Prueba de aumento de temperatura del transformador en FAT: método, medidas y aceptación

Zisheng Electric aborda el rendimiento térmico como una cuestión de diseño que debe resolverse antes del lanzamiento de la producción, no como un número que debe comprobarse al final de la fabricación. Una prueba de aumento de temperatura del transformador demuestra si el sistema de enfriamiento completo puede eliminar el calor producido por la pérdida acordada manteniendo al mismo tiempo las temperaturas del líquido superior y del devanado dentro de los límites especificados. Para un contratista EPC o un comprador de servicios públicos, la prueba conecta las suposiciones de diseño, las pérdidas garantizadas, la configuración del refrigerador, las condiciones ambientales y la carga de aislamiento a largo plazo.

El resultado sólo es útil cuando el contrato define la norma aplicable, la etapa de enfriamiento, la posición de toma, la base de pérdidas, los límites de aumento de temperatura y el método de cálculo. Un requisito vago como 'prueba de temperatura según IEC' deja varias decisiones sin resolver. El equipo de compras debe convertir esas decisiones en un procedimiento de prueba aprobado antes de la prueba de aceptación en fábrica (FAT).

Una FAT térmica válida comienza con el transformador completo y la configuración de enfriamiento aprobada.

Lo que realmente demuestra una prueba de aumento de temperatura del transformador

Un transformador sumergido en líquido produce pérdidas sin carga en el núcleo magnético y pérdidas de carga en los devanados, cables y partes estructurales. Estas pérdidas se convierten en calor. El tanque, los radiadores, los ventiladores, las bombas y el aire circundante deben eliminar ese calor sin crear temperaturas que superen los límites térmicos contractuales. Por lo tanto, la prueba verifica el sistema térmico como un todo y no como un componente aislado.

IEC 60076-2:2011 define los límites de aumento de temperatura y los métodos de prueba de aumento de temperatura para transformadores sumergidos en líquido. El proyecto debe indicar la edición adoptada y cualquier modificación del comprador o de la empresa de servicios públicos. Cuando la carga y el envejecimiento térmico sean parte del estudio operativo, IEC 60076-7:2018 proporciona orientación de carga para transformadores sumergidos en aceite mineral. Ninguna referencia elimina la necesidad de acordar el funcionamiento real del transformador, la base ambiental y la etapa de enfriamiento.

La FAT normalmente utiliza un método de prueba que suministra las pérdidas del transformador sin requerir un banco de carga externo igual a la clasificación total del transformador. Las conexiones de prueba y los cálculos dependen del método aprobado. Los compradores deben revisar el procedimiento en lugar de asumir que todos los laboratorios utilizan la misma secuencia.

Definir la Garantía Térmica Ante el FAT

Los límites de temperatura afectan el tamaño del conductor, la densidad de corriente, las expectativas de vida útil del aislamiento, el área del radiador, la cantidad de ventiladores, la disposición de la bomba y los espacios libres del gabinete. Si la garantía se cambia después de la aprobación del diseño, el efecto puede extenderse más allá de la hoja de prueba. Puede requerir un sistema de enfriamiento rediseñado o una disposición diferente de las partes activas.

Las etapas de enfriamiento deben ser explícitas.

Muchos transformadores de potencia tienen más de una clasificación, por ejemplo, una clasificación de enfriamiento natural y una clasificación de enfriamiento forzado más alta. La hoja de datos debe indicar qué rendimiento térmico está garantizado en cada etapa y qué ventiladores o bombas funcionan. Los refrigeradores redundantes, los ventiladores en espera y las secuencias de control automático también necesitan un estado claro durante la prueba. Es posible que una prueba con todos los ventiladores en funcionamiento no demuestre el funcionamiento acordado del enfriador N-1.

Verifique la rotación del ventilador, la dirección del flujo de aire, la corriente del motor, la indicación de la bomba, los contactos de control y la lógica de alarma antes de iniciar la calefacción. Pequeños problemas de montaje pueden distorsionar el resultado: un ventilador instalado al revés, una válvula cerrada, un recorrido del radiador bloqueado o una configuración de control incorrecta pueden reducir la refrigeración sin que sea evidente desde la conexión de prueba principal.

La temperatura ambiente es parte de la medición.

Los sensores ambientales deben representar el aire que ingresa a las superficies de enfriamiento del transformador y no deben ser calentados por el tanque, los cables de prueba, la luz solar directa o equipos no relacionados. El procedimiento debe identificar el número de sensores, su posición, blindaje y método de promediado. Si el registro ambiental es inestable o no representativo, el aumento de temperatura calculado puede cuestionarse incluso cuando el transformador funciona correctamente.

Para una instalación interior, el estudio de ventilación de la habitación permanece separado de la prueba de fábrica. FAT puede demostrar el transformador y sus refrigeradores en condiciones de laboratorio; no puede demostrar que una futura sala de transformadores pueda eliminar el calor desechado. El diseñador de EPC debe utilizar las pérdidas garantizadas y los requisitos de aire de refrigeración al comprobar las rejillas, los conductos, los ventiladores y el aumento de la temperatura ambiente.

Planifique el servicio de prueba a partir de las pérdidas medidas

El procedimiento térmico debe explicar cómo se establecen las pérdidas totales y cómo se controla el derecho inyectado. La relación entre la pérdida medida y la potencia de prueba especificada es importante porque una unidad con una pérdida de carga superior al valor de diseño genera más calor en servicio. El método de aceptación no debe sustituir silenciosamente una pérdida medida más alta por una pérdida de diseño menor.

Coordine el funcionamiento de calefacción con el prueba de pérdida sin carga del transformador y otras mediciones de pérdida. Confirme las correcciones de posición de la toma de prueba, frecuencia, forma de onda y temperatura del conductor utilizadas para los valores de pérdida. Si el proyecto requiere múltiples clasificaciones de enfriamiento, especifique si una secuencia continua puede establecer los resultados requeridos o si son necesarias condiciones estabilizadas adicionales.

Los registros de pérdidas, el estado de enfriamiento y los canales de temperatura deben ser rastreables hasta una secuencia de prueba aprobada.

Mida correctamente la temperatura del líquido superior y del devanado

Temperatura del líquido superior

El punto de medición de la temperatura del líquido y la precisión del instrumento deben identificarse en el procedimiento. Registre la temperatura durante toda la prueba en lugar de solo al final. La tendencia muestra si se ha alcanzado una condición estable y ayuda a los revisores a distinguir una meseta válida de una parada temprana. El informe debe mostrar el tiempo transcurrido, la potencia de prueba, las lecturas ambientales, las lecturas de líquidos y el estado del refrigerador en una línea de tiempo común.

Temperatura media del devanado por resistencia

La temperatura promedio del devanado comúnmente se determina a partir del cambio en la resistencia del devanado. Esto hace que las mediciones previas a la prueba y al apagado sean críticas. Se debe registrar la resistencia al frío, la temperatura de referencia, la resistencia al calor, el tiempo después del apagado y el método de extrapolación. Se producen retrasos mientras el suministro de prueba está desconectado y el circuito de resistencia de CC está conectado, por lo que el devanado comienza a enfriarse antes de la primera lectura de resistencia caliente. Una sola lectura tardía no es suficiente para obtener un resultado defendible.

El equipo debe tomar una serie planificada de mediciones de resistencia después del apagado y utilizar el método de extrapolación acordado. Revise los cables de medición, el rango del puente, la polaridad y la posición de la toma. El La guía FAT de resistencia del devanado explica por qué la temperatura, la selección de tomas y las lecturas estables son importantes independientemente del cálculo térmico.

Temperatura del punto caliente

El aumento promedio del devanado no equivale automáticamente a la temperatura más alta del conductor. El requisito del punto caliente puede estar respaldado por cálculos de diseño, modelos térmicos o sensores directos cuando se especifique. El contrato debe decir qué método se aplica y qué datos de diseño deben presentarse. No infiera un valor de punto crítico agregando un margen arbitrario que no formaba parte del método de diseño aprobado.

Instrumentación de control e integridad de datos

Un informe de aumento de temperatura debe identificar cada canal de temperatura, instrumento de potencia, transformador de corriente, transformador de voltaje y dispositivo de medición de resistencia utilizado para el resultado. La validez de la calibración y el rango del instrumento deben estar disponibles para revisión de testigos. La sincronización horaria es importante porque los valores de potencia, ambiente y temperatura se comparan como tendencias.

Antes de la energización, realice una verificación del canal: coloque los sensores donde se muestra en el procedimiento, verifique los valores plausibles, confirme las unidades y etiquete cada canal de manera consistente. Es posible que no se note un intercambio de canal ambiental y de líquido superior hasta que se hayan completado muchas horas de prueba. Se deben realizar copias de seguridad de los datos durante pruebas prolongadas para que una interrupción del software o del suministro eléctrico no borre todo el registro.

• Registre las conexiones de prueba y la posición del grifo seleccionada.

• Enumere los ventiladores y bombas que están en funcionamiento, aislados o designados como de reserva.

• Registre el voltaje, la corriente, la potencia total inyectada y el factor de potencia según lo requiera el método.

• Tendencia de cada canal de temperatura ambiente y líquida.

• Documente el tiempo de apagado y cada lectura de resistencia al calor.

• Conserve los datos sin procesar, así como la hoja de aceptación resumida.

Investigue los resultados anormales antes de repetir la prueba

Si el aumento de temperatura está por encima del límite o la tendencia es irregular, deje de tratar el problema como un problema de hoja de cálculo. Primero verifique la potencia de prueba, los sensores, el equipo de enfriamiento, la ubicación ambiental y las entradas de cálculo. Luego inspeccione el nivel de aceite, las posiciones de las válvulas, el aislamiento del radiador, la dirección del ventilador, el funcionamiento de la bomba y las obstrucciones del flujo de aire. Compare las pérdidas medidas con los valores de diseño y revise si la etapa de enfriamiento prevista estaba realmente en servicio.

Una prueba repetida debe seguir una causa identificada y una acción correctiva aprobada. Simplemente repetir un calentamiento prolongado sin explicar el primer resultado es una pérdida de tiempo y puede ocultar un problema intermitente en el refrigerador o en la instrumentación. Cualquier cambio de diseño (radiadores adicionales, disposición revisada del ventilador, lógica de control alterada o modificación del devanado) debe reflejarse en los dibujos, listas de materiales y registros finales.

La configuración del radiador, el flujo de aire y el estado de los accesorios deben coincidir con el acuerdo de servicio final.

Ejemplo hipotético de llenado de especificaciones

El siguiente ejemplo es hipotético y no debe tratarse como un proyecto real o un requisito universal.

Este formato obliga al comprador a reemplazar los marcadores de posición con valores aprobados. También expone decisiones faltantes antes de la fecha FAT. Una especificación de compra útil nunca debe copiar los límites térmicos, las suposiciones ambientales o la redundancia de refrigeración de un transformador no relacionado.

Lista de verificación del comprador antes de presenciar el FAT

1. Confirme que la hoja de datos aprobada, la clasificación de la placa de identificación y la designación de enfriamiento coincidan.

2. Revise el método de prueba, el impuesto de pérdida aplicado y la posición del grifo.

3. Verificar los límites térmicos del proyecto y el tratamiento de las tolerancias de medición.

4. Verifique el estado del ventilador, la bomba, la válvula y el enfriador con la disposición aprobada.

5. Confirme las ubicaciones de los sensores ambientales y la calibración del instrumento.

6. Revise el plan para lecturas de resistencia de apagado y extrapolación.

7. Requerir tendencias, cálculos y desviaciones sin procesar en el paquete FAT final.

8. Vincular los resultados no resueltos con el proceso de liberación y no conformidad.

Conecte el resultado a la versión de fábrica

La aceptación térmica debe ser una condición de liberación definida en el plan de inspección y prueba. El informe firmado debe identificar el número de serie del transformador, el equipo de enfriamiento final, la revisión del procedimiento aprobado y cualquier no conformidad planteada durante el funcionamiento. Si los accesorios fueron sustituidos, reparados o recableados después de la prueba, ingeniería debe decidir si el cambio afecta la configuración térmica demostrada. El libro de datos de fabricación debe mantener juntos la hoja de cálculo, el archivo de tendencias sin procesar, la lista de instrumentos, la evidencia de calibración y la aprobación de testigos para que el resultado pueda revisarse durante la puesta en servicio o investigaciones de servicio posteriores.

De los datos de prueba térmica a la selección del transformador

La prueba de aumento de temperatura del transformador es más valiosa cuando cierra el círculo entre especificación, diseño, fabricación y operación. No reemplaza el estudio de ventilación de la habitación, el estudio de carga o la evaluación ambiental del sitio del comprador. Confirma que la unidad suministrada cumple con el servicio térmico acordado en la configuración probada.

Zisheng Electric puede revisar los requisitos para un transformador sumergido en aceite , un proyecto específico transformador de subestación u otro Configuraciones de transformadores . Para preparar una respuesta técnica, proporcione el diagrama unifilar, la potencia nominal, la relación de voltaje, la frecuencia, el perfil de carga, los datos ambientales, el servicio de refrigeración, las pérdidas garantizadas, el estándar de prueba y los requisitos FAT del comprador. Nuestro equipo de ingeniería revisará los requisitos y responderá a las consultas del proyecto dentro de las 24 horas.