¿En qué consiste la prueba de transformadores fotovoltaicos?
1. Especificidades y Requisitos de Prueba de los Transformadores Fotovoltaicos
Como técnico en sistemas de energía renovable, reconozco las características de diseño y aplicación únicas de los transformadores fotovoltaicos: La corriente alterna de salida del inversor contiene abundantes armónicos impares de 5º/7º orden, con la distorsión de la corriente armónica en el PCC alcanzando el 1.8% (mayor distorsión de tensión bajo carga baja), lo que causa sobrecalentamiento de los devanados y aceleración del envejecimiento del aislamiento. Los sistemas fotovoltaicos utilizan tierra TN-S, requiriendo una salida fiable de la fase N desde el lado secundario para evitar cortocircuitos. Ambientalmente, deben soportar un calor desértico de 60°C, la salinidad costera y la EMI industrial.
Estas especificidades dictan la singularidad de las pruebas: Además de las pruebas convencionales de resistencia directa, relación de voltaje, aislamiento y tensión de soporte, se agregan la detección de armónicos (Fluke F435 para THD), el monitoreo de elevación de temperatura (con cámaras termográficas), las comprobaciones del sistema de tierra (método de cuatro terminales para ≤0.1Ω de resistencia de contacto) y la prueba de impedancia de cortocircuito. El objetivo principal es garantizar la operación segura en entornos de electrónica de potencia, evitando riesgos relacionados con armónicos, térmicos y de tierra.
2. Elementos de Prueba Convencionales y Selección de Herramientas para Transformadores Fotovoltaicos
2.1 Prueba de Resistencia Directa
Esta prueba clave identifica cortocircuitos entre vueltas o conexiones sueltas en los devanados. Se utiliza el método de cuatro terminales para eliminar la interferencia de la resistencia de línea, con procedimientos que incluyen descarga sin alimentación, limpieza de los devanados, medición de temperatura, selección de corriente (1A/10A) y corrección de temperatura. El probador de resistencia directa ZSCZ-8900 (precisión: 0.2%±2μΩ, resolución: 0.1μΩ) cumple con los requisitos de alta precisión. Los valores medidos deben compararse con estándares/datos históricos; las desviaciones significativas pueden indicar fallos, como se vio en un caso donde se detectó un mal contacto en los devanados mediante la prueba de resistencia directa y posteriormente se reparó.
2.2 Prueba de Relación de Voltaje
Esta verifica si las relaciones de vueltas de los devanados se alinean con las especificaciones de diseño para asegurar una salida de voltaje estable bajo carga. El método de doble voltímetro calcula las relaciones midiendo los voltajes primario/secundario en condiciones sin carga, mientras que el método de puente de relación de voltaje ofrece mayor precisión. Por ejemplo, un desequilibrio de voltaje en la salida de baja tensión de un transformador de 800V/400V, causado por un circuito abierto en el lado de alta tensión, fue identificado mediante la prueba de relación de voltaje.
2.3 Prueba de Rendimiento de Aislamiento
2.4 Prueba de Impedancia de Cortocircuito
El método voltamperimétrico evalúa la tolerancia al cortocircuito: un lado se cortocircuita, y se aplica un voltaje de prueba al otro lado para conducir la corriente nominal a través de los devanados, medida por un probador de impedancia CS-8. Un cambio >±2% respecto al valor de fábrica puede indicar deformación de los devanados. Nota: La corriente de prueba debe controlarse en 0.5% - 1% de la corriente nominal para evitar la distorsión de la forma de onda.
2.5 Prueba de Elevación de Temperatura
Después de la operación a plena carga, mida las temperaturas de los devanados, el núcleo y la carcasa utilizando termómetros o termómetros infrarrojos. Las elevaciones de temperatura deben ser ≤60K para transformadores sumergidos en aceite y ≤75K para transformadores de tipo seco. Un transformador de tipo seco operando en un ambiente de 60°C que mantuvo una elevación de temperatura dentro de 65K extendió eficazmente su vida útil.
2.6 Prueba del Sistema de Tierra
El método de cuatro terminales mide la continuidad de la tierra para evitar errores de juicio del método de dos terminales. Los fallos comunes incluyen conexiones oxidadas o uso incorrecto de arandelas de plástico, requiriendo inspecciones regulares. Los probadores de resistencia de tierra de cuatro terminales aseguran que las mediciones cumplan con el estándar de 0.1Ω.
2.7 Detección de Armónicos
Una prueba única para sistemas fotovoltaicos, utilizando Fluke F435 en el PCC para detectar armónicos hasta el 50º orden (centrándose en los órdenes 5º/7º). Los resultados deben cumplir con GB/T 14549-93, proporcionando datos para la optimización del equipo.
3. Procedimientos de Prueba en Sitio y Especificaciones de Seguridad para Transformadores Fotovoltaicos
3.1 Preparación Previa a la Prueba
Desarrolle planes detallados que especifiquen información del proyecto, elementos de prueba y listas de equipos (incluyendo analizadores de potencia de alta precisión, probadores de calidad de potencia, cámaras termográficas infrarrojas, etc.). Verifique la integridad del equipo y el voltaje de alimentación (220V±10%), y monitoree las condiciones ambientales, como irradiación ≥700W/m², variación de irradiación <2% en los 5 minutos anteriores, sin vientos fuertes o nubes, para asegurar la precisión de la prueba.
3.2 Inspección de Conexiones Eléctricas
Use un voltímetro de fase para verificar que la polaridad de la salida del inversor coincida con el terminal correspondiente primario del transformador, evitando pérdidas por corrientes circulantes. Inspeccione las conexiones de los cables para asegurarse de que estén firmes. Para transformadores sumergidos en aceite, verifique el nivel y color del aceite; para transformadores de tipo seco, verifique que los ventiladores de enfriamiento funcionen normalmente.
3.3 Prueba de Resistencia de Aislamiento
Con la alimentación desconectada, use un megohmmetro para probar los devanados de alta/baja tensión y la tierra, registrando valores estables de 1 minuto. Una caída repentina de la resistencia indica problemas de aislamiento. Deben compilarse informes de prueba detallados después de la prueba.
3.4 Prueba de Tensión de Soporte Alterna
Conecte la salida del dispositivo de tensión de soporte a los puntos de prueba, configure los parámetros a 2× voltaje nominal, aumente gradualmente la tensión mientras monitorea la ruptura, y manténgala durante 60 minutos antes de reducir la tensión.
3.5 Prueba de Carga
Mida el voltaje, corriente y potencia de salida bajo operación a plena carga para calcular la eficiencia y la tasa de regulación de voltaje, mientras monitorea la elevación de temperatura. Aumente gradualmente la corriente de carga y registre los cambios de parámetros para su análisis.
3.6 Prueba de Impedancia de Cortocircuito
Aplique tensión al lado de alta tensión con el lado de baja tensión cortocircuitado (usando cables con sección suficiente). Controle la corriente de prueba en 0.5% - 1% del valor nominal y corrija los resultados por temperatura (75°C para sumergidos en aceite, 120°C para tipo seco) para evitar errores en la evaluación de la deformación de los devanados.
3.7 Detección de Armónicos
Use un analizador de calidad de potencia en el PCC para monitorear el contenido de armónicos de orden impar y calcular el THD, asegurando el cumplimiento con los estándares nacionales para la operación segura en entornos con armónicos.
