Los transformadores eléctricos a medida que operan van sufriendo de desgaste, por esto es necesario realizar diferentes pruebas eléctricas con el fin de conocer el estado actual del transformador, una de estas pruebas es la TTR la cual se encarga de evaluar el estado de los devanados y el núcleo de un transformador, también es conocida como prueba de relación de transformación.
¿Qué es la prueba de TTR?
Definición de TTR
La prueba de relación de transformación (TTR) tiene como objetivo medir la relación de transformación entre el devanado primario y secundario del transformador, esta medición se hace con el fin de conocer el estado actual del transformador, ya que a medida del tiempo el transformador se va desgastando, y en este caso se pueden ver afectados los devanados y el núcleo, lo que puede generar cortocircuitos o fallas en el aislamiento.
¿Por qué se realiza en transformadores nuevos y en servicio?
Esta prueba es muy importante realizarla tanto en el estado inicial de un transformador como en un transformador que ya ha estado funcionando durante determinado tiempo, es importante en transformadores nuevos porque puede determinar fallas constructivas, es decir, si existe alguna desviación de la relación de vueltas nominales, de no identificarse esto, el transformador iniciara su operación con fallas, la TTR a su vez le permite a los ingenieros verificar si el transformador está cumpliendo con los estándares y requisitos solicitados.
En transformadores en operación también es crucial revisar con el fin de que el transformador no se deteriore más y esto afecta su eficiencia y rendimiento.
¿Para qué sirve la prueba de TTR?
Verificación de la relación de transformación
En general, esta prueba consiste en verificar la relación de transformación, sabemos que un transformador está conformado por dos devanados, el devanado primario y el devanado secundario, entre estos dos devanados debe existir una relación de transformación, la cual es definida por el número de vueltas en el devanado de mayor tensión sobre el devanado de menor tensión. Esta relación nos indica cómo un transformador modifica el voltaje y la corriente entre su devanado primario y secundario.
Si esta relación de transformación es diferente a la relación que se calculó inicialmente, puede producir fallas y entregar valores de tensión incorrectos para la infraestructura eléctrica.
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Detección temprana de fallas internas
Algunos de las fallas que puede detectar la prueba de TTR son las siguientes:
- Espiras faltantes o sobrantes: Esto ocurre cuando el bobinado tiene un número de vueltas incorrectas debido a errores de fabricación durante la construcción
- Polaridad o conexiones incorrectas: Polaridad invertida comúnmente ocurre en transformadores trifásicos
- Fallas de aislamiento: Degradación del aislamiento, lo que reduce el número de vueltas y altera la relación de transformación.
- Anomalías en el núcleo del transformador: Desplazamientos internos que afectan el acople magnético
- Daños físicos: daños en el núcleo o devanado del transformador por fallas operativas como cortocircuitos.
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Identificación de problemas en devanados o conexiones
Cada una de las fallas mencionadas anteriormente tiene un impacto operacional diferente según sea el caso, a raíz de esto, es que se pueden identificar los problemas y relacionarlos directamente con las fallas.
En el caso de la falla por espiras, lo que ocurre comúnmente en el transformador es que se empieza a aumentar el calentamiento en el núcleo y en los devanados. Por otro lado, en las polaridades incorrectas se pueden llegar a producir fuertes cortocircuitos por las corrientes circulantes.
Lo que generan las fallas de aislamiento es una desviación de la relación de vueltas nominal, lo que puede provocar una gran pérdida de energía y rendimiento del transformador.
Como se realiza la prueba de TTR
Equipos necesarios
Los equipos utilizados para llevar a cabo la prueba de relación de transformación son los siguientes:
- TTR Tester: Es el equipo principal para llevar a cabo la prueba de relación de transformación, ya que mide la relación de vueltas entre los devanados primario y secundario. Este probador aplica una señal de CA de bajo voltaje en el devanado de alta tensión y con esto mide con precisión el voltaje inducido en el siguiente devanado
- Cables eléctricos: Son los que se conectan desde el TTR tester al transformador
- Accesorios de conexión.
Los equipos TTR Tester usados en la actualidad son muy completos, ya que se encuentran automatizados por lo que permiten realizar estas pruebas con rapidez y precisión y con la mínima intervención del ingeniero, por esto mismo no requieren de equipos adicionales como alimentación, ómetros digitales, entre otros.
Procedimiento
El procedimiento consiste inicialmente en aplicar un voltaje de prueba de baja amplitud, este voltaje generalmente está en un rango de 8V a 12V, este voltaje es aplicado al devanado primario que es el devanado de mayor tensión.
Posteriormente se realiza la medición simultánea de los voltajes en el devanado primario y el devanado secundario que es el que se está probando, al realizar esa medición, el probador TTR Tester realiza el cálculo automático de la relación de voltaje.
Con la relación de voltaje calculada por el TTR tester se procede a hacer una comparación con la relación nominal esperada que viene de fabricación, para esta comparación se tiene un porcentaje de error o de desviación, si este porcentaje es muy alto, ya es una alerta para alguna falla del transformador.
Indicadores de una prueba mal realizada
Hay algunos factores que pueden indicar que la prueba se realizó de una manera incorrecta, estos indicadores son:
- Valores por fuera de tolerancia: Ocurre cuando el TTR arroja valores muy por encima o muy por debajo de los valores nominales
- Resultados Variables: Ocurre cuando haces varias pruebas en el mismo equipo y en cada una de esas pruebas te arroja valores diferentes
- Errores de conexión: Polaridad invertida o conexiones defectuosas
- Calibración incorrecta del equipo
- Condiciones ambientales extremas
Interpretación de los resultados
Valores esperados
Al momento de realizar una prueba de relación de transformación los más esperado es que la relación entre el devanado primario y el devanado secundario sea muy similar al valor nominal de fábrica, sin embargo, debido al desgaste y operación continua del transformador se acepta una variación en el resultado, es decir, no tiene que ser exacto al valor de fábrica, pero sí debe ser un valor dentro aceptable dentro de los rangos establecidos. En caso de una variación muy alta, es señal de alerta, ya sea para una falla en el transformador o un error en la medición.
Desviaciones aceptables
En el caos de la prueba TTR se manejan unos rangos establecidos al calcular la variación del error, el valor establecido que se tiene es de +- 0.5% para condiciones normales aceptables, llegado el caso de que ese valor sea +- 1% es porque posiblemente se tengan fallas en el transformador, como deformación del devanado, cortocircuito, fallas de aislamiento, entre otros.
Ya llegado el caso de que ese valor sea mucho mayor al 1% es probablemente por errores de medición.
Señales de daño interno en el transformador
Si antes de realizar la prueba de TTR tu transformador está presentando excesos de calor en los devanados y núcleo, disminución en la eficiencia repentinas del transformador, vibraciones excesivas, variaciones en el voltaje de entrega, entre otras, muy probablemente sea por una variación en la relación de transformación.
Aplicación de la prueba de TTR en transformadores CFE
Parámetros típicos utilizados
En la Comisión Federal de Electricidad en México, para la prueba de TTR se manejan los mismos valores típicos esperados que te mencioné anteriormente, es decir, un rango aceptable de la relación de transformación es de +- 0.5% comparado con el valor de fábrica.
Requerimientos y criterios de aceptación
La CFE exige unos parámetros adicionales con la prueba de TTR, esos parámetros son: realizar las pruebas por cada una de las fases y posteriormente se comparan entre sí los resultados, se debe medir la polaridad y corriente de magnetización.
Calculadora para transformadores
Uso básico de una calculadora de relación de transformación
Estas calculadoras son de gran utilidad, ya que en el mayor de los casos los únicos valores que te solicitan son el voltaje de entrada y el voltaje de salida, ya con esto te calcula automáticamente la relación de transformación. El número de espiras en el primario y secundario.
Comparación teórica y medida
Al usar esta calculadora debes inicialmente hacer la comparación con los valores nominales de fábrica, que se esperan que sean los mismos. En el caso de que por antigüedad del transformador la ficha técnica no sea legible esta calculadora es de gran utilidad porque con base a este valor puedes realizar el cálculo y determinar el porcentaje de variación para confirmar si tu transformador está dentro de los valores aceptables.
Resumen
En este artículo se hizo una descripción detallada de en qué consisten las pruebas TTR, cuál es su función, su procedimiento, equipos utilizados y valores establecidos. Se espera que con este artículo el lector identifique la importancia de esta prueba en los transformadores
Daelim B, conocida como una de las empresas líderes de fabricación de transformadores, cumple con la aplicación de esta prueba TTR en todos sus transformadores, con el fin de garantizar que sus equipos son de alto desempeño y confiables.
