Durante el mantenimiento preventivo, una de las pruebas que se realiza por excelencia es la de corriente de excitación, también conocida como corriente de magnetización o de vacío. Esta prueba nos permite identificar problemas en:
- Integridad en el circuito magnético o núcleo.
- Aislamiento entre espiras.
- Daños en el cambiador de tomas.
Las fallas en el núcleo magnético y de aislamiento entre espiras incrementan la reluctancia aparente del circuito magnético, dando origen a corrientes de excitación anormalmente altas, o comportamientos atípicos en los patrones de las corrientes medidas [1].
Hay diversas maneras de evaluar los resultados obtenidos, entre más se puedan realizar, se estará más cerca de un diagnóstico preciso sobre el transformador. A continuación, se describen dichos métodos de evaluación:
1- Comparar con resultados anteriores al mismo nivel de tensión aplicado. En Transequipos, siempre recomendamos tener una línea base de los transformadores y en mejor medida, desde su puesta en marcha. La corriente de excitación inicial medida a determinado nivel de tensión (normalmente a 10 kV) es el primer parámetro a evaluar con respecto a unas pruebas realizadas de mantenimiento, ya que incrementos a partir de la medida inicial, están asociados a problemas en el transformador. El estándar IEEE C57.152 – 2013 no establece un porcentaje de incremento, por lo cual es fundamental llevar un registro por cada intervención de los valores medidos. En caso de no contar con pruebas iniciales, se recomienda iniciar su trazabilidad en el próximo mantenimiento programado al transformador.
2- El segundo método de evaluación, es verificar el patrón de corrientes, esto dependerá de la configuración del transformador, de acuerdo a esta, puede tener las siguientes características:
- High – Low – High
- Low – High – Low.
- Patrón Igual.
En la ilustración 2, se pueden apreciar de forma gráfica dichos patrones y se indica de acuerdo a la configuración o construcción del transformador, cual es el patrón esperado:
De acuerdo con ANSI NETA MTS – 2023, esta es método para evaluar los transformadores de tres columnas.
3- Comparación entre fases exteriores o bancos de transformadores monofásicos: Este método de evaluación, de acuerdo al estándar IEEE y CIGRE, consiste en comparar los resultados de las fases exteriores en transformadores con patrón High – Low – High o en bancos de transformadores monofásicos, donde los transformadores son de iguales características. De acuerdo a IEEE, estos valores no deben exceder una desviación del 10% y CIGRE recomienda 5%. En la ilustración 3 se muestra el resultado de un transformador siguiendo el patrón High – Low – High, y en donde sus fases exteriores no presentan una desviación mayor al 10%:
4- Punto de referencia con valores de corriente a tensión nominal. De acuerdo a CIGRE, la corriente de vacío o excitación es solo del 0,1% al 0,3% de la corriente nominal. Dado que las pruebas de corriente de excitación típicamente se realizan a 10 kV, y esta tensión, normalmente es inferior al voltaje nominal de los transformadores bajo prueba, se espera que los resultados de la prueba sean valores muy inferiores a máximo el 0,3% de la corriente nominal del transformador.
En la ilustración 4, se presentan resultados de un transformador que por el lado de alta tiene tensión nominal de 34,5 kV y corriente de 52.3 A. El 0,3% de la corriente nominal equivale a 156 mA, esta corriente es esperada a tensión nominal, es decir a 34500 V. De acuerdo a los resultados obtenidos, se observa que la fase C, presenta un valor de 168 mA con apenas 10000 V inyectados, por lo cual este transformador presenta altas corrientes de excitación y adicionalmente no sigue ningún patrón esperado.
Conforme a lo anterior, se evidencia que la prueba de corriente de excitación es esencial en el mantenimiento preventivo de transformadores de potencia y la evaluación de los resultados obtenidos debe realizarse de manera meticulosa, comparando los valores medidos con registros anteriores y analizando los patrones de corrientes según la configuración del transformador asegurándose de que las desviaciones no excedan los límites recomendados por IEEE y CIGRE.
Por último, es crucial establecer puntos de referencia de valores de corriente de excitación, ya que cualquier desviación significativa puede indicar problemas en el transformador, es fundamental realizar un seguimiento constante y detallado de estos parámetros para garantizar el funcionamiento óptimo y la longevidad del equipo.
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Ing. Julio César Duque Arévalo
Líder de Transformadores
Transequipos S.A.
Referencias:
[1] Diagnóstico y mantenimiento a transformadores en campo, Ingeniero Ernesto Gallo Martinez. Tercera Edición – 2021.
[2] Guide for Transformer Maintenance CIGRE TB 445, Working Group A2.34, 2011
[3] IEEE, “C57.152 – Guide for Diagnostic Field testing of Fluid-filled Power Transformers, Regulators, and Reactors,” 2013.
[4] ANSI – NETA MTS (MAINTENANCE TESTING SPECIFICATIONS) FOR ELECTRICAL POWER EQUIPMENT & SYSTEMS, 2023.
