INFORME LAB. LTA TENSIÓN

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERÍAS
INGENIERÍA ELÉCTRICA
AISLAMIENTO ELÉCTRICO
PRUEBAS A TRANSFORMADOR DE ALTA TENSIÓN
PARAMETROS TRANSFORMADOR HIGH VOLT
AGUSTÍN PÉREZ CHAPARRA
EDSON MAURICIO PRADA
MIGUEL GOMEZ HORMAZA
OSCAR MAURICIO ZAMBRANO
NOVIEMBRE 2019
CONTENIDO
1
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 1
2
MEDIDAS DE RESISTENCIAS DE BOBINADOS. .............................................................................. 1
3
4
5
2.1
EQUIPOS REQUERIDOS PARA REALIZAR LA PRUEBA. .......................................................... 2
2.2
PROCEDIMIENTO ................................................................................................................. 2
2.3
RESULTADOS ....................................................................................................................... 2
2.4
ANÁLISIS DE RESULTADOS................................................................................................... 2
PRUEBA DE CORTO ...................................................................................................................... 3
3.1
EQUIPOS REQUERIDOS PARA REALIZAR LA PRUEBA. .......................................................... 3
3.2
PROCEDIMIENTO ................................................................................................................. 3
3.3
RESULTADOS ....................................................................................................................... 4
3.4
ANALISIS DE RESULTADOS................................................................................................... 4
PRUEBA DE VACIO ....................................................................................................................... 5
4.1
EQUIPOS REQUERIDOS PARA REALIZAR LA PRUEBA. .......................................................... 5
4.2
PROCEDIMIENTO ................................................................................................................. 5
4.3
RESULTADOS ....................................................................................................................... 6
4.4
ANALISIS DE RESULTADOS................................................................................................... 7
CONCLUSIONES ........................................................................................................................... 7
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Resistencia de bobinados. .......................................................................................... 2
Tabla 2. Tensiones y corrientes en prueba de cortocircuito. ............................................. 4
Tabla 3. Tensiones y corrientes calculadas en cortocircuito............................................. 5
Tabla 4. Tensiones y corrientes en prueba de vacío. ........................................................... 6
Tabla 5. Tensiones y corrientes calculadas en vacío. .......................................................... 7
INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Circuito equivalente aproximado de un transformador. .................................... 1
Figura 2. Características nominales TERCO. ......................................................................... 3
Figura 3. Diagrama prueba corto. .............................................................................................. 4
Figura 4. Circuito análisis prueba de cortocircuito. ............................................................. 5
Figura 5. Transformador HIGH VOLT. ....................................................................................... 6
Figura 6. Diagrama prueba de vacío. ........................................................................................ 6
Figura 7. Circuito análisis prueba en vacío. ............................................................................ 7
Figura 8. Circuito equivalente del transformador.................................................................. 8
1 INTRODUCCIÓN
Los ensayos de vacío y cortocircuito de un transformador permiten determinar los
parámetros más importantes que definen su comportamiento. A través de las mediciones
efectuadas en los citados ensayos, y mediante el cálculo adecuado, se pueden determinar
los parámetros del circuito equivalente simplificado del transformador (Figura 1).
Figura 1. Circuito equivalente aproximado de un transformador.
Del ensayo de cortocircuito se deduce la tensión relativa de cortocircuito εcc. Este
parámetro influye sobre las intensidades de cortocircuito permanente I1falta e I2falta, en la
caída de tensión εc y en la asociación en paralelo de transformadores. Otra magnitud que
se mide en este ensayo es la potencia de pérdidas en el cobre asignada PCuN. Esta es la
suma de las potencias perdidas por efecto Joule en ambos devanados, primario y
secundario, cuando el transformador está en condiciones asignadas.
Del ensayo de vacío se obtiene, además de la corriente de vacío I0, la relación de
transformación m y las perdidas en el hierro del transformador PFe. Estas pérdidas son
fijas; es decir, independientes del índice de carga del transformador.
De ambos tipos de pérdidas, en el hierro y en el cobre, se deduce el índice de carga óptimo
Copt del transformador; es decir, la carga, definida como porcentaje sobre la potencia
asignada del transformador, en la que este trabaja con rendimiento máximo.
2
MEDIDAS DE RESISTENCIAS DE BOBINADOS.
La medición de la resistencia de los bobinados de los trasformadores se realiza para
chequear conexiones y determinar si hay condiciones de circuito abierto o la posible
existencia de una conexión de alta resistencia en los conductores dispuestos en paralelo.
1
2.1
EQUIPOS REQUERIDOS PARA REALIZAR LA PRUEBA.




2.2
Transformador a ser medido.
Puente de Wheatstone.
Multímetros.
Festos
PROCEDIMIENTO
Para esta prueba utilizamos dos métodos, puente de Wheatstone y uso de un multímetro.
La medida de la resistencia del bobinado de alta tensión solo se usa el multímetro, debido
a la limitación del rango de medida del puente de Wheatstone. Para el bobinado del primario
se realiza medida por los dos métodos, en la Tabla 1 se observa los resultados obtenidos
en la prueba.
Adicionalmente se toma lectura de la resistencia del bobinado del TAP en el secundario del
transformador, dicho TAP se utiliza para la conexión en cascada de un segundo
transformador, para poder obtener un voltaje de salida de 200 kV.
2.3
RESULTADOS
En la tabla se observa los resultados obtenidos de las mediciones realizadas.
ITEM
1
2
3
DESCRIPCION
Secundario
Primario
TAP secundario
MÉTODO
MULTIMETRO
PUENTE
16572 Ω
N/A
1,7 Ω
1,69 Ω
1,4 Ω
1,69 Ω
Tabla 1. Resistencia de bobinados.
2.4
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Mediante el uso del multímetro se obtiene una resistencia de 16572 Ω en el bobinado del
secundario, no se puede hacer media con el puente de Wheatstone, este método tiene una
limitante de valores de resistencia altos.
Al realizar la medida del primario y el TAP del secundario se observa que tienen valores
similares, ha de tenerse en cuenta que dicho TAP es el punto de conexión para un segundo
transformador, obteniendo así un mayor voltaje de salida para las pruebas del laboratorio.
2
3 PRUEBA DE CORTO
Este ensayo (cuando se realiza alimentando a la máquina por el secundario) consiste en
cortocircuitar el devanado primario y aplicar una tensión al secundario que se aumenta
progresivamente desde cero hasta que por los devanados circulen sus respectivas
corrientes asignadas.
La tensión aplicada, V1cc (tensión de cortocircuito), necesaria para alcanzar la intensidad
asignada con el secundario en cortocircuito, es muy pequeña en comparación con la tensión
asignada (V1cc ≈ 3-10% V1N). Esto da lugar a que el flujo establecido también sea pequeño
(V1cc ≈ E1 = 4,44 f N1 ΦM) y, por tanto, a que las pérdidas en el hierro sean despreciables
(PFe ≈ Cte ⋅ φ2M). Por consiguiente, la potencia activa consumida en este ensayo es igual
a las pérdidas en el cobre en régimen asignado (o nominal), ya que por sus devanados
circulan las respectivas corrientes asignadas (Pcc = PCuN).
3.1
EQUIPOS REQUERIDOS PARA REALIZAR LA PRUEBA.





3.2
Transformador a ser medido.
Vatímetro.
Multímetros.
Autotransformador.
Festos largos
PROCEDIMIENTO
El transformador de HIGT VOLT no tiene una placa de características de corrientes
nominales, por ello se utiliza como referencia las características del transformador de la
empresa TERCO ver Figura 2.
Figura 2. Características nominales TERCO.
3
La prueba de cortocircuito se realiza alimentando el secundario del transformador y
cortocircuitando el primario del mismo, se debe de tener precaución de no superar el valor
de corriente nominal determinado para el primario del transformador, en la Figura 3 se
observa la conexión que se realizó para la prueba.
Figura 3. Diagrama prueba corto.
3.3
RESULTADOS
En la tabla se observa los resultados obtenidos en la prueba de corto.
CORRIENTE (A)
ITEM
1
SECUNDARIO
PRIMARIO
0,00561
2,75
TAP
SECUNDARIO
NO MEDIDO
VOLTAJE
PRIMARIO
(V)
1,345
POTENCIA
(W)
2,5
Tabla 2. Tensiones y corrientes en prueba de cortocircuito.
3.4
ANALISIS DE RESULTADOS
En la prueba de cortocircuito se buscar los valores de impedancia del secundario del
transformador, para ello utilizamos los datos de la Tabla 2, e implementando dichos
valores en el circuito equivalente de la Figura 4. Circuito análisis prueba de
cortocircuito.Figura 4. Para el cálculo de los parámetros de impedancia del secundario
se debe de hacer las siguientes consideraciones:



Se desprecia los valores del núcleo del transformador.
Se debe de referenciar el voltaje de alimentación al lado de alta tensión.
La impedancia del primario se desprecia para el análisis.
4
Figura 4. Circuito análisis prueba de cortocircuito.
ITEM
1
2
3
4
5
6
7
8
DESCRIPCIÓN
R1
JX1
Rm
jXm
R2
jX2
F.P
φ
ESTADO
Se desprecia
Se desprecia
Se desprecia
Se desprecia
Activa
Activa
Vacío
Vacío
VALOR (Ω)
0
0
0
0
16572
103918
0.6758
47,48°
Tabla 3. Tensiones y corrientes calculadas en cortocircuito.
4 PRUEBA DE VACIO
4.1
EQUIPOS REQUERIDOS PARA REALIZAR LA PRUEBA.





4.2
Transformador a ser medido.
Vatímetro.
Multímetros.
Autotransformador.
Festos largos
PROCEDIMIENTO
Para la prueba de vacío se opta por realizarla alimentado el primario con un voltaje reducido,
“mili-voltios” y realizando pequeños aumentos de tensión hasta llevar el secundario a una
tensión que pueda ser medido por un multímetro ubicado en los terminales 31 y tierra del
secundario ver Figura 5; la tensión máxima que un multímetro convencional logra medir
son 700 V. Debido a que el transformador es un caso especial, su relación de
transformación es muy alta, por ello se debe de tener especial cuidado al momento de
realizar la prueba de vacío, cualquier cambio de tensión en el primario subirá súbitamente
la tensión en el secundario.
5
Figura 5. Transformador HIGH VOLT.
Figura 6. Diagrama prueba de vacío.
4.3
RESULTADOS
En la tabla se observa los resultados obtenidos en la prueba de vacío.
TENSIÓN (V)
ITEM
1
2
3
4
TAP
PRIMARIO SECUNDARIO
SECUNDARIO
0,904
426,5
0,90
1,075
509,9
1,07
1,345
603
1,262
146,1
NO MEDIDO
146,1
CORRIENTE
PRIMARIO
(A)
NO MEDIDO
NO MEDIDO
NO MEDIDO
1,78
POTENCIA
(W)
NO MEDIDO
NO MEDIDO
NO MEDIDO
33
Tabla 4. Tensiones y corrientes en prueba de vacío.
6
4.4
ANALISIS DE RESULTADOS
Para el cálculo de Impedancia del núcleo del transformador, se utilizan los datos que se
observan en la Tabla 5, en la Figura 7. Circuito análisis prueba en vacío.Figura 7 es el
circuito equivalente para el análisis de los parámetros del núcleo del transformador.
Figura 7. Circuito análisis prueba en vacío.
ITEM
1
2
3
4
5
6
7
8
DESCRIPCIÓN
R1
JX1
Rm
jXm
R2
jX2
F.P
φ
ESTADO
Se desprecia
Se desprecia
Activa
Activa
Circuito abierto
Circuito abierto
Vacío
Vacío
VALOR (Ω)
0
0
645,41
54,65
0
0
0.0844
85,16°
Tabla 5. Tensiones y corrientes calculadas en vacío.
5 CONCLUSIONES

Las pruebas de cortocircuito y vacío en un transformador permiten, para verificar el
comportamiento de la máquina, determinando el circuito equivalente de la misma.

En la prueba en vacío el transformador es alimentado por su tensión nominal V1. El
secundario en vacío proporciona una tensión V2, luego cuando se conecta una
carga, debido a la impedancia interna, esta tensión disminuye a V2.

En la prueba en vacío permite determinar las pérdidas en el hierro del transformador
y también los parámetros de la rama en paralelo del circuito equivalente. También
puede determinarse la relación de transformación "N".
7

En la prueba de cortocircuito, se cortocircuita el devanado secundario y se aplica al
primario una tensión que se va elevando gradualmente desde cero hasta que circule
la corriente nominal. La tensión aplicada necesaria para esta prueba representa un
pequeño porcentaje respecto de la asignada, entre 3% al 10% de la nominal, por lo
que el flujo magnético en el núcleo es pequeño, siendo en consecuencia, en este
caso, despreciable las pérdidas en el hierro.

En la prueba de cortocircuito la potencia absorbida en cortocircuito con las pérdidas
en el cobre pudiendo despreciarse la rama en paralelo como consecuencia del
pequeño valor de la corriente I1 frente a I2.

En la prueba de corto circuito permite determinar los parámetros de la rama serie
del circuito equivalente del transformador. Este ensayo determina la impedancia
total del transformador pero no da información de la distribución respecto al primario
(R1 y X1) y secundario (R2 y X2). Para determinar R1 y R2 es preciso aplicar c.c. a
cada uno de los bobinados y obtener sus valores a través de la Ley de Ohm, usando
un factor para tener en cuenta el efecto pelicular de la corriente en c.a.

El circuito equivalente del transformador de HIGH VOLT se representa en la Figura
8
Figura 8. Circuito equivalente del transformador.
8