Prova d'aïllament d'un transformador

Aquesta prova de rutina té com a objectiu mesurar les descàrregues parcials que es puguin produir en l'estructura d'aïllament d'un transformador.

Les descàrregues parcials (DP) són micro-arcs elèctrics que formen les sobretensions entre els elèctrodes de qualsevol àrea d’aïllament d'un transformador entre els conductors. Aquestes descàrregues poden produir-ser en les bombolles d'aire que queden en els aïllants, en les impureses dels materials sòlids o en les superfícies de dos aïlladors diferents.

Encara que aquestes descàrregues són molt petites i febles pel que respecta a l'energia tèrmica, poden causar l'envelliment, la deformació i la ruptura del material aïllant.

Les següents condicions poden ser determinades durant les mesures de descàrregues parcials:

1. Si un transformador ha sofert DP superior d'un cert valor a una tensió predefinida.
2. Definir els valors de tensió, on la descàrrega parcial comença a ser important donada la tensió aplicada i el valor en què la DP, disminueix donat el voltatge aplicat.
3. Definir la resistència a la descàrrega parcial a una tensió predefinida.

Com es produeix la descàrrega parcial i quines són les magnituds mesura?
A l'estructura que es mostra a la Figura 1 s'ha produït una descàrrega parcial en un medi aïllant. Com es veu en el diagrama simplificat, els impulsos es formen en el punt de descàrrega que provoquen una caiguda de tensió o en els terminals de línia del transformador. Això forma una càrrega mesurable "q" a la impedància.

Aquesta càrrega es diu càrrega aparent i es mesura en pC (Pico-Coulomb).
Durant els mesuraments es possible mesurar:

• Una caiguda de tensió, del seu valor mitjà basat en el corrent de descàrrega parcial aparent,
• La potència de descàrrega parcial,
• Nombre d'impulsos dins d'un interval de temps,

Figura 1

Mesura i aplicació
Les DP en les estructures del transformador es mesuren mitjançant el circuit relacionat segons IEC 60270, el qual s'explica a continuació:

Figura 2

on:

1. Font de tensió
2. Transformador d'alimentació
3. Transformador de prova
4. Transformador de tensió i el circuit de mesura
5. Filtre
6. Mesura d'impedància
7. Selector
8. Instrument de mesurament i oscil·loscopi
qo. Calibratge pel generador.

El circuit de mesurament en la Figura 2, es forma d'acord amb el mètode de Bushing-tap que estableixen els estàndards.
Abans de començar a mesurar, cal que el circuit de mesura estigui calibrat.
Per això, cal un calibrador (qo). El calibrador (qo) produeix una càrrega amb un valor predefinit el qual, està connectat al material d'assaig en paral·lel. La càrrega (qo) aplicada en el calibrador es llegeix en l'instrument de mesura. Aquests passos es repeteixen en totes les terminals del transformador previs a ser mesurats sense tensió.

K = q0 : q0m

on:
K - Factor de correcció
q0 - càrrega en el calibrador
q0m - càrrega llegida en l'instrument de mesura

Aplicació pràctica
Després de les operacions de calibratge, el generador de calibratge es retira del circuit de mesura. Quan el sistema d'alimentació està connectat (interruptor de generador d'alimentació estigui tancat), el nivell de tensió serà molt baix, únicament a nivell romanència.
Aquest valor, que es considera com el nivell de soroll base o interferència del sistema de mesurament, ha de ser menys de la meitat del nivell de descàrrega que parcialment ha d‘estar garantida.

Nivell de tensió
La tensió es va incrementar substancialment fins al nivell indicat en les especificacions, de manera que es van prenent valors mentre aquesta tensió va incrementant fins arribar al valor nominal. El període d'aplicació del voltatge, conjuntament amb els intervals de mesurament,  vindran donats en la secció de prova de tensió induïda.

Després que el transformador estigui energitzat per a les operacions de mesurament, el valor de la descàrrega parcial cal ser llegida en l'instrument de mesura de manera que aquesta serà multiplicada pel factor de correcció predefinit K, el qual permetrà trobar el valor de descàrrega parcial aparent, real per a cada terminal.

q = K • qm

on:
• qm - càrrega llegida en l'instrument de mesura m
• K - Factor de correcció
• q - càrrega aparent real

Avaluació
La prova es considera exitosa si el valor de la descàrrega parcial mesurada en els terminals del transformador és inferior als valors predefinits o valors establerts en les normes, i no s'observa cap tendència creixent durant la prova.

A més del nivell de descàrrega parcial mesurada, també han de ser considerats el següents aspectes en els transformadors:

• Les tensions inicials de DP conjuntament amb les cancel·lacions, no estan per sobre de la tensió de servei.
• Depenent del període de prova, el nivell de DP es mantingui aproximadament estable.
• L'augment de la tensió d'assaig no provoca gairebé cap canvi en el nivell de descàrregues parcials

Font: Electrical Engineering