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MANUAL DE PUESTA EN SERVICIO DE TRANSFORMADORES

1. INTRODUCCION

Antes de la puesta en servicio de un transformador este debe ser sometido a diversas pruebas elctricas y mecnicas que permitan dar un diagnstico detallado del estado interno del transformador, su aislamiento y protecciones mecnicas. Las pruebas de Resistencia de Devanados y Relacin de Transformacin permiten hallar problemas de cortocircuito en espiras, conexiones y contactos elctricos en mal estado. Las pruebas de Resistencia de Aislamiento y Factor de Potencia permiten verificar las condiciones de aislamiento del transformador.

Los dispositivos de protecciones mecnicas deben ser probados tambin ya que operan elementos de apertura que actan de manera casi inmediata despus de que ocurra una falla en el transformador.

Debe tambin analizarse el estado del aceite dielctrico ya que este acta como lquido aislante y disipador de calor.

2. OBJETIVO

Verificar con las pruebas elctricas y mecnicas en campo las condiciones internas del transformador como son niveles de aislamientos, conexiones elctricas, posibles cortocircuitos entre espiras o cualquier anomala que no permita energizar el equipo. Verificar tambin el funcionamiento de las protecciones mecnicas y el estado del aceite dielctrico. Dependiendo del resultado final de cada ensayo se da la autorizacin de la puesta en servicio del transformador.

3. ALCANCE

Explicar de manera generalizada la ejecucin de las pruebas elctricas y mecnicas llevadas a cabo en campo despus de realizado el proceso de montaje, llenado y tratamiento de aceite antes de la puesta en servicio.

Las pruebas elctricas siempre sern realizadas por personal especializado y los equipos a utilizar deben tener los certificados de calibracin vigentes.

4. PRUEBAS ELECTRICAS

4.1 Relacin de Transformacin

Esta prueba tiene como objetivo verificar si en los devanados del transformador la relacin de espiras correctas para producir los voltajes requeridos, indica tambin si existen problemas relacionados con espiras abiertas o en corto, conexiones incorrectas o fallas en el conmutador. La polaridad del transformador depende de las conexiones elctricas internas, por lo tanto con esta prueba se verifican dichas conexiones.

4.1.1 Mtodos y Tcnicas utilizadas para la ejecucin de la prueba:

Para la medicin de la polaridad se utilizan los siguientes mtodos:

1. Alternating Voltage

2. Comparacin.

Para la medicin de relacin de fase se usa el mtodo de diagrama fasorial. Estos mtodos son aplicables tanto para transformadores monofsicos como para trifsicos.

4.1.2 Equipos de prueba:

Los equipos utilizados en la ejecucin de la prueba se listan en la siguiente tabla:

TABLA I EQUIPOS USADOS EN LA PRUEBA TTR

EQUIPO MARCA SERIE No INTERNO TTR MONOFASICO MEGGER 0607513 E-0112

CPC 100 OMICRON JH761Q-FM627P E-0134

4.1.3 Reglas y Requerimientos:

Antes de iniciar las pruebas el transformador debe estar completamente terminado, con todos los aisladores instalados.

Conectar el equipo de medida TTR a una tierra fsica slida. Verificar que no exista voltaje residual en el transformador. Verificar que el transformador est puesto a tierra slidamente en un solo punto.

4.1.4 Normas Aplicables y modo de conexin:

Para servicio en campo se aplican las siguientes normas:

ANSI-IEEE Std C.57.12.90 2000 IEC 60076-1 del 2000 NTC-471

Se deben seguir los esquemas de conexin sugeridos por el equipo, como ejemplo se da el esquema mostrado en la figura 1.

Figura 1: Conexin para la prueba de TTR

4.1.5 Criterios de aceptacin:

Todos los valores medidos de relacin de transformacin para cada fase deben ser registrados para compararse con la tolerancia especificada por las normas y as establecer la aceptacin del transformador. La mxima desviacin permitida de la medida de relacin de transformacin para cada posicin del conmutador es del 0.5% del valor terico.

4.2 Resistencia de Devanados:

Esta prueba tiene como objetivo obtener la resistencia ohmica de los devanados en las posiciones del conmutador, sirve para verificar la continuidad elctrica de las bobinas. Con esta prueba se detectan problemas relacionados con bobinas en cortocircuito, conexiones flojas, contactos de alta resistencia en el conmutador o conductores rotos en el devanado.

4.2.1 Mtodos y Tcnicas utilizadas para la ejecucin de la prueba:

Mtodo del puente: utilizado para medir resistencias hasta 10 K y cuando la corriente del bobinado a medir es menor de 1A.

Mtodo del Voltmetro-Ampermetro: usado solamente cuando la corriente del bobinado es 1A o mayor.

4.2.2 Equipos de prueba:

Los equipos utilizados en la ejecucin de la prueba de resistencia de devanados se listan en la siguiente tabla:

TABLA II EQUIPOS USADOS EN LA PRUEBA RESISTENCIA DE DEVANADOS

EQUIPO MARCA SERIE No INTERNO MICRO-OHMETRO MEGGER 50935 E-0114

CPC 100 OMICRON JH761Q-FM627P E-0134

4.2.3 Reglas y Requerimientos:

El transformador a probar debe estar completamente terminado, con todos los aisladores instalados.

Verificar que el transformador est con sus correctos niveles de aceite, que tenga como mnimo 12 horas de reposo.

Los bujes deben estar limpios y secos. El transformador debe estar puesto a tierra slidamente en un solo punto. Antes de realizar la prueba se deben cortocircuitar los transformadores de corriente. La corriente a circular en el devanado bajo prueba, no debe ser mayor al 10% de la

corriente nominal.

4.2.4 Normas Aplicables y modo de conexin:

Para la prueba de Resistencia de Devanados se aplican las siguientes normas:

ANSI-IEEE Std C57.12.90-2000 IEC 60076-1 del 2000 NTC-375

Se deben seguir los esquemas de conexin sugeridos por el equipo, como ejemplo observe la figura No 2.

Figura 2: Esquema de conexin para la medicin de Resistencia de Devanados

4.2.5 Criterios de Aceptacin:

Toda medida de resistencia debe ser referida a una temperatura dada por norma aplicando la siguiente ecuacin matemtica:

TkTmTkTsRmRs

+

+=

Donde:

Rs: Resistencia a la temperatura de referencia. Rm: Resistencia medida. Ts: Temperatura de referencia. Tm: Temperatura a la cual fue medida la resistencia. Tk: 234.5 para cobre o 225 para aluminio.

Los valores medidos de resistencia se comparan con los valores calculados de diseo y las diferencias no deben ser mayores a 5%. En los transformadores trifsicos se deben comparar los valores de resistencia entre las diferentes fases para la misma posicin del conmutador y la diferencia no debe ser mayor al 5%

4.3 Resistencia del Aislamiento:

Esta prueba tiene como objetivo medir la resistencia del aislamiento existente entre las bobinas del transformador bajo prueba y tierra, as como la de cada una de las bobinas contra las dems. La Resistencia de Aislamiento generalmente es medida en Megaohmios.

4.3.1 Mtodos y Tcnicas utilizadas para la ejecucin de la prueba:

La prueba puede ser realizada con dos instrumentos diferentes:

Fuente de voltaje dc variable que permita medir voltaje y corriente. Un Megohmetro.

La tcnica consiste en cortocircuitar todos los devanados del transformador e inyectar un voltaje que vara desde 1 KV hasta 5 KV dc.

4.3.2 Equipos de prueba:

TABLA III EQUIPOS USADOS EN LA PRUEBA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

EQUIPO MARCA SERIE No INTERNO RESISTENCIA DE

AISLAMIENTO MEGGER 060506/1113 E-0119

4.3.3 Reglas y Requerimientos:

El transformador debe estar totalmente armado con todos sus aisladores instalados. El transformador debe estar con sus niveles completos de aceite, con un mnimo de 12

horas de reposo y a temperatura ambiente. Verificar que no exista voltaje residual en el transformador. Los bujes deben estar limpios y secos. Cortocircuitar y conectar a tierra todos los transformadores de corriente. Evacuar el aire atrapado en los aisladores, rel bucholz y cpulas que contengan los

TCs. El nivel de voltaje dc aplicado no debe ser mayor que el voltaje RMS permitido para la

prueba de voltaje aplicado.

4.3.4 Normas Aplicables y modo de conexin:

Para la prueba de Resistencia de Aislamiento se aplican las siguientes normas:

ANSI-IEEE Std C.57.12.90-2000 IEC 60076-1 del 2000

Se deben seguir los esquemas de conexin sugeridos por el equipo, como ejemplo observe las figuras 3, 4 y 5

Figura 3: Medicin entre AT-Tierra

Figura 4: Medicin entre BT-Tierra

Figura 5: Medicin entre AT-BT

4.3.5 Criterios de Aceptacin:

4.3.5.1 ndice de Absorcin: Cuando la prueba se realiza a 1 minuto, se toman los datos de resistencia cada 15 segundos; la relacin de la resistencia medida al minuto sobre la resistencia medida a los 15 segundos se denomina ndice de absorcin.

IA=15s

60s

RR

Si se obtiene un valor mayor a 1.2, la prueba es satisfactoria.

4.3.5.2 ndice de Polarizacin: Es el obtenido al realizar la prueba a 10 minutos, se toman los valores de resistencia cada minuto. La relacin de la resistencia medida a los 10 minutos sobre el valor de la resistencia medida al minuto se denomina ndice de polarizacin.

IP=1m

10m

RR

Si se obtiene un valor mayor a 2, la prueba es satisfactoria. La prueba de ndice de polarizacin es recomendada para transformadores en uso.

La resistencia mnima de aislamiento que se debe medir con la prueba se obtiene con la siguiente ecuacin:

KVAKVKRa =

Donde:

Ra: Resistencia de Aislamiento del Devanado bajo Prueba. KV: Voltaje Nominal de Lnea del Devanado bajo Prueba. KVA: Potencia Nominal Aparente del Transformador bajo Prueba. K: Constante que para Transformadores sumergidos en aceite es 1.6.

4.4 Factor de Potencia:

Esta prueba tiene como objetivo obtener las Capacitancias y Factor de Potencia de los Aislamientos del transformador, con lo cual se verifica la calidad y la integridad del sistema de aislamientos del transformador bajo prueba.

4.4.1 Mtodos y Tcnicas utilizadas para la ejecucin de la prueba:

Se cortocircuitan cada uno de los terminales de los devanados que posea el transformador. Se inyectan 10 KV AC y se miden los diferentes valores de Capacitancia y Factor de Potencia de la siguiente manera:

TABLA IV REALIZACION DE LA PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA PARA TRANSFORAMADOR

TRIDEVANADO

SALIDA HV

PRUEBA TIERRA GUARDA UST MEDIDA MODO

H 1 L T CH+CHL GST g B

H 2

L+T CH GST g A+B

H 3 T L CHL UST A L 4 T H CL+CLT GST g A

L 5

H+T CL GST g A+B

L 6 H T CLT UST B T 7 H L CT+CHT GST g B

T 8

H+L CT GST g A+B

T 9 L H CHT UST A

Nota: Realizacin de la prueba con el equipo Omicron CPC 100 Donde:

CH: Capacitancia de AT T CHL: Capacitancia de AT- BT CL: Capacitancia de BT T CLT: Capacitancia de BT Terciario CHT: Capacitancia de AT Terciario CT: Capacitancia de Terciario

4.4.2 Equipos de prueba:

Los equipos utilizados en la ejecucin de la prueba de Factor de Potencia se listan en la siguiente tabla:

TABLA V EQUIPOS USADOS EN LA PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA

EQUIPO MARCA SERIE No INTERNO CPC 100+CPTD1 OMICRON JH761Q-FM627P E-0134

4.4.3 Reglas y Requerimientos:

Verificar que el transformador se encuentre con sus niveles correctos de aceite, que tenga como mnimo 12 horas de reposo y se encuentre a temperatura ambiente.

Los bujes deben estar limpios y secos. No debe existir voltaje residual en el transformador, para asegurar esto deben

cortocircuitarse todos lo terminales y llevarlos a tierra. El transformador a probar debe estar slidamente puesto a tierra en un solo punto. Evacuar el aire atrapado en los aisladores, rel bucholz y cpulas que contengan los

Tcs. Antes de manipular de cualquier modo la unidad CP TD1, esta se debe conectar junto a

la unidad CPC 100 a una tierra equipotencial por medio de una conexin slida que tenga como mnimo una seccin de 6 mm2

4.4.4 Normas Aplicables y modo de conexin:

ANSI-IEEE Std C57.12.90-2000 IEC 60076-1 del 2000

Se deben seguir los esquemas de conexin sugeridos por el equipo, como ejemplo observe la figura 6:

Alto Voltaje

Tierra

Bajo Voltaje

Tierra

Figura 6. Esquema de conexin para la prueba de Factor de Potencia.

4.4.5 Criterios de Aceptacin:

Refirindose a las capacitancias dadas en la Tabla IV, para transformadores nuevos el factor de potencia debe ser menor o igual a 0.5% y menor o igual al 1% para transformadores en uso.

Como comprobacin de las mediciones de los valores de capacitancia se debe cumplir lo siguiente para las siguientes pruebas:

Prueba 3 = Prueba 1 Prueba 2 Prueba 6 = Prueba 4 Prueba 5 Prueba 9 = Prueba 7 Prueba 8

5. FORMATO PARA EMISION DE PROTOCOLOS

ABB ha definido un protocolo estndar para la emisin de resultados de los ensayos obtenidos en campo; este formato es como se muestra a continuacin:

6. MTODOS DE CLCULO

Para asegurar la confiabilidad de los resultados ABB posee la siguiente plantilla para los clculos de la incertidumbre de los resultados.

7. MEDIDAS DE SEGURIDAD

Para mantener la seguridad de los equipos y las personas deben seguirse estrictamente las siguientes normas mnimas de seguridad para la realizacin de las pruebas que permitan dar la autorizacin para la puesta en marcha de los transformadores:

Antes de realizar pruebas elctricas al transformador, este debe estar puesto a tierra slidamente en un solo punto.

Los transformadores de corriente siempre deben estar cortocircuitados y puestos a tierra.

El transformador siempre debe estar desconectado de las lneas de alimentacin para poder realizar pruebas elctricas.

Nunca se deben hacer pruebas elctricas a transformadores que se encuentre bajo vaco o energizado.

Se debe demarcar el rea de trabajo para evitar el ingreso de personal ajeno al que ejecuta las pruebas.

Deben respetarse siempre las distancias de seguridad elctrica y no tener contacto con los cables de alimentacin de los equipos a fin de evitar choques elctricos.

Elaborar permisos de trabajo siempre que se lleve a cabo la ejecucin de pruebas elctricas.

Al momento de la puesta en servicio del transformador deben tenerse en cuenta las siguientes recomendaciones:

Verificar el buen estado y funcionamiento de las protecciones externas del transformador (diferencial, sobrecorriente, distancia, etc.) y haber ajustado la coordinacin de dichas protecciones.

Asegurar el correcto funcionamiento de los equipos de patio de la subestacin tales como interruptores, seccionadores, pararrayos, PTs y CTs.

Energizar el transformador en vaco por un periodo no menor a 24 horas. Al momento de alimentar carga con el transformador, esta en lo posible no deber

exceder el 50% de la potencia nominal del equipo, gradualmente se puede ir aumentando la carga.