una misma fase, así como la separación de devanados y tierra.

Aislamiento menor, que comprende la separación entre bobinas adyacentes y
además, la separación entre secciones del mismo devanado.

Aislamiento entre bobinas diferentes, que comprende la separación entre fases.
Los materiales que integran los aislamientos en un transformador son básicamente
aceite y papel aislante con características de rigidez dieléctrica; además, en ocasiones,
se utilizan otros materiales como madera, vidrio, porcelana, etc. De acuerdo a sus
características térmicas, tanto el aceite como el papel se clasifican en la clase “A”, los
cuales pueden trabajar a temperatura máximas de 105º C, sin perdida de vida por
degradación térmica.
En los transformadores como ya se dijo, existen materiales aislantes con
clasificación diferente a la “A” , el aceite es el más utilizado, por esa razón el
aislamiento del transformador se considera como clase “A”. Por otra parte, existen
transformadores tipo seco con aislamiento clase H, que son para temperaturas
máximas de 125ºC.
En la actualidad existen otros productos aislantes como lo es el silicón y el
hexafloruro de azufre que se suelen utilizar en transformadores, pero hasta este
momento no existe una clasificación definida para este tipo de productos.
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Además de la degradación térmica, la vida de estos materiales aislantes es
afectada por la humedad, contaminación química, efecto corona, esfuerzos anormales
de voltaje y esfuerzos mecánicos.
Con los transformadores en servicio, los sistemas de aislamiento deben soportar
esfuerzos dieléctricos debido a la excitación continua de voltajes normales, o voltajes
transitorios bajo condiciones de falla, sobretensiones ocasionadas por maniobras y
sobretensiones de impulsos debidos a descargas atmosféricas. Todas estas sobre
tensiones implican severos esfuerzos eléctricos, sobre todo los frentes de onda de
sobretensiones de impulso, llegándose a producir la falla en los aislamientos al
sobrepasar los limites de diseño.
Durante su servicio, los aislamientos sufren pérdidas en sus propiedades que
provocan la falla en el transformador a largo plazo, estas perdidas son provocadas por
la presencia de pequeñas descargas eléctricas, las cuales ocurren en pequeñas partes
del aislamiento, que por deterioro progresivo y generación de gas, llegan a provocar
falla. Como ya se menciono, otra causa de degradación a largo plazo los constituye la
temperatura y los esfuerzos eléctricos continuos de voltaje normal de operación, lo que
se conoce como “Perdida de vida de los aislamientos”.
Para garantizar la operación satisfactoria de los aislamientos, dentro de ciertos
límites establecidos de acuerdo a normas (NOM-002-SEDE-1999), diseño y
coordinación de los aislamientos, tanto internos como de las instalaciones externas
(interruptores, cuchillas, etc.) y ligadas a los transformadores, se han establecido
pruebas de laboratorio tales como, de baja frecuencia, de impulso y maniobra.
Tanto las pruebas de voltaje de baja frecuencia, como las pruebas de impulso de
maniobra, son definidas de acuerdo a normas (NMX-J-116-ANCE) y a voltajes
nominales ya establecidos.
Los materiales utilizados para el aislamiento de transformadores son básicamente
los siguientes:
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1.6.1 Papel y pressboard: El papel es una de las partes más importantes en los
transformadores modernos que merecen una mención especial. El papel puede ser
clasificado como producto natural.
Muchas clases de fibras se encuentran en la naturaleza de las cuales se puede
hacer un papel dieléctrico de buena calidad; por ejemplo:
PAPEL KRAFT, FIBRA DE MADERA, PAPEL MANILA, CUERDA DE MANILA, KRAFT
BOARD, PRESS BOARD, MADERA Y ALGODÓN.
El papel tiene una excelente resistencia dieléctrica y bajas perdidas dieléctricas
cuando está seco, pero puede absorber humedad muy rápidamente.
Con objeto de superar esta dificultad, debe ser secado y tratado (impregnado) en
algún liquido (aceite, barniz o resina) para excluir la humedad y mantener la rigidez
dieléctrica. Tal tratamiento llena los espacios huecos entre las fibras e incrementa la
rigidez dieléctrica.
1.6.2 Aceite:
El aceite es la otra parte importante del aislamiento del transformador. El aceite,
como el papel, es el producto natural que contiene una variedad de impurezas en
diferentes cantidades.
Es universalmente usado principalmente porque tiene un bajo costo comparado
con cualquier otro aislante líquido sintético y tiene la particular ventaja de impregnar
plenamente el papel.
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Se considera que las corrientes de ruptura tienen en el aceite la particularidad de
generar cargas eléctricas espaciales, que reducen el esfuerzo e incrementan la rigidez;
mientras que en los otros líquidos aislantes, las corrientes de ruptura, una vez
establecidas, producen una falla completa. Este fenómeno no está totalmente aclarado,
aunque ha sido sujeto a gran cantidad de estudios.
Independientemente de la investigación, el hecho es que el papel impregnado de aceite
es a la fecha, el material de más alta rigidez.
1.7
MÉTODOS DE ENFRIAMIENTO.
La selección del sistema de enfriamiento de un transformador es de primordial
importancia, debido a que ello influye mucho en la vida y capacidad, así como en el
costo y espacio disponible en el cual debe instalarse.
Se han normalizado una serie de tipos de enfriamiento; las Normas Mexicanas para
Transformadores (NOM-002-SEDE-1999), definen métodos básicos de enfriamiento
para los transformadores sumergidos en líquidos y para los transformadores en seco
que son identificados por las siguientes designaciones:
1.7.1 OA: Sumergido en líquido aislante, con enfriamiento natural.
En estos transformadores el aceite aislante circula por conveccion natural dentro de
un tanque con paredes lisas, o bien provistos de enfriadores tubulares o radiadores
separables.
Por lo general en transformadores de más de 50kVA, se usan tubos radiadores ara
disminuir las perdidas. En capacidades mayores de 3000 kVA, se usan radiadores de
tipo desmontable.
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1.7.2 OA/FA:
Sumergido en liquido aislante con enfriamiento
propio, con enfriamiento con aire forzado
Este es básicamente un transformador OA al cual se le han adicionado ventiladores
para aumentar la capacidad de disipación del calor en las superficies de enfriamiento.
1.7.3 OA/FOA/FOA: Sumergido en líquido aislante con enfriamiento
propio / con aceite forzado-aire forzado / con aceite forzado / aire forzado
El régimen del transformador tipo OA sumergido en líquido aislante puede ser
aumentado por el empleo combinado de bombas y ventiladores. EL aumento de la
capacidad se hace en dos pasos: en el primero se usan la mitad de los radiadores y la
mitad de las bombas para lograr un aumento de 1.333 veces sobre el diseño OA; en el
segundo paso se hace trabajar a la totalidad de los radiadores y bombas con lo que se
logra un aumento de 1.667 veces el régimen OA. Estos transformadores se designan
igualmente con el nombre de triple régimen.
Normalmente se fabrican en tamaños de 10000 kVA monofásicos o 12000 kVA
trifásicos y mayores con base en el régimen OA. Variaciones aceptadas de este tipo de
enfriamiento son las unidades OA/FA/FOA cuya construcciones queda definida por su
propia designación.
1.7.4 FOA: Sumergido en líquido aislante, con enfriamiento por aceite
forzado y de aire forzado.
Este tipo de transformadores se usan únicamente con los ventiladores y las
bombas de aceite trabajando al mismo tiempo: tales condiciones absorben cualquier
carga de pico a plena capacidad.
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1.7.5 OW: Sumergido en líquido aislante con enfriamiento por agua.
En este tipo de transformadores el agua de enfriamiento es conducida por
serpentines, los cuales están en contacto con el aceite aislante del transformador y se
drena por gravedad o por medio de una bomba independiente.
1.7.6 FOW: Sumergido en líquido aislante, con enfriamiento de aceite
forzado con enfriadores de agua forzada.
El transformador es prácticamente igual que el FOA, excepto que el cambiador de
calor es el del modelo agua aceite y por lo tanto el enfriamiento de aceite se hace por
medio de agua sin tener ventiladores.
1.7.7 AA: Tipo seco, con enfriamiento propio.
La característica principal de estos transformadores es que no contienen aceite ni
otros líquidos para enfriamiento y es el aire el único medio aislante que rodea el núcleo
y las bobinas; se manufacturan para voltajes menores de 15 kV hasta 2000 kVA.
1.7.8 AFA: Tipo seco, con enfriamiento por aire forzado.
Estos transformadores se emplean para aumentar la potencia del tipo AA y tiene
una capacidad simple basada en la circulación de aire forzado por ventiladores o
sopladores; por medio de aberturas en el ducto se lleva a cada núcleo del
transformador.
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
1.7.9 AA/FA: Tipo seco, con enfriamiento natural / con enfriamiento por aire
forzado.
Este tipo es básicamente un transformador AA, la cual se le han adicionado
ventiladores para aumentar la capacidad de disipación de calor en las superficies de
enfriamiento.
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2.0 LAS PRUEBAS A TRANSFORMADORES.
2.1
DETERMINACIÓN
DEL
RENDIMIENTO
DE
LOS
TRANSFORMADORES
Para determinar el rendimiento de los transformadores de potencia, se debe
considerar que éstos tienen cierto tipo de pérdidas eléctricas y magnéticas que es
necesario evaluar. Estas se clasifican como:

Pérdidas en el fierro o núcleo

Pérdidas debido a la resistencia de los devanados (RI2) o de efecto joule

Pérdidas adicionales
2.1.1 Las pérdidas en el núcleo se miden con el circuito secundario abierto al
valor nominal de frecuencia y tensión en el devanado primario (o secundario a circuito
abieto).
2.1.2 Las pérdidas debidas a las resistencias en los devanados se calculan en
base a los valores óhmicos de las resistencias medidas en corriente continua y
referidas a 75ºC de temperatura. Las corrientes de referencia para las condiciones de
plena carga son las nominales de los devanados.
2.1.3 Las pérdidas adicionales se obtienen de la prueba de corto circuito y se
deben referir a la temperatura de 75ºC, haciéndolas cambiar en proporción inversa a las
variaciones de los valores de la resistencia óhmica en función de la corriente nominal.
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35
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2.2 MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA ÓHMICA
La medición de la resistencia óhmica de los devanados de los transformadores se
realiza por el método del vóltmetro y el ampérmetro. Algunas veces se puede recurrir a
los métodos de medición con puentes de medida, o bien, por comparación. Por lo que
respecta a la valoración de los resultados obtenidos en una medición de resistencia
óhmica por este método, sobre todo cuando se requiere la corrección sistemática de los
errores, se debe adoptar un procedimiento general de medición de resistencia:
1. El diagrama indicado se debe usar para la medición de resistencia de valor bajo
(devanado secundario) del orden de décimas de ohm, de otra manera el
vóltmetro se debe instalar antes del ampérmetro.
2. La medición está afectada de un error sistemático, ya que el ampérmetro mide
también la corriente absorbida por el vóltmetro.
3. La lectura de los dos instrumentos se debe hacer en forma simultanea.
4. En la resistencia por medir, la corriente se debe mantener a un valor tal que no
caliente sensiblemente la resistencia.
SWITCH
REOSTATO
FUENTE DE CORRIENTE
CONTINUA
(BATERIA)
VOLTMETRO
CONEXIÓN
EN CORTO
CIRCUITO
(OPCIONAL)
DEL
DEVANADO
NO MEDIDO
V
+
AMPERMETRO
+
A
DEVANADO AL QUE
SE MIDE LA
RESISTENCIA
TRANSFORMADOR
BAJO PRUEBA
2.1 CONEXIONES PARA LA MEDICION DE LA
RESISTENCIA (OHMICA) DE DEVANADO
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36
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T
T = INTERRUPTOR
A = AMPERMETRO
Rx = RESISTENCIA
V = VOLTMETRO
I
A
REOSTATO
Rx
B
V
R
A
T
+
B
R
V
FIG. 2.2 DIAGRAMA DE CONEXIONES PARA LA
MEDICION DE LA RESISTENCIA OHMICA DEL
DEVANADO DEL TRANSFORMADOR
Rx
Un ejemplo de cómo manejar la información de la medición de la resistencia por el
método de vóltmetro y el ampérmetro, cuando se usan instrumentos analógicos, se
muestra a continuación:
La medición de la resistencia óhmica se hace siempre a máquina fría, es decir, los
devanados se consideran a la temperatura ambiente. La temperatura de referencia se
establece de la media leída por un cierto número de termómetros localizados sobre la
máquina.
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37
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
El valor de la resistencia Rx medida a la temperatura ambiente, se debe corregir a
la temperatura de 75ºC para los transformadores con devanados de cobre, para esto se
aplicar la expresión general:
R2 =
234.5  T2
234.5  T1
Donde:
R2 = Resistencia corregida a la temperatura T2
T2 = Temperatura a la cual se desea corregir el valor de la resistencia Rx.
T1 = Temperatura a la cual se mide la resistencia Rx.
Para la expresión anterior, ver tabla N0 3, se puede establecer una gráfica como la
siguiente, que relaciona directamente estas cantidades y el factor de corrección.
T (ºC)
50
60
70
80
90
100
110
120
11
13
10
K
K = 12
09
11
0
10
20
30
40
50
T (ºC)
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Por ejemplo para el ejercicio dado en los párrafos anteriores en el que el valor de
la resistencia promedio fue de Rx = 0.0915 a la temperatura de 23.5 º C, si se desea
conocer el valor de esta resistencia a la temperatura de 75 º C se entra en la gráfica
anterior con el valor de 23.5 º C en el eje de las abscisas y se corta la recta inferior,
encontrándose en el eje de las ordenadas (lado izquierdo) el factor de corrección K que
en este caso resulta ser: K= 1.199
De manera que:
R75 = KRx = 1.199 x 0.0915
R75 = 0.10971Ω
Tratándose de la medición de la resistencia de los devanados de los
transformadores monofásicos, no representa problema, ya que se puede realizar de
acuerdo con el procedimiento descrito anteriormente, efectuando la medición sobre
cada devanado en forma independiente.
El cálculo de las pérdidas por efecto joule en un transformador de dos devanados,
con una relación de transformación a se puede deducir de la expresión:
P = Rplp2 + Rsls 2
Donde:
Is = alp
De manera que la expresión para las pérdidas se transforma en:
P = (Rp + a2 Rs) Ip2
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39
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Siendo:
Rp = Resistencia medida en el devanado primario en ohms.
Rs = Resistencia medida en el devanado secundario en ohms
Ip = Corriente primaria en amperes
Is = Corriente secundaria en aperes
2.2.1
MEDICIÓN
DE
LA
RESISTENCIA
ÓHMICA
EN
LOS
TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS.
Como ya se mencionó, la medición de la resistencia en los transformadores de dos
devanados no representa mayor problema, sin embargo, en el caso de los
transformadores trifásicos se deben tomar en cuenta algunos factores.
La medición se debe hacer entre terminales de línea de cada uno de los devanados
y con base a la media aritmética de los resultados obtenidos de las mediciones
realizadas sobre los tres pares de terminales, es posible, conociendo la conexión del
devanado, llegar al valor medio de la resistencia por fase.
La media aritmética se puede obtener ya que prácticamente las tres fases son iguales y
el resultado de la medición es sensiblemente idéntico.
En un devanado trifásico conectado en estrella, el calor medio de la resistencia
óhmica de cada columna (fase) se obtiene dividiendo entre dos el valor obtenido de la
media aritmética de los valores medidos entre el par de terminales.
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40
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
A
SI RM ES EL VALOR
DE LA RESISTENCIA
MEDIDA EL VALOR
DE LA RESISTENCIA
DE CADA FASE ES:
Rf
Rf
N
V
RF =
Rf
RM
2
FIG. 2.3 MEDICION DE LA RESISTENCIA
ÓHMICA EN LA CONEXIÓN ESTRELLA
Cuando el devanado trifásico está conectado en delta, el valor medio de la
resistencia de cada una de las fases se obtiene por 1.5 el valor obtenido de la media
aritmética de los valores medidos entre cada par de terminales.
A
RM = VALOR MEDIO DE LA
RESISTENCIA MEDIDA
v
Rf
Rf
Rf = VALOR PROMEDIO DE
LA RESISTENCIA DE FASE
Rf
FIG. 2.4 MEDICION DE LA RESISTENCIA OHMICA
EN LA CONEXIÓN DELTA
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41
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Para la conexión estrella, las pérdidas trifásicas se calculan como:
P = 3Rfl2
Rf =
RM
2
P = 1.5 RM l2
Para la conexión delta estas pérdidas trifásicas se calculan como:
I2
P = 3Rf
= 1.5 RM l2
3
Se puede observar que en forma independiente de la conexión trifásica del devanado
del transformador, las pérdidas se calculan de acuerdo con la expresión:
P = 1.5 RM l2
2.3 DETERMINACIÓN DE LAS PÉRDIDAS EN EL NÚCLEO
Esta prueba conocida como “ la prueba de vació” en el transformador, tiene como
objetivo determinar las pérdidas magnéticas básicamente. Esta prueba se desarrolla
con uno de los devanados en circuito abierto, en tanto que el otro se alimenta a voltaje
nominal. Cuando el transformador está en vació (sin carga) la corriente que circula por
el devanado que se alimenta resulta ser muy pequeña, debido a esto, en estas
condiciones las pérdidas en los devanados se consideran despreciables.
La llamada corriente de vació tiene dos componentes: Una que produce el flujo en
el núcleo y la otra que alimenta las llamadas pérdidas por histéresis por corrientes
(eddy). Para los propósitos, un wáttmetro en el circuito de alimentación al transformador
permite medir las pérdidas en vacío.
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
W
DEVANADO DE
BAJO VOLTAJE
DEVANADO DE
ALTO VOLTAJE
A
ALIMENTACIÓN
A VOLTAJE
NOMINAL
V
CIRCUITO
ABIERTO
FIG. 2.5 CONEXIONES PARA LA PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO
Aun cuando para los propósitos de la prueba, no resulta importante de que lado se
alimente al transformador, por razones de seguridad se recomienda que la corriente de
prueba se conecte al devanado de bajo voltaje.
Las pérdidas por histéresis son directamente proporcionales al flujo y al número de
cambios de flujo por segundo (para la onda senoidal en C.A.). La laminación del núcleo
no reduce estas pérdidas, solo se logra usando acero de muy alta calidad. De la teoría
y resultados experimentales se ha llegado a una formula empírica para evaluar estas
pérdidas, que es la siguiente:
Ph = KhfBmn watts
Donde:
Kh = Constante que depende del volumen del núcleo y de la calidad del
acero
Bm = Densidad de flujo máximo en el núcleo.
f = Frecuencia de suministro de la línea de alimentación a la prueba 60 H z o
50 Hz.
n = Constante de Steinmetz, cuyo valor varia de 1.5 para aceros viejos a
2 para aceros nuevos.
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Las pérdidas por corrientes circulantes (eddy) son de naturaleza electro-magnética
y se producen por el flujo local de las corrientes en las laminaciones de hierro. Son
creadas exactamente de la misma forma que las pérdidas óhmicas en los devanados
del transformador. Las perdidas dependen únicamente del máximo valor del flujo y son
por lo tanto constantes para un transformador dado e independiente de la carga. Las
pérdidas por corriente circulantes se pueden controlar en forma efectiva laminando el
núcleo (usando laminaciones tan delgadas como sea posible). Estas pérdidas se
pueden evaluar de acuerdo con la expresión: Pe = Kef2 Bm2 t2
NUCLEO
SECCION TRANSVERSAL
LAMINACIONES
(BARNIZ ENTRE
CAPAS)
CORRIENTES
CIRCULANTES
FIG. 2.6 CORRIENTES CIRCULANTES EN
EL NÚCLEO DEL TRANSFORMADOR
Donde:
Ke = Constante que depende del volumen del núcleo y la resistividad del
acero.
t = Grueso de las láminas del núcleo.
Las perdidas totales del núcleo o de vació se pueden calcular entonces como:
Po = Ph + Pe = Khf Bmn + Kef2Bm2t2
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
EJEMPLO:
Se tiene un transformador monofásico de 2400 volts, 60 Hz que tiene pérdidas en
el núcleo de 630 Watts. Una tercera parte de estas se estima que corresponden a las
corrientes circulantes. Suponiendo que la constante n = 2, evaluar la pérdidas en el
núcleo cuando el transformador se conecta a una fuente de 2400 V y 50 Hz.
SOLUCIÓN:
La pérdidas por corrientes circulantes son:
Pe =
630
= 210 W
3
Las pérdidas por histéresis son:
Ph = 630 – 210 = 420 W
De la ecuación para el voltaje inducido:
V = 4.44 fNΦm
Considerando que el voltaje aplicado permanece constante, una reducción en la
frecuencia (50/60 Hz) produce un incremento en el flujo (60/50 Hz), las pérdidas a 50
Hz son entonces:
Po (50 Hz) = Khf Bm2 + Kef2 Bm2 t2
= 420 (
50 60
50
60
) ( )2 + 210 ( ) ( )2 = 504 + 210
60
50
60 50
Po (50 Hz) = 714 W
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45
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Esto significa que las pérdidas en el núcleo se incrementan cuando el
transformador opera a una frecuencia inferior a la nominal, lo cual se refleja como un
aumento en su temperatura de operación.
2.4 DETERMINACIÓN DE LAS PÉRDIDAS EN EL COBRE
Wc = r1 I12 + r2 I22.
Donde:
Wc – Pérdidas en watts
r1 y r2 - resistencia del primario y secundario en ohms.
I1 y I2 - Corriente en el primario y secundario en aperes.
¿Cuál es la pérdida de energía en el cobre de un transformador monofásico, sabiendo
que las resistencias del primario y secundario en corriente continua son de 35 y 0.1
ohms, y las intensidades que los recorren de 6 y 27.5 amperes, respectivamente?
Wc = (35 x 62 ) + (0.1 x 27.52 )
Wc = 1335.6 watts.
Nota: En los transformadores trifásicos el valor será:
3r1 I12 + 3r2 I22
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
2.5
LOS
PROCEDIMIENTOS
DE
PRUEBAS
A
TRANSFORMADORES
2.5.1 LAS PRUEBAS DIELÉCTRICAS
Un refrigerante decolorado puede indicar un alto grado de oxidación y la presencia
de sedimentos o lodos. Para investigar el estado real del refrigerante (aceite por lo
general), se deben realizar pruebas dieléctricas que también permitan determinar con
una aproximación general el estado de los aislamientos del transformador en general.
Las pruebas dieléctricas se hacen durante la fase de puesta en servicio del
transformador en los periodos de mantenimiento, o bien, cuando se presentan fallas y
es necesario hacer un diagnóstico de las mismas. De los resultados de estas pruebas,
algunas veces se obtienen conclusiones respecto a las acciones que se deben tomar ya
sea para los fines del mantenimiento (tratado del aceite, secado del transformador, ets.
) o bien para reparaciones.
2.5.2 LAS PRUEBAS DE RIGIDEZ DIELÉCTRICA DEL ACEITE
La determinación de la rigidez dieléctrica del aceite es importante para verificar la
capacidad que tiene para soportar esfuerzo dieléctricos sin fallar.
El valor de la rigidez dieléctrica está representado por el voltaje al que se presenta
la ruptura dieléctrica del aceite entre los electrodos de prueba, bajo ciertas condiciones
predeterminadas. Esta prueba permite también detectar la presencia de agentes
contaminantes como agua, suciedad o algunas partículas conductoras en el aceite. Un
valor elevado de rigidez dieléctrica no indica ausencia de estos contaminantes
necesariamente.
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Para la realización de la prueba se puede usar, en general, cualquier probador de
rigidez dieléctrica en el que los elementos que constituyen son principalmente: el
transformador elevador, un vóltmetro de medida, el equipo de interrupción y los
electrodos dentro de la copa estándar.
NIVEL DE
ACEITE
ALTO
VOLTAJE
COPA ESTANDAR PARA LA PRUEBA
DE RIGIDEZ DIELECTRICA
MEDIDOR DE KV
MANIJA O PERILLA
DEL VARIAC
CABLE DE
CONEXION
FIG. 2.7 PROBADOR DE RIGIDEZ DIELECTRICA TIPO
PORTATIL
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La separación entre los electrodos que se encuentran en la copa estándar debe ser
de 2.54 mm. (0.10 plg), valor ajustado con un calibrador que forma parte del propio
probador de rigidez dieléctrica del aceite.
Los electrodos y la copa en donde se colocaron las muestras de aceite se deberán
limpiar con papel seco o gamuza, de manera que quede libre de pelusa, tratando de no
tocar con los dedos los electrodos durante el proceso de limpieza.
Después se enjuaga con solvente como thiner o gasolina blanca, y finalmente
antes de hacer la primera prueba se debe enjuagar la copa con aceite nuevo y seco,
para efectuar una prueba se debe enjuagar la copa con aceite nuevo y seco, para
efectuar una prueba de ruptura dieléctrica con una muestra del mismo. Si el valor de la
ruptura es inferior a 35 Kv, se debe efectuar nuevamente la limpieza de la misma.
Para efectuar una prueba representativa en una muestra de aceite se sospecha
contiene impurezas, se debe evitar agitación en el aceite ya que esto puede introducir
una cantidad excesiva de aire en el mismo.
Para tomar una muestra representativa del total de aceite, se recomienda tomar las
precauciones siguientes:
1.- Los recipientes de prueba deben estar limpios y secos.
2.- La válvula de drenaje del transformador se debe limpiar y drenar
previamente.
3.- El recipiente de prueba se debe enjuagar una vez con el aceite a probar.
4.- Cuando la humedad relativa sea mayor del 50 %, no es recomendable tomar
muestras.
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
El procedimiento de prueba es el siguiente:
Cuando se desea determinar la rigidez dieléctrica de un aceite , se debe efectuar
una prueba de ruptura en la copa. En el caso de los ensayos de rutina, cuando se
requiere determinar la rigidez dieléctrica de un aceite se efectúa una prueba de ruptura
en dos llenados sucesivos de la copa estándar de prueba. El valor mínimo especificado
es de 26 KV para aceite usado y de 30 KV para aceites nuevos durante un minuto. En
los aceites usados, si cualquiera de los dos experimentos que se realizan en las
muestras sucesivas es menor de 26 KV, entonces se deberán hacer tres ensayos
adicionales de tres muestras. Cuando el ensayo se realiza con electrodos planos, estos
se deben efectuar aplicando voltaje a razón de 3 kV/seg. Ver Anexo A, Hoja de prueba
de transformador.
2.5.3 LA PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA EN EL ACEITE
Esta prueba es aplicable a los aceites aislantes nuevos y en uso, y es una de las
más importantes que se realizan en los aceites aislantes. El significado del factor de
potencia en un aceite es el mismo que para cualquier otro material dieléctrico. Ver
Anexo A Hoja de Prueba al transformador.
El aparato de prueba es esencialmente un capacitor, en el cual el dieléctrico es el
aceite. Al conjunto, se le conoce como celda de prueba. La toma de muestras para la
prueba se hace en la misma forma que para la prueba de rigidez dieléctrica. El
procedimiento es el siguiente:
1.- Disponer del equipo de prueba conectándose a él todas las puntas de prueba o
terminales.
2.- Se llena la celda de prueba con el aceite a probar, procurando que se encuentre
perfectamente nivelada sobre una base firme.
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
3.- Se efectúan las conexiones del equipo a la celda, conectando el gancho del cable de
alta tensión a la manija de la celda, la terminal de baja tensión se conecta al cilindro
metálico de la celda y el anillo de guarda del cable de alta tensión al tornillo del guarda
del cable.
TERMINAL DE ALTO VOLTAJE
TERMINAL DE
GUARDA
TERMINAL DE TIERRA
CELDA DE PRUEBA PARA
ACEITE AISLANTE
Fig. 2.8 CONEXIONES DE PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA
EN ACEITES AISLANTES UTILIZANDO LA COPA DOBLE
Después de efectuar la prueba, se debe tomar la temperatura del aceite alojado en
la celda de prueba, para relacionar el valor obtenido para el valor de potencia a la
temperatura de referencia que es de 20 ºC, haciendo las correcciones de acuerdo a los
factores multiplicadores. Ver Anexo A tabla No 4 .
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OFF
ON
POWER
OFF
3 AMP
ON
METER ADJ.
PORCIENTO F.P.
ACEITE
CABLE DE
BAJO VOLTAJE
KV
C.D.
ASKAREL
CAPACITANCIA (pF)
F.P. VERNIER
OFF
SCALE MULTIPLIER
VOLTAJE
AJUSTE DE
CAPACITANCIA
ACEITE
HIGH VOLTAJE
SAFETY
ASKAREL
RANGO DE CAPACITANCIA
FIG. 2.9 MEDIDOR DE FACTOR DE POTENCIA DE ACEITE
1.- Se conecta a tierra el equipo.
2.- Se energiza el equipo poniéndolo en posición ON.
3.- Se aplica voltaje lentamente hasta llegar al valor de prueba.
4.- Se ajusta la capacitancia al valor esperado (de acuerdo a datos del aceite)
usando el multiplicador de escala.
5.- Si el valor esperado no ocurre, el voltaje tiende a bajar y para mantenerlo se
modifica la capacitancia.
2.6 PRUEBAS DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO
En principio cualquier material puede conducir si se le aplica un potencial
suficientemente alto al mismo y pueden llevar a la ruptura dieléctrica. La prueba es
esencialmente indicativa y puede servir de base para determinar si es posible realizar
otros experimentos de alto voltaje al aislamiento. Ver Anexo A Hoja de prueba a
transformador.
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
La resistencia de aislamiento se define como: el valor de la resistencia en
megohms que ofrece un aislamiento al aplicarle un voltaje de corriente directa, durante
un tiempo dado medido a partir de la aplicación del mismo. Se usa como referencia de
tiempo de 1 a 10 minutos. A la corriente que fluye como resultado de la aplicación del
voltaje de corriente directa a un aislamiento se le conoce como: corriente de
aislamiento, y tiene dos componentes principales.
a) La corriente que circula dentro del volumen del propio aislamiento.
Esta corriente tiene dos componentes:

Una corriente capacitiva.

Una corriente de absorción dieléctrica
b) La corriente superficial al aislamiento, conocida también como corriente de fuga.
Las pruebas se efectúan con megger, con voltaje mínimo de 1000 volts, operando
con motor, rectificador o bien con megger transitorizado. Para transformadores con
voltajes mayores de 69 Kv o capacidades mayores de 10 MVA, utilizar siempre megger
motorizado con escala máxima de 50 MΩ. Para transformadores de 69 Kv o menores
se puede utilizar el megger transitorizado con escala de 2000 megohms. Se debe tener
precaución de utilizar siempre el mismo megger para un determinado equipo a fin de
que los resultados de las pruebas puedan ser comparables.
2.6.0.1 PREPARACIÓN DEL TRANSFORMADOR PARA LA PRUEBA
A) Poner fuera de servicio el transformador completamente, desconectando todas
las terminales de las boquillas. En caso de que el transformador tenga salidas
con cable subterráneo, se recomienda efectuar la prueba con todo y cables
desde el transformador hasta el interruptor. Tomando la precauciones
necesarias. Y solo en caso necesario de desconectar para probar cable y
transformador separados.
B) Asegurase de que el tanque del transformador este solidamente aterrizado.
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
C) Drene todas las cargas estáticas que puedan estar presentes en los devanados
al inicio de cada una de las pruebas.
D) Desconectar los neutros de los devanados.
E) Colocar puentes entre las terminales de las boquillas del devanado primario, del
secundario y del terciario, si este es el caso.
F) Limpiar el aislamiento de las boquillas quitando polvo, suciedad, etc.
G) Poner especial cuidado en que no haya cambios bruscos de temperaturas
mientras dure la prueba
H) Preferentemente efectúe las pruebas si la humedad relativa es menor de 75 %.
2.6.0.2 PROCEDIMIENTO DE LAS PRUEBAS
Al efectuar pruebas de megger a transformadores hay diferentes criterios en el uso
de la terminal de guarda. Aquí se incluyen pruebas con y sin guarda, y quedara a
criterio de la persona responsable de seleccionar las que sean de utilidad, de acuerdo a
las pruebas efectuadas con anterioridad al equipo.
Para cada una de las conexiones que se indican a continuación se efectuaran las
pruebas con una duración de 15 seg. a 10 minutos y se registraran las lecturas de 15,
30, 45 y 60 segundos, así como a 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y 10 minutos.
Se usara el máximo voltaje de prueba del megger tomando en consideración el voltaje
nominal del devanado del transformador sometido a prueba. Se tomaran las
temperaturas del aceite, temperatura ambiente y humedad relativa y se registraran en la
hoja de prueba.
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2.6.0.3 INTERPRETACIÓN DE LAS LECTURAS PARA EVALUACIÓN DE
RESULTADOS
A continuación se dan algunas recomendaciones para auxiliar al personal de
prueba en la evaluación de los resultados obtenidos en la prueba de megger. Se
considera que para el análisis correcto de las lecturas y la anticipación de las fallas, se
requiere un criterio y experiencia personal básicos que desafortunadamente requieren
tiempo y esfuerzo al adquirirlos.
En general las lecturas de resistencia de aislamiento deberán considerarse como
relativas a menos que el único interés sea el detectar que los valores se mantengan por
arriba de los mínimos recomendados, lo cual representaría un gran desperdicio en el
aprovechamiento de la prueba.
Como una confirmación a la relación de una lectura aislada, existen casos en que
se obtiene un valor alto de resistencia de aislamiento y sin embargo existe
una
deficiencia que empieza en la estructura aislante, o el caso opuesto, en que el valor es
bajo y el aislamiento se esta en buenas condiciones ya que la causa son fugas
uniformemente distribuidas de naturaleza inofensiva.
Tomando en cuenta esta relatividad de las lecturas únicas, es fácil ver que la única
forma de evaluar con cierta seguridad las condiciones del aislamiento de un devanado,
es mediante el análisis de la tendencia de los valores obtenidos en las pruebas
periódicas a que se somete , para facilitar este análisis se recomienda graficar las
lecturas obtenidas en las pruebas anuales o semestrales.
Para que el análisis comparativo sea efectivo todas las pruebas deberán hacerse al
mismo potencial, las lecturas deberán corregirse a una misma base (40ºC) y en lo
posible bajo las mismas condiciones.
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2.6.1 EL CONCEPTO DE ABSORCIÓN DIELÉCTRICA
El valor de la resistencia varia directamente con el espesor de aislamiento, y en
forma inversa con el área del mismo. Cuando en aislamiento se aplica un voltaje de
corriente directa, el valor inicial de la resistencia es bajo, pero se incrementa en forma
gradual con el tiempo hasta que se estabiliza. Si se grafican los valores de resistencias
de aislamiento obtenidas contra el tiempo, se obtiene una curva que se le conoce como:
curva de absorción dieléctrica. La pendiente de esta curva indica el grado relativo de
suciedad o de secado de aislamiento.
Cuando un aislamiento esta húmedo o sucio, su valor estable se alcanza en uno o
dos minutos después de haber iniciado la prueba, y la curva que se obtiene tiende a
bajar su pendiente. De hecho, la prueba de absorción dieléctrica verifica las
características de humedad o de contaminación en el aislamiento. La curva se realiza
por un periodo de 10 minutos, de acuerdo al siguiente procedimiento:
1.- Conectar el medidor de megohms (Megger) para medir la resistencia de cada
devanado a tierra. Si algún valor no da el mínimo recomendado, entonces se requiere
revisar el transformador.
2.- Si todas las lecturas se encuentran arriba del valor mínimo de resistencia aceptable,
entonces se registra la lectura mas baja sobre una grafica de la prueba de absorción
dieléctrica. Las lecturas se registran cada 10 segundos para el primer minuto y cada
minuto para los siguientes 10 minutos.
3.-
Desenergizar los devanados del transformador.
4.-
Interpretar los resultados con la grafica de absorción dieléctrica.
La pendiente de la curva muestra la condición del aislamiento. Un aislamiento en buen
estado (Curva A), muestra un incremento continuo en la resistencia. Un aislamiento con
humedad o fracturado (Curva B), muestra una resistencia relativamente constante.
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1000
500
100
( EN MΩ )
RESISTENCIA
CURVA A
CURVA B
50
10
5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
TIEMPO EN MINUTOS
GRAFICA DE LA PRUEBA DE ABSORCIÓN DIELECTRICA
Los valores mínimos de referencia aceptables de índices de polarización, se dan en
la tabla No 6 en el Anexo A:
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LINEA
A) ALTA TENSIÓN CONTRA BAJA
TENSIÓN MAS TIERRA
H1
H2
H3
TIERRA
X0
X1
X2
X3
MEGGER
GUARDA
TIERRA
B) BAJA TENSIÓN CONTRA ALTA
TENSIÓN MAS TIERRA
H1
H2
H3
LINEA
X0
X1
X2
X3
MEGGER
GUARDA
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LINEA
C) ALTA TENSIÓN CONTRA BAJA
TENSIÓN
H1
H2
H3
TIERRA
X0
X1
X2
X3
MEGGER
GUARDA
FIG. 2.10 CONEXIONES PARA LA PRUEBA DE RESISTENCIA DE
AISLAMIENTO EN TRANSFORMADORES TRIFASICOS
2.7 PRUEBA DE CORRIENTE DE EXCITACIÓN
La prueba de corriente de excitación en los transformadores de potencia sirve para
detectar los daños que se presentan en los devanados y núcleo, por los esfuerzos
mecánicos causados por cortocircuito, daños ocasionados en su transportación los
cuales provocan cortocircuito entre espiras, sobrecalentamientos, etc.
2.7.1 RECOMENDACIONES PARA EFECTUAR LA PRUEBA DE CORRIENTE
DE EXCITACIÓN.
a) Tomar en cuenta, por cuestiones de seguridad, las recomendaciones generales
de prueba.
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59
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b) Desenergice y desconecte las terminales externas de las boquillas del
transformador.
c) Todas las pruebas de corriente de excitación deberán efectuarse en el devanado
de más alto voltaje.
d) Cada devanado deberá medirse en dos direcciones, es decir, primero se
energiza una terminal, se registran sus lecturas, enseguida se energiza la otra
terminal registrando también sus lecturas, estos es con la finalidad de verificar la
prueba.
e) En conexión estrella, desconecte el neutro del devanado que se encuentra bajo
prueba, debiendo permanecer aterrizado el neutro de baja tensión.
f) Cerciórese de que los devanados no energizados en la prueba están libres de
toda proximidad de personal, cables, etcétera. En virtud de que al energizar el
devanado bajo prueba, se induce un potencial en el resto de los devanados.
g) El voltaje de prueba de los transformadores, no deberá exceder el voltaje de
línea a neutro.
h) El voltaje de prueba de los devanados conectados en estrella no deberá exceder
el voltaje de línea a neutro.
i) El voltaje de prueba no deberá exceder el voltaje de línea a línea en los
devanados conectados en Delta.
j) Antes de efectuar cualquier medición, al ajustar el voltaje de prueba con el
selector en posición Check, verifique que se estabilice la aguja del medidor.
k) Si el punto anterior no se cumple, puede deberse a que exista un fuerte
magnetismo remanente, recomendándose desmagnetizar el núcleo de acuerdo
con el tipo de conexión que se tenga en el devanado primario. Otra causa de
inestabilidad de la aguja se puede deber a la interferencia electromagnética.
l) Se recomienda que para equipo nuevo o reparado que se prepara para puesta
en servicio, deberán efectuarse las pruebas de todas las posiciones (tap´s) del
cambiador de derivaciones. Para equipos en operación que sean librados para
efectuarle pruebas eléctricas, se recomienda efectuar la prueba de corriente de
excitación únicamente en la posición de operación del cambiador.
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2.7.2 CONEXIONES PARA REALIZAR LA PRUEBA.
En las siguientes figuras, se muestran las conexiones de prueba de corriente de
excitación para los transformadores de dos o tres devanados y autotransformadores.
Las pruebas se realizan con el selector (LV) en la posición. El medidor dará el
resultado en MVA, que dividido entre el voltaje de prueba de 2500 volts, se obtendrá la
corriente de excitación, otros medidores darán la lectura en MA directamente.
T.A.T. = TERMINALES DE ALTA TENSIÓN
T.B.T. = TERMINALES DE BAJA TENSION
H1
H2
X0
X1
H3
X2
X3
H2
X2
X1
(LV)
T.B.T.
(HV)
T.A.T.
H1
H3
X0
X3
TRANSFORMADOR CON DEVANADOR DE A.T. EN DELTA
F.P.
EL TANQUE DEBE ESTAR ATERRIZADO
CONEXIONES DE PRUEBA
PRUEBA
T.A.T
T.B.T.
ATERRIZAR SELECTOR
1
H1
H3
H2,X0
UST
2
H2
H2
H3,X0
UST
3
H3
H1
H1,X0
UST
MIDE
I 1-3
I 2-1
I 3-2
FIG. 2.11 TRANSFORMADOR DE DOS DEVANADOS
PRUEBA DE CORRIENTE DE EXCITACIÓN
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
61
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
H0
H1
H2
X1
H3
X2
X3
X2
H2
H1
H0
X1
X3
H3
TRANSFORMADOR CON DEVANADOR DE A.T. EN ESTRELLA
F.P
EL TANQUE DEBE ESTAR ATERRIZADO
CONEXIONES DE PRUEBA
PRUEBA
T.A.T
T.B.T.
ATERRIZAR
1
H1
H0
UST
2
H2
H0
UST
3
H3
H0
UST
MIDE
I 1-0
I 2-0
I 3-0
FIG. 2.12 TRANSFORMADOR DE DOS DEVANADOS
PRUEBA DE CORRIENTE DE EXCITACIÓN
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
62
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
T.A.T (H.V.)
H0
Y1
H1
Y2
H2
H3
X0 X1
Y3
X2 X3
T.B.T (L.V.)
EL TANQUE DEBE ESTAR ATERRIZADO
X2
Y2
H2
X1
H1
X0
H0
Y1
Y3
X3
H3
EL TANQUE DEBE ESTAR ATERRIZADO
CONEXIONES DE PRUEBA
PRUEBA
T.A.T
T.B.T.
ATERRIZAR SELECTOR
1
H1
H0
X0
UST
2
H2
H0
X0
UST
3
H3
H0
X0
UST
MIDE
I 1-0
I 2-0
I 3-0
FIG. 2.13 TRANSFORMADORES DE TRES DEVANADOS
PRUEBA DE CORRIENTE DE EXCITACIÓN
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SAUL MAR AGUILAR
63
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
2.7.3 INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS DE LA PRUEBA DE CORRIENTE
DE EXCITACIÓN
Una corriente excesiva puede deberse a un cortocircuito entre dos o varias espiras
del devanado, cuyo valor se adiciona a la corriente normal de excitación. También, el
exceso de corriente puede deberse a defectos dentro del circuito magnético, como
pueden ser: fallas en el aislamiento de los tornillos de sujeción del núcleo o aislamiento
entre laminaciones.
Se recomienda que los resultados se comparen entre unidades similares, cuando
no se tenga datos anteriores o alguna estadística sobre el equipo bajo prueba, que
permita efectuar dicha comparación.
Otra
manera
para
evaluar
los
resultados
de
las
pruebas
cuando
los
transformadores tienen devanados en conexión delta es que en la fase central (H2 –
H1), se obtenga una corriente de aproximadamente la mitad del valor de las fases
orillera (H1 – H2), (H3 – H2).
Para transformadores que tienen conexión estrella, la corriente obtenida en la fase
central (H2 - H0), es ligeramente menor que las corrientes de excitación obtenidas en
las fases orilleras (H1 – H0), (H3 – H0).
2.8 PRUEBA DE RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN
Esta prueba es de rutina para los transformadores nuevos y se lleva a cabo en la
fábrica, pero para transformadores en operación, como parte de las pruebas de
mantenimiento, ver Anexo A Hoja de prueba a transformador

Identificación de espiras en cortocircuito
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64
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA

En la investigación de problemas relacionados con corrientes circulantes y
distribución de carga en transformadores en paralelo.

Determinación de cantidad de espiras en bobinas de transformadores.
2.8.1 RECOMENDACIONES GENERALES PARA LA PRUEBA DE RELACIÓN
DE TRANSFORMACIÓN Y POLARIDAD
a) Tomar en cuenta, por cuestiones de seguridad, las recomendaciones generales
de prueba.
b) Librar el equipo completamente, asegúrese o compruébese de que se
encuentran
abiertas
las
cuchillas
seccionadoras
correspondientes
y
desconectadas las terminales de las boquillas de las líneas.
c) Colocar el medidor sobre una superficie firme y nivelada, para que la manivela
pueda ser operada sin interrupciones.
d) Anote los datos de placa y diagrama vectorial del equipo a probar. El diagrama
vectorial es la referencia para conectar el medidor de relación de transformación
adecuadamente.
e) Calcule la relación teórica, tomando en cuenta que la relación a medir es por
fase correspondiente de alta y baja tensión de los transformadores trifásicos.
f) Conecte las terminales de excitación (X1, X2) al devanado de alta tensión, las
terminales secundarias (H1, H2) se deberán conectar al devanado de baja
tensión.
g) Los valores de relación teóricos calculados servirán de base para colocar los
selectores en el valor esperado en el medidor.
h) Accione la manivela manteniendo 8 Volts de excitación y opere los selectores de
menor rango hasta lograr la deflexión nula en el galvanómetro.
i) Haga las mediciones y registre las lecturas en el formato correspondiente.
j) Al terminar la prueba, ponga fuera de servicio el medidor y aterrice el equipo
objeto del ensayo.
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65
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
2.8.2 CONEXIONES PARA REALIZAR LA PRUEBA
En las figuras siguientes, se presentan los diagramas de conexión de circuitos de
pruebas de transformadores.
H1
X0
H2
X1
H3
X2
GN GR
CN
CR
X3
T.T.R.
GN, GR = TERMINALES DE EXCITACIÓN
NEGRA Y ROJA
CN, CR = TERMINALES SECUNDARIAS
NEGRA Y ROJA
T.T.R = PROBADOR DE RELACION DE
TRANSFORMACION
X2
H2
DIAGRAMA
VECTORIAL
X1
H1
X0
H3
EL TANQUE DEBE ESTAR ATERRIZADO
CONEXIONES DE PRUEBA
PRUEBA
CR
CN
GR
1
H1
H3
X1
2
H2
H1
X2
3
H3
H2
X3
X3
MIDE
GN
X0
X0
X0
01
02
03
FIG. 2.14 TRANSFORMADOR DE DOS DEVANADOS
PRUEBA DE RELACION DE TRANSFORMACION
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66
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
H1
H2
H3
GR GN
CN
CR
H0
X1
X2
H2
H1
T.T.R.
X3
X2
H0
X1
X3
H3
TRANSFORMADOR EN ESTRELLA DELTA
EL TANQUE DEBE ESTAR ATERRIZADO
CONEXIONES DE PRUEBA
PRUEBA
CR
CN
GR
1
H1
H0
X1
2
H2
H0
X2
3
H3
H0
X3
MIDE
GN
X3
X1
X2
01
02
03
FIG. 2.15 TRANSFORMADOR DE DOS DEVANADOS
PRUEBA DE RELACION DE TRANSFORMADOR
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
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67
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
H1
H2
H3
H0
GN GR
CN
T.T.R
CR
Y1 Y2 Y3
X0
X1
DIAGRAMA
VECTORIAL
X2
X3
H2
X2
Y2
H1
X1
H0
X0
Y1
H3
EL TANQUE DEBE ESTAR ATERRIZADO
CONEXIONES DE PRUEBA
PRUEBA
CR
CN
GR
1
H1
H0
X1
2
H2
H0
X2
3
H3
H0
X3
4
H1
H0
Y1
5
H2
H0
Y2
6
H3
H0
Y3
7
H1
X0
Y1
8
H2
X0
Y2
9
H3
X0
Y3
Y3
X3
GN
X0
X0
X0
Y3
Y1
Y2
Y3
Y1
Y2
MIDE
H-X 01
H-X 02
H-X 03
H-Y 01
H-Y 02
H-Y 03
X-Y 01
X-Y 02
X-Y 03
FIG. 2.16 TRANSFORMADOR DE TRES DEVANADOS
PRUEBA DE RELACION DE TRANSFORMACIÓN
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68
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
2.8.3 INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
Si la aguja del ampérmetro se reflexiona a plena escala y en la aguja del vóltmetro
no se aprecia deflexión, es indicación que el transformador bajo prueba esta tomado
mucha corriente de excitación; se notará que la manivela resulta difícil de girar, hay
razón para sospechar de un corto circuito.
Cuando no se puede obtener el balance, las causas pueden ser:
a) Si en el transformador bajo prueba no se logra obtener el balance, el problema
puede considerarse como un corto circuito o un circuito abierto en los
devanados; una corriente excesiva de excitación y un voltaje pequeño, son
indicativos de un corto circuito en uno de los devanados.
b) Cuando se tienen corriente y voltaje de excitación normales, pero sin deflexión
en la aguja del galvanómetro, es indicio de que se tiene un circuito abierto. Es
posible determinar cuál de los dos devanados se encuentra abierto. Desconecte
las dos terminales secundarias H1 y H2, abra una de las mordazas de excitación
(X) e inserte una pieza de fibra aislante entre la terminal del transformador y la
pieza que es tope del tornillo, la cual va conectada al cable grueso que conecta
al transformador de referencia del T.T.R. Apriete el tornillo nuevamente contra el
conector de la boquilla, gire la manivela del generador. Si el devanado
secundario está abierto no se tendrá indicación de corriente en el ampérmetro. Si
el ampérmetro indica una corriente de excitación normal, se puede concluir que
el devanado primario está abierto.
Para calcular la diferencia entre la relación teórica y la relación medida, se utiliza la
siguiente fórmula:
% Diferencia = (Rel. Teórica – Rel. Medida) 100/ Rel. Teórica
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69
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
2.8.4 VERIFICACIÓN DE IMPEDANCIA
La prueba es importante para determinar en campo la impedancia de
transformadores de potencia.
En transformadores reparados, podemos comprobar si el valor de impedancia es el
mismo que el original. En transformadores nuevos, verificar el valor de placa, también
para calcular la impedancia de aquellos equipos sin placa de dato; por este método,
podemos obtener únicamente del transformador en la capacidad (OA).
La prueba consiste en aplicar bajo voltaje por uno de los devanados del
transformador, mientras el otro devanado se mantiene cortocircuitado; no se debe
aplicar el voltaje nominal del devanado.
Para determinar el valor del voltaje que se requiere para la prueba, utilizar la
siguiente ecuación:
V = ( V nom del devanado x Z) / 100
Al aplicar el voltaje calculado, circulara la corriente nominal del devanado, se debe
comprobar midiendo la corriente de cada fase.
Si la corriente medida durante la prueba es igual a la nominal, indicará que la
impedancia en placa del transformador es correcta. Por el contrario, si la corriente
medida es diferente a la nominal, el valor de la impedancia marcado en la placa es
incorrecto.
En el campo, por lo general el voltaje de que se dispone es de 220 volts trifásicos.
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70
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
2.9 MANTENIMIENTO A TRANSFORMADORES
Con base en los resultados obtenidos de pruebas realizadas al transformador; el
personal responsable del mantenimiento, tiene los argumentos suficientes para tomar la
decisión de mantener energizado o retirar de servicio un equipo en operación que
requiera mantenimiento.
Para el mantenimiento del equipo, es conveniente considerar los aspectos
siguientes:

Archivo histórico y análisis de resultados obtenidos en inspecciones y pruebas. Es
necesario además considerar las condiciones operativas de los equipos, así como
las recomendaciones de los fabricantes.

Establecer las necesidades de mantenimiento para cada equipo.

Formular las actividades de los programas de mantenimiento.

Determinar actividades con prioridad de mantenimiento para cada equipo en
particular.

Se debe contar con personal especializado y competente para realizar las
actividades de mantenimiento al equipo y establecer métodos para su control.
Mejorando las técnicas de mantenimiento, se logra una productividad mayor y se
reducen los costos del mismo. Los tipos de mantenimientos que se pueden aplicar al
equipo en operación, son los siguientes.
-
Mantenimiento predictivo.
-
Mantenimiento preventivo.
-
Mantenimiento correctivo.
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SAUL MAR AGUILAR
71
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
1. MANTENIMIENTO CORRECTIVO :
Es el tipo de mantenimiento más antiguo,
puesto que permite operar el equipo hasta que la falla ocurra antes de su
reparación o sustitución. Este tipo de mantenimiento requiere poca planeación y
control, pero sus desventajas lo hacen inaceptable en grandes instalaciones, ya
que el trabajo es realizado sobre una base de emergencia, la cuál resulta en un
ineficiente empleo de la mano de obra y ocasiona interrupciones del servicio.
2. MANTENIMIENTO PREVENTIVO :
Las actividades de mantenimiento
preventivo tiene la finalidad de prevenir que el equipo falle durante su periodo de
su vida útil y la técnica de su aplicación, se apoyo en experiencias de operación
que determinan que el transformador después de pasar el período de puesta en
servicio reduce sus posibilidades de falla.
3.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO : El tipo de mantenimiento predictivo tiene
como finalidad combinar las ventajas de los dos tipos de mantenimientos
anteriores; para lograr el máximo tiempo de operación del transformador, se
aplican técnicas de revisión y pruebas más avanzadas, requiere de controles
rigurosos para su planeación y ejecución. Además durante los últimos años se
han venido desarrollando diversas técnicas de diagnostico tanto en la línea
como por muestreo que no requiere desenergizar al equipo primario difiriendo
los períodos de atención de aquellas pruebas tradicionales consideradas dentro
del mantenimiento predictivo y que requieren necesariamente sacar de servicio
el equipo.
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
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72
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
3.0 SECADO, PURIFICACIÓN Y DESGASIFICACIÓN DEL ACEITE
PARA TRANSFORMADOR.
ALCANCE:
Este procedimiento describe los métodos más utilizados actualmente para secado
de transformadores de potencia y reactores para puesta en servicio en campo; así
como en talleres propios, habilitados por las Regiones de Transmisión para reparación
de transformadores que han sufrido alguna falla durante su operación.
PRINCIPIOS TEÓRICOS.
Los aislamientos sólidos de los transformadores de potencia, están compuestos
principalmente por papel, cartón y madera, los cuales llegan a representar el 95% de
estos aislamientos. Estos materiales en sus diferentes tipos y variantes, son altamente
higroscópicos, conteniendo de 8 a 10% de su peso en humedad, en condiciones de
saturación.
3.0.1 HUMEDAD: El papel aislante tiene una gran afinidad por el agua y mucho menor
por el aceite aislante, por lo que generalmente absorberá agua además de aceite.
La cantidad de agua en el papel siempre será mayor que en el aceite, el papel seco
absorbe agua más rápidamente que el papel impregnado de aceite, el cual tiene un
rango más bajo de absorción de humedad. El agua dentro del papel afecta la rigidez
dieléctrica, el factor de potencia, envejecimiento y rigidez mecánica. El efecto sobre la
rigidez dieléctrica del papel impregnado en aceite se muestra en la fig. 3.1.
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
73
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
3.0.2 ELIMINACIÓN DE HUMEDAD:
Para eliminar el agua presente en los aislamientos es necesario transformarla en
vapor y expulsarla a la atmósfera. Lo anterior se puede lograr con calor, aumentando la
temperatura hasta el punto de ebullición del agua o disminuir la presión atmosférica,
hasta el punto de lograr la ebullición de la misma, a temperatura ambiente.
La aplicación de vació tiene dos propósitos:
a) Expansión y extracción del gas (en su mayoría aire) contenido dentro de un
espacio cerrado. Esta expansión de gas ayuda a la expulsión de la humedad presente.
b) Reducción del punto de ebullición del agua en forma de humedad dentro de los
aislamientos, con lo cual su evaporación se acelera. Al convertirse el agua de vapor,
éste puede ser evacuado rápidamente, junto con los gases, por medio de la bomba de
vacío.
3.1 PURIFICACIÓN DEL ACEITE PARA TRANSFORMADOR
Existen dos métodos comunes para remover la humedad y las partículas o
impurezas mecánicas del aceite de un transformador. Estos métodos son:
1. Separación centrífuga
2. Filtrado
3.1.1 SEPARACIÓN CENTRÍFUGA
Se limpia el aceite de agua e impurezas mecánicas o partículas, haciendolo girar a
alta velocidad en un aparato llamado “Centrifugo de aceite ” o “Purificador”:
Este aparato consiste principalmente de un tambor purificador o separador que en
su interior tiene cierto número de placas en forma de conos con perforaciones.
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
74
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Las placas se colocan en forma de paquetes, una junto a otra en paralelo sobre un eje
común (la separación es del orden de milímetros o fracciones de milímetros). El
propósito de las placas es separar el aceite de manera que se intensifique la
purificación.
El aceite al entrar al separador a través de un ingreso central. El aceite al ser
purificado se bombea al interior del separador y se extrae por medio de dos bombas.
Las impurezas se remueven del aceite en forma intensiva a una temperatura de 50ºC a
50ºC, el separador de aceite esta equipado con un calentador eléctrico. Se tiene un
filtro metálico de malla muy fina que está conectado en la tubería de entrada del aceite
y sirve para capturar partículas y prevenir su entrada al aparato. El tambor separador
está accionado por un motor eléctrico por medio de bandas o engranes. Si el tambor se
acciona a 6800 RPM, se entregan al orden de 1500 litros por hora.
Si el aceite contiene demasiadas impurezas el purificador de aceite se ajusta para
separar el agua en forma preliminar, se hace esto reacomodando las placas del tambor
separador. Si el contenido de impurezas no es muy alto, el aparato se debe ajustar
normalmente, es decir, para separar simultáneamente el agua y las partículas en
suspensión.
1
3
4
2
Fig. 3.1 VISTA EXTERIOR DE UN PURIFICADOR CENTRÍFUGO DE ACEITE
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
75
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
1. Tambor separador
2. Bombas
3. Motor
4. Calentador eléctrico
5. Filtro
Para reducir la aireación del aceite en el proceso de separación centrífuga, se usan
separadores de aceite al vacío, donde el aceite se limpia en vacío.
3.1.2 FILTRADO
Este es un método que actualmente tiene poco uso y básicamente por medio de
este procedimiento el aceite puede purificarse de agua e impurezas de partículas
sólidas, mediante filtros de cartón, haciéndolo pasa a través del filtro por medio de una
bomba que prevé la presión. Tal instalación se llama filtro prensa. Las partículas
contaminadas quedan en las hojas de cartón del filtro.
Las hojas de cartón del filtro son montadas entre las salientes de un marco fundido,
los que en ángulos opuestos dela diagonal tiene aberturas.
Estas aberturas coinciden y forman dos canales, por uno de ellos entra el aceite,
resbalando entre el marco y atravesando el cartón filtran el aceite simultáneamente.
Para intensificar la velocidad de paso de el aceite a través de los filtros de cartón,
aquí se calienta hasta 40º C y 50º C y se somete a una presión de 3 a 5 atmósferas, las
hojas de cartón sucias requieren que la presión sea elevada hasta 6 a 7 atmósferas; en
estas condiciones las hojas de cartón del filtro prensa deben ser sustituidas.
Generalmente las hojas de cartón sirven para 4 horas de trabajo y en los casos
donde el aceite esta exageradamente sucio solamente sirven para 1 hora.
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
76
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
1
3
2
4
9
8
5
7
6
FIG. 3.2 FILTRO - PRENSA
COMPONENTES DE UN FILTRO – PRENSA
1. Volante manual y tornillo de presión.
2. Conjunto de placas y material de filtrado
3. Indicador de presión
4. Conexión de salida del aceite
5. Conexión de entrada del aceite
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6. Bomba
7. Filtro del aceite
8. Motor eléctrico
9. Estructura de soporte
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77
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
A
A
B
a)
B
b)
Los filtros, placas y papel filtro tienen dos agujeros en las esquinas inferiores, el agujero
A sirve para admitir el aceite que va a ser limpiado y el agujero B para descargar el
aceite limpio. Ambas superficies de las placas se encuentran se encuentran
compactadas por sujetadores en V que no alcanzan los filos de las placas y dividen sus
superficies en un gran número de pirámides regulares truncadas.
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SAUL MAR AGUILAR
78
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
3.2 DESGASIFICACIÓN DEL ACEITE PARA TRANSFORMADOR
La presencia del oxígeno atmosférico en el aceite del transformador causa su
oxidación y el deterioro de sus propiedades dieléctricas, debido a la ionización y ruptura
de las inclusiones de gas bajo la acción de campos magnéticos intensos.
Bajo presión atmosférica, el aceite usualmente contiene alrededor del 10% de aire
(en volumen), la proporción de los gases que constituyen el aire disuelto en el aceite del
transformador, difieren del de los gases en el aire en la atmósfera. Es del conocimiento
común que el aire contiene 78% de nitrogeno y 21% de oxigeno, pero el aire disuelto en
el aceite del transformador contiene 69.8% de nitrógeno y 30.2% de oxigeno. También,
la solubilidad del aire en el aceite se incrementa con la temperatura.
Cuando se reparan o instalan transformadores, el aceite se desgasifica bajo vacío
para prevenir su deterioro y envejecimiento prematuro. Previo a la desgasificación, el
aceite se debe secar a no más del 0.001% de humedad (10 g de agua por metro cúbico
de aceite).
El aceite se desgasifica en aparatos especiales, llamados desgasificadores de
vacío. Como una regla, un desgasificador consiste de dos tanques metálicos llenos con
anillos de superficie irregular que incrementan la superficie del aceite que se va a
esparcir. Sobre la cubierta de cada tanque está un rociador, cuyo propósito es distribuir
uniformemente el aceite en el volumen total del tanque.
Los tanques son vaciados por medio de bombas de vacío y mientras fluyen en capas
delgadas bajando hacia la superficie de los anillos, el aceite es desgasificado al 0.04%
de gas (por volumen). Del desgasificador, el aceite va hacia el tanque del
transformador, mientras el tanque es vaciado a la misma presión del desgasificador.
El contenido de aire del aceite, se determina por medio de aparatos especiales de
laboratorio.
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
79
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
El transformadores se llena con el aceite desgasificado hasta el nivel del aceite se
encuentre entre 150 y 200 mm de la cubierta del tanque. El espacio libre sobre el nivel
del aceite se llena con nitrógeno seco.
Las plantas de desgasificación, usan por lo general los modelos portátil y
estacionario para la reparación de transformadores.
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
80
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
4.0 METODOS DE
TRANSFORMADORES.
SECADO
DEL
AISLAMIENTO
EN
4.0.1 GRADOS DE SECADO:
Puesto que la humedad que se encuentran en los aislamientos, afecta
gradualmente sus características dieléctricas, es necesario determinar los límites
máximos permisibles de acuerdo con los niveles de voltaje de los transformadores.
Para transformadores con niveles de voltajes menores a 69 kV, se debe alcanzar
una humedad residual de 0.7%.
Para transformadores con niveles de voltaje entre 69 y 150 kV, se debe alcanzar
una humedad residual de 0.5%.
Para transformadores con niveles de voltaje de 230 y 400 kV, se debe alcanzar una
humedad residual de 0.3%.
4.0.2 MÉTODO CON AIRE CALIENTE.
Este método se aplica excepcionalmente en transformadores de mediana potencial y
tensión, sobre todo en los casos cuando no se puede someter a “altos” vacíos el tanque
del transformador y por lo tanto no son aplicables los procedimientos. En este método la
eliminación de humedad, se realiza por la aplicación directa de calor por medio de aire
a temperaturas altas, no se alcanzan puntos de ebullición, ya que por efecto superficial,
la evaporación sucede a temperaturas más bajas.
4.1 METODO DE AIRE CALIENTE (CERRADO)
1. El tanque del transformador debe ser cubierto completamente (forrado) con lonas
o materiales que puedan servir como aislantes térmicos, para mantener caliente
el núcleo y bobinas.
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81
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
2. En la parte superior del tanque se conecta una manguera de 6 pulgadas de
diámetro para la entrada de aire caliente.
3. Colocar en el interior del tanque, a la altura de la entrada del aire caliente (en
cuanto sea posible), mamparas de asbesto como deflectores, para tratar de
dirigir el flujo de aire.
4. Utilizar un calentador de aire del tipo industrial. También se puede improvisar
uno, por medio de un tambo vacío de 200 L, un grupo de resistencias eléctricas y
un ventilador. De tal manera que se alcance la temperatura especificada y el flujo
necesario, de acuerdo con la guía de la Tabla N0 6.
5. Entre el calentador de aire y el tanque del transformador, se instala una trampa,
para prevenir incendios por el paso de partículas inflamables entre el tanque y el
transformador.
6. El otro extremo de la manguera de 6 pulgadas de diámetro descrita en el punto 2
se conecta al lado de succión del calentador de aire.
7. Instalar una trampa de humedad entre la salida del transformador y la succión
del calentador ésta puede ser un desecador a base de sílica gel.
8. Para un buen control del proceso, se debe mantener la temperatura de entrada
del aire caliente igual a la salida en el escape.
9. Una buena indicación del proceso del secado, son las lecturas de aislamiento
obtenidas con un medidor de resistencia de aislamiento (Megger) y/o uno de
factor de potencial cuyos valores son graficados contra el tiempo y así
determinar el fin del proceso.
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82
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
SECADOR DE
SILICA GEL
TANQUE DEL
TRANSFORMADOR
SOPLADOR
NÚCLEO Y
BOBINAS
TRAMPA
CALENTADOR
ELECTRICO
FIG. 4.1 METODO CON AIRE CALIENTE CIRCUITO CERRADO
4.2
METODO CON AIRE CALIENTE (ABIERTO)
Este método consiste en la colocación del núcleo y bobinas dentro de un recipiente
o en su propio tanque, haciendo pasar a través de los ductos de refrigeración, aire
limpio a una temperatura entre 100 y 110º C.
1. El tanque del transformador debe ser cubierto completamente (forrado) con lonas
o materiales que puedan servir como aislantes térmicos, para mantener caliente
el núcleo y bobinas.
2. En la parte inferior del tanque se conecta una manguera de 6 pulgadas de
diámetro para la entrada de aire caliente.
3. Colocar en el interior del tanque, a la altura de la entrada del aire caliente (en
cuanto sea posible), mamparas de asbestos como deflectores, para tratar de
dirigir el flujo de aire.
4. Utilizar un calentador de aire del tipo industrial. También se puede improvisar
uno, por medio de un tambo vacío de 200 L, un grupo de resistencias eléctricas y
un ventilador.
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83
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
De tal manera que se alcance la temperatura especifica y el flujo necesario de
acuerdo con la guía de la tabla 6 Anexo A.
5. Entre el calentador de aire y el tanque del transformador, se instala una trampa,
para prevenir incendios por el paso de particulas de aceite inflamables entre el
tanque y el transformador.
6. En la parte superior del tanque se abre el registro – hombre, para el escape del
aire caliente a la atmósfera.
7. Para un buen control del proceso, se debe mantener la temperatura de entrada
del aceite caliente, igual a la salida en el escape.
8. Una buena indicación del progreso del secado, son las lecturas de aislamiento
obtenidas con un medidor de resistencia de aislamiento (Megger) y/o con uno de
factor de potencia, cuyos valores son graficados contra el tiempo, y así
determinar el fin del proceso.
SOPLADOR
TANQUE
TRANSFORMADOR
NÚCLEO Y
BOBINAS
TRAMPA
CALENTADOR
ELECTRICO
FIG. 4.2 METODO CON AIRE CALIENTE CIRCUITO ABIERTO
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
4.2.1 METODOS CON ALTO VACIÓ.
Uno de los métodos para secar un transformador dentro de su tanque, consiste en
someterlo a vacíos más altos a temperatura ambiente durante largos periodos de
tiempo, de acuerdo con la expansión y extracción de su humedad a los límites
establecidos.
Para lograr los vacíos muy altos requeridos, es necesario utilizar bombas de vació
el tiempo rotatorio de un solo paso selladas con aceite, capaces de alcanzar vacíos del
orden de 50 micrones (0.05 mm Hg) y en algunos casos, complementar estas bombas
con un soplador (Booster) en estas bombas con las mismas, con lo que es posible
alcanzar hasta un micrón (0.001 mm Hg). Los valores anteriores son los logrados a
drida ciega y los alcanzados dentro del transformador, dependerán de las fugas que se
tengan.
Para la aplicación del método de secado con alto vacío continuo, debe seguirse el
siguiente procedimiento .
Procedimiento.-
1. Desconectar y dejar fuera de servicio el transformador que se va a secar.
2. Extraer completamente su aceite aislante e inyectar nitrógeno seco (punto de
rocío –40ºC).
3. Eliminar los radiadores y el tanque conservador por medio de sus válvulas, en
cuanto sea posible, así como las válvulas o dispositivos de sobrepresión.
4. Medir la humedad residual.
5. Verificar que no haya fuga, aumentando la presión del nitrógeno hasta 10
lbs/plg2, y localizándolas con espuma de jabón.
6. Instalar la bomba de vació conectada al tanque del transformador en su parte
superior, ya sea el registro-hombre o en el tubo de alivio. La tubería de conexión
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
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MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
especial para alto vació debe ser de un diámetro de 2 a 4 pulgadas. Despidiendo
de la capacidad de la bomba, la longitud debe ser lo más corta posible.
7. Entre la bomba de vació y el tanque del transformador, se instalara, en cuanto
sea posible, una trampa de hielo seco, para atrapar la humedad extraída por la
bomba.
8. Expulsar el nitrógeno del tanque hasta tener una presión manométrica de
aproximadamente cero.
9. Poner en servicio la bomba de vació y dejarla operando continuamente, hasta
alcanzar un vació correspondiente a la humedad residual.
10. Cerrar la válvula principal de vació y detener la bomba, verificar el abatimiento de
vació para detectar fugas en el tanque, al tenerse una tendencia “lineal”
pronunciada en la perdida de vació.
11. En caso de haber fugas, es necesario detectarlas y corregirlas. En caso de ser
grandes no podrán ser compensadas con la capacidad de la bomba.
12. Continuar con el proceso, vigilando el progreso en el alto vacío, y por otro lado,
la colección de agua en la trampa, cuando se use. De acuerdo con estos
parámetros, determinar tentativamente el punto en que se alcance el grado de
secado esperado.
13. Detener el proceso y determinar la humedad residual. Si se ha alcanzado el
grado de secado deseado, se da por terminado el proceso .
4.3
MÉTODO CON ALTO VACIÓ Y CALOR
El método de secado con alto vació y calor aplicado, tiene por objeto acelerar la
evolución, expansión y extracción del agua en forma de vapor, obteniéndose el secado
de transformadores en tiempos muy cortos.
El alto vacío se logra de la misma manera que en el método anterior. El calor es
proporcionado por aceite previamente calentado por circulación dentro de resistencias,
y a su vez circulado por dentro del tanque del transformador por un rociador (regadera o
boquillas) bañando los devanados.
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86
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Este método se puede aplicar en dos variantes, dependiendo del equipo disponible
en sitio y de acuerdo con los siguientes métodos.
4.3.1 MÉTODO CONTINUO CON ALTO VACÍO Y CALOR APLICADO
Desconectar y dejar fuera de servicio el transformador que se va a secar.
Extraer completamente el aceite aislante e inyectar nitrógeno seco,(punto de rocío –40º
C).
Eliminar los radiadores y el tanque conservador por medio de sus válvulas o
dispositivos de sobrepresión.
Medir la humedad residual.
Instalar dentro del transformador el sistema de regaderas o boquillas; al efectuar
este trabajo se expulsará el nitrógeno por lo que se deben tomar las mediciones de
seguridad necesarias.
Instalar la tubería y bomba para aceite, así como el grupo de resistencias para su
calentamiento.
Instalar la bomba de vació, conectarla al tanque del transformador en su parte
superior, ya sea en el registro – hombre o en el tubo de alivio, la tubería de conexión
especial para alto vació debe ser de un diámetro de 2 a 4 pulgadas.
Entre la bomba de vació y el tanque del transformador se instalará, en cuanto sea
posible, una trampa de hielo seco, para atrapar la humedad extraída por la bomba.
Verificar las fugas, aumentando la presión del nitrógeno hasta 10 lbs/plg 2, y
localizándolas con espuma de jabón (incluyendo el sistema de aceite).
Poner en servicio la bomba de vació y dejarla operando continuamente, hasta alcanzar
un vació correspondiente a la humedad residual.
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Cerrar la válvula principal de vació y detener la bomba; verificar el abatimiento de
vacío para detectar fugas en el tanque al tenerse una tendencia “lineal” pronunciada en
la pérdida de vacío.
En el caso de haber fugas, es necesario detectarlas y corregirlas. En caso de ser
fugas grandes no podrán ser compensadas con la capacidad de la bomba.
Introducir aceite al transformador, en una cantidad entre 10 y 20% del volumen de
aceite total, procurando que el nivel se mantenga a la altura de la parte inferior de las
bobinas y que tenga como mínimo una altura de un metro.
NOTA: El aceite empleado en el proceso será usado exclusivamente para esto y nunca
se usará como aislante en condiciones normales de operación.
Poner en servicio el sistema o circuito de aceite, hacerlo circular y calentarlo hasta
alcanzar una temperatura máxima estabilizada de 90º C en el aceite.
Poner en servicio la bomba de vacío y continuar con el proceso, vigilando el
progreso en el alto vacío y por otro lado, la colección de agua en la trampa, cuando se
use. De acuerdo con estos parámetros, determinar tentativamente el punto en que se
alcance el grado de secado esperado.
Detener el proceso y determinar la humedad residual alcanzada. Si se ha
alcanzado el grado de secado deseado, se da por terminado el proceso .
4.3.2 MÉTODO CON CICLO CON ALTO VACIÓ Y CALOR APLICADO.
Cuando el método anterior no se pueda realizar de forma continua, por no disponer
de una bomba de aceite, capaz de recircular aceite en condiciones de alto vacío dentro
del transformador, se procede a efectuar ciclos alternados de calentamiento y de vacío.
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88
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1. Suspender la circulación del aceite, deteniendo la bomba y cerrando las válvulas de
entrada y salida de aceite en el tanque del transformador, cuando la temperatura que se
alcance en los devanados sea como mínimo de 70º C.
2. Proceder a poner en servicio la bomba de vacío y mantenerla operando, hasta que la
temperatura en los devanado descienda hasta 30º C.
3. Romper el vació con nitrógeno o aire seco (punto de rocio –40º C) y volver a iniciar
un ciclo de calentamiento con circulación de aceite caliente, hasta alcanzar nuevamente
un mínimo de 70º C en los devanados.
4. Repetir la operación número 2.
5. Continuar con los ciclos necesarios, hasta que los parámetros de medición, de
abatimiento de vació al final de cada ciclo, y el control de agua extraída de la trampa de
hielo seco, indiquen que se ha alcanzado el grado de secado deseado.
6. Detener el proceso y determinar la humedad residual alcanzada. Si se ha logrado el
grado de secado deseado se da por terminado el proceso.
4.3.2.1 VACÍO:
Por definición el termino “vacío absoluto” significa un espacio cuyo contenido de
aire o gases es teóricamente cero.
En la práctica, el término “vacío” se aplica a cualquier espacio, cuyo contenido de
aire o gases provocan presión absoluta, menor que la atmosférica, medida a nivel del
mar. El rango de variación de la presión de los gases, debajo de la atmosférica, es lo
que determina los diferentes “grados” de vació.
4.3.2.2 MEDICION DE VACÍO:
La medición del vacío, más comúnmente usada, es por la presión absoluta
provocada por los gases, medida en términos de columna de mercurio (Hg). Las
unidades pueden ser pulgadas, milímetros o micrones, dependiendo del grado de vacío
medido. A continuación se muestran las unidades y sus equivalencias:
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89
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1 ATMOSFERA = 14.7 lbs/plg2 = 1.033 Kg/cm2
1 ATMOSFERA = 29.92 plg Hg = 760 mm Hg
1 mm Hg = 1 Torr = 1000 micrones Hg.
4.3.2.3 MEDIDORES DE VACIÓ
Existen varios tipos de medidores que pueden usarse en campo para la medición
de vació alcanzado dentro de los tanques de los transformadores y su aplicación
depende del grado de vació que se pretende medir:
a) Medidor Bourdon. Este medidor consiste de un tubo o diafragma, conectado al
sistema bajo vacío, ligado mecánicamente a una aguja, la cual indica la presión
sobre una carátula graduada. Este medidor se emplea generalmente en “bajos”
vacíos (presiones absolutas altas).
b) Medidor de Termopar. Este medidor consta de un par termoeléctrico, encerrado
en un tubo de vidrio o metal, el cual es insertado en el recipiente bajo vacío.
Cualquier cambio de presión, provoca un cambio de temperatura en el termopar,
lo que a su vez provoca un potencial en mV, que convertido a medición de
presión, puede dar lecturas directas en una carátula graduada. Estos medidores
tienen un rango de 1µm Hg a 20 Torrs y se emplean generalmente en “altos”
vacíos (presiones absolutas bajas).
c) Medidor tipo Mc Lead. Este medidor consiste básicamente de un tubo capilar de
vidrio, el cual contiene mercurio; el arreglo o conformación de este tubo depende
de los rangos que se pretendan medir, así como de los diseños de los propios
fabricantes de este medidor.
d) Este tubo se conecta al recipiente bajo vacío, midiendo directamente la presión
absoluta por el peso del mercurio desplazado. Estos medidores son de muy alta
precisión, sus rangos pueden variar desde 20 Torrs hasta 1µm.
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90
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4.3.2.4 CONDUCTANCIA:
Las pérdidas por conductancia en las tuberías o mangueras bajo vacío, pueden ser
relevantes durante un proceso de evacuación de aire y gases para lograr “altos” vacíos.
Es necesario tener presente, que los diámetros de las tuberías bajo vacío, deben ser de
acuerdo con la capacidad de las bombas de vacío, así como la longitud de estas
tuberías o mangueras. Puesto que tanto las mangueras, como las propias tuberías, no
pueden ser directas y rectas entre la bomba de vació y el tanque del transformador, los
cambios de dirección aumentan las pérdidas por conductancia.
Como una regla general se recomienda usar un factor de 10 por cada 90 totales en
cambios de dirección, aplicado al diámetro utilizado y agregado esta cantidad como
longitud extra (pulgadas) de manguera en el calculo de pérdidas.
Cálculos:
C=
C1DP
26
Donde:
C = Conductancia
C1 = Constante
D = Diámetro
P = Presión absoluta (µm)
La ecuación de conductancia en un sistema de vació es:
1
1 1


S SP C
Donde:
S = Capacidad neta de bombeo (cfm)
SP = Capacidad de bombeo (cfm)
C = Conductancia de tubería (cfm)
cfm = pies cúbicos / minuto
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91
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
4.3.2.5 BOMBAS DE VACIÓ
Bombas de pistón rotatorio con sello de aceite.
De la gran variedad de bombas disponibles en el mercado, la unidad más
comúnmente usada para el secado y llenado de transformadores, es la de pistón
rotatorio con sello de aceite de una sola etapa. Estas bombas son capaces de llegar a
una presión de 10 micrones a “brida ciega”, el rango normal de operación es entre 0.05
y 100 Torr. La bomba más común para el secado de transformadores es la de 150 cfm.
4.3.2.6 EFECTO DEL VAPOR DE AGUA
A una temperatura de 21º C el agua comienza a desprenderse del transformador,
así como del núcleo y bobinas, a una presión absoluta de 20 Torr.
Esta agua causa varios problemas en las bombas de vacío, el vapor de agua entra
a la bomba y es mezclado y barrido con el aire alrededor de la carcaza en el punto de
descarga. En este punto la mezcla de vapores es comprimida, ocasionando que el
vapor de agua se condense y se mezcle con el aceite de la bomba. Como el aceite es
recirculado dentro de la bomba y el agua mezclada es expuesta al alto vacío, se vuelve
a evaporar y expandir, ocupando eventualmente la cavidad de la bomba y evitando la
entrada de cualquier cantidad de aire o gases; en este momento se suspende el
proceso de vació sobre el transformador, por lo que el aceite de la bomba debe ser
remplazado.
4.3.2.7 BOOSTER (Reforzador mecánico)
Las bombas de un solo paso, pueden manejar gases y vapores hasta que se
alcanzan presiones de 20 Torr, y que a temperaturas de 21.5º C, el agua empieza a
desprenderse rápidamente de los aislamientos del transformador.
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92
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
El bombeo de grandes cantidades de agua limita severamente la habilidad de estas
bombas para alcanzar y mantener las “bajas” presiones absolutas necesarias para el
secado de transformadores.
En las condiciones mencionadas, se puede usar un Booster, el cual es un soplador
seco, con una presión de 20 Torr o menos en la descarga y no es afectado por vapores
condensables. Estos vapores pasan a través de Booster y son expulsados a la
atmósfera por la bomba de un solo paso, a pesar de que algo de vapor de agua es
retenido y mezclado con el aceite de esta bomba.
Como mencionamos anteriormente, la “alta presión” en la succión de la bomba,
ocasiona que se pueda manejar más agua y consecuencia, la capacidad del sistema
Booster bomba de vacío se ve aumentada considerablemente.
4.3.2.8
TRAMPA FRÍA PARA HUMEDAD
Los requerimientos actuales para lograr un mejor vacío en los procesos de secado
en campo incluyen el uso indispensable de la trampa fría, la cual básicamente sirve
para dos propósitos:
a) Minimiza la contaminación del aceite propio de la bomba e incrementa la
eficiencia de ésta para producir un ”alto” vacío.
b) Proporciona la oportunidad para determinar la condición de secado del
transformador, con la medición de la cantidad del condensado extraído del
mismo.
Existen dos tipos de trampas frías, la de hielo seco y la trampa refrigerante; en esta
última se usa un sistema igual al de los refrigeradores domésticos, ambas deben lograr
temperaturas de –40º C o más bajas, con objeto de condensar los vapores de agua a
muy bajas presiones absolutas.
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
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93
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
La trampa fría, básicamente consiste en dos recipientes, uno es localizado dentro
del otro, en el recipiente interno se coloca acetona y hielo seco. El recipiente externo
tiene dos conexiones, los cuales permiten colocar la trampa en la línea de vacío entre el
transformador y la bomba, los vapores extraídos de la parte activa del transformador,
hacen contacto con la pared excesivamente fría del recipiente interno, condensándose.
La extracción de este condensado, periódicamente permitirá determinar el grado de
secado en el transformador. En la operación de trampas frías, deben tomarse en cuenta
las siguientes recomendaciones:
a) Cuando la capa de hielo sobre la superficie de condensación (fría) excede un
centímetro de espesor, la diferencia de temperatura entre la superficie fría y la de
hielo es muy grande, originando que la condensación del vapor de agua no sea
completa, por lo que parte de este vapor será expulsado a la atmósfera y no es
cuantificado.
b) Al destapar la trampa para cuantificar la humedad, la exposición de
condensación a la atmósfera ocasiona condensación de la humedad presente en
la misma, ocasionando un error en la medición de humedad.
c) Cuando se usa la trampa fría para colectar y retener la humedad, se recomienda
tener dos unidades condensadoras, de tal manera que al quitar una, con el
condensado por cuantificar, se coloca la segunda para continuar el proceso. La
primera unidad que se retiró debe ser colocada inmediatamente en una bolsa de
plástico y sellarla para evitar su exposición a la atmosfera.
4.3.2.9 MEDICION DE TEMPERATURA
La medición de la temperatura de los aislamientos del transformador en proceso de
secado es muy importante, ya que esta representa el parámetro más util para el
contyrol del proceso y sobre todo, para la determinación exacta del grado de secado
alcanzado (humedad residual).
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94
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Esta medición es difícil de realizarse prácticamente en campo, por lo que se
recomiendan los siguientes métodos:
1. Instalar previamente al proceso de secado de una manera provisional, un
mínimo de tres termopares, haciendo contacto directo con el papel y/o cartones
aislantes de las bobinas, localizados estratégicamente de acuerdo al tipo de
bobinas y aislamientos.
Se debe poner especial cuidado en sellar perfectamente la entrada de estos
termopares al tanque del transformador, a través de una brida especial para este
uso.
2. Con la medición de resistencia óhmica, utilizando preferentemente un puente
doble de Kelvin, hacer la conversión de variaciones de resistencia por
temperatura, considerando como base las mediciones a temperatura ambiente.
3. El criterio actualmente utilizado, aunque es el uso general y es el menos
recomendable, debido a que la temperatura de los aislamientos es estimada en
base a las temperaturas indicadas en los termómetros instalado en el circuito de
aceite y en el termómetro ue se encuentra sobre el tanque del transformador.
Esta ultima indicación no es confiable, pues el pozo de medición está en un
medio de alto vacío, que actúa como aislante del calor entre éste y los
aislamientos.
4.3.2.10 RECOMENDACIONES PARA SUPERVISIÓN Y CONTROL
SISTEMA DE VACÍO
Para la instalación del sistema de vacío se deben tomar determinadas
recomendaciones, con objeto de lograr mayor eficiencia en el proceso de secado:
a) Colocación de mangueras o tubería de succión por la parte superior del tanque
del transformador, preferentemente por el tubo de alivio o algún registro –
hombre.
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95
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
b) El medidor del vacío se conecta a la parte superior del tanque del transformador
y no a la tubería de succión, debe contar con una válvula, con objeto de aislar el
medidor después de cada lectura.
c) La succión debe contar con do válvulas, una para el aislamiento del
transformador y la otra conectada directamente a la atmósfera, ésta se usa para
que la bomba de vacío arranque sin carga.
d) Cuando se utilice tubería rígida, debe colocarse un conector flexible entre la
bomba y el transformador.
e) En las conexiones de la succión nunca se debe usar teflón, pues ocasiona
obstrucciones en los conductos de lubricación de la bomba. Se deberá usar
“Loctitte 70”, “Permatex” o algún otro sellador adecuado, preferentemente se
usarán bridas con empaque de neopreno o silicón.
f) La tubería de succión, manguera, válvula y bridas, deben estar completamente
limpias y libres de rebaba de metal, pues ocasionan daños en el pistón de la
bomba y obstruccionan el sistema de circulación de aceite.
SISTEMA DE ACEITE CALIENTE
En el sistema de calentamiento y circulación de aceite se deben tomar
determinados cuidados con su control para proteger el equipo de posibles daños.
a) se instalan dos termómetros de 0 a 150º C cada uno, a la salida del
transformador y otro a la salida de las resistencias.
b) Las resistencias deben tener un termostato confiable, conectado a su circuito de
control de arranque y paro.
c) Se instala un interruptor de flujo entre la bomba y las resistencias y estará
conectado en el circuito de control de éstas.
d) El circuito de control de las resistencias debe contar con un contacto permisivo,
que evitará que estén conectadas cuando la bomba de aceite no funcione.
e) El circuito de control del aceite cuenta con dos válvulas para aislar el tanque del
transformador.
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96
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
f) La bomba de aceite debe ser de características especiales, del tipo de doble
sello de aceite, capaz de mantener la circulación continua de aceite, a través del
tanque que bajo vacío, lo que representa una columna negativa en su succión.
4.3.2.11 FUGAS
Es raro disponer de un detector sensible a fugas en el tanque bajo vacío para uso
en campo, sin embargo, se recomienda el uso del detector de gases halógenos, así
como el detector ultrasónico, que en algunos casos puede ser de utilidad.
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SISTEMA DE BOMBEO
PARA ALTO VACIO
TRAMPA FRIA
PRIMER PASO
BOOSTER
SEGUNDO PASO
BOMBA
ROTATORIA
FIG. 4.3 METODO CONTINUO DE ALTO VACIO
TRAMPA FRIA
MEDIDOR DE VACIO
BOMBA PARA
RECIRCULACIÓN
DE ACEITE
PRIMER PASO
BOOSTER
SEGUNDO PASO
BOMBA
ROTATORIA
CALENTADOR
ELECTRICO
FIG. 4.3.2 METODO CONTINUO CON ALTO VACIÓ Y CALOR APLICADO
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COSTOS
Se realiza la cotización de precios de material a utilizar en cada prueba, la
cotización de la renta de maquinaria y equipo (para realizar las pruebas), el salario
mínimo propuesto en la región por jornada para cada trabajador según su rango.
Calculo de tiempo para realizar cada prueba. Cada prueba dura aproximadamente
2 horas con 30 minutos y una jornada es de 8 horas por lo tanto se realizan 3 pruebas
por jornada. Se calcula el salario para los trabajadores dividiendo el total de la jornada
entre tres para saber así el costo del personal por prueba. Tomando en cuenta esto se
realiza el costo de la renta por las horas que se va a utilizar la maquinaria y la cantidad
de material que se va a necesitar así podemos saber el costo total del material, la suma
de estos totales nos da el precio unitario por prueba.
Estas pruebas se deben realizar cada 6 meses como mantenimiento y protección
para los transformadores en uso.
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100
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INGENIERIA ELÉCTRICA
MANTENIMIENTO ELÉCTRICO
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA OBRAS POR CONTRATO
OBRA: PRUEBAS Y MANTTO PARA TRANSFORMADORES
Concepto: Realizar prueba de resistencia de aislamiento
JORNADA DE 8 HORAS
MATERIALES
Solvente dieléctrico
Trapo de algodón
Estopa
21.05 % DE INDIRECTOS Y UTILIDAD
MANO DE OBRA ( INC. IND. Y UTL. )
INGENIERO ELECTRICISTA
CABO DE OFICIOS
OPRIO. ESPTA. ELECTA.
OPRIO. 1a. ELECTA.
AYTE. OPRIO. ESPTA. ELECTA.
AYTE. OPRIO. ELECTA.
OBRERO GENERAL
RENDIMIENTO
MAQUINARIA ( INC. IND. Y UTL. )
CAMION PLATAFORMA 3.5 TONELADAS
HERRAMIENTA MENOR
MEGGER
F.P.
PROBADOR RIGIDEZ DIELECTRICA
T.T.R.
RENDIMIENTO
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
Partida: 1
UNIDAD: Pieza
CANTIDAD
0.50
0.50
0.50
UNI
Litro
Kilo
Kilo
COSTO DIR
IMPORTE
$
35.75 $
17.88
$
19.80 $
9.90
$
6.00 $
3.00
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
SUMA
$
30.78
IMPORTE POR MATERIALES
CANTIDAD UNI
SALARIO
IMPORTE
JOR $ 256.00 $
1 JOR $ 173.12 $
173.12
1 JOR $ 163.52 $
163.52
JOR $ 152.72 $
1 JOR $ 109.60 $
109.60
JOR $ 105.76 $
JOR $
98.96 $
SUMA
$
446.24
3 IMPORTE POR MANO DE OBRA
CANTIDAD UNI
RENTA
IMPORTE
4 HR $
78.98 $
315.92
8 HR $
30.64 $
245.12
8 HR $
20.00 $
160.00
HR $
30.00 $
HR $
40.00 $
HR $
35.00 $
$
SUMA
$
721.04
3
IMPORTE POR MAQUINARIA
PRECIO UNITARIO
SAUL MAR AGUILAR
$
37.25
$
148.75
$
$
240.35
426.35
101
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
INGENIERIA ELÉCTRICA
MANTENIMIENTO ELÉCTRICO
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA OBRAS POR CONTRATO
OBRA: PRUEBAS Y MANTTO PARA TRANSFORMADORES
Concepto: Realizar prueba de relacion de transformación
JORNADA DE 8 HORAS
MATERIALES
Estopa
Alambre de cobre Cal. 4 AWG
Solvente dieléctrico
Trapo de algodón
21.05 % DE INDIRECTOS Y UTILIDAD
MANO DE OBRA ( INC. IND. Y UTL. )
INGENIERO ELECTRICISTA
CABO DE OFICIOS
OPRIO. ESPTA. ELECTA.
OPRIO. 1a. ELECTA.
AYTE. OPRIO. ESPTA. ELECTA.
AYTE. OPRIO. ELECTA.
OBRERO GENERAL
RENDIMIENTO
MAQUINARIA ( INC. IND. Y UTL. )
CAMION PLATAFORMA 3.5 TONELADAS
HERRAMIENTA MENOR
MEGGER
F.P.
PROBADOR RIGIDEZ DIELECTRICA
T.T.R.
RENDIMIENTO
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
Partida: 2
UNIDAD: Pieza
CANTIDAD
0.5
0.25
0.5
0.5
UNI COSTO DIR
IMPORTE
Kilo
6.00 $
3.00
Kilo
32.94 $
8.24
Litro
35.75 $
17.88
Kilo
19.80 $
9.90
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
SUMA
$
39.01
IMPORTE POR MATERIALES
CANTIDAD UNI SALARIO
IMPORTE
JOR $ 173.12 $
1 JOR $ 173.12 $
173.12
1 JOR $ 163.52 $
163.52
JOR $ 152.72 $
1 JOR $ 109.60 $
109.60
JOR $ 105.76 $
JOR $
98.96 $
SUMA
$
446.24
3 IMPORTE POR MANO DE OBRA
CANTIDAD UNI
RENTA
IMPORTE
4 HR $
78.98 $
315.92
8 HR $
30.64 $
245.12
HR $
20.00 $
HR $
30.00 $
HR $
40.00 $
8 HR $
35.00 $
280.00
$
SUMA
$
841.04
3
IMPORTE POR MAQUINARIA
PRECIO UNITARIO
$
47.22
$
148.75
$
$
280.35
476.31
SAUL MAR AGUILAR
102
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
INGENIERIA ELÉCTRICA
MANTENIMIENTO ELÉCTRICO
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA OBRAS POR CONTRATO
OBRA: PRUEBAS Y MANTTO PARA TRANSFORMADORES
Concepto: Realizar prueba de rigidez dielectrica del aceite aislante
JORNADA DE 8 HORAS
MATERIALES
Estopa
Solvente dieléctrico
Trapo de algodón
21.05 % DE INDIRECTOS Y UTILIDAD
MANO DE OBRA ( INC. IND. Y UTL. )
INGENIERO ELECTRICISTA
CABO DE OFICIOS
OPRIO. ESPTA. ELECTA.
OPRIO. 1a. ELECTA.
AYTE. OPRIO. ESPTA. ELECTA.
AYTE. OPRIO. ELECTA.
OBRERO GENERAL
RENDIMIENTO
MAQUINARIA ( INC. IND. Y UTL. )
CAMION PLATAFORMA 3.5 TONELADAS
HERRAMIENTA MENOR
MEGGER
F.P.
PROBADOR RIGIDEZ DIELECTRICA
T.T.R.
RENDIMIENTO
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
Partida: 3
UNIDAD: Pieza
CANTIDAD
0.5
0.5
0.5
UNI COSTO DIR
IMPORTE
Kilo
6.00 $
3.00
Litro
35.75 $
17.88
Kilo
19.80 $
9.90
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
SUMA
$
30.78
IMPORTE POR MATERIALES
CANTIDAD UNI
SALARIO
IMPORTE
JOR $ 256.00 $
1 JOR $ 173.12 $
173.12
1 JOR $ 163.52 $
163.52
JOR $ 152.72 $
1 JOR $ 109.60 $
109.60
JOR $ 105.76 $
JOR $
98.96 $
SUMA
$
446.24
3 IMPORTE POR MANO DE OBRA
CANTIDAD UNI
RENTA
IMPORTE
4 HR $
78.98 $
315.92
8 HR $
30.64 $
245.12
HR $
20.00 $
HR $
30.00 $
8 HR $
40.00 $
320.00
HR $
35.00 $
$
SUMA
$
881.04
3
IMPORTE POR MAQUINARIA
PRECIO UNITARIO
SAUL MAR AGUILAR
$
37.25
$
148.75
$
$
293.68
479.68
103
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
INGENIERIA ELÉCTRICA
MANTENIMIENTO ELÉCTRICO
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA OBRAS POR CONTRATO
OBRA: PRUEBAS Y MANTTO PARA TRANSFORMADORES
Concepto: Realizar prueba de factor de potencia
JORNADA DE 8 HORAS
MATERIALES
Estopa
Solvente dieléctrico
Trapo de algodón
21.05 % DE INDIRECTOS Y UTILIDAD
MANO DE OBRA ( INC. IND. Y UTL. )
INGENIERO ELECTRICISTA
CABO DE OFICIOS
OPRIO. ESPTA. ELECTA.
OPRIO. 1a. ELECTA.
AYTE. OPRIO. ESPTA. ELECTA.
AYTE. OPRIO. ELECTA.
OBRERO GENERAL
RENDIMIENTO
MAQUINARIA ( INC. IND. Y UTL. )
CAMION PLATAFORMA 3.5 TONELADAS
HERRAMIENTA MENOR
MEGGER
F.P.
PROBADOR RIGIDEZ DIELECTRICA
T.T.R.
RENDIMIENTO
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
Partida: 4
UNIDAD: Pieza
CANTIDAD
0.5
0.5
0.5
UNI COSTO DIR
IMPORTE
Kilo
6.00 $
3.00
Litro
35.75 $
17.88
Kilo
19.80 $
9.90
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
SUMA
$
30.78
IMPORTE POR MATERIALES
CANTIDAD UNI SALARIO
IMPORTE
JOR $ 256.00 $
1 JOR $ 173.12 $
173.12
1 JOR $ 163.52 $
163.52
JOR $ 152.72 $
1 JOR $ 109.60 $
109.60
JOR $ 105.76 $
JOR $
98.96 $
SUMA
$
446.24
3 IMPORTE POR MANO DE OBRA
CANTIDAD UNI
RENTA
IMPORTE
4 HR $
78.98 $
315.92
8 HR $
30.64 $
245.12
HR $
20.00 $
8 HR $
30.00 $
240.00
HR $
40.00 $
HR $
35.00 $
$
SUMA
$
801.04
3
IMPORTE POR MAQUINARIA
PRECIO UNITARIO
SAUL MAR AGUILAR
$
37.25
$
148.75
$
$
267.01
453.01
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
APORTACIONES O CONTRIBUCIONES AL DESARROLLO
El transformador ha ido evolucionando a medida que la tecnología y el
mejoramiento de las características de los materiales aplicados en la fabricación
de transformadores lo permiten, así como han mejorado los diseños existentes
para transformadores con un notable incremento en la capacidad y confiabilidad.
El mantenimiento de los transformadores de potencia toma una primordial
importancia asegurado la calidad del servicio al cliente y prolongando la vida útil
de los mismos.
Las diversas instituciones encargadas de la creación y estandarización de
normas para el diseño, fabricación, pruebas, mantenimiento, transportación,
almacenamiento y puesta en servicio de transformadores han hecho lo posible
para cumplir con todos los requerimientos para un buen servicio. Los resultados
obtenidos de las pruebas, deben cumplir con valores aceptables, siendo la base
para decidir la puesta en servicio del equipo o si este, se encuentra en operación
y requiere mantenimiento.
El contenido de este manual, proporciona los elementos fundamentales de
información, como apoyo en la manera de efectuar pruebas al transformador, o
con la información que contiene, interpretar y evaluar resultados de la misma.
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
105
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
BIBLIOGRAFÍA
1. MAQUINAS ELECTRICAS
STEPHEN J. CHAPMAN 3a EDICION
Mc GRAW – HILL, 2000
2. MAQUINAS ELECTRICAS ROTATIVAS Y TRANSFORMADORES
DONALD V. RICHARDSON 4ª EDICIÓN
HISPANOAMERICANA, 1997
3. FUNDAMENTOS DE INSTALACIONES DE MEDIANA
Y ALTA TENSIÓN
GILBERTO ENRIQUEZ HARPER 2ª EDICIÓN
LIMUSA, 2001
4. TRANSFORMADORES: DE POTENCIA DE MEDIDA
Y DE PROTECCIÓN
ENRIQUE RAS OLIVA 7ª EDICIÓN
ALFAOMEGA, 1995
5. EL LIBRO PRÁCTICO DE LOS GENERADORES ,
TRANSFORMADORESY MOTORES ELÉCTRICOS
GILBERTO ENRIQUES HARPER
LIMISA NORIEGA, 2000
6. www.ing.unlp.edu
7.
www.mineduc.cl
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
106
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
TABLAS DE INFORMACION
Tabla No 1 Comparación rigidez-frecuencia
Frecuencia
60
120
200
300
400
500
Tabla No 2
Rigidez
Dieléctrica
100%
91%
85%
81%
77%
72%
ACCESORIOS PARA TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
50 a 60 ciclos, hasta 1000 KVA
ACCESORIOS
9 Y 15 KVA
15000 Volts
o menos
Válvula para drenaje de ½” ...............
SI
.........
.........
.........
.........
SI
SI
.........
........
........
SI
SI
........
.........
..........
SI
........
.........
..........
SI
SI
SI
SI
SI
........
.........
...........
opcional
SI
SI
SI
SI
SI
SI
SI
SI
SI
SI
SI
SI
.......
.......
.......
SI
Aceite aislante necesario ....................
SI
SI
SI
SI
Agujero de mano para inspección y
cambio de conexión ...........................
SI
SI
SI
SI
Válvula combinada para drenaje
Y muestreo
.................................
Válvula combinada para drenaje,
muestro y adaptación para la
conexión inferior del filtro-prensa .......
Indicador de nivel de aceite ...............
Indicador circular de temperatura para
el aceite
.........................................
Cambiador de derivaciones sin carga,
de operación interior y accionamiento
rápido ..............................................
Cambiador de derivaciones sin carga,
operación simultanea con manija
exterior montada en la tapa del
transformador y con provisión para
asegurarse con candado ....................
Conector para la tierra del tanque .....
Placa de características con diagrama
de conexiones ..................................
Ganchos
para
levantar
el
transformador ....................................
Ganchos
para
levantar
el
transformador y para la tapa principal
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
30 A 150 KVA
225 A 1000 K
15000 Volts
Más de
TODO
o menos
15000 Volts VOLTAJE
SAUL MAR AGUILAR
107
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Tabla No 3 Tabla de corrección
Temperatura
de la
resistencia en
la prueba ° C
23.5
TENSION
Constante
(V/ div)
7.5
 0.05
150
7.5
 0.05
150
CORRIENTE
Lectura
(div)
VoH
22.3
1.115
112.2
112.1
1.121
112.0
1.12
Constante
(A/div)
15
 0.01
150
15
 0.01
1.122
150
122.4
RESISTENCIA
Lectura
(div)
Amp
122.5
12.5
0.0911
122.5
12.25
0.0915
122.5
12.25
0.09145
122.4
12.24
0.0915
VALOR MEDIO MEDIDO
Resistencia
0.0914
Tabla No 5 Valores mínimos aceptables de índices de polarización
AISLAMIENTO
VALOR
CLASE A
1.5
CLASE B
2.0
CLASE C
2.0
Tabla N0 6 Guía de flujo de aire necesario
AREA EN LA BASE DEL
TANQUE
3.00 m2
6.00 m2
10.00 m2
12.00 m2
15.00 m2
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
FLUJO DE AIRE
NECESARIO
1000 cfm
2000 cfm
3000 cfm
4000 cfm
5000 cfm
cfm = pies cúbicos/ min
SAUL MAR AGUILAR
108
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
TABLA NO 4 CORRECCIONES POR TEMPERATURA A 20 º C
DEL FACTOR DE POTENCIA A ACEITES
TEMPERATURA
EN º C
FACTOR DE
CORRECCION
10
14
16
18
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
37
38
39
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
64
68
70
1.38
1.24
1.16
1.08
1.00
0.96
0.91
0.87
0.83
0.79
0.76
0.73
0.70
0.67
0.63
0.60
0.58
0.56
0.53
0.51
0.47
0.45
0.44
0.42
0.38
0.36
0.33
0.30
0.28
0.26
0.23
0.21
0.19
0.17
0.15
0.13
0.12
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
109
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
DEPTO. MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES
INGRIA. ELECTROMECÁNICA
- GRUPO: ING. ELÉCTRICA TALLER ELÉCTRICO
PRUEBA DE TRANSFORMADOR
SERVICIO DE ESTACION
SUBESTACIÓN AREA DE CRUDOS TR –3______________________
MARCA IEM –WESTHINGHOUSE VOLTAJE 6600-2400__CAPACIDAD 7500___KVA
NO SERIE 26-A-308-3__
IMPEDANCIA __ __________________________
TEMP. ACEITE __25__ºC TEMP. AMB. __25____oC FECHA __8-DIC-92___
1. RESISTENCIA DE AISLAM IENTO (VALORES EN M EGOHM S)
INDICES :
POLARIZACIÓN :
CONEXIONES DE PRUEBAS
LINEA
GUARDA
TIERRA
TIEM PO
DE
PRUEBA
M INUTOS
1/4
1/2
3/4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
ALTA
ALTA
BAJA
BAJA
BAJA + TANQUE
ALTA + TANQUE
10/1 = 1.6
M EDIDA
780
950
1080
1170
1500
1600
1750
1900
1900
1900
1900
1900
1900
LECTURAS
M ULTICORREGI
PLICADA
3900
4750
5400
5850
7500
8000
8750
9500
9500
9500
9500
9500
9500
M EDIDA
DA- 20C
5070
6175
7020
7605
9750
10400
11375
12350
12350
12350
12350
12350
12350
650
780
870
950
1120
1250
1300
1350
1390
1400
1430
1460
1490
LECTURAS
M ULTICORREGI
PLICADA
3250
3900
4350
4750
5600
6250
6500
6750
6950
7000
7150
7300
7450
M EDIDA
DA- 20C
4225
4070
5655
6175
7280
8125
8450
8775
9035
9100
9295
9490
9685
260
270
275
280
290
310
330
360
380
395
395
395
395
(M INIM O = 1.5)
LECTURAS
M ULTICORREGI
PLICADA
1040
1080
1100
1120
1160
1550
1650
1440
1520
1580
1580
1580
1580
ABSORCIÓN :
DA- 20C
1352
1404
1430
1456
1508
2015
2145
1872
1976
2054
2054
2054
2054
60/30 = 1.2
(M INIM O = 1.4 )
M EGGER
MARCA : BIDDLE
N DE SERIE : 1
MULTIPLICADOR :
5
5
4
2 . RELA CION DE TRA NSFORM A CION(T.T.R.)
ROJO
NEGRO
H-X
H-X
TA P No 1
TA P No 2
TA P No 3
TA P No 4
4 8 .5 4 9
H-X
H-X
4 8 .5 4 9
H-X
H-X
4 8 .5 4 8
TA P No 5
4 8 .5 5 2
PROM EDIOS
DA TOS PLA CA
(TEORICA )
4 8 .5 0 3
0 .1 0
%DIFERENCIA
%DIF. M A X IM A PERM ISIB LE = 0 .4 %
3 . RIGIDEZ DIELECTRICA DEL A CEITE A ISLA NTE (KV )
COPA TEM P C
NUM ERO
1
25
PROM E-
PRUEB A DE RUPTURA
1
2
3
DIO 1 -2 -3
38
38
38
38
2
3
RUPTURA KV MINIMA ACEPTABLE DEL ACEITE 30 KV
PROMEDIO TOTAL 38 KV
NOTA: PRUEBA NO 1 DEJARLA REPOSAR 9 MINUTOS Y PRUEBAS 2 Y 3 UN MINUTO
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
SAUL MAR AGUILAR
110
MANUAL DE PRUEBAS Y MANTTO. PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA
DEPTO. MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES
INGRIA. ELECTROMECÁNICA
- GRUPO: ING. ELÉCTRICA TALLER ELÉCTRICO
PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA
TRANSFORMADOR
SERVICIO DE ESTACION
SUBESTACIÓN AREA DE CRUDOS TR –3______________________
MARCA IEM –WESTHINGHOUSE VOLTAJE 6600-2400__CAPACIDAD 7500___KVA
NO SERIE 26-A-308-3__
IMPEDANCIA __ __________________________
TEMP. ACEITE __25__ºC TEMP. AMB. __25____oC FECHA __8-DIC-92___
P
R
U
E
B
A
%FACTOR DE
CONEXIONES DE PBA.
M ULTIVOLTS
AM PERES
M ILIWATTS
M ULT.
M . W.
M EDIDO
A 20 C
M
I
D
E
POTENCIA
T.A.T
SELEC
LECTU
TOR
RA
T.B.T
LECTU
M ULT.
M .V.A
pt
RA
1
H
X
GROUND
66.5
200
13300
39.5
2
79
0.6
0.47
CH+CHL
2
H
X
GUARDA
62
100
6200
32
2
64
1.03
0.81
CH+CHL
3
H
X
UST
CHL
4
X
H
GROUND
CL+CHL
5
X
H
GUARDA
CL+CHL
6
X
H
UST
CHL
* NOTA : KV DE PRUEBA
PBA DE
ACEITE
KV DE
PRUEBA
PRUEBA
M ILIVOLTTAM PERES
LECTURA
M ULT.
M VA.
%FAC. DE
POTENCIA
M ILIWATTS
LECTURA
M ULT.
M . W.
M EDIDO
TEM P.
A 20 C
1
C
2
C
3
C
ACEITE
TRANSFORMADOR EN ASKAREL
TRANSFORMADOR EN ACEITE
FACTOR DE POTENCIA
EXCELENTE 0.5%
LIMITE  1%
A 20O C

FACTOR DE
POTENCIA
NUEVO 0.05%
A 20 OC
BUENO 0.5%
FACTOR DE POTENCIA
MÁXIMO A 20 O C = 3 %
NOTA : OBTENER LOS FACTORES DE CORRECIÓN A TEMPETATURA
DE LAS TABLAS ANEXAS
PROBADOR DE F.P. MARCA MEU - 2500____
ARLETTE IRINA NORIEGA GARCIA
o
N DE SERIE ___1038____
SAUL MAR AGUILAR
111