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Guía de diversas pruebas para transformadores de potencia
Mar 24, 2026
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1. Introducción
Los transformadores de potencia son activos críticos en las redes eléctricas. Para garantizar la confiabilidad, la seguridad y el rendimiento, se deben realizar una serie de pruebas de acuerdo con estándares internacionales como IEC 60076. Estas pruebas se clasifican enPruebas de rutina, Pruebas de tipo, Pruebas especiales, yPruebas adicionales. Esta guía proporciona una descripción general completa de cada prueba, su propósito y la metodología general involucrada.
2. Pruebas de rutina
Se realizan pruebas de rutina en cada transformador para verificar la calidad de fabricación, la integridad eléctrica y la preparación operativa.
2.1 Medición de gases disueltos en líquido dieléctrico de cada compartimento de aceite separado, excepto el compartimento del interruptor desviador. (Antes de la prueba y después de la prueba)
- Objetivo:Analizar el estado del aceite aislante y detectar posibles fallas internas (por ejemplo, arcos eléctricos, sobrecalentamiento) antes y después de otras pruebas.
- Método:Se toman muestras de aceite de cada compartimento de aceite por separado (excluyendo el compartimento del interruptor desviador) y se analizan mediante cromatografía de gases.
- Parámetros clave:Hidrógeno (H₂), acetileno (C₂H₂), metano (CH₄), monóxido de carbono (CO) y contenido de humedad.
2.2 Verificación del aislamiento del núcleo y del marco para transformadores sumergidos en líquido con aislamiento del núcleo o del marco
- Objetivo:Verificar que el núcleo y las estructuras de sujeción estén adecuadamente aislados del tanque para evitar la circulación de corrientes.
- Método:La resistencia de aislamiento se mide entre el núcleo y el tanque, el núcleo y la unidad de sujeción, y la unidad de sujeción y el tanque usando un megaóhmetro.
2.3 Medición de la relación de voltaje y el desfase
- Objetivo:Confirmar que la relación de voltaje entre los devanados y el grupo vectorial (por ejemplo, YNd1) coincide con las especificaciones de diseño.
- Método:La relación de voltaje se mide en todas las derivaciones y el desplazamiento de fase se compara con el grupo de vectores especificado.
2.4 Medición de la resistencia del devanado
- Objetivo:Para detectar conexiones sueltas, hilos rotos o configuraciones -del cambiador de tomas incorrectas.
- Método:Se inyecta corriente continua en los devanados y se mide la resistencia para cada fase y posición de toma. Los resultados se corrigen a una temperatura de referencia (normalmente 75 grados).
2.5 Verificación de la relación y polaridad de los transformadores de corriente (CT) integrados-
- Objetivo:Asegurar que los TC embebidos en los bushings o torretas tengan la relación y polaridad sustractiva correcta.
- Método:La relación de vueltas se verifica utilizando un medidor de relación y la polaridad se verifica con la marca (P1/P2, S1/S2).
2.6 Medición de la Resistencia de Aislamiento DC entre cada devanado a tierra y entre devanados
- Objetivo:Evaluar la sequedad y limpieza general del sistema de aislamiento.
- Método:La resistencia de aislamiento se mide entre los devanados y tierra, y entre los devanados, utilizando un voltaje de CC (normalmente 5000 V). Se calculan la relación de absorción (R60/R15) y el índice de polarización (PI).
2.7 Medición del factor de disipación (tanθ)de las capacitancias del sistema de aislamiento
- Objetivo:Evaluar las pérdidas dieléctricas en el sistema de aislamiento, indicativas de humedad o envejecimiento.
- Método:La capacitancia y la tan δ se miden para el cuerpo principal y los aisladores a un voltaje específico (por ejemplo, 10 kV).
2.8 Determinación de capacitancias devanados a tierra y entre devanados
- Objetivo:Determinar los valores de capacitancia entre devanados y tierra y entre devanados.
- Método:Esto suele derivarse de la misma medición que el factor de disipación (Tan δ).
2.9 Prueba de funcionamiento del cambiador de-carga-(OLTC)
- Objetivo:Verificar el funcionamiento mecánico y eléctrico del OLTC.
- Método:El OLTC funciona en todo su rango en diversas condiciones: des-desenergizado, con voltaje de control reducido (85%), energizado sin-carga y con corriente nominal aplicada.
2.10 y 2.11 Sin-pérdida de carga y medición de corriente
- Objetivo:Medir las pérdidas magnetizantes (pérdidas en el núcleo) y la corriente de excitación.
- Método:El transformador se energiza a la tensión y frecuencia nominales en un devanado mientras que el otro está en circuito abierto-. Las mediciones generalmente se toman al 90 %, 100 % y 110 % del voltaje nominal.
2.12 Medición de la impedancia de cortocircuito-y la pérdida de carga
- Objetivo:Verificar la tensión de impedancia y las pérdidas del cobre (pérdidas de carga).
- Método:Se cortocircuita un devanado-y se aplica un voltaje reducido al otro devanado para hacer circular la corriente nominal. Las medidas se toman en la toma principal y en las tomas extremas.
2.13 y 2.14 Pruebas dieléctricas (LI, LIC, AC, AV, IVPD)
Estas pruebas verifican la resistencia del aislamiento del transformador.
Prueba de Impulso de Rayo de Onda Completa para los terminales de línea (LI)
- Objetivo:Verificar la resistencia del aislamiento de los devanados del transformador frente a sobretensiones-altas simulando la caída directa de un rayo. Esta prueba asegura que la coordinación del aislamiento entre espiras, capas y a tierra es la adecuada.
- Método:Se aplica una onda de impulso de alto-voltaje (estándar 1,2/50 µs) a cada terminal de línea. La secuencia de prueba generalmente incluye un impulso de nivel-reducido, un impulso de nivel-clasificado y dos impulsos de nivel-clasificado adicionales. Se registra el oscilograma de la tensión aplicada y la corriente del neutro. Cualquier colapso o distorsión anormal en la forma de onda indica una falla del aislamiento.
Prueba de impulso de rayo de onda cortada (LIC)
- Objetivo:Simular la tensión en el aislamiento del transformador cuando un dispositivo de protección (por ejemplo, un pararrayos) interrumpe una sobretensión por rayo, creando un colapso de voltaje de frente pronunciado-. Esta prueba es fundamental para verificar el aislamiento entre-vueltas y entre-capas.
- Método:Se aplica un impulso de rayo, pero se "corta" (termina abruptamente) después de un breve período (normalmente de 2 a 5 µs) por un espacio de corte. La prueba se realiza a un voltaje pico más alto (p. ej., +10% del nivel LI) para tener en cuenta el aumento de tensión. El oscilograma se analiza para determinar el exceso de tensión y el comportamiento de la corriente.
Prueba de tensión soportada de CA del terminal de línea (LTAC)
- Objetivo:Verificar la resistencia del aislamiento entre los terminales de línea y entre los terminales de línea y tierra bajo voltaje de frecuencia industrial.
- Método:Se aplica una tensión CA monofásica-entre terminales de línea del mismo devanado, con el transformador en aire o aceite. La prueba se realiza durante un período específico (p. ej., 30 a 60 segundos) sin caídas o averías repentinas de voltaje.
Prueba de voltaje aplicado (AV)
- Objetivo:Comprobar el aislamiento principal entre cada devanado y tierra, y entre devanados separados, bajo tensión de frecuencia industrial.
- Método:Se aplica voltaje CA entre el devanado bajo prueba y todos los demás devanados conectados a tierra (o tanque) durante 60 segundos. La tensión de prueba se especifica en función del nivel de aislamiento (por ejemplo, 95 kV para el lado HV). Una prueba exitosa se indica por la ausencia de una caída repentina de voltaje o una descarga disruptiva.
Prueba de resistencia a la tensión inducida con medición de PD (IVPD)
- Objetivo:Para verificar el aislamiento entre-vueltas, entre-capas y principal, así como para detectar actividad de descarga parcial (PD) que podría provocar una degradación a largo-plazo.
- Método:Un voltaje que excede el voltaje nominal (típicamente
) se aplica a un devanado para inducir un voltaje proporcional en el otro devanado. La prueba se realiza a una frecuencia superior a la nominal (para evitar la saturación del núcleo) e incluye una fase de larga-duración (por ejemplo, de 30 a 60 minutos) donde los niveles de descarga parcial se monitorean continuamente. Un criterio de aceptación típico es PD menor o igual a 100 pC en
.
2.15 Prueba de fugas con presión (prueba de estanqueidad)
- Objetivo:Para garantizar que el tanque y las juntas estén sellados contra fugas de aceite.
- Método:El transformador se llena de aceite y se aplica una presión positiva (por ejemplo, 30 kPa) durante un período específico (por ejemplo, 24 horas).
3. Pruebas de tipo
Las pruebas de tipo se realizan en un transformador representativo para demostrar que el diseño cumple con las características de rendimiento especificadas.
3.1 Prueba de tipo de aumento de temperatura-
Objetivo:Verificar que el sistema de enfriamiento sea el adecuado y que no se excedan los límites de temperatura (aceite superior, bobinado promedio, punto caliente).
Método:El transformador se somete a pérdidas totales (pérdida de carga + pérdida sin-carga) utilizando el método de cortocircuito-hasta que las temperaturas se estabilicen. Las temperaturas se miden mediante métodos de resistencia (devanado) y termómetros (aceite).
3.2 Determinación del nivel de sonido
Objetivo:Verificar que el nivel de ruido cumpla con los valores garantizados.
Método:El transformador se energiza a la tensión y frecuencia nominales. Los niveles de presión sonora se miden en puntos específicos (normalmente a 0,3 my 2 m de la superficie) y se calculan como nivel de potencia sonora (dBA) según IEC 60076-10.
3.3 Medición de la potencia consumida por los motores de ventilador y bomba de líquido
Objetivo:Medir el consumo de energía auxiliar de los equipos de refrigeración.
Método:La entrada de energía a los ventiladores de refrigeración y las bombas de aceite se mide en condiciones operativas nominales.
4. Pruebas especiales
Se realizan pruebas especiales previo acuerdo entre el fabricante y el cliente para proporcionar datos adicionales sobre características específicas.
4.1 Medición de impedancia(s) de secuencia cero-en transformadores trifásicos-
- Objetivo:Requerido para la coordinación de protección del sistema y cálculos de fallas a tierra.
- Método:Para transformadores trifásicos-(por ejemplo, YNd1), las tres fases se conectan en paralelo y se aplica un voltaje monofásico-.
4.2 Medición de aumento de temperatura-del punto caliente-de bobinado
Objetivo:Medir directamente la temperatura más alta dentro del devanado utilizando sensores de fibra óptica.
Método:Las sondas de fibra óptica se insertan en el devanado durante el montaje. Esto normalmente se hace durante la prueba de aumento de temperatura-para validar el punto caliente-calculado.
4.3 Determinación de las características de transferencia de voltaje transitorio
Objetivo:Comprender cómo se transfieren las sobretensiones-altas del lado de alta tensión al lado de baja tensión (relevante para la coordinación del aislamiento de los equipos conectados).
Método:Se aplican voltajes de impulso a los terminales de alta tensión y se registran los voltajes inducidos en los terminales de baja tensión.
4.4 Medición de la respuesta en frecuencia (Análisis de respuesta en frecuencia o FRA)
- Objetivo:Crear una "huella digital" de la integridad mecánica del transformador para compararla en el futuro (detecta la deformación del devanado).
- Método:Se inyecta un voltaje de frecuencia de barrido y la función de transferencia (magnitud/fase) se mide en un amplio rango de frecuencia (por ejemplo, de 10 Hz a 1 MHz).
4.5 Pruebas de presión y deflexión al vacío en transformadores sumergidos en líquido
Objetivo:Verificar la resistencia mecánica del tanque.
Método:El tanque se somete a presión positiva (por ejemplo, 100 kPa) o vacío (por ejemplo, 133 Pa). La deflexión permanente en puntos críticos no debe exceder los límites especificados (normalmente 1 mm).
5. Pruebas adicionales
Las pruebas adicionales son controles adicionales que no son estrictamente obligatorios pero que se realizan para requisitos operativos o de calidad específicos.
5.1 Medición de armónicos de corriente sin carga
- Objetivo:Analizar el contenido armónico de la corriente magnetizante, importante para estudios de calidad de energía.
- Método:Durante la prueba sin-carga, se analiza la forma de onda actual para determinar la magnitud de los componentes armónicos tercero, quinto, séptimo, etc.
5.2 Determinación del punto de rocío/contenido de humedad
Objetivo:Para medir el contenido de humedad absoluta en el aceite aislante o aislamiento sólido.
Método:Se utilizan medidores de punto de rocío o valoración Karl Fischer (para aceite). En el informe proporcionado, se encontró que el contenido de humedad era inferior al 0,5%.
6. Conclusión
Un régimen de pruebas integral es esencial para garantizar la confiabilidad y seguridad a largo plazo-de los transformadores de potencia. Al cumplir con los procedimientos estandarizados descritos en IEC 60076 y estándares similares, los fabricantes y las empresas de servicios públicos pueden garantizar que el transformador funcionará como se espera tanto en condiciones de funcionamiento normales como en fallas del sistema. la combinación deRutinario, Tipo, Especial y ExtraLas pruebas proporcionan una evaluación completa del rendimiento eléctrico, mecánico y térmico.
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