Serie FRAX de analizadores de respuesta de frecuencia de barrido

Para obtener el detalle de diagnóstico más significativo, puede realizar un análisis de SFRA comparando las pruebas actuales con las pruebas anteriores o la “huella” inicial de un transformador. Por lo tanto, recomendamos realizar el SFRA en transformadores nuevos cuando se pongan en marcha, o si la unidad ya está en servicio, lo más pronto posible, cuando el transformador esté en buenas condiciones. El SFRA también se ha vuelto muy popular cuando se transporta un transformador a su sitio. Se puede realizar un “barrido” en la fábrica antes del envío del transformador y una vez más en el centro cuando se recibe para comprobar que no se produjeron daños durante el transporte. Para garantizar la validez de una comparación directa entre los resultados, debe emular todos los aspectos de la prueba original, incluidas las pruebas con los bushings de prueba o transporte instalados y con el transformador lleno de aceite (o no).  

Sí, cada prueba proporcionará información diferente sobre su transformador. Las pruebas de factor de potencia y DFR analizan el material aislante del transformador. Las pruebas de relación de transformación y resistencia del devanado revelan el estado de los devanados. El SFRA proporciona información importante sobre la integridad mecánica del transformador y puede ayudarlo a determinar si un transformador ha sufrido algún daño mecánico. Cada prueba eléctrica que realice le proporciona un poco más de conocimiento y, en conjunto, forman una buena imagen del estado de su transformador. A veces, una “segunda opinión” de dos o más pruebas en el mismo componente puede ayudarlo a confirmar un problema sospechoso. 

Para el SFRA:  No se debe seguir ningún orden en particular para las pruebas de SFRA de circuito abierto y cortocircuito. Sin embargo, para aumentar la eficiencia, recomendamos ejecutar las pruebas en un orden que lo ayude a minimizar los cambios de cables, por ejemplo, después de realizar una prueba de circuito abierto de alta tensión de H1-H3, puede hacer cortocircuito rápidamente en los devanados del lado bajo y ejecutar la prueba de alta tensión en cortocircuito en H1-H3. Desde aquí, los cables se pueden cambiar a H2-H1 para realizar la prueba de cortocircuito de alta tensión; luego, quite los cortocircuitos para realizar la prueba de circuito abierto de alta tensión en H2-H1 y, finalmente, ejecute las pruebas de circuito abierto y corto circuito en H3-H2. Este orden de prueba puede ahorrar tiempo, ya que no es necesario cambiar las conexiones de alta tensión entre las seis pruebas, especialmente en el caso de transformadores de tensión más alta, en la que no es posible alcanzar fácilmente los terminales. Es mucho más fácil aplicar y quitar cortocircuitos en el lado bajo del transformador que cambiar las conexiones del lado alto varias veces.Para realizar pruebas eléctricas completas:  Las pruebas de corriente de excitación y SFRA se deben completar primero y las pruebas de resistencia de devanado se deben ejecutar en último lugar. Esta recomendación tiene el objetivo de evitar que el magnetismo residual de la prueba de resistencia de devanado afecte los resultados de las otras pruebas. Sin embargo, no tiene que preocuparse por la secuencia de las pruebas si el conjunto de pruebas de resistencia de devanado puede desmagnetizar el transformador de manera eficiente después de la prueba. Se puede argumentar que existe un beneficio cuando se lleva el núcleo de un transformador a un estado de magnetización constante (a través de una función de desmagnetización eficaz de un instrumento de prueba) al inicio de una secuencia de prueba posterior que incluye pruebas de corriente de excitación y SFRA. 

Sí, el SFRA es una prueba muy sensible que puede detectar pequeños cambios físicos o mecánicos dentro del transformador. Por lo tanto, tener conexiones adicionales al transformador, por ejemplo, el bus, puede cambiar significativamente la respuesta (sobre todo en las frecuencias más altas). Aislar completamente el transformador ayudará a garantizar la obtención de los resultados más repetibles y el mejor análisis.  

En una situación ideal, cuando se pone en servicio el transformador, se deben ejecutar pruebas en todas las tomas, es decir, cada posición del DETC (del inglés Deenergized Tap Changer, cambiador de toma desactivado) con el OLTC (del inglés [On - Load] Tap-Changer, cambiador de toma bajo carga) establecido en su posición nominal y todas las posiciones de toma del OLTC con el DETC establecido en su posición de servicio. Con cada posición de la toma que requiere 15 barridos para un transformador de dos devanados, rápidamente se vuelve poco práctico ante restricciones de tiempo y recursos. La recomendación general es colocar el DETC en su posición de servicio y realizar los 15 barridos estándar con el OLTC en la posición completamente elevada; esto garantiza que todas las espiras del devanado en el OLTC estarán en la medición. Además, los barridos a menudo se repiten con el OLTC en la posición nominal. Cuando coloque el OLTC en la posición nominal, debe ejecutar la prueba desde la toma “elevada”. Cuando realice mediciones de SFRA en las posiciones de OLTC completamente elevadas y nominales, tendrá una imagen general del transformador con el OLTC acoplado por completo y no acoplado.  Nota: Cuando se realicen mediciones de SFRA, siempre observe las posiciones de la toma en las que se realizó la prueba para fines de referencia y análisis futuros. 

Las conexiones y la conexión a tierra adecuadas son fundamentales para realizar una prueba de SFRA exitosa. Asegúrese de que haya suficiente presión de la abrazadera conectada a los terminales del transformador y utilice los principios de conexión a tierra trenzados más cortos. Si hay pintura o corrosión en los puntos de conexión, límpielos o verifique que las abrazaderas hayan penetrado a través de ellas. Además, puede realizar una comprobación del bucle de conexión a tierra para asegurarse de que las conexiones de los cables de conexión a tierra y la conexión a tierra del transformador estén en un punto común. Puede realizar una comprobación del bucle de conexión a tierra presionando el botón “GLD” en los instrumentos FRAX 101 y 150 o comprobando manualmente con un ohmímetro si su unidad de SFRA tiene esta función o no. Los problemas de conexión a tierra y conexión deficientes normalmente se manifiestan en las frecuencias más altas (alrededor de 500 kHz y más). Se recomienda revisar las conexiones y realizar el barrido nuevamente si los barridos varían de forma significativa en este rango de frecuencia en comparación con las mediciones anteriores. 

Sí. Los barridos de prueba de circuito abierto cambiarán en las frecuencias más bajas si el núcleo está magnetizado. Por lo general, el barrido cambia hacia arriba y hacia la derecha. Los efectos de la magnetización sobre los resultados del SFRA son el motivo por el cual es importante realizar pruebas de SFRA antes de una prueba de resistencia de devanado de CC, si está planificada. Si esto no es posible, debe desmagnetizar el transformador antes de realizar una prueba de SFRA.   

La preparación y configuración adecuadas de las pruebas son esenciales en cualquier prueba eléctrica. Las pruebas de SFRA, en particular, son muy sensibles a pequeños cambios mecánicos dentro del transformador, lo que significa que cualquier cambio en la configuración puede afectar la respuesta. Por lo tanto, debe prestar especial atención a las conexiones, las prácticas de prueba y las preparaciones para garantizar resultados repetibles. Siempre realice conexiones firmes en la misma ubicación, siga el principio de conexión a tierra trenzado más corto y asegúrese de que el transformador esté en las mismas condiciones cuando se someta a las pruebas, lo que incluye las posiciones del cambiador de toma, los bushings y el nivel de aceite. Debe tener en cuenta todo lo que haya cambiado en el transformador desde la prueba anterior. Siempre preste atención a las posiciones de la toma del transformador cuando realice la prueba y, si corresponde, la posición desde la que se cambió la toma.  

Sí, después de reconstruir un transformador, es esencialmente un transformador nuevo, por lo que sus mediciones anteriores diferirán de sus mediciones actuales. En este punto, se debe volver a poner el transformador en servicio y se debe tomar una nueva huella de SFRA.  

Sí. Los resultados de la prueba de SFRA, cuando se realiza correctamente y en condiciones similares (conexión a tierra correcta, misma posición de la toma y conexiones similares), son comparables. Los factores que pueden afectar los resultados de las pruebas incluyen el magnetismo residual y malas prácticas de conexión a tierra. El software FRAX de Megger puede importar de manera extraordinaria los resultados anteriores de un conjunto de pruebas de otro fabricante y comparar los resultados. Los FRAX 101 y FRAX 150 también pueden ajustar la tensión de salida para que coincida con los productos heredados de otros fabricantes que no utilizaron una señal de entrada p-p de 10 V.  

Cuando selecciona “File” (archivo) en el menú principal del software FRAX, aparecen las opciones “Import” (Importar) y “Export” (Exportar). Hay varios formatos alternativos disponibles para su selección (CIGRE, csv, txt, Doble). 

Los barridos de SFRA de circuito abierto dependen de la tensión en las frecuencias más bajas debido a la impedancia de magnetización del transformador. Por lo tanto, el barrido variará a medida que cambia la tensión. Una vez que el barrido se mueve a las frecuencias de rango medio, en las que los devanados tienen total influencia en el barrido, las curvas se alinean independientemente de la tensión. En aquellos casos en los que desee comparar los resultados con barridos antiguos con diferentes tensiones, recomendamos ejecutar la prueba con la tensión anterior y, luego, realizar la prueba nuevamente con la tensión máxima predeterminada de 10 V que utiliza el FRAX.  

En los modelos FRAX 101 y 150, el nivel de tensión de salida se puede ajustar desde el estándar o valor predeterminado de 10 V hasta 12 V y hasta 0,1 V cambiando una línea de comandos en un archivo en el directorio de FRAX. El nombre del archivo es “connectioncommands.txt” y su ubicación predeterminada es C:\Program Files\Megger\FRAX. Para ajustar la tensión de salida, abra el archivo en el Bloc de notas y agregue el comando “gen:gainx=k” al archivo. K es un factor para establecer la tensión y está predeterminado como k = 1 para 10 Vmáximo. Por ejemplo, para establecer la tensión de salida en 2,828 Vmáximo (2 V RMS), cambie el valor a k = 0,2828. El valor debe estar entre 1,2 y 0,01. Guarde los cambios y salga. Debe desconectar y volver a conectar el FRAX para activar la nueva configuración. 

Una prueba de circuito abierto de SFRA mostrará la respuesta del núcleo y los devanados, mientras que una prueba de cortocircuito de SFRA solo muestra la respuesta de los devanados. Cada rango de frecuencia corresponde a diferentes componentes en el transformador y es el aspecto en que se manifestaría un problema con esos componentes respectivos en el trazado de SFRA. A continuación, se muestran algunos rangos de frecuencia generales.

• De 20 Hz a 2 kHz: deformación del núcleo principal, circuitos abiertos, espiras en cortocircuito, magnetismo residual
• De 10 kHz a 20 kHz: componente de devanado masivo, impedancia de derivación
• De 20 kHz a 400 kHz: deformación dentro de los devanados principales
• De 400 kHz a 1 MHz: devanado de la toma

Nota: Cada transformador tendrá respuestas específicas y los rangos anteriores son solo para referencia general. En el caso de los devanados con una potencia nominal inferior a 72 kV, el estándar IEC recomienda ejecutar la prueba hasta 2 MHz. 

IEEE C57.149 establece que una “gran diferencia de temperatura, con normalidad muy superior a 10 °C, entre dos mediciones influirá levemente en la respuesta con frecuencias más altas”.Para fines prácticos, el efecto de la temperatura en las mediciones de SFRA es muy pequeño y se puede ignorar, siempre y cuando no haya una variación considerable de la temperatura entre los dos trazados que se comparan.

Tendría que realizar un total de 30 pruebas diferentes.

• 12 pruebas de circuito abierto, una en cada devanado (4 devanados x 3 fases = 12 pruebas)
• 18 pruebas de cortocircuito:
• 9 pruebas (del lado alto con tres secundarios en cortocircuito, uno a la vez)
• 6 pruebas (del lado X con otros dos secundarios en cortocircuito, uno a la vez)
• 3 pruebas (del lado y con el último secundario en cortocircuito) 

En tales casos, la norma IEEE C57.152 recomienda realizar todas las pruebas eléctricas, incluidos el factor de potencia y el SFRA. Una prueba del factor de potencia puede revelar un cambio en la condición y capacitancia del material aislante, mientras que un trazado de SFRA ayudará a diagnosticar cualquier problema o falla asociada con los devanados del transformador. 

El SFRA y la DFR son pruebas completamente diferentes. El SFRA observa cualquier tipo de cambio mecánico dentro del transformador, mientras que la DFR se utiliza para determinar la humedad presente en la celulosa (aislamiento sólido) de los transformadores de potencia llenos de aceite. Las dos pruebas tienen aplicaciones muy diferentes. 

No hay directrices de la industria para utilizar el SFRA en función de las calificaciones de VA de un transformador. En teoría, puede realizar el SFRA en un transformador de cualquier tamaño (o devanados, como motores). Si se realizan pruebas posteriores en condiciones similares, se pueden comparar y analizar los resultados. Otras pruebas eléctricas, como la relación de transformación (TTR), la corriente de excitación y las pruebas de aislamiento de CC, también proporcionarán información valiosa sobre transformadores más pequeños.  

Sí. El SFRA observa la respuesta de la red RLC compleja dentro de un transformador. Puede realizar mediciones de referencia o de línea de base en transformadores de tipo seco y comparar los resultados con el paso de los años. Para los transformadores de tipo seco, debe ser consciente del efecto que pueden tener las capacitancias a tierra en los trazados. Además, la respuesta en el lado bajo puede tener leves desviaciones debido a los bajos niveles de señal. Un plano a tierra muy bueno producirá mediciones más repetibles.  

Las pruebas tradicionales de circuito abierto y cortocircuito se realizan generalmente en fábricas para determinar la ausencia de carga y las pérdidas de cobre del transformador. El fabricante suele utilizar fuentes iguales al “valor nominal” del transformador para realizar estas pruebas. Cuando se determinan las pérdidas de cobre y la ausencia de carga, puede resolver los diferentes componentes en un circuito equivalente de un transformador.  Aunque comparten nombres y conexiones similares, las pruebas de cortocircuito y circuito abierto de SFRA son completamente diferentes. La prueba de circuito abierto de SFRA observa la respuesta eléctrica del núcleo y el devanado, mientras que la prueba de cortocircuito de SFRA aísla la respuesta del devanado del transformador. Estas pruebas se operan a una tensión baja de 10 V p-p, pero lo ayudan a reducir las áreas en las que podría haber un problema. 

Según la norma IEEE C57.149, la prueba con aceite es el método más común y preferido para el análisis de respuesta de frecuencia. Se debe tener en cuenta la seguridad en el momento de probar un transformador sin aceite, de modo que no se apliquen tensiones excesivas. La presencia de aceite cambia la respuesta de frecuencia. Los resultados con y sin aceite causarán variaciones en los trazados de SFRA. A continuación, se muestra un extracto de las directrices de la norma IEEE:“Para equipos nuevos, esto puede requerir la realización de dos pruebas de FRA después de la recepción del equipo en el destino final; 1) una prueba con el transformador en su configuración de envío, 2) y una prueba con el transformador armado y llenado con aceite, según sea necesario para las pruebas de resistencia del aislamiento, que se utilizarán como datos de referencia para pruebas futuras. Si no se sospecha de ningún daño en el envío, es posible que la prueba en la configuración tal y como se envió no sea necesaria como prueba de recepción”.A menudo, el fabricante llena y drena el transformador antes del envío. Debe conocer las condiciones en las que el fabricante realizó una prueba de SFRA antes del envío desde la fábrica. La norma IEEE además establece lo siguiente:“Si el equipo llega drenado de aceite, la configuración de envío debe especificar que se probará antes y después del movimiento sin aceite. Si el equipo se envía después de drenar el aceite, se debe probar antes del movimiento sin aceite. Es posible que no sea adecuado probar la unidad antes del envío en este caso sin aceite y antes de un primer llenado, lo que podría provocar fallas falsas debido a que se retiene aceite residual en los devanados o al drenaje de aceite adicional del devanado durante las semanas de envío. Si el equipo se debe enviar con aceite, se debe llenar completamente para las pruebas previas y posteriores al movimiento. Si el equipo se debe enviar parcialmente lleno, se debe probar con el mismo nivel de aceite o, de preferencia después de que se haya agregado aceite. Asegurarse de que el aceite esté en el mismo nivel antes y después del transporte para transformadores parcialmente llenos puede ser difícil y, a veces, lleva a evaluaciones incorrectas”.