Relación de transformación fuera de tolerancia: causas

Respuesta corta

Una relación de transformación fuera de tolerancia casi siempre tiene una explicación simple: el cambiador está en una toma distinta de la que se supone, el equipo de prueba se conectó o configuró con otro grupo vectorial, o se comparó contra el valor de placa equivocado. Cuando el error está en una sola fase y la corriente de excitación de esa fase es alta, la causa probable son espiras en cortocircuito, y el transformador no debe energizarse hasta confirmarlo.

Síntoma

La prueba de relación de transformación (TTR) de un transformador da valores fuera de tolerancia en una o en todas las fases, en una toma o en varias. Puede ocurrir en la recepción de un equipo nuevo, en la puesta en servicio, en un mantenimiento o después de un disparo, cuando hay que decidir si el transformador puede volver a energizarse.

La relación de transformación depende del número de espiras de cada devanado y de la toma en servicio. Un cambio real de relación significa que cambió el número de espiras efectivas, por ejemplo porque algunas quedaron en cortocircuito, o que la toma no es la que se cree. Pero la mayoría de los resultados fuera de tolerancia vienen del método: conexión, configuración del equipo o valor de referencia.

Causas posibles, de la más a la menos probable

Causa	Por qué ocurre	Qué la delata
Toma distinta a la supuesta	El cambiador sin carga o bajo carga está en otra posición, o su indicador no corresponde	El valor medido coincide con la relación de otra toma
Conexión o configuración de la prueba	Grupo vectorial mal configurado, bornes equivocados en un devanado en delta, cables cruzados	Error en las tres fases, a menudo cercano a un factor de 1,73; ángulo de fase incoherente
Valor de referencia equivocado	Comparación con la placa de otra toma o de otro equipo	El error desaparece al revisar la placa
Contacto del cambiador en una sola fase	Desalineación del selector o contacto con alta resistencia	Una fase distinta en algunas tomas, no en todas; resistencia de devanado alterada en esas tomas
Espiras en cortocircuito	Daño del aislamiento entre espiras por una falla, sobretensión o envejecimiento	Una fase fuera de tolerancia y con corriente de excitación alta
Devanado abierto o conexión interna rota	Daño mecánico o térmico	Lectura inestable o imposible; resistencia de devanado infinita

Qué revisar primero

Posición real del cambiador en el mecanismo, no solo en el indicador remoto, y su correspondencia con la placa. Ver cambiador de tomas bajo carga.
Configuración del equipo de prueba: grupo vectorial, relación nominal ingresada y bornes conectados en cada fase.
Valor de referencia: relación calculada de la placa para esa toma.
Patrón del error: todas las fases por igual sugiere método o toma; una sola fase sugiere un problema del transformador.
Corriente de excitación de cada fase, que muchos equipos de TTR miden junto con la relación. En un transformador trifásico de columnas, la fase central suele tener una corriente de excitación menor que las laterales; lo anormal es una fase que se sale de ese patrón o del histórico. Ver prueba de corriente de excitación.

Interpretar una relación fuera de tolerancia

¿El error es igual en las tres fases?
- Sí¿El valor coincide con la relación de otra toma?
  - SíToma distinta a la supuesta: verifique la posición real del cambiador
  - NoError de conexión, de grupo vectorial o de valor de referencia
- No¿La corriente de excitación de esa fase es alta?
  - SíPosibles espiras en cortocircuito: no energice hasta confirmar
  - NoContacto del cambiador en esa fase: compare la relación en todas las tomas

Cómo se confirma

Repetición de la prueba con la configuración revisada y en todas las tomas: un problema del cambiador aparece en algunas tomas; uno del devanado, en todas. Revise también el ángulo de fase que reporta el equipo: debe corresponder al grupo vectorial de placa.
Resistencia de devanados por fase y por toma: los contactos con alta resistencia y los devanados abiertos se ven claramente. Ver prueba de resistencia de devanados.
Corriente de excitación por fase: las espiras en cortocircuito la elevan en la fase afectada.
Prueba dinámica del cambiador cuando el problema sigue a ciertas tomas. Ver prueba de resistencia dinámica del cambiador de tomas.
Análisis de respuesta en frecuencia y de gases disueltos, si hubo una falla o un cortocircuito pasante. Ver prueba de análisis de respuesta en frecuencia.

Cómo evitar que se repita

Registre la toma en cada prueba y verifique su posición en el mecanismo.
Use la misma configuración y la misma referencia que en la prueba de fábrica, para que la comparación sea directa.
Mida la relación en todas las tomas en la recepción y la puesta en servicio, como referencia para el futuro.
Mantenga el cambiador según el número de operaciones y el tiempo que indica el fabricante.

Qué no hacer

No energice un transformador con una fase fuera de tolerancia y corriente de excitación alta sin investigar: las espiras en cortocircuito pueden evolucionar a una falla interna.
No mueva un cambiador sin carga con el transformador energizado.
No concluya un daño sin revisar antes la configuración del equipo de prueba y el valor de placa.
No compare resultados de equipos de prueba distintos sin verificar que usan la misma convención de relación.

Cuándo llamarnos

Si la relación de su transformador salió fuera de tolerancia y necesita saber si es el método, el cambiador o el devanado, hacemos las pruebas al transformador de potencia: relación en todas las tomas, corriente de excitación, resistencia de devanados, prueba dinámica del cambiador y FRA, con una interpretación en conjunto. Escríbanos.

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Referencias

IEC 60076-1, Power transformers – Part 1: General.
IEEE C57.12.00, Standard for General Requirements for Liquid-Immersed Distribution, Power, and Regulating Transformers.
IEEE C57.12.90, Standard Test Code for Liquid-Immersed Distribution, Power, and Regulating Transformers.
IEEE C57.152, Guide for Diagnostic Field Testing of Fluid-Filled Power Transformers, Regulators, and Reactors.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la tolerancia de la relación de transformación?

IEC 60076-1 fija, en la toma principal, el menor valor entre ±0,5 % de la relación declarada y ±1/10 del porcentaje de impedancia de cortocircuito medido; para las demás tomas, la tolerancia se acuerda. IEEE C57.12.00 pide que las tensiones queden dentro del 0,5 % de las de placa.

¿Qué significa que una sola fase tenga la relación fuera de tolerancia?

Que algo distingue a esa fase: espiras en cortocircuito, un contacto del cambiador en otra posición o con alta resistencia, o una conexión de prueba distinta en esa fase. Si además su corriente de excitación es alta respecto a las otras, las espiras en cortocircuito son la causa más probable.

¿Por qué la relación medida difiere en un factor cercano a 1,73?

Porque se comparó una relación de tensiones de fase con una de línea, lo que ocurre cuando el equipo de prueba se configura con un grupo vectorial distinto o se toman los bornes equivocados en un devanado en delta. Es un error de método, no del transformador.