ansi-iec c57.12.01-c57.12.91 pruebas trafos secos

8/10/2019 ANSI-IEC C57.12.01-C57.12.91 Pruebas Trafos Secos

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Companyname-1-

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/2013

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Normas ANSI/IEEEC57.12.01-1998 y

C57.12.91-1995

PRUEBAS DETRANSFORMADORESSECOS


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Co

mpanyname

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PRUEBAS DE TRANSFORMADORES SECOS

Aplica a todos los transformadores secos de distribucion ypotencia

Exceptuando los transformadores:

de instrumentos,

reguladores de voltaje,

para hornos de arco,

rectificadores

transformadores especiales

y de mineria.


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Companyname

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PRUEBAS DE TRANSFORMADORES SECOS

Tabla 15 de la norma IEEE C57.12.01-1998, Pruebas de rut ina , diseo

y otras para transformadores secos.

Grupos

500kVA y menores

501kVA y mayores

Pruebas

Pruebas de rutina

Pruebas de diseo

Otras pruebas


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Companyname

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PRUEBAS DE RUTINA

Transformadores 500kVA y menores

Relacin de transformacin Polaridad y relacin de fase

Prdidas sin carga y corr iente de excitacin al 100% y 110%del voltaje nominal yfrecuencia nominal.

Prueba dielctrica Tensin aplicada

Tensin inducida

Descargas parciales

Prueba mecnica de fugas para transformadores sellados

Transformadores de 501kVA y mayores

Las anteriores mas,

Medida de resistencia de todos los devanados Impedancia, perdidas con carga a valores nominales


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Companyname

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PRUEBAS DE DISEO


Medida de resistencia de todos los devanados Impedancia, perdidas con carga a valores nominales

Aumento de temperatura

Impulso

Descargas Parciales

Nivel de ruido audible Mecnica de presin, para tanques sellados


Aumento de temperatura

Impulso

Nivel de ruido audible

Mecnica de presin, para tanques sellados


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Companyname

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OTRAS PRUEBAS


Impedancia, perdidas con carga a valores nominales Impulso

Aislamiento Factor de potencia

Resistencia de aislamiento

Descargas parciales

Capacidad de corto circuito


Impedancia, perdidas con carga a valores nominales

Impulso

Aislamiento Factor de potencia

Resistencia de aislamiento

Descargas parciales

Nivel de ruido

Capacidad de corto circuito


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Companyname

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Notas importantes de la tabla 15

a. Puede aplicarse muestreo en la prueba de corriente de excitacin

y perdidas en vacio, el los transformadores de 500kVA o menores

b. Cuando la prueba de impulso sea requerida esta debe preceder a

las pruebas de tension aplicada y tension inducida

c. La prueba de descargas parciales puede ser hecha en los

devanados de todos los transformadores secos, pero son

consideradas pruebas de rutina en los transformadores por

encima de 1.2kV con aislamiento slido y/o encapsulados en

resina como parte del sistema de aislamiento.


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Companyname

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RUTINA - MEDIDA DE RESISTENCIA

Para qu se usa la medida de resistencia

Clculo de I 2R de las prdidas de los arrollamientos. Clculo de la temperatura de los arrollamientos durante la prueba de

calentamiento.

Determinacin de la temperatura fria

No se debe asumir que los devanados estn a temperatura ambiente

Todas las temperaturas internas medidas por sensores no deben diferir enmas de 2 C de la temperatura ambiente.

La temperatura ambiente no debe cambiar en mas de 3 C por tres horas.

El transformador debe permanecer en la misma area mnimo 24 horas y noaplicarse ni voltaje ni corriente 24 72 horas, dependiendo del tamao.

Mtodos

Puentes o Intrumentos dig itales de alta precisin,

Se usan con valores de resistencia hasta 10000 Ohmios y cuando lacorr iente nominal del transformador a medir es menor de 1 Amp.

de Wheatstone, R >1 Ohm ,

Kelvin R < 1 Ohm


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Companyname

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RUTINA - MEDIDA DE RESISTENCIA

Mtodos ( cont.)

Batera, Volt metro-Ampermetro, ley de ohmSe usa cuando la corriente del devanado es superior a 1 A

Minimizar el error con inst rumentos anlogos de alta deflexin

Matener la misma polaridad del nucleo durante todas las medidas de resistencia.

Los cables de los instrumentos de medida deben ser independientes yconectados lo mas cerca al a los terminales del devanado medido.

Las lecturas no deben ser tomadas hasta que el voltaje y la corriente seanestables.

La corriente usada no debe exceder el 15% de la nominal del devanado.

Valor corregido de la Resistencia

La medida es corregida a 75C u 85 C, segun aumento de temperaturaestablecido de 55 C o 65 C.

Rs = Rm { (Ts + Tk) / (Tm + Tk) }

Rm = resistencia medida a temperatura Tm

Ts = temperatura a corregir.

Tk = 234.5 C para Cobre, 225 C para Aluminio


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Companyname

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RUTINA POLARIDAD

Mtodos

Deflexin por induccin Batera, + en H1

Voltmetro anlogo en el secundario= + en X1

Deflexin positiva = polaridadaditiva

Aplicando voltaje AC

Para relacin de vueltas menor de30:1

Corto H1 X1

Voltmetro en H2 X2

Voltaje entre H1-H2

Lectura mayor a V aplicadopolaridad aditiva

Arrollamientos

Polaridad PolaridadSustractiva Aditiva


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Companyname

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RUTINA POLARIDAD

Por comparacin

Con un transformador de polaridadconocida

Paralelo en el lado de alto vol taje

Conexin de X2 de los dos trfx.

Voltmetro entre los X1

Apli car voltaje reducido en elprimario

Lectura cero o despreciable ind icapolaridad igual en los dostransformadores.

Por puente de relacin.

Fuente

Transformador en

Prueba

Transformador con la

relacin conocida


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Companyname

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RUTINA POLARIDAD

NORMA

200kVA y menores con 8660V o menos en el primario, polaridad ADITIVA,

Los dems sustractiva.

Se debe mostrar en la placa

Importancia de la Polaridad

Cuando se van a conectar transformadores en paralelo o en bancos dedos o mas.


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Companyname

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RUTINA RELACION DE FASE

La funcin del transformador es transformar potencia de un nivel de tesion aotro. La prueba asegura que el transformador tenga las vueltas adecuadaspara producir las tensiones requeridas.

Norma

V1/R1 = V2/R2 , R = nmero de vueltas

En condicin de vacio , a tensin y frecuencia nominal.

Mtodos

Voltmetro

Apli cando un voltaje en el p rimario

Leyendo el voltaje en el secundario

Voltaje primario aplicado / Voltaje secundario leido

Comparacin con uno conocido

Conexin en paralelo en el pr imario

Lectura de voltajes en el secundario

Puente de relacin

TTR

Desviacin Permitida

0.5%

Transformador en

Prueba

Transformador en

Prueba

Fuente

Fuente


relacin conocida


relacin conocida


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Companyname

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RUTINA RELACION DE FASE

La funcin del transformador es transformar potencia de un nivel de tesion aotro. La prueba asegura que el transformador tenga las vueltas adecuadaspara producir las tensiones requeridas.

Norma

V1/R1 = V2/R2 , R = nmero de vueltas

En condicin de vacio , a tensin y frecuencia nominal.

Mtodos

Voltmetro Apli cando un voltaje en el p rimario

Leyendo el voltaje en el secundario

Voltaje primario aplicado / Voltaje secundario leido

Comparacin con uno conocido

Conexin en paralelo en el pr imario

Lectura de voltajes en el secundario

Puente de relacinTTR = R/R1

Desviacin Permitida

0.5%

Fuente

Transformador en

Prueba

Circuito bsico del puente de Relacin


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Companyname

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DIAGRAMA FASORIAL

Conexin H1 con X1

Aplica tensin confuente trifsica en los

terminales H1,H2,H3

Se hacen las

comparaciones de

tensin .


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C

ompanyname

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RUTINA PERDIDAS SIN CARGA

Ensayo de vacio

Voltaje nominal primario

Circuito abierto en el secundario

I excitacin en func in de la Inominal

V = voltmetro de lectura promedio(calibrado rms)

AV = volt metro de lectura rmsverdadera.

Tolerancia

10% del valor especificado.

Fuente

Fuente

Fuente


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C

ompanyname

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RUTINA PERDIDAS SIN CARGA I excitacin

Prdidas sin Carga (Excitacin) Prdidas del hierro del ncleo

Prdidas dielctricas en el aislamiento,

Prdidas en los arrollamientos por la circulacin de la Corriente de excitacin,

Importancia

Sirve para verificar el diseo del nucleo.

Costo de la energia. Calidad del acero

Punto de operacin

Norma

Sera capaz de operar sin exceder su aumento de temperatura

5% de sobretensin con kVA nominales con pf=0.8 o mayor

10% sobretensin nominal sin carga en el secundario.


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C

ompanyname

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RUTINA PERDIDAS CON CARGA e IMPEDANCIA

Secundario en corto

Corriente nominal en el primario

I2R, debido a la carga

Prdidas por corrientesparsitas(Eddy)

Inducidas por el flujo ligado en los

devanados. Grapas del ncleo

Pantallas, paredes del tanque

Z como % de la Un

%Z= [%X2+ %R2]1/2

%R = per. Dev /10xkVA

Tolerancias: 7,5% , 2 dev.

10% , 3 dev , autos, zigzag

Fuente

Fuente

Corto


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C

ompanyname

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Correccin por temperatura

I2R aumentan con la temperatura

Por dispersin o parsitas disminuyen con la temperatura

P(T) = Pr(T) + Ps(T)

Pr(T) = Pr(Tm) [(Tk + T)/(Tk + Tm)]

Ps(T) = Ps(Tm)[ (Tk + Tm)/(Tk +T)]

Pr(T) = prdidas I2R en vatios a la temperatura T en C

Ps(T) = prdidas por dispersin en vatios a la T en C

P(T) = prdidas con carga corregidas a la temp T en C

Tk = 234.5 C para cobre, 225 C para aluminio.

Importancia

Prdidas, Para la evaluacin econmica del transformador

Impedancia, Para la operacin en paralelo.


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C

ompanyname

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C

ompanyname

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IMPEDANCIA DE SECUENCIA CERO

Depende de la conexin de los devanados

Depende de la construccin del nucleo

Aplica solo para transformadores con neutro fisico para conexinexterna.

Vex < 30% V L-N,

Iex < In (si no hay delta), si hay delta la corriente no debe llegar aIn.

Zo(%) = 300[E.Ir/Er.I]

E = Voltaje de exitacion medido

Er = Vn fase neutro del devanado exitado

Ir = In por fase del devanado exitado

I = flujo de corriente medido en las 3 fases conectadas en paralelo.


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C

ompanyname

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IMPEDANCIA DE SECUENCIA CERO

Pruebas para determinar el circuito equivalente de secuencia cero

Prueba 1, medida de Z1No

Aplica voltaje al devanado 1 entre los terminales cortocircuitados y el neutro. Los otrosbobinados en cricuito abierto.

Prueba 2, medida de Z2No

Aplica voltaje al devanado 2 entre los terminales cortocircuitados y el neutro. Elbobinado 1 en cricuito abierto.

Prueba 3,medida de Z1Ns

Aplica voltaje al devanado 1 entre los terminales cortocircuitados y el neutro. Losterminales del devanado 2 en corto, los otros devanados abiertos o en corto.

Prueba 4, medida de Z2Ns(redundante)

Aplica voltaje al devanado 2 entre los terminales cortocircuitados y el neutro. Losterminales del devanado 1 en corto, los otros devanados abiertos o en corto

Z3=[ Z2No(Z1No-Z1Ns)]1/2 = [Z1No(Z2No Z2Ns)]

1/2

Z2 = Z2No Z3 , Z1 = Z1No Z3

Si Z1Noy Z2Noson aprox infinito , Z3 sera aprox infinito


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C

ompanyname

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PRUEBAS DIELECTRICAS

Lo ms importante del transformador es el aislamiento.

Se mide el aislamiento por la resistencia dielectrica

Niveles

Potencial aplicado

Potencial inducido Prueba de Impulso (debe preceder las pruebas de baja frecuencia)

Aislamiento Principal Aislamiento Secundario

Fase a tierra Capa a Capa

Fase a fase Vuelta a Vuelta Primario a secundario seccin a seccin


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C

ompanyname

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Potencial aplicado

60Hz

1 minuto

Primario a fuente

secundario en corto y a tierra

Primario en corto y a tierra secundario a fuente.

Tabla II C.57.12.00

Proposito:

Aislamiento principal a tierra y a

los otros arrollamientos


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C

ompanyname

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Potencial Inducido

Voltaje = 2Vn en potencia, 1.65Vnreducido en distribucin

Frecuencia > 2 Frecuencia

nominal

Duracin segun frecuencia:

120Hz 60 segundos 400Hz 18 segundos

Conexin

Primario a la fuente, secundario

abierto.

Proposito

Aislamiento menor, entre capas


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C

ompanyname

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Onda Completa (BIL)

Representa la perturbacion a cierta distancia del transformador que viaja alo largo de la linea hacia el transformador.

1.2x50us ,

1.2us para alcanzar el pico,

50us para decrecer a la mitad del valor cresta.

Onda Recortada Representa la onda viajera que flamea cerca del transformador

115% del impulso de onda completa

Tiempo minimo de flameo de 1 a 3us de acuerdo al BIL

Frente de Onda

Representa un impacto directo o muy cercano de una descarga atmosfericaen los terminales del transformador.

No aplica a transformadores de Distribucion.

Potencia transformadores > 95kV BIL


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C

ompanyname

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Impulso

Capacidad del aislamiento de soportar frentes de onda por descargas

atmosfericas y de maniobra


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C

ompanyname

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PRUEBA DE IMPULSO

Secuencia de prueba de Impulso

Onda Completa reducida (usada como comparacion)

Dos frentes de onda

Dos ondas recortadas

Una onda completa

Prueba de rutina de impulso para transformadores de distribicin Solo para los terminales de alto voltaje, no secundarios ni neutros.

Metodo 1

Una onda reducida entre el 50% y el 70% del BIL

Una onda completa al 100% del BIL

Deteccin de falla por comparacin de la onda reducida y al 100%,usando la forma de la onda de corriente de tierra o la forma de ondadel voltaje en la impedancia del neutro.

Metodo 2

Dos ondas completas con 100% del BIL.


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C

ompanyname

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PRUEBA DE RUIDO

Mide el nivel promedio de ruido generado por el

transformador energizado a voltaje nominal, frecuencianominal en condicin de vacio.

Las vibraciones del hierro tienen una frecuencia

fundamental de 120 Hz mas armnicos.

Es una prueba opcional

NEMA tabla IV estable los niveles mximos aceptables

en funcin de la potencia nominal. (48db a 56db para

distribucin)


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C

ompanyname

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PRUEBA DE TEMPERATURA

Objetivo: Verificar que se cumplan los limites de

temperatura a una potencia dada.

65C sobre 30 C promedio ambiental

Punto ms caliente < 110 C, no se mide durante la prueba se

toma de pruebas de prototipo.

Se hace simulando la carga nominal

Mtodo ms usado, corto en el secundario

Criterio de tres lecturas sin variacin de temperatura (


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C

ompanyname

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DESCARGAS PARCIALES

Qu las produce:

Secado inapropiado del aislamiento

Aislamiento sobreesforzado

Concentracin de esfuerzos, en bordes del conductor o partes delplano de tierra.

Efecto doble

Dao del aislamiento

Interferencia en las comunicaciones

Niveles admisibles

Tabla VII para transformadores de potencia de 1550kV BIL y menores,

distribucion 150kV de BIL y mayores Distribucion 500kVA y menores con 26kV o menos. NO DEBE

EXCEDER 100 micro voltios.


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C

ompanyname

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PRUEBA DE RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO

Conocida tambien como Megger, sirve como orientacion.

Varia con la humedad , limpieza y temperatura del aislamiento.

Tablas VIII y IX

El valor de resistencia de aislamiento es inverso con latemperatura.

Procedimiento: Tanque y nucleo a tierra

Cortocircuito en cada arrollamiento en los terminales

La medida se hace entre c/arrollamiento y los otros a tierra

No se debe dejar flotando un arrollamiento durante la medicion

Se deben separar las conexiones de tierra

AT a BT + tierra, BT a AT + tierra, AT + BT a tierra


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C

ompanyname

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Tablas VIII y IX


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C

ompanyname

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FACTOR DE POTENCIA DEL AISLAMIENTO

Es la relacin de la potencia disipada en un arrollamiento en vatios,

al producto del voltaje y la corriente eficaz. Se hace con un puente de capacitancia

Mide la capacitancia entre los arrollamientos y tierra, junto con el factorde potencia o ngulo de prdida de estas capacidades.

No hay valores lmites establecidos,

Las lecturas deben ser con referencia a medidas anteriores paracomparar los cambios y determinar si son severos.

Voltaje aplicado 10kV o 0.5Tension de prueba a baja frecuencia, elmenor

Correccin por temperatura: Fp a 20 C = Fpt/K,

K= 0.8 para 10 C , K =1 para 20 C, K = 3 para 70 C


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C

ompanyname

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PRUEBA DE CORTO CIRCUITO

Los transformadores debern ser diseados y construidos para

soportar los esfuerzos elctricos y mecnicos producidos por uncorto circuito de acuerdo con las siguientes condiciones:

Duracin:

t = 1250 / I2para categoria I ,

2 seg para las dems.

La corriente de corto circuito simtrica sera calculada usando laimpedancia del transformador solamente, para clase I y II, paraclase III y IV la Impedancia del Transformador, mas la Impedanciadel Sistema.

La corriente asimtrica ser igual a la simtrica afectada por el

factor de asimetra que es funcin de la relacin R/X. 1.5


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