Transformadores de enerxía Análise da resistencia aislante e perdas dieléctricas

1 Introducción

Os transformadores de potencia son un dos equipos máis críticos nos sistemas eléctricos, e é esencial maximizar a prevención e minimizar a ocorrência de fallos e accidentes de transformadores. As fallos de aislamento de diversos tipos representan máis do 85% de todos os accidentes de transformadores. Polo tanto, para garantir a operación segura dos transformadores, é necesario realizar probas de aislamento regulares para detectar defectos de aislamento con antelación e abordar oportunamente posibles riscos de accidentes. A lo largo da miña carreira, participei frecuentemente en traballo de proba de transformadores, acumulando extensos coñecementos neste campo. Este artigo ofrece unha introdución detallada á proba comprehensiva de aislamento de transformadores e as condicións de aislamento reflicidas polos resultados das probas.

2 Medición da resistencia ao aislamento e da razón de absorción

2.1 Medición da resistencia ao aislamento

Durante a medición, debe usarse un megohmímetro segundo as especificacións estándar para medir secuencialmente a resistencia ao aislamento entre cada bobinado do transformador e terra, así como entre bobinados. Os terminais do bobinado en proba deben ser curto-circuitados, mentres que os terminais dos bobinados non probados deben ser todos curto-circuitados e conectados a terra. As localizacións e a secuencia de medición deben seguir a táboa a continuación.

Ao comparar os valores da resistencia de isolamento, deben ser convertidos á mesma temperatura usando a seguinte expresión matemática:

Na fórmula:

R1 representa o valor da resistencia de isolamento (en megaohmios) medido á temperatura t1

R2 representa o valor da resistencia de isolamento (en megaohmios) calculado á temperatura t2

Os valores de resistencia de isolamento midos son principalmente xudicados comparando os resultados das medidas sucesivas de cada bobina. En comparación coas resultaos anteriores, non debe haber un cambio significativo, xeralmente non menos do 70% do valor anterior. Durante as probas de puesta en servizo, o valor xeralmente non debe ser inferior ao 70% do valor da proba de fabrica (na mesma temperatura).

Cando non están dispoñibles valores de referencia, o estándar para os valores de resistencia de isolamento é xeralmente como se indica na táboa a seguir.

2.2 Medición do coeficiente de absorción e índice de polarización

O coeficiente de absorción é a relación entre os valores de resistencia de aislamento medidos cun megohmímetro aos 60 segundos e aos 15 segundos despois da aplicación da tensión. O coeficiente de absorción é moi sensible á humidade no aislamento. Cando a temperatura está entre 10°C e 30°C, o coeficiente de absorción non debe ser inferior a 1.3.

Para transformadores con unha clasificación de 220kV ou superior ou 120MVA ou superior, debe medirse o índice de polarización. Este índice é a relación entre as lecturas tomadas a dez minutos e a un minuto, sendo que o índice de polarización non debe ser inferior a 1.5.

A medición da resistencia de aislamento e do coeficiente de absorción é un método simple e universal para comprobar a condición do aislamento dos transformadores. Esta proba pode detectar eficazmente a humidade no aislamento e defectos locais, como por exemplo, a rotura de aislantes de porcelana, conductores a terrado, etc. Se a resistencia de aislamento medida e o coeficiente de absorción non cumprin os valores especificados, definitivamente existen defectos dos tipos mencionados no aislamento.

3 Proba de corrente de fuga

Durante a proba, úsanse un xerador de alta tensión en corrente continua e un microamperímetro. Os puntos de aplicación da tensión son como se mostra na seguinte táboa:

As normas de aplicación da tensión de proba amóstranse na seguinte táboa.

Despois de aumentar a tensión ata a tensión de proba, léease a corrente continua que pasa polo devanado probado ao cabo dun minuto; este valor é a corrente de fuga medida.

A proba de corrente de fuga mide esencialmente a resistencia dieléctrica. No entanto, dado que se utiliza unha tensión continua máis alta para medir as correntes de fuga, pode detectar defectos de aislamento que un megómetro non pode detectar, como defectos de descomposición parcial en transformadores e defectos en tubos de conexión. Ao analizar e xulgar os resultados da medida, compáranse principalmente con transformadores similares e entre diferentes devandos, así como coas resultantes de anos anteriores, sen esperar cambios significativos. Se os valores aumentan ano tras ano, debe prestarlle atención, xa que isto adoita indicar un deterioro gradual do aislamento. Se hai un aumento súbito en comparación cos anos anteriores, pódese indicar defectos graves que requiren investigación.

4 Medición da Tangente do Ángulo de Perdas Dieléctricas

Dado que a carcasa do transformador está directamente aterrada, úsase o puente AC tipo QS1 con cableado inverso para medir a tanxente do ángulo de perdas dieléctricas. As localizacións de medida son as mostradas na táboa a continuación.

Nota: Os contidos reais da táboa non foron proporcionados no texto, polo que menciónanse aquí en termos xerais. Se dispón de detalles ou datos específicos para a táboa, poden incluírse na tradución para maior precisión.

Esta tradución abrange o procedemento técnico para probar o ángulo de perdas dieléctricas e a razón detrás do uso de certo equipo debido a consideracións de aterramento. Tamén reflicte a importancia de comparar os resultados actuais das probas coas datos históricos para identificar posibles problemas no sistema de aislamento do transformador.

Durante a medida, os dous terminais da bobina en proba deben estar en curto circuito, mentres que todas as bobinas de fase non probadas deben estar en curto circuito e aterradas. Isto evita erros de medida causados pola inductancia da bobina.

Os valores estándar para a tanxente do ángulo de perdas dieléctricas do aillamento da bobina do transformador (a 20°C) móstranse na seguinte táboa:

O tanxente do ángulo de perdas dieléctricas non debe mostrar cambios significativos cando se compara con valores históricos (xeralmente non superando o 30%). A tensión de proba é de 10 kV cando a tensión da bobina é de 10 kV ou superior, e é igual á tensión nominal (Un) cando a tensión da bobina é inferior a 10 kV.

Ao medir, o tanxente do ángulo de perdas dieléctricas debe converterse á mesma temperatura utilizando a seguinte expresión matemática:

Na fórmula:

tgδ1 e tgδ2 representan os valores de tan delta ás temperaturas t1 e t2, respectivamente.

A medida do tanxente do ángulo de perdas dieléctricas da aislación da bobina do transformador úsase principalmente para comprobar a entrada de humidade no transformador, o envellecemento da aislación, a deterioración do aceite, a acumulación de lodo na aislación e defectos locais graves. Se o tanxente do ángulo de perdas dieléctricas medido non cumple coas valores especificados, existen definitivamente certos defectos dos tipos mencionados na aislación.

5 Proba de resistencia a tensión AC de frecuencia de rede

O equipo para a proba de resistencia a tensión AC de frecuencia de rede xeralmente require un transformador de proba, un regulador de tensión, un voltímetro electrostático de alta tensión e unha separación esférica. Cando sexa necesario, tamén pode conectarse en serie un amperímetro AC e unha resistencia de auga no lado de alta tensión. Durante a proba, o equipo de proba debe seleccionarse correctamente segundo as necesidades de tensión e capacidade da mostra de proba.