Problemas y soluciones de la prueba de voltaje inducido para el transformador de horno eléctrico HKSSPZ-6300/110

Un transformador de horno eléctrico de arco HKSSPZ-6300/110 tiene los siguientes parámetros básicos:

Capacidad nominal S = 6300 kVA, tensión primaria U₁ = 110 kV, tensión secundaria U₂ = 110–160 V, grupo vectorial YNd11, con ambos extremos del devanado de baja tensión (inicio y final) sacados, y equipado con 13 pasos de regulación de tensión bajo carga. Niveles de aislamiento: HV/HV neutro/LV, LI480AC200 / LI325AC140 / AC5.

El transformador utiliza un diseño de regulación de tensión en serie de doble núcleo, con una configuración de devanado de baja tensión en forma de "8". El esquema para la prueba de tensión inducida se muestra en la Figura 1.

Condiciones de prueba: selector de tomas en posición 13; 10 kV aplicados a los devanados terciarios Am, Bm, Cm; con K = 2, solo se ilustra la fase A (las fases B y C son idénticas). Valores calculados: UZA = K × 10 = 20 kV, UG₀ = K × 110 / √3 ≈ 63.509 kV, UGA = 3 × 63.509 = 190.5 kV (95% de la nominal), UAB = 190.5 kV, frecuencia = 200 Hz.

Después de completar las conexiones de prueba según el diagrama, comenzó la prueba de tensión inducida. Cuando UZA se elevó a 4000–5000 V, se observaron sonidos de descarga corona distintos cerca de los embocaduras del terminal de baja tensión, acompañados por el olor a ozono. Simultáneamente, el detector de descargas parciales (DP) indicó niveles de DP superiores a 1400 pC. Sin embargo, la tensión medida entre terminales de baja tensión permaneció correcta. Inicialmente, sospechamos posibles problemas con el material del terminal de baja tensión o el efecto de la frecuencia de prueba de 200 Hz en el terminal de resina. En una segunda prueba utilizando una fuente de alimentación de 50 Hz a la misma tensión (4000–5000 V), se observaron los mismos fenómenos, lo que descartó la influencia de la frecuencia de 200 Hz.

Luego revisamos cuidadosamente el diagrama del circuito de prueba y las conexiones reales. Se notó que los extremos del devanado de baja tensión (inicio y final) están sacados externamente y normalmente se conectan externamente en configuración delta o estrella cuando se conectan al horno. Sin embargo, durante la prueba de tensión inducida, los terminales de baja tensión no estaban conectados ni en estrella ni en delta, ni a tierra, dejándolos en un estado de potencial flotante. ¿Podría este potencial flotante ser la causa?

Para probar esta hipótesis, conectamos temporalmente los terminales x, y, z juntos y los conectamos a tierra de manera confiable antes de repetir la prueba. Los fenómenos de descarga mencionados desaparecieron completamente. Cuando la tensión se incrementó a 1.5 veces el nivel, la DP fue solo de aproximadamente 20 pC. La tensión de prueba se incrementó aún más a 2 veces, y el transformador pasó exitosamente la prueba de resistencia a la tensión inducida.

Conclusión: Para este tipo de transformador de horno con regulación de tensión en serie de doble núcleo y ambos extremos del devanado de baja tensión sacados, aunque la tensión entre terminales (por ejemplo, a y x) es baja, la ausencia de una conexión a tierra confiable puede crear un potencial flotante, lo que lleva a las descargas parciales observadas. Por lo tanto, durante la prueba de tensión inducida, los terminales x, y, z deben estar cortocircuitados y conectados a tierra de manera confiable para eliminar tales anomalías.