Localización de problemas ocultos dentro de un OLTC de tipo resistivo antes de la inspección física

La siguiente experiencia se enfoca en un cambiador de tomas bajo carga de tipo resistivo de diecisiete posiciones (OLTC, del inglés On-load Tap Changer) que está instalado en el lado de alta tensión de un transformador trifásico YNd1, 25 MVA, 132/11,5 kV.

29 de septiembre de 2021  + Casos de Éxito

Medición de resistencia dinámica real

Contexto

  • La siguiente experiencia se enfoca en un cambiador de tomas bajo carga de tipo resistivo de diecisiete posiciones (OLTC, del inglés On-load Tap Changer) que está instalado en el lado de alta tensión de un transformador trifásico YNd1, 25 MVA, 132/11,5 kV. Este transformador con cambiador de tomas bajo carga lo opera la red de transmisión de energía eléctrica que está en la ciudad de Kerbala, Irak.
  • Un procedimiento sistemático de técnicas de prueba fuera de línea, que incluye la medición de resistencia dinámica (DRM, del inglés Dynamic Resistance Measurement), identificó el daño interno del OLTC. Después de la reparación, un protocolo de pruebas de verificación confirmó la restauración correcta del OLTC a una condición de funcionamiento normal y segura, tal como lo demuestra la respuesta gráfica y numérica de la DRM.

Resumen

  • El equipo de mantenimiento de la red de transmisión de energía eléctrica en la ciudad de Kerbala realizó pruebas eléctricas de rutina en el transformador, las cuales incluyen las siguientes pruebas: mediciones de resistencia de devanado (WRM, del inglés Winding Resistance Measurements), relación de transformación (TTR, del inglés Transformer Turns Ratio), impedancia de cortocircuito (SCI, del inglés Short Circuit Impedance), corriente de excitación y factor de potencia a frecuencia de línea (también conocido como factor de disipación o tangente delta).
  • El instrumento TRAX del equipo de mantenimiento ofreció la oportunidad de realizar pruebas avanzadas, entre las que se incluyen las que se describen a continuación: balance magnético, respuesta en frecuencia de pérdidas parásitas (FRSL, del inglés Frequency Response of Stray Losses) y pruebas de OLTC de medición de resistencia dinámica (DRM).
  • Solo los resultados de la prueba de DRM señalaron claramente una deficiencia en la fase B del OLTC, lo que no se observó en las mediciones estáticas. Las mediciones estáticas son aquellas que se realizan mientras el OLTC (y DETC) está fijo en cada una de las posiciones seleccionadas de las tomas. Entre los ejemplos de pruebas que proporcionan mediciones del cambiador de tomas estático se incluyen la corriente de excitación, la TTR, la WRM y el análisis de la respuesta del barrido de frecuencia (SFRA, del inglés Sweep frequency response analysis).
  • Las mediciones dinámicas del cambiador de tomas, como las que brinda una prueba de DRM, son esenciales para evaluar los componentes de puente o “transición” de un OLTC de tipo resistivo, que solo aparecen en un circuito de prueba durante la transición del OLTC de la posición de una toma a la siguiente. Un OLTC de tipo resistivo no utiliza su estado de puente como una configuración o posición de servicio de toma viable, por lo que estos componentes nunca aparecen en el circuito de prueba de una medición estática.

Resultados de la prueba: 

  • En este caso, la WRM de corriente continua en todas las posiciones de las tomas (un conjunto de mediciones estáticas, Figura 1) muestra una variación muy pequeña (alrededor del 0,2 %) entre las tres fases y para todas las tomas. Esto se encuentra dentro de la variación máxima permitida y acordada generalmente de un 2 % a un 3 %.
Figura 1 Resultados Megger

Cuando se estudiaron los valores medidos de la TTR (Figura 2), se observó que todas las fases y las tomas tienen una proporción medida dentro del valor de aceptación generalmente acordado de un 0,5 %.

Figura 2 Resultados Megger

Los resultados de la prueba del factor de potencia (PF, del inglés Power Factor) a frecuencia de línea (LF, del inglés Line Frequency) o factor de disipación (DF, del inglés Dissipation Factor), y la NB DFR (del inglés narrowband dielectric frequency response, respuesta de frecuencia dieléctrica de banda angosta), (Figura 3), fueron aceptables. No se indicó una degradación notable del aislamiento.

Figura 3 Resultados Megger

La prueba de OLTC avanzada se realizó con la aplicación de la medición de resistencia dinámica en el software TRAX. Durante la transición de una posición de una toma a la siguiente, la corriente cae y eso se representa con el rizado, lo que expresa la cantidad máxima que la corriente de CC disminuye como un porcentaje de la corriente de prueba. Por lo general, el rizado se grafica para todas las fases y las tomas, tal como se presenta en la Figura 4.

Figura 4 Resultados Megger

En la Figura 4 se observa lo siguiente:

  • Las mediciones de las fases A y C prácticamente se superponen.
  • El rizado es más alto para la fase B y varía mucho más que los rizados que tienen las fases A y C; esta última presenta líneas casi planas.

El gráfico del rizado de la fase B puede ser diferente en comparación con los gráficos de las fases A o C debido a que tiene una inducción diferente.

En este caso, la diferencia en los rizados entre las fases combinadas con la variación de los rizados dentro de la fase B indica un problema para la fase B. „El análisis de la DRM proporciona aún más información que proviene de la medición independiente de los rizados. En una prueba “real” de la DRM, los valores de las resistencias de transición se determinan con gran precisión. La Figura 5 muestra la resistencia dinámica de la transición de 12 a 13 para la fase C y la Figura 6 muestra la DRM de la transición de 13 a 12 para la fase B. Nótese la diferencia de escalas en el eje y (en ohmios) de ambos gráficos.

Figura 5 y 6 Resultados Megger

La Figura 5 es una respuesta típica de la DRM de transición para un interruptor de 2 resistores que ha estado en servicio durante algún tiempo. Los valores resistivos y los tiempos de transición para ambos resistores son similares.

La Figura 6 muestra algo que está lejos de lo normal, ya que la resistencia aparente llega hasta 300 Ω. Después de 20 ms, la resistencia cae a un nivel estable de 12 Ω, lo que indica que el segundo resistor de transición hizo contacto.

Los resultados de las pruebas de la DRM llevan a una conclusión mucho más específica (de lo que ofrecen los resultados de las pruebas con ondulaciones únicamente). El interruptor de desviación funciona en ambos sentidos; por lo tanto, la falla a veces llega la segunda resistencia de transición y no a la primera.

El análisis de la DRM identifica un problema o deficiencia en uno de las resistencias de transición de la fase B.

Figura 7, 8 y 9 Resultados Megger

Medidas adoptadas: 

En función del análisis de la DRM, el propietario decidió inspeccionar el OLTC minuciosamente. Después de limpiar el OLTC, se encontró un conector suelto (Figura 7).

El contacto roto (Figura 8) se soltó en donde correspondía (Figura 9) y se volvió a instalar el OLTC.

Se realizó una prueba de verificación para comprobar la condición del OLTC después de la reparación. La Figura 10 muestra el rizado de cada transición para las tres fases. Ahora las cosas se ven normales.

Figura 10 Resultados Megger

Se pueden ver los resultados de la prueba real de la DRM, que se obtuvieron en la transición de 13 a 12 para la fase B después de la reparación, en la Figura 11. Las reparaciones fueron exitosas y la red de transmisión de energía eléctrica en Kerbala puso este transformador de vuelta en servicio con seguridad y confianza.

Figura 11 Resultados Megger

Conclusiones:

  • Las pruebas eléctricas y dieléctricas de rutina en el transformador YNd1 de 25 MVA no brindaron una indicación clara del daño mecánico en el OLTC de tipo resistivo de diecisiete posiciones.
  • La DRM real permite la identificación de componentes defectuosos que afectan la característica resistiva de las resistencias de transición en el OLTC.
  • Megger sugiere que se incluya una prueba de contacto previo a ruptura como parte de la prueba de resistencia de devanado estático.
  • El procedimiento de la DRM no agrega un tiempo de prueba significativo, pero muestra un gran valor en la identificación de deficiencias en los resistores de transición o sus conexiones con el contacto de arco de transición.
  • La prueba normal de WRM no indicó ningún problema, tampoco lo hicieron las otras pruebas, excepto para la prueba de la DRM. La prueba de la DRM es útil para la evaluación del OLTC del transformador de potencia.
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Páginas de muestra de informe Megger

Créditos: Casos de estudio de Megger 

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