Las pruebas de fábrica de un transformador de potencia se dividen, según IEC 60076-1, en pruebas de rutina (a cada unidad), pruebas tipo (a una unidad representativa de un diseño) y pruebas especiales (acordadas entre comprador y fabricante). Verifican pérdidas, impedancia, relación, calentamiento y aislamiento con ensayos que no se pueden repetir en sitio, como el impulso tipo rayo. En la puesta en servicio se repiten las pruebas de baja tensión para comprobar que el transformador llegó y se montó sin daño.
Qué son las pruebas de fábrica
Antes de despachar un transformador de potencia, el fabricante lo prueba en su laboratorio para demostrar que cumple la norma y el contrato. IEC 60076-1, la norma general de transformadores de potencia, ordena esas pruebas en tres grupos:
- Rutina: se hacen a cada unidad.
- Tipo: se hacen a una unidad representativa de un diseño y valen para las unidades iguales.
- Especiales: no son de rutina ni tipo; se hacen si el comprador las pide en el pedido.
Cuando el comprador asiste, se habla de pruebas de aceptación en fábrica (FAT). IEC 60076-1 aplica a transformadores trifásicos y monofásicos, incluidos los autotransformadores, con al menos un devanado de más de 1 000 V; excluye, entre otros, los transformadores de medida, los muy pequeños y los de tracción. Los transformadores secos tienen requisitos propios en IEC 60076-11.
Qué verifica cada prueba
Pruebas de rutina principales:
- Resistencia de devanados: valores de referencia para las pérdidas y para comparar en sitio.
- Relación de tensión y desplazamiento de fase: relación de espiras y grupo vectorial; vea la prueba de relación de transformación.
- Impedancia de cortocircuito y pérdidas con carga: garantías del contrato e insumo de los estudios de cortocircuito.
- Pérdidas y corriente en vacío: calidad del núcleo y garantía de pérdidas.
- Ensayos dieléctricos de rutina de IEC 60076-3.
- Pruebas del cambiador de tomas bajo carga montado en el transformador.
- Estanqueidad con presión en transformadores en líquido y verificación del aislamiento del núcleo y del bastidor.
Para las unidades de mayor tensión, IEC 60076-1:2011 agrega a la rutina mediciones que dejan la huella del aislamiento: capacitancias, resistencia de aislamiento en continua, factor de disipación y gases disueltos en el aceite.
Pruebas tipo típicas: el ensayo de calentamiento (IEC 60076-2), que comprueba que aceite y devanados no superan los límites de temperatura a plena carga, los ensayos dieléctricos tipo de IEC 60076-3 y la medición del nivel de ruido (IEC 60076-10).
Pruebas especiales típicas: la impedancia de secuencia cero, la capacidad de soportar cortocircuitos (IEC 60076-5), la respuesta en frecuencia (IEC 60076-18), los armónicos de la corriente en vacío y ensayos dieléctricos especiales. La clasificación exacta de cada una depende de la edición de la norma y de lo acordado en el pedido.
Ensayos dieléctricos. IEC 60076-3 define tres categorías de transformadores según la tensión más alta del equipo (Um): hasta 72,5 kV, de 72,5 a 170 kV y más de 170 kV. Para cada una, su tabla 1 dice si el impulso tipo rayo (LI) y el de onda cortada (LIC), el impulso de maniobra (SI), la tensión aplicada (AV), la tensión inducida (IVW), la tensión inducida con medición de descargas parciales (IVPD) y la prueba de terminal de línea (LTAC) son de rutina, tipo o especiales. A mayor tensión, más ensayos pasan a ser de rutina.
A qué equipos y niveles de tensión aplica
| Nivel | Equipos | Fábrica | Puesta en servicio | Mantenimiento |
|---|---|---|---|---|
| BT | Fuera de IEC 60076-1 si ningún devanado supera 1 000 V | — | — | — |
| MT | Transformadores de distribución y de potencia | Rutina; tipo según el diseño | Pruebas de baja tensión | Diagnóstico |
| AT | Transformadores y autotransformadores, reactores (con su norma) | Rutina ampliada, tipo y especiales | Pruebas de baja tensión y huella | Diagnóstico |
| EAT | Autotransformadores, bancos monofásicos, reactores | Rutina ampliada con impulsos e IVPD | Pruebas de baja tensión; a veces dieléctricas en sitio | Diagnóstico |
Qué se repite en sitio
La puesta en servicio no repite las pruebas de fábrica; comprueba que nada cambió en el transporte y el montaje. Se repiten las pruebas de baja tensión y se comparan con el protocolo:
- Relación y grupo vectorial en las tomas acordadas.
- Resistencia de devanados.
- Corriente de excitación e impedancia de cortocircuito.
- Resistencia de aislamiento, capacitancias y tan δ de devanados y bujes.
- Respuesta en frecuencia (FRA), muy sensible a movimientos del núcleo o los devanados durante el transporte; IEC 60076-18 cubre la medición en fábrica y en sitio.
- Análisis del aceite y gases disueltos antes y después de energizar.
- Pruebas del cambiador de tomas, de los CT de bujes y de los dispositivos de protección.
Lo que no se repite en sitio: impulsos, calentamiento y cortocircuito, que necesitan laboratorio. En transformadores reparados, ensamblados en sitio o reubicados se acuerdan a veces ensayos dieléctricos en sitio con fuentes móviles y medición de descargas parciales; IEC 60076-3 dedica una cláusula a los ensayos dieléctricos en transformadores que ya estuvieron en servicio, y el folleto CIGRE 676 trata las mediciones de descargas parciales en sitio.
Norma que la define y cómo se interpretan los resultados
En la familia IEC: IEC 60076-1 (general y tolerancias), IEC 60076-3 (aislamiento y ensayos dieléctricos), IEC 60076-2 (calentamiento), IEC 60076-5 (cortocircuito), IEC 60076-10 (ruido) e IEC 60076-18 (FRA). En la familia IEEE: C57.12.00 (requisitos) y C57.12.90 (código de pruebas), que cubre resistencia, polaridad, relación, pérdidas, impedancia, ensayos dieléctricos, temperatura, cortocircuito y ruido.
Cómo se interpretan: las pruebas de fábrica tienen criterios de pasa o no pasa contra la norma y las garantías del contrato (pérdidas, impedancia, temperatura, nivel de descargas parciales). Las de sitio se juzgan sobre todo por comparación con la fábrica: una diferencia en relación, resistencia, capacitancia o FRA respecto al protocolo es la señal de alerta.
Qué puede falsear el resultado
- Condiciones distintas entre fábrica y sitio: temperatura de devanados y aceite, toma del cambiador, conexiones y tensión de prueba.
- Equipos de prueba distintos, sobre todo en FRA y tan δ; conviene usar configuraciones comparables.
- Magnetismo remanente después de las pruebas en continua, que altera la corriente de excitación.
- Interferencia en sitio, que no existe en el laboratorio.
- Protocolo incompleto: sin valores de fábrica no hay contra qué comparar.
Qué hacer si el resultado sale mal
- En fábrica, el fabricante investiga y corrige; IEC 60076-3 indica qué hacer después de una falla en ensayos.
- En sitio, repita la prueba en condiciones comparables y revise el registrador de impactos del transporte.
- Si una diferencia se confirma, complemente con FRA, gases disueltos e inspección interna, y no energice sin el concepto del fabricante.
Pruebas de fábrica y puesta en servicio con Tiza Group
Nuestro equipo revisa protocolos, acompaña pruebas de fábrica y ejecuta las pruebas de sitio de transformadores de media, alta y extra alta tensión, en subestaciones e industria. Vea el alcance en pruebas FAT y SAT, en pruebas a transformadores de potencia y el resto de pruebas en la guía de pruebas a equipos primarios. Las protecciones del transformador las dejamos ajustadas, también con configuración remota de relés.
Referencias
- IEC 60076-1:2011, Power transformers – Part 1: General.
- IEC 60076-2, Power transformers – Part 2: Temperature rise for liquid-immersed transformers.
- IEC 60076-3:2013, Power transformers – Part 3: Insulation levels, dielectric tests and external clearances in air.
- IEC 60076-5, Power transformers – Part 5: Ability to withstand short circuit.
- IEC 60076-10, Power transformers – Part 10: Determination of sound levels.
- IEC 60076-11, Power transformers – Part 11: Dry-type transformers.
- IEC 60076-18, Power transformers – Part 18: Measurement of frequency response.
- IEEE Std C57.12.00, Standard for General Requirements for Liquid-Immersed Distribution, Power, and Regulating Transformers.
- IEEE Std C57.12.90, Standard Test Code for Liquid-Immersed Distribution, Power, and Regulating Transformers.
- CIGRE Technical Brochure 676, Partial discharges in transformers, 2017.
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre una prueba de rutina y una prueba tipo?
La prueba de rutina se hace a cada transformador fabricado. La prueba tipo se hace a una unidad representativa de un diseño y demuestra que ese diseño cumple; se acepta para unidades iguales. Las pruebas especiales son adicionales y se acuerdan en el pedido.
¿Se puede repetir en sitio la prueba de impulso de un transformador?
En la práctica no. Los generadores de impulso son equipos de laboratorio. En sitio se repiten las pruebas de baja tensión y, en casos acordados como reparaciones o montajes en sitio, pruebas dieléctricas con fuentes móviles y medición de descargas parciales.
¿Qué debe revisar el comprador en un protocolo de pruebas de fábrica?
Que estén todas las pruebas pactadas, que los resultados cumplan las tolerancias de la norma y las garantías del contrato (pérdidas, impedancia, calentamiento, ruido), y que queden los valores de referencia para comparar en sitio: relación, resistencia, capacitancias, tan δ, FRA y gases disueltos.