Los transformadores de energía son activos críticos en los sistemas de generación, transmisión y distribución de energía. Su fiabilidad no solo depende de la calidad de las unidades individuales, sino también de la solidez del diseño del transformador subyacente.

Por esta razón, las pruebas de transformadores generalmente se dividen en diferentes categorías según su propósito. Bajo la serie IEC 60076, los principales conceptos incluyenpruebas de rutina, pruebas de tipo y pruebas especialesAdemás, los proyectos de transformadores comúnmente incluyenPruebas de aceptación de fábrica (FAT)como parte del proceso de aceptación contractual.

Comprender la diferencia entre estos conceptos es importante para los fabricantes de transformadores, contratistas de EPC, servicios públicos y compradores.

1. ¿Qué es una prueba de tipo de transformador?

Aprueba de tipose realiza en un transformador representativo para verificar características importantes de un diseño de transformador particular.

A diferencia de una prueba de rutina, que normalmente se realiza en cada transformador fabricado, una prueba de tipo tiene como objetivo demostrar que el diseño puede cumplir con requisitos especificados en condiciones de funcionamiento o prueba definidas.

Las principales normas IEC relevantes para las pruebas de transformadores de potencia incluyen:

• IEC 60076-1 — Transformadores de potencia: General

• IEC 60076-2Aumento de temperatura para transformadores sumergidos en líquido

• IEC 60076-3 — Niveles de aislamiento, pruebas dieléctricas y espacios exteriores

• IEC 60076-5Capacidad para soportar cortocircuitos

• IEC 60076-10Determinación de los niveles de sonido

El programa de prueba exacto depende del tipo de transformador, la tensión nominal, el nivel de aislamiento, el sistema de refrigeración, la configuración del diseño, las normas aplicables y los requisitos del comprador.

Un informe de prueba de tipo exitoso proporciona evidencia de que el diseño ensayado ha demostrado el rendimiento requerido.

Sin embargo, un informe de ensayo de tipo no debe interpretarse como una exención permanente de los ensayos futuros para todos los transformadores con la misma calificación nominal. Su aplicabilidad depende de la similitud del nuevo transformador con el diseño cualificado y de los requisitos de las normas aplicables, el comprador y la autoridad de certificación.

2. Pruebas de rutina, pruebas de tipo y grasa: ¿Cuál es la diferencia?

Un concepto erróneo común es que la prueba del transformador consiste simplemente en "prueba de tipo" y "FAT". En la práctica, estos términos describen diferentes aspectos del proceso de prueba.

Pruebas de rutina

Normalmente las pruebas rutinarias se realizan encada transformador individualpara verificar que la unidad fabricada cumple con los requisitos de diseño y producción especificados.

Pruebas de tipo

Las pruebas de tipo se realizan en un transformador representativo para verificar características importantes deldiseño.

Prueba de aceptación de fábrica (FAT)

La grasa es unaproceso de aceptación de fábrica contractualen lugar de una categoría de prueba IEC separada. Un FAT normalmente incluye pruebas e inspecciones de rutina aplicables y también puede incluir pruebas adicionales solicitadas por el comprador.

Por lo tanto, un FAT puede contener pruebas de rutina y, cuando se especifique contractualmente, tipos seleccionados o pruebas especiales.

Comparación de categorías de prueba de transformadores

3. Pruebas de verificación del tipo y diseño del transformador principal

Las pruebas de verificación de tipo o diseño aplicables varían según el diseño y la especificación del transformador. Las siguientes pruebas se encuentran entre las más importantes para los transformadores de potencia.

3.1 Ensayo de aumento de temperatura

La prueba de aumento de temperatura verifica el rendimiento térmico del transformador en condiciones de funcionamiento especificadas.

Para un transformador sumergido en líquido, la unidad se hace funcionar bajo las condiciones de prueba especificadas hasta que se alcance el estado térmico requerido. Entonces se determina el aumento de la temperatura del líquido superior y el aumento de la temperatura del enrollamiento.

El propósito es confirmar que el sistema de refrigeración y el diseño de la parte activa pueden mantener temperaturas dentro de los límites aplicables.

IEC 60076-2 especifica los métodos de ensayo y los requisitos de aumento de temperatura para los transformadores sumergidos en líquido.

La prueba de aumento de temperatura no debe describirse simplemente como una simulación de funcionamiento a largo plazo a carga completa. Su propósito principal es establecer las características térmicas del transformador y verificar el cumplimiento de los límites de aumento de temperatura especificados.

3.2 Prueba de impulso de rayos

La prueba de impulsos de rayos verifica la capacidad de aislamiento del transformador contra sobretensiones transitorias representadas por impulsos de rayos estandarizados.

El nivel de prueba requerido se determina por el nivel de aislamiento especificado del transformador y los requisitos aplicables de IEC 60076-3.

Por ejemplo, un transformador de clase 11 kV particular puede tener un nivel de resistencia a impulsos de rayos especificado de 75 kV. Sin embargo,75 kV no debe presentarse como un valor universal para cada transformador 11 kVEl nivel de prueba real debe determinarse a partir de la coordinación de aislamiento y los requisitos del proyecto especificados.

El propósito de la prueba es demostrar que el sistema de aislamiento del transformador puede soportar la tensión de impulso especificada sin fallo de aislamiento inaceptable.

3.3 Prueba de impulso de conmutación

La prueba de impulso de conmutación evalúa la capacidad del transformador para soportar sobretensiones de conmutación.

Es particularmente importante para aplicaciones de transformadores de alta tensión y de alta tensión extra. Los niveles de tensión aplicables y los requisitos de prueba se definen por IEC 60076-3.

Por lo tanto, no es técnicamente correcto afirmar que cada transformador de gran capacidad debe someterse a pruebas de impulso de conmutación. La aplicabilidad depende principalmente de la clase de voltaje del transformador, el nivel de aislamiento especificado y los requisitos estándar aplicables.

3.4 Prueba de resistencia a cortocircuitos

La prueba de resistencia al cortocircuito es una de las pruebas de verificación del diseño del transformador más exigentes.

Cuando un transformador experimenta un cortocircuito externo, corrientes muy altas pueden producir fuerzas electromagnéticas sustanciales dentro de los bobinados. Estas fuerzas pueden causar movimiento de bobinado o deformación si el diseño mecánico es inadecuado.

IEC 60076-5 aborda la capacidad del transformador para soportar los efectos térmicos y dinámicos de cortocircuitos externos.

Cuando se requiere una prueba de cortocircuito, el transformador se somete a condiciones de cortocircuito especificadas de acuerdo con el procedimiento de prueba aplicable.

Después de la prueba, se realizan los exámenes eléctricos y mecánicos apropiados. Dependiendo de los requisitos aplicables, estos pueden incluir:

• medición de la resistencia al enrollamiento;

• medición de la relación de tensión;

• verificación de la impedancia de cortocircuito;

• ensayos dieléctricos;

• inspección interna;

• evaluación de la deformación o desplazamiento del bobinado.

El procedimiento de prueba no debe simplificarse como simplemente "aplicar un pulso de cortocircuito de 2 segundos". Los criterios de corriente, secuencia, duración y aceptación requeridos dependen de la norma aplicable y del programa de prueba acordado.

3.5 Prueba de nivel de sonido del transformador

El rendimiento acústico del transformador es una consideración importante en las subestaciones, centrales eléctricas, instalaciones urbanas y otros lugares sensibles al ruido.

IEC 60076-10 especifica métodos para determinar los niveles de sonido del transformador, incluyendo mediciones de presión acústica e intensidad acústica y la determinación de los niveles de potencia acústica.

La prueba se realiza bajo condiciones de funcionamiento especificadas. Para muchos transformadores sumergidos en líquido, las mediciones de sonido se asocian con excitación sin carga, con el equipo de refrigeración operado como se especifica.

Por lo tanto, las condiciones exactas de ensayo deben indicarse de acuerdo con la norma aplicable y la especificación del comprador en lugar de simplemente describirse como una "prueba de ruido de carga nominal".

4. Pruebas dieléctricas del transformador

La prueba dieléctrica es otra área en la que se deben distinguir cuidadosamente las categorías de prueba de transformadores.

IEC 60076-3 establece los requisitos de aislamiento y las pruebas dieléctricas aplicables para los transformadores de potencia. Dependiendo de la categoría del transformador y del nivel de aislamiento especificado, el programa de prueba puede incluir:

• prueba de resistencia de CA aplicada;

• prueba de resistencia de CA inducida;

• ensayo de tensión inducida con medición de descarga parcial, cuando proceda;

• prueba de impulso de relámpago;

• ensayo de impulso de conmutación, cuando proceda.

No todas estas pruebas pertenecen automáticamente a una sola categoría llamada "Prueba de tipo".

Algunas pruebas dieléctricas son pruebas de rutina, mientras que otras pueden ser pruebas de tipo o especiales dependiendo del diseño del transformador, la clase de voltaje y los requisitos aplicables.

Por esta razón, un artículo de transformador internacional debe evitar describir cada prueba de resistencia o impulso como una prueba de tipo sin cualificación.

5. ¿Cuáles son las pruebas de rutina del transformador?

Se realizan pruebas de rutina en transformadores individuales para verificar que la unidad fabricada cumple con los requisitos especificados.

Las pruebas típicas de rutina pueden incluir:

• medición de la resistencia al enrollamiento;

• medición de la relación de tensión y el desplazamiento de fase;

• pérdida sin carga y medición de corriente sin carga;

• la medición de la impedancia de cortocircuito y la pérdida de carga;

• pruebas de rutina dieléctricas aplicables;

• otras medidas y comprobaciones especificadas por IEC 60076 y la especificación de compra.

El programa de prueba de rutina exacto depende del tipo de transformador y las normas aplicables.

Las pruebas de rutina son particularmente importantes porque una prueba de tipo exitosa demuestra la capacidad de un diseño, mientras que las pruebas de rutina verifican la calidad y la conformidad del diseño.transformador real que se entrega.

6. ¿Qué es una prueba de aceptación de fábrica?

APrueba de aceptación de fábrica (FAT)normalmente se realiza en la fábrica del fabricante antes del envío.

El objetivo es demostrar al comprador que el transformador fabricado para un proyecto específico cumple con las especificaciones técnicas acordadas, las normas aplicables y los requisitos contractuales.

Un FAT comúnmente incluye:

• revisión de los registros de fabricación e inspección;

• inspección visual y dimensional;

• pruebas eléctricas de rutina;

• verificación de la placa y los accesorios;

• revisión de los certificados de calibración;

• inspecciones o pruebas específicas del comprador;

• revisión de la documentación.

Dependiendo del contrato de compra, el comprador o una agencia de inspección independiente pueden ser testigos de pruebas seleccionadas.

Por consiguiente:

La prueba de rutina describe lo que se está probando y por qué, mientras que la prueba FAT describe el proceso de aceptación de fábrica acordado entre el fabricante y el comprador.

Esta distinción es especialmente importante en proyectos internacionales de transformadores.

7. Ejemplo: 2,000 kVA, 11 kV / 0.4 kV Transformador sumergido en aceite

Considere un transformador con los siguientes parámetros básicos:

• Potencia nominal:2,000 kVA

• Voltaje HV:11 kV

• Voltaje LV:0.4 kV

• Grupo vectorial:Dyn11

• Refrigeración:ONAN

• Aislamiento: Sistema de aislamiento aceite-papel

Para tal transformador, el programa de prueba aplicable se establecería de acuerdo con las normas IEC relevantes y la especificación del comprador.

Prueba de aumento de temperatura

El transformador funciona bajo condiciones de prueba térmica especificadas hasta que se alcanza el estado térmico requerido.

Los aumentos de temperatura del líquido superior y del enrollamiento se determinan y se comparan con los límites aplicables especificados por IEC 60076-2.

Prueba de impulso de rayos

El devanado de alta tensión puede someterse al nivel de prueba de impulso de relámpago especificado de acuerdo con su nivel de aislamiento.

Un valor tal como 75 kV puede aplicarse a un diseño particular de transformador 11 kV, pero el nivel de prueba real debe confirmarse a partir de los requisitos de aislamiento especificados del transformador.

Verificación de resistencia a cortocircuitos

Cuando se requiere una prueba de cortocircuito, el transformador se somete a las condiciones de prueba especificadas de acuerdo con IEC 60076-5.

Después de la prueba, se realizan mediciones eléctricas y exámenes mecánicos apropiados para verificar que el transformador no ha sufrido una deformación o deterioro inaceptables.

Medición del nivel de sonido

El nivel de sonido del transformador se mide bajo las condiciones de funcionamiento especificadas por la norma aplicable y el comprador.

El rendimiento acústico medido se compara con el requisito contractual de nivel de sonido.

Pruebas dieléctricas

Las pruebas de resistencia de CA aplicadas e inducidas, las mediciones de descarga parcial y las pruebas de impulso se realizan según sea aplicable al sistema de aislamiento del transformador y a la categoría de prueba especificada.

Medidas previas y posteriores a la prueba

Para las principales pruebas de verificación de diseño, se pueden realizar mediciones apropiadas antes y después de las pruebas.

Estos pueden incluir:

• relación de tensión;

• resistencia al enrollamiento;

• impedancia de cortocircuito;

• otras medidas de diagnóstico.

El objetivo es identificar cualquier cambio significativo resultante de la prueba de verificación del diseño.

8. ¿Pasar una prueba de tipo califica a todos los transformadores futuros?

No automáticamente.

Un informe de ensayo de tipo exitoso demuestra que el diseño ensayado ha cumplido los requisitos aplicables. El fabricante puede utilizar el informe para demostrar el cumplimiento de los transformadores que se encuentran dentro delámbito de diseño cualificadosujeto a las limitaciones del informe y los requisitos de las normas aplicables y el comprador.

Cuando se introduzcan cambios significativos en el diseño, el fabricante debe evaluar si las pruebas de ensayo de tipo existentes siguen siendo aplicables.

Los cambios potencialmente significativos pueden incluir:

• disposición de bobinado o diseño de conductor;

• sistema de aislamiento;

• diseño central;

• disposición de refrigeración;

• estructura mecánica de tanque o parte activa;

• voltaje nominal o nivel de aislamiento;

• diseño mecánico de cortocircuito;

• cambios importantes en los materiales o la tecnología de fabricación.

Sin embargo,No todos los cambios de ingeniería requieren automáticamente una prueba de tipo completamente nueva.

La decisión debe basarse en la evaluación de ingeniería, los requisitos IEC aplicables, el alcance del cambio de diseño y los requisitos del comprador o la autoridad de certificación.

9. ¿Por qué son necesarias las pruebas de tipo y las pruebas de rutina?

Las pruebas de tipo y las pruebas de rutina sirven a propósitos diferentes pero complementarios.

Una prueba de tipo responde a la pregunta:

¿Puede este diseño de transformador satisfacer el rendimiento requerido y soportar las tensiones especificadas?

Una prueba de rutina responde a otra pregunta:

¿Este transformador en particular ha sido fabricado correctamente y se ajusta al diseño especificado?

FAT agrega un tercer nivel:

¿El transformador suministrado para este proyecto en particular cumple con los requisitos de aceptación contractual?

Por lo tanto, un sistema fiable de garantía de calidad del transformador requiere que los tres niveles trabajen juntos.

10. Conclusión

Las pruebas de transformadores no deben considerarse simplemente como una opción entre "Prueba de tipo" y "FAT".

Bajo el marco IEC 60076, las pruebas de transformadores incluyen diferentes categorías que sirven a diferentes propósitos:

Pruebas de rutinaverificar el transformador individual fabricado.

Pruebas de verificación de tipo y diseñodemostrar características importantes de un diseño de transformador.

Pruebas especialesse realizan cuando lo requiera la norma o el comprador aplicable.

Pruebas de aceptación de fábrica (FAT)proporcionar un marco contractual para verificar que el transformador suministrado para un proyecto específico cumpla los requisitos técnicos convenidos.

Para los fabricantes y compradores de transformadores, entender estas distinciones ayuda a prevenir malentendidos sobre el alcance de la prueba, los informes de prueba de tipo y los procedimientos de aceptación de fábrica.

En última instancia, un transformador de alta calidad no se demuestra mediante un solo informe de prueba. Su fiabilidad está respaldada por una combinación dediseño cualificado, fabricación controlada, pruebas de rutina, verificación de diseño apropiada y aceptación de fábrica específica del proyecto.