PRUEBAS Y MANTENIMIENTO ELÉCTRICOUNIDAD II – MANTENIMIENTO ELÉCTRICO DE

TRANSFORMADORES

DAVID JONATHAN CRUZ AGUILAR

Definición: Transformador

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.

2.1 Clasificación y características generales de transformadores

Rangos de capacidades según su tensión Primario-Secundario

Alta tensión Media Tensión Baja Tensión

230-34.5kV 34.5-11.4kV 34.5kV – 480/277V

115-34.5kV 34.5-13.2kV 13.2kV – 208/120V

115-11.4kV 13.2kV – 220/127V

13.2kV – 440/266V

11.4kV – 220/127V

11.4Kv – 440/266V

Potencia nominal de algunos transformadores (PROLEC)

Características MONOFÁSICOS TRIFÁSICOS NBAI*

Capacidad (kVA) 5, 10, 15, 25, 37.5, 50, 75, 100, 167kV

15, 30, 45, 75, 112.5, 150kV

95 kV95 kV

150 kV125 kV200 kV150 kV30 kV

Tensiones en el primario(V)Clase 15 kV

1320013200YT/7620 13200

Clase 25 kV 2300022860YT/13200

Clase 34.5 Kv 3300033000YT/19050

Tensiones en el secundario 120/240 220y/127440y/254

• Transformador de PotenciaSe utilizan para subtransmisión y transmisión de energía eléctrica en alta y media tensión. Son de aplicación en subestaciones transformadoras, centrales de generación y engrandes usuarios

Características Generales: Se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20 MVA, en tensiones de 13.2, 33, 66 y 132 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz. Se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20 MVA, en tensiones de 13.2, 33, 66 y132 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.

• Transformador de DistribuciónSe denomina transformadores de distribución, generalmente los transformadores de potencias iguales o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V, tanto monofásicos como trifásicos. Aunque la mayoría de tales unidades están proyectadas para montaje sobre postes, algunos de los tamaños de potencia superiores, por encima delas clases de 18 kV, se construyen para montaje en estaciones o en plataformas. Las aplicaciones típicas son para alimentar a granjas, residencias, edificios o almacenes públicos, talleres y centros comerciales.

Características Generales: Se fabrican en potencias normalizadas desde 25hasta 1000 kVA y tensiones primarias de 13.2, 15,25, 33 y 35 kV. Se construyen en otras tensiones primarias según especificaciones particulares del cliente. Se proveen en frecuencias de 50-60 Hz. La variación de tensión, se realiza mediante un conmutador exterior de accionamiento sin carga.

• Transformadores secos encapsulados en resina EPOXI

Se utilizan en interior para distribución de energía eléctrica en media tensión, en lugares donde los espacios reducidos y los requerimientos de seguridad en caso de incendio imposibilitan la utilización de transformadores refrigerados en aceite. Son de aplicación en grandes edificios, hospitales, industrias, minería, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica

Características Generales: Su principal característica es que son refrigerados en aire con aislación clase F, utilizándose resina epoxi como medio de protección de los arrollamientos, siendo innecesario cualquier mantenimiento posterior a la instalación. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 2500 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.

• Transformadores Herméticos de Llenado Integral

Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media tensión, siendo muy útiles en lugares donde los espacios son reducidos. Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica.

Características Generales: Su principal característica es que al no llevar tanque de expansión de aceite no necesita mantenimiento, siendo esta construcción más compacta que la tradicional. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 1000 kVA, tensiones primarias de13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60Hz.

• Transformadores RuralesEstán diseñados para instalación monoposte en redes de electrificación suburbanas monofilares, bifilares y trifilares, de7.6, 13.2 y 15 kV. En redes trifilares se pueden utilizar transformadores trifásicos o como alternativa 3 monofásicos.

• Transformadores SubterráneosTransformador de construcción adecuada para ser instalado en cámaras, en cualquier nivel, pudiendo ser utilizado donde haya posibilidad de inmersión de cualquier naturaleza.Potencia: 150 a 2000KVA Alta Tensión: 15 o 24,2KV Baja Tensión: 216,5/125 ; 220/127 ; 380/220; 400/231V

Por su numero de Fases

• Transformadores monofásicosLos transformadores monofásicos, tanto de columnas como acorazados, se usan en distribución de energía eléctrica, por ejemplo para reducir, en líneas de MT de 13,2 kV a BT, 220V. Se los suele encontrar, de pequeña potencia en soportes de líneas eléctricas rurales. También se los encuentra, en potencias altas, para constituir bancos trifásicos, con tres de ellos, en sistemas de distribución Ejemplos: 10 kVA; 13200/220 V

• Transformadores TrifásicosEl trifásico de columnas es el más usado. Se lo encuentra desde pequeñas potencias (10 kVA) hasta muy grandes (150 MVA). Como elevadores de tensión en las centrales, reductores en las subestaciones, de distribución en ciudades, barrios, fábricas, etc.

• Transformadores HexafásicosEl hexafásico (6 fases en el secundario) se diferencia, constructivamente, del trifásico, en que tiene una derivación a la mitad de los devanados secundarios, y luego por supuesto, en la conexión entre ellos. Se lo usa para la rectificación industrial y en tracción eléctrica: subterráneos, tranvías, etc. Ejemplo: 13200/580 V.

Forma del Núcleo• Transformador monofásico de columnasEl transformador a columnas posee sus dos bobinados repartidos entre dos columnas del circuito magnético. En la figura se trata de un transformador monofásico dónde el circuito magnético se cierra por las culatas superior e inferior.

• Transformador monofásico acorazadoEl transformador acorazado se caracteriza por tener dos columnas exteriores, por las que se cierra el circuito magnético, estas dos columnas no poseen ningún devanado. En los Transformadores monofásicos el devanado primario y secundario se agrupan en la columna central y el transformador tiene tres columnas en total.

• Transformador trifásico de columnas

• Transformador ToroidalLos transformadores toroidales representan, como ningún otro tipo, el diseño ideal sobre cómo debe ser un transformador. De hecho, Fáraday diseñó y bobinó el primer transformador sobre un núcleo toroidal. Tiene varias ventajas entre ella alto rendimiento, bajo nivel de ruido, menor calentamiento, peso y tamaño reducido, facilidad de montaje.

Por su tipo de Núcleo

Por el núcleo sobre el cual van las bobinas• a) Núcleo de Aire• b) Núcleo de Hierro• c) Núcleo Variable

2.1.2 Clasificación general de tipos deenfriamiento.

El calor producido por las pérdidas se transmite a través de un medio al exterior, este medio puede ser aire o bien líquido.La transmisión de calor se hace por un medio en forma más o menos eficiente, dependiendo de los siguientes valores:La masa volumétrica. El coeficiente de dilatación térmica. La viscosidad. El calor especificó. La conductividad térmica. Los transformadores están por lo general enfriados por aire o aceite capaz de mantener una temperatura de operación suficiente baja y prevenir “puntos calientes” en cualquier parte del transformador.El aceite se considera uno de los mejores medios de refrigeración que tiene además buenas propiedades dieléctricas y que cumple con las siguientes funciones:Actúa como aislante eléctrico. Actúa como refrigerante. Protege a los aisladores solidos contra la humedad y el aire.

TIPO OASumergido en aceite, con enfriamiento natural. Este es el enfriamiento mas comúnmente usado y el que frecuentemente resulta el mas económico y adaptable a la generalidad de las aplicaciones. En estos transformadores, el aceite aislante circula por convección natural dentro de un tanque con paredes lisas, corrugadas o bien previstos de enfriadores tubulares o radiadores separables.

TIPO OA/FASumergido en aceite con enfriamiento propio y con enfriamiento de aire forzado.Este tipo de transformadores es básicamente una unidad OA a la cual se le han agregado ventiladores para aumentar la disipación del calor en las superficies de enfriamiento y por lo tanto, aumentar los KVA de salida.

TIPO OA/FOA/FOASumergido en aceite con enfriamiento propio, con enfriamiento de aceite forzado-aire forzado, con enfriamiento aceite forzado-aire forzado.El régimen del transformador tipo OA, sumergido en aceite puede ser aumentado por el empleo combinado de bombas y ventiladores. En la construcción se usan los radiadores desprendibles normales con la adición de ventiladores montados sobre dichos radiadores y bombas de aceite conectados a los cabezales de los radiadores.

TIPO FOASumergidos en aceite, con enfriamiento por aceite forzado con enfriadores de aire forzado.El aceite de estos transformadores es enfriado al hacerlo pasar por cambiadores de calor o radiadores de aire y aceite colocados fuera del tanque. Su diseño esta destinado a usarse únicamente con los ventiladores y las bombas de aceite trabajando continuamente.

• TIPO OWSumergidos en aceite, con enfriamiento por agua. Este tipo de transformador esta equipado con un cambiador de calor tubular colocado fuera del tanque, el agua de enfriamiento circula en el interior de los tubos y se drena por gravedad o por medio de una bomba independiente. El aceite fluye, estando en contacto con la superficie exterior de los tubos.

• TIPO FOWSumergido en aceite, 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 del modelo agua-aceite y por lo tanto el enfriamiento del aceite se hace por medio de agua sin tener ventiladores.

• TIPO AATipo seco, con enfriamiento propio. La característica primordial es que no contienen aceite u otro liquido para efectuar las funciones de aislamiento y enfriamiento, y es el aire el único medio aislante que rodea el núcleo y las bobinas menos de 15KV y hasta 2 000 KVA.

TIPO AA/AFATipo seco, con enfriamiento natural con enfriamiento por aire forzado.La denominación de estos transformadores indica que tienen dos régimen, uno por enfriamiento natural y el otro contando con la circulación forzada por medio de ventiladores, cuyo control es automático y opera mediante un relevador térmico.

2.1.3 Construcción Y Partes Principales

• 1. Tanques• 2. Tubos radiadores• 3. Núcleo• 4. Devanados• 5. Tanque conservador• 6. Indicador de nivel de aceite• 7. Relé de protección• 8. Tubo de escape• 9 y 10 Boquillas o aisladores de

porcelana• 11. Tornillos compresores• 12. Conexión de los tubos

radiadores• 13. Termómetro• 14. Bases de rolar• 15. Refrigerante

Interruptores de potencia: Los interruptores de potencia, como ya se menciono interrumpen y restablecen la continuidad de un circuito eléctrico. La interrupción la deben efectuar con carga o corriente de corto circuito.

Cuchillas de desconexión o elemento fusible: Se utilizan principalmente para aislar equipos, se emplean para seccionar circuitos eléctricos tales como buses o circuitos laterales. Generalmente éstos dispositivos no tienen capacidad para interrumpir corrientes de carga excepto cuando se les incorporan dispositivos auxiliares específicos (load boster).

Cuchilla desconectadora: Es un elemento que sirve para desconectar físicamente un circuito eléctrico en forma manual como respaldo del equipo telecontrolado.

Cuchilla fusible: Es un elemento de desconexión y conexión de circuitos eléctricos para lo cual se desconecta y conecta, tal es el caso del transformador de servicios propios y transformador de potencial.

Apartarrayo: Es un dispositivo que nos permite proteger las instalaciones contra sobretensiones de origen atmosférico.

Tablero duplex de control: Conjunto de gabinetes modulares utilizados para instalar los diferentes equipos de medición, protección y mecanismos de control de la subestación. Además tiene instalados los sistemas de mando para ejecutar las diferentes maniobras de control en forma manual cuando la necesidad así lo requiera.

Capacitor: Es un dispositivo que consiste esencialmente en dos conductores aislados entre sí por un dieléctrico y que introduce capacidad en un circuito y almacena energía eléctrica y permite el flujo de corriente alterna en un grado que depende de la capacidad del capacitor y de la frecuencia de la corriente.

Transformadores de instrumento: Se denominan transformadores de instrumento los que se emplean para alimentación de equipos de medición, control o protección. Los transformadores de instrumento se dividen en dos clases:Transformadores de corriente: Se conoce como transformador de corriente a aquel cuya función principal es la de cambiar el valor de la corriente de una más elevada a otra mas baja con el cual se puedan alimentar instrumentos de medición, control o protección, como amperímetros, wáttmetros, instrumentos registradores, relevadores de sobrecorrienteTransformadores de potencial: Es aquel dispositivo cuya función principal es la de transformar los valores de voltaje sin tomar en cuenta la corriente. Estos transformadores sirven para alimentar instrumentos de medición, control o protección que requieran una señal de voltaje.

• 2.1.4 Componentes y accesorios de servicio y mantenimiento– Manómetros, termómetros y nivel (medición)– Tablero de control: detecta fallas o anomalías en

medición y otros componentes– Ventilador de aire– Tanque de reserva– Válvulas de purga y alimentación de aceite– Des-humificador de aire– Transformadores de corriente en terminales

(medición)

2.2 Mantenimiento preventivo de transformadores

2.2.1 Actividades y guías de inspección con el transformador en servicio.– Medición de: nivel de aceite, presión gases, temperatura

de transformador– Con una cámara termográfica identificar puntos calientes– Que el enfriamiento esté funcionando– Niveles de tensión correctas– Conexiones flojas– Ruido extraño

2.2.2 Actividades y guías de inspección con el transformador fuera de servicio

– Muestra de aceite para su inspección– Prueba de aislamiento– Relación de transformación– Cambio en los TAP’s– Prueba de tensión de impulso– Resonancia– Prueba de circuito abierto y corto circuito

• 2.2.3 Registro de resultados y estadísticos de pruebas y M.P.

INSP

ECCI

ÓN

2.2.4 Frecuencia de inspección y programación de M.P. de transformadores

• 1. INSPECCIÓN DIARIA (ID)1.1. Verificar tanque y radiadores para ruidos no usuales, fugas de aceite y agua.

1.2. Verificar el nivel de aceite en las boquillas del tanque principal.

1.3. Verificar los conductos de alivio, en forma normal o abiertos.

1.4. Verificar si el agua de enfriamiento está circulando, si la bomba de aceite está en operación, y cuando sea necesario, si los ventiladores arrancan cuando se requiere.

1.5 Verificar los indicadores de temperatura del tablero del relevador y confirmar la condición normal.

1.6 Verificar la posición del cambiador de derivaciones.

1.7 Observar que todos los switches del circuito de alimentación, de control y alarmas estén cerrados y los fusibles en el circuito estén en su lugar.

• 2. INSPECCIÓN MENSUAL

2.1 Verificar el nivel de aceite en el tanque principal, boquillas con aceite, etc. Si el nivel de aceite está debajo del valor especificado de nivel para una temperatura dada, se debe determinar la causa de la fuga. El nivel de aceite varia con los cambios en la temperatura del aceite.

2.2 Verificar y registrar la temperatura del aceite.

2.3 Verificar la superficie de las boquillas para observar signos de partículas de suciedad, película de aceite, etc.

2.4 Verificar la presencia de hilos, redecillas, maleza, arbustos, etc., en la cercanía del transformador.

2.5 Checar las conexiones terminales y a tierra, de manera que estén bien apretadas.

2.6 Otras revisiones indicadas en la revisión de área.

• 3. INSPECCIÓN ANUAL

3.1 Verificar las cimentaciones para observar fracturas y falta de alineación. Un desajuste ligero del transformador puede romper las boquillas, las conexiones de aceite o líneas de agua (en su caso). Observar que los rieles estén parados firmemente y la posición del transformador correcta sobre el riel.

3.2 Limpiar la suciedad y aceite de la superficie de radiación y repintar en caso de ser necesario. Parar la vibración excesiva de los tubos, apretar las partes flojas a que estén vibrando. Checar ruidos internos poco usuales. Inspeccionar la tubería de agua y la de aceite, válvulas y enchufes. Observar si las válvulas están en condiciones de operación y funcionan en la posición de abiertas.

3.3 Observar que el diafragma de alivio esté en condiciones de operación y cierre juntamente. Asegurarse que todos los sellos no estén rotos para que operen a la presión normal.

3.4 Limpiar el polvo y suciedad de los vidrios y conexiones. Checar indicadores de nivel de aceite y relevadores (en su caso) para una operación apropiada, reponer aceite cuando está debajo de su nivel normal.

3.5 Checar la alimentación externa para que no tengan fugas las tuberías.

3.6 Verificar los indicadores de flujo y relevadores para que tengan una operación apropiada.

3.7 Limpiar y probar los tubos de agua en forma similar a los tubos de aceite para enfriamiento y checar que no existan fugas.

3.8 Checar motores y controles para los ventiladores y bombas.

3.9 Verificar la calibración de los indicadores de temperatura y relevadores, checar y limpiar los contactos de los relevadores y mecanismos de operación.

3.10 Verificar el ajuste y operación del regulador y relevador y checar que los medidores tengan la indicación apropiada.

3.11 Verificar fugas de gas aplicando espuma de jabón líquido ento das las uniones, válvulas, conexiones, etc., con la presión del gas elevada a la máxima recomendada por el fabricante del transformador.

2.3 Pruebas de resistencia de aislamiento de los devanados

OBJETIVOVerificar que los aislamientos del transformador bajo prueba cumplen con la resistencia mínima soportable bajo la operación a la que serán sometidos, así como de comprobar la no inadecuada conexión entre sus devanados y tierra para avalar un buen diseño del producto y que no exista defectos en el mismo.

2.3.1 Preparación del transformador para la prueba

• El transformador a probar debe aislarse totalmente de las líneas, buses o barras, para lo cual es necesario desconectar y retirar los conductores de todas las terminales de boquillas, incluyendo el o los neutros de los devanados del sistema de tierra.

• Limpiar la porcelana de las boquillas quitando el polvo, suciedad, etc.

• Colocar puentes entre las terminales de las boquillas de cada devanado; primario, secundario y en su caso el terciario.

• Colocar el instrumento de prueba sobre una base firme a una distancia tal del equipo a probar, que permita el buen manejo de los cables de prueba.

• Nivelar el medidor centrando la burbuja con los tornillos de ajuste (en el caso del medidor de resistencia de aislamiento analógico).

• Conectar adecuadamente las terminales de prueba al transformador que se va a probar, girar el selector a la posición de prueba hasta el valor de tensión preseleccionado y encender el equipo.

• En todos los medidores de resistencia de aislamiento se debe usar cable de prueba blindado en la terminal de Línea y conectar este blindaje a la terminal de guarda, para no medir la corriente de fuga en las terminales o a través del aislamiento del cable.

• Para cada prueba anotar las lecturas de 15, 30, 45 y 60 segundos, así como a 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y 10 minutos.

INSTRUMENTOS DE MEDICIONLos instrumentos de medición que se emplearán en esta prueba dependen del grado de exactitud de la lectura de la resistencia de aislamiento que se quiera conocer.

NORMAS DE REFERENCIA. Las presentes especificaciones están referidas a lo estipulado en las normas:IEEE C57.12.90-1993 "IEEE Standard test code for liquid - inmersed distribución, power, and regulating transformers and IEEE guide for short - circuit testing of distribution and power transformers".IEEE43-1974

METODO DE PRUEBA.El método de prueba de la resistencia de aislamiento de un transformador es el de medición directa con el instrumento de medición (Megger).

2.3.2 Pruebas de 1 a 10 minutos

PROCEDIMIENTO

El significado de la resistencia de aislamiento generalmente requiere de cierta interpretación y depende básicamente del diseño, sequedad y limpieza de los aislantes que envuelven al transformador. El procedimiento de prueba para la medición de la resistencia de aislamiento de un transformador está descrito en la norma IEEE C57.12.90 y contiene básicamente los siguientes puntos claves :

• La temperatura de los devanados y del líquido aislante deben estar cercanos a 20° C.

• Todos los devanados deben estar inmersos en el mismo liquido aislante.

• Todos los devanados deben de estar cortocircuitados.

• Todas las boquillas del transformador deben estar en su lugar.

• Todas las terminales que no se consideran en la prueba así como la carcaza y el tanque deberán conectarse a tierra mientras se aplique el voltaje de prueba.

Como una regla general, el voltaje de prueba debe ser aplicado hasta que se registre una lectura que no cambie en un margen de 15 segundos o la lectura final que observa en el transcurso de 60 segundos. En circuitos capacitivos se deberá ejercer la tensión de prueba por un minuto o más si es necesario completar la carga de la muestra. La norma IEEE 43-1974 marca que es imposible de especificar el valor de la resistencia de aislamiento que debe ser medida para la cual un devanado fallará eléctricamente, pero en motores las lecturas mínimas generalmente figuran en 2 MW para tensiones nominales de hasta 460 V.

La figura muestra el diagrama elemental de conexiones del Megger analógico, donde el devanado bajo prueba puede ser cualquiera de los ya mencionados antes. Una vez terminadas las conexiones se debe girar la palanca a una velocidad tal que la aguja del instrumento se estabilice y se encienda el led de color verde y tomar la lectura. Si el led de color rojo se enciende significa que el valor medido se deberá multiplicar por 10.

El voltaje aplicado para la medición de la resistencia de aislamiento a tierra deberá ser incrementado en un tiempo no mayor a 15 segundos y después de ser retenido en su valor de prueba durante un minuto y se deberá reducir gradualmente en no más de 5 segundos a un valor de un cuarto o menos del valor máximo que se haya registrado.

Las pruebas de resistencia de aislamiento deberán realizarse con los circuitos de igual voltaje conectados entre sí y los circuitos de diferente voltaje deberán ser probados por separado, por ejemplo:• Alta tensión vs. Baja tensión• Alta tensión vs. Tierra• Baja tensión vs. Tierra• Neutro vs. Tierra (En el caso de que el neutro

no esté conectado directamente a tierra)

Esta prueba se realiza con la finalidad de incrementar la exactitud del estado de prueba de los aislamientos de un transformador, y en el caso de que no sea suficiente con la prueba de resistencia de aislamiento, se recomienda la prueba de índice de polarización y prueba de índice de absorción

La prueba debe ser interrumpida inmediatamente si la lectura de la corriente comienza a incrementarse sin estabilizarse.

Podrían presentarse descargas parciales durante las pruebas de resistencia de aislamiento que puedan causar al transformador bajo prueba y también arrojar resultados erróneos en los valores de las lecturas de medición, para este caso se deberá hacer una pausa y continuar posteriormente con la prueba.

Después de que la prueba haya sido completada se deberán aterrizar por un periodo de tiempo suficiente para liberar cualquier carga que haya quedado atrapada.

2.3.3 Registros, ajustes de valores e interpretación de resultados

ALTA vs BAJA ALTA vs BAJA + TIERRA

BAJA vs ALTA + TIERRA

TIEMPO LECTURA (Ω) LECTURA (Ω) LECTURA (Ω)Instantánea ∞ 1000 200015 segundos ∞ ∞ ∞30 segundos ∞ ∞ ∞1 minuto ∞ ∞ ∞2 minutos ∞ ∞ ∞3 minutos ∞ ∞ ∞4 minutos ∞ ∞ ∞5 minutos ∞ ∞ ∞6 minutos ∞ ∞ ∞7 minutos ∞ ∞ ∞8 minutos ∞ ∞ ∞9 minutos ∞ ∞ ∞10 minutos ∞ ∞ ∞

• Método Tiempo-ResistenciaEste método no requiere de pruebas anteriores y es independiente del tamaño del equipo bajo prueba. Se requiere tomar muestras sucesivas en tiempos específicos (cada 30 segundos en un intervalo de tres a cinco minutos), tomar nota de las lecturas y graficar la curva resultante. A mayor tiempo se esperaría una resistencia mayor, para inferir que el aislamiento está en buenas condiciones

2.4 Pruebas de factor de potencia de los devanados

2.4.1 Preparación del transformador para la prueba

• El transformador a probar debe aislarse totalmente de las líneas, buses o barras, para lo cual es necesario desconectar y retirar los conductores de todas las terminales de boquillas, incluyendo el o los neutros de los devanados del sistema de tierra.

• La superficie de las boquillas deben de estar limpias y secas.

• Colocar puentes entre las terminales de las boquillas de cada devanado: primario, secundario y en su caso el terciario.

• Colocar el instrumento de prueba sobre una base firme y nivelada a una distancia tal del equipo a probar, que permita el buen manejo de los cables de prueba.

• Antes de conectar el medidor a la fuente de alimentación, verificar su correcto aterrizamiento.

• Los cambiadores de derivaciones de los transformadores para operar bajo carga o sin carga, deben colocarse en la posición (1) para probar los devanados completos.

• Efectuar las pruebas cuando la humedad relativa sea menor del 75%.

Incrementos en PF significa:• Contaminación• Deterioro Químico• Daño por sobrecalentamiento• Humedad • Si el sistema de aislamiento es dependiente de

voltaje, la prueba (tip-up) puede identificar ionización

Variaciones en capacitancia indican:• Deformaciones mecánicas en las estructuras de

núcleo/bobinas• Humedad

2.4.2 Pruebas: Alta-Baja a tierra, Alta-Baja a guarda, Baja-Alta a guarda

• El circuito se representa como una fuente de tensión y un equipo medidor en serie con la fuente que registra la corriente que circula por el aislamiento bajo prueba cuando se le aplica tensión, y una terminal Guarda donde la corriente que circula por ella no es medida.

• El circuito RC representa en su forma más sencilla un aislamiento. Si la fuente es de CD mide R, si la fuente es de CA mide el factor de potencia de la combinación R-C.

• Se aplica típicamente 10kV AC. No se debe exceder el

valor de voltaje nominal del espécimen bajo prueba.

Medición • Corriente de perdida(mA)• Perdidas de Potencia (W)• Capacitancia (pF)

Los devanados se conectan en corto circuito• Conecte en corto circuito todos los terminales de AT• Conecte en corto circuito todos los terminales de BT

Arreglos de conexión de prueba

2.4.3 Registros, comparación y evaluación de resultados.

2.5 Pruebas de relación de Transformación y de Polaridad

2.5.1 Ejecución de la prueba de TTRAntes de iniciar la prueba:• Verificar la ausencia de tensión, puesta a tierra en los bornes de la

maquina y bloqueos• Retirar la puesta a tierra de la muestra• Observar que las terminales de MT se encuentren libres de conexiones• Observar que las terminales de BT se encuentren libres de conexiones• Verificar / conectar a tierra el neutro del embobinado de BT• Vallar la zona de trabajo como medida de seguridad impidiendo el

acceso hacia partes que serán energizadas con tensión de prueba• Conectar el cable de tierra del equipo de medición a la cuba del

transformador

Procedimiento1. Verificar las condiciones de seguridad2. Conectar los cables denominados H1-H2-H3 y X1-X2-X3 a los bornes

1U-1V-1W y 2U-2V-2W respectivamente.3. Conectar el cable X0 al borne 2n, y el H0 dejarlo flotante4. Seguir cuidadosamente las instrucciones de conexionado y

operación secuencial detalladas en el manual de operación del equipo

5. Ingresar al menú de diagnostico del equipo para que el sistema determine automáticamente cualquier error de conexión que haya ocurrido

6. Verificar los topes eléctricos para que en el ensayo no supere los 100v

7. Relación de transformación, corriente de excitación, y ángulo, serán registrados para cada derivación

8. Cada deberá ser consignada en el protocolo de relación de transformación respectivo.

Circuito de Ensayo

2.5.2 Interpretación de resultados y diagnostico

La prueba de Relación de Transformación se usa para validar las especificaciones de diseño• Antes de puesta en marcha del equipo• Define la condición presente y se obtiene una referencia• Determina si ha ocurrido algún dañoLa Relación de transformación medida debe estar dentro del 0.5 % del valor de placa

El reporte de presentación de resultados de la prueba de relación de transformación está elaborado en base a los datos del reporte del cual se compone la "hoja de campo de pruebas a transformadores".

El análisis de los resultados se presenta una tabla que contenga de manera resumida si el transformador cumple o no con la norma respecto a la prueba de relación de transformación.

2.6 Pruebas al aceite aislante

• 2.6.1 Criterios de tomas y preparación de la muestra.

La rigidez dieléctrica disminuye con el tiempo debido a la contaminación del aceite. Este ensayo, quizás el más frecuentemente utilizado. Permite detectar impurezas mecánicas o dicho de otro modo detectar material insoluble en el aceite, tales como fibras, pelusas o agua libre.

El valor de la rigidez dieléctrica es prácticamente independiente del estado químico del aceite, pero su influencia es directa sobre la seguridad del servicio de un transformador, debe ser considerada como uno de los ensayos principales cuando se trata de evaluar el estado dieléctrico de la aislación.

El ensayo se efectúa sobre las muestras tal cual son extraídas, sin secado o desgasificación previa. Como los resultados obtenidos dependen del diseño de los electrodos utilizados, siempre conviene indicar en el informe respectivo de qué tipo de electrodo se trata o que se haga mención explícita de la norma bajo la cual fue realizado el ensayo.

La cantidad mínima de aceite empleada no debe ser menor a 0,25 litros y la distancia entre los electrodos y las paredes del recipiente no inferior a 12 mm. Al verter el aceite en el recipiente que previamente a sido lavado y secado, se procede de manera que el aceite descienda lentamente a lo largo de las paredes del mismo, con el objeto de evitar la formación de burbujas de aire. Luego se deja reposar durante 10 minutos antes de aplicar la tensión.

2.6.2 Prueba de rigidez dieléctrica, registro e interpretación de resultados.

Las pruebas o ensayos pueden realizarse de dos formas:

Conservando la separación de los electrodos ( 2,5 mm.) y aumentando la tensión a aplicar, o conservando constante el valor de la tensión y variando la separación entre electrodos. En serie con el trayecto de la descarga, se coloca una resistencia de 30 kilo ohms, el secundario del transformador debe dar una tensión mínima de 30 KV., con una potencia de 250 KVA. Para cada prueba se realizan seis descargas, después de cada una se remueve el aceite por medio de una varilla de vidrio bien seca. La primera descarga no se tiene en cuenta, y se toma el valor medio de las cinco restante

Del siguiente gráfico se obtiene el valor del factor K, que corresponde a la distancia entre los electrodos. La rigidez dieléctrica se obtiene de la siguiente manera:

E = K x U KV./ cm donde U es la tensión aplicada con un crecimiento de dos kilovolt por segundo y la frecuencia de estar entre los 40 y los 62 hertz.

La rigidez dieléctrica del aceite aislante mineral aumenta con la temperatura, hasta los 60 grados porque hasta dicha temperatura baja la viscosidad. A partir de los 60 grados aproximadamente la viscosidad permanece constante mientras que la rigidez dieléctrica comienza aumentar de valor. El máximo valor de la rigidez dieléctrica se obtiene aproximadamente entre los ochenta y noventa grados. Otras experi4ncias afirman que el máximo de rigidez dieléctrica se obtiene aproximadamente a los sesenta grados.

La rigidez dieléctrica varia con el contenido de agua del aceite. Al llegar a los veinte kilo volts por cm. La rigidez se estabiliza a un valor prácticamente constante, debido a que con una proporción de agua tan elevada, las gotitas se reúnen formando gotas de mayor volumen, que se depositan en el fondo del recipiente

2.6.3 Prueba de factor de potencia, registro e interpretación de resultados.

Permite detectar con mucha sensibilidad una variación química del aceite como por ejemplo el comienzo del envejecimiento o la detección de impurezas químicas debidas a la presencia de sustancias extrañas o materiales usados en la construcción del transformador. Sirve para detectar contaminaciones del aceite con otros derivados del petróleo durante el transporte o almacenamiento de tanques que contengan restos de gas oil, fuel oil, etc. Las variaciones se pueden detectar aún cuando la contaminación es tan pequeña que los métodos químicos no la pueden detectar.

Se puede obtener información útil simplemente midiendo la resistividad volumétrica y la tangente delta a la temperatura ambiente y a una temperatura mas elevada, por ejemplo 90 grados. Un resultado satisfactorio obtenido a los 90 grados asociado con un resultado insuficiente a una temperatura mas baja, indica presencia de agua o de productos de degradación precipitables en frió, pero en una concentración generalmente aceptable. Los resultados no satisfactorios obtenidos a ambas temperatura indican una contaminación mas importante y el proceso de purificación no permitirá restablecer el estado del aceite a propiedades aceptables.

El factor disipación del aceite es el cociente de los componentes activa y reactiva de la corriente estando el aceite sometido a una determinada tensión alterna. La corriente I pasando a través del aislante y sus componentes Ic (capacitiva) e Iw (activa) están representadas en la figura.

Las pérdidas se expresan generalmente en términos del ángulo de pérdidas delta (δ) que es la diferencia entre 90º y el ángulo de desfasaje phi (φ) .

Ensayo Tensión (Kw.) Método Frecuencia Sugerida Valor limite Acción

Rigidez Dieléctrica

Menor de 132Entre 66-132Menor de66

IRAM 2341Antes de Energizar

A los 3 mesesanualmente

Menor 50Menor 40Menor 30

Reacondicionar

ÍndiceNeutralización todas IRAM 6635 Antes de Energizar

Cada dos años Menor 0,5 Recuperar o cambiar

Contenido Inhibidor todas ASTM 1473 Antes de Energizar

Cada dos años Menor 0,05 Recuperar o cambiar

Factor de Perdida todas IRAM 2340 Antes de Energizar

Cada dos añosmayor 0,05 a

0,2Recuperar o

cambiar

TensiónSuperficial todas Antes de Energizar

Cada dos años5 x 103Nm-1

Recuperar o cambiar

Sedimentos todas CEI 422 Cada tres años No detectar Recuperar o cambiar

Contenido de Agua

Menor de 132Entre 66-132 ASTM 1533 Antes de Energizar

Cada dos años

Menor 20 ppm

Menor 20 ppm

Reacondicionar

Punto de Inflamación todas ASTM 1169 Antes de Energizar

Cada tres años 15 Grados Recuperar o cambiar

2.7 Mantenimientos mayores a transformadores.

2.7.1 Filtrado y regeneraciones del aceite aislante.

En general, la recuperación se hace de acuerdo a dos sistemas de trabajo:

• Percolación: a través de tierra filtrante granulada, utilizando gravedad o presión para hacer pasar el aceite a través del manto filtrante.

• Por contacto: utiliza tierra filtrante finamente dividida y

temperatura de tratamiento relativamente elevada.

Percolación por presión

El aceite es forzado a atravesar la tierra filtrante a través de una bomba. Las instalaciones industriales varían en detalles mecánicos pero en todos los casos poseen un recipiente donde se instala una bolsa o cartucho conteniendo la tierra filtrante. El diseño es tal que el aceite se introduce desde el exterior de la bolsa o cartucho y debe atravesar un determinado manto filtrante antes de abandonar la cámara de tratamiento.

La ventaja de este método es que el filtro es más chico, tiene la posibilidad de recuperar mayor cantidad de aceite en igual tiempo que el método por gravedad, ya que se trabaja a presión.

Este sistema es que se puede instalar sobre un camión o acoplado para ser utilizado directamente sobre el transformador cuyo aceite necesite tratamiento. En algunos casos, cuando los transformadores son de gran potencia y no se los pueden dejar fura por razones de servicio, estos equipos permite hacer el tratamiento sobre transformadores en funcionamiento.

Percolación por gravedad

En este caso el aceite es forzado a atravesar el manto de tierra filtrante por la presión hidrostática de una columna de aceite de aproximadamente 5 m..

Un sistema típico de percolación por gravedad está constituido por tres tanques a diferentes niveles. El tanque superior se utiliza como depósito del aceite deteriorado, el intermedio como cámara de filtrado y el inferior como cámara de recepción del aceite filtrado. La producción de un equipo de percolación por gravedad no es de calidad uniforme ya que comienza con un exceso de tratamiento y termina con aceite que ha atravesado el manto agotado.

Para obtener un producto de calidad uniforme es necesario contar con un sistema de mezclado en el tanque inferior. Mediante este método el aceite puede ser recuperado con el grado de calidad que se desee. El rendimiento es 400 lts de aceite por m 3 de manto filtrante. Es un método barato, no requiere mano de obra especializada, solo se debe cuidar que el filtro no se sature

Por el contrario si el aceite a tratar esta disperso en grandes distancia resulta mas conveniente y económico un equipo portátil de tratamiento por presión que pueda ser utilizado sobre el mismo transformador, la ventaja que a la vez que se trata el aceite se limpia el transformador de lodos e impurezas. En todos los casos es importante tener las siguientes precauciones: a) El aceite a recuperar no debe contener grandes cantidades de humedad para evitar que se humedezca la tierra filtrante. El agua causa el taponamiento del manto filtrante, que deberá ser descartado. b) El aceite recuperado debe ser tratado (después de pasar por el manto filtrante) para eliminar completamente la humedad. Esto es particularmente importante en el caso de trabajar sobre un equipo ya que si no se puede incorporar humedad a la aislación sólida del mismo.

2.7.2 Métodos de secado de devanados.

Objetivo: Optimización de operación de transformadoresEl objetivo de realizar el proceso de eliminación de gases a un transformador es minimizar la humedad y los gases que permanecen en el embobinado y el núcleo, logrando que estos elementos se encuentren dentro de los límites normativos y confiables para la correcta operación del transformador.

Eliminación de humedadLa eliminación de la humedad presente en los aislamientos es necesario transformarla en vapor y expulsarla a la atmosfera. Lo anterior se puede lograr disminuyendo la temperatura de ebullición del agua, por medio de alto vacío o sea bajar la presión interna en la cuba o tanque a niveles donde el agua se vaporice y se pueda extraer en forma de gas.

La aplicación del vacío tiene dos propósitos:

a) Expansión y extracción del gas (en su mayoría aire) contenido dentro de un espacio cerrado, en este caso de una cuba o tanque cerrad. Esta expansión de los gases ayuda a la expulsión de la humedad presente.

b) Reducción del punto de ebullición del agua contenida en forma de humedad dentro de los aislamientos, con lo cual su evaporación se acelera. Al convertirse el agua en vapor, este puede ser evacuado rápidamente, junto con los gases por medio de la bomba de vacío. En la grafica se muestra el punto de ebullición del agua en función de la presión absoluta.

Grados de secado Puesto que la humedad presente 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.• 4.1. Para transformadores con niveles de voltaje menores

a 69 kv, se debe alcanzar una humedad residual de 0.7 %.• 4.2. Para transformadores con niveles de voltaje entre 69

y 150 kv se debe alcanzar una humedad residual de 0.7 %.

• 4.3. Para transformadores con niveles de voltaje de 230 y 400 kv, se debe de alcanzar una humedad residual de 0.3%

Método con alto vacío

Uno de los métodos para eliminar humedad en un transformador dentro de su tanque, consistente en someterlos a vacíos muy 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 alto vacío de pistón rotatorio de un solo paso o doble paso, selladas con aceite y capaces de alcanzar vacíos del orden de 10 micrones (0.01 mm hg) y en algunos casos complementar estas bombas con un reforzador o BOOSTER en serie con las mismas, con lo que es posible alcanzar mejores vacíos de un micrón (0.001mm Hg) y mejorar los tiempos de secado.

Método con alto vacío y calor

El método de secado con alto vacío 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 más 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 a través de un grupo de resistencias y a su vez circulado dentro del tanque del transformador por un rociador bañando los devanados.Este método se puede aplicar en dos variantes, dependiendo del equipo disponible en sitio y de acuerdo con los siguientes métodos.