Medidas de desplazamiento de fase en transformadores

Medidas de desplazamiento de fase en transformadores para la verificación del grupo vectorial

Un transformador trifásico consta de tres devanados primarios y tres secundarios. Cada devanado corresponde a una fase del sistema de energía trifásico. Cuando se aplica tensión trifásica, los devanados primarios generan un campo magnético que induce tensión en los devanados secundarios. El ángulo de fase específico resulta de la configuración de los devanados y de la disposición física relativa de los mismos dentro del núcleo. Dependiendo de la instalación, cada configuración puede ofrecer ventajas e inconvenientes específicos. El grupo vectorial resultante de un transformador se determina mediante medidas de desplazamiento de fase.

Para una prueba del grupo vectorial de un transformador se aplica tensión trifásica al devanado primario. En el devanado secundario se miden la tensión y el desplazamiento de fase. El desplazamiento de fase medido, junto con la conexión del devanado, confirma que el grupo vectorial especificado es correcto.

Lectura de los resultados de la verificación del grupo vectorial

La designación del grupo vectorial de un transformador se compone de:

• Una letra mayúscula que indica la configuración del devanado de alta tensión
• Una letra minúscula que indica la configuración del devanado de baja tensión
• Una n minúscula que indica el punto neutro accesible en el lado de baja tensión
• Un número que representa el ángulo de desplazamiento de fase entre el lado de alta tensión y de baja tensión, representado mediante una indicación de reloj, donde cada hora después de las 12 en el reloj representa un desfase de 30 grados

A modo de ejemplo se explica aquí en detalle la denominación de grupo vectorial «Dyn11»:

• «D» corresponde a la conexión delta de alta tensión
• «y» corresponde a la conexión en estrella/Y de baja tensión
• «n» indica el punto neutro accesible
• «11» corresponde a un desplazamiento de fase de 330° (o −30°) (1 hora antes de las 12 en la esfera del reloj)

Dyn11 es el tipo de transformador trifásico más común, y su uso está muy extendido en las redes eléctricas. Una vez realizada esta medida de desplazamiento de fase y verificación del grupo vectorial, un transformador puede funcionar con seguridad en paralelo con transformadores que tengan el mismo grupo vectorial. Por ejemplo, un transformador Dyn11 puede funcionar en paralelo con otros transformadores certificados como Dyn11, siempre que se cumplan los demás requisitos para el funcionamiento en paralelo.

Riesgos en caso de transformadores no equivalentes

La diferencia del ángulo de fase entre transformadores con grupos vectoriales no coincidentes no se puede compensar. Si se ponen en funcionamiento en paralelo, las diferencias de desplazamiento de fase generan corrientes circulantes entre los transformadores. Estas corrientes pueden alcanzar valores muy elevados y llegar a provocar calentamiento excesivo, aumento de las pérdidas, activación de medidas de protección y daños en el equipamiento.

Sus desafíos en las pruebas de grupo vectorial en transformadores

En las redes eléctricas y el mundo industrial se recurre habitualmente a varios transformadores trifásicos que funcionan en paralelo. Este procedimiento estándar es rentable y permite ampliar, reducir o adaptar la capacidad con flexibilidad. Las medidas precisas del desplazamiento de fase y la verificación del grupo vectorial son esenciales para garantizar la sincronización de los transformadores.

La verificación del grupo vectorial de un transformador se realiza aplicando tensión al devanado primario y midiendo la tensión y el desplazamiento de fase en el devanado secundario con un medidor de ángulo de fase, un voltímetro o un osciloscopio. A continuación, el método de indicación mediante reloj o el diagrama de vectores de fase requiere un análisis manual para identificar la configuración del devanado y el ángulo de fase, y así confirmar el grupo vectorial.

Los analizadores de potencia estándar no puede determinar directamente este desplazamiento de fase. Esto se debe a que sincronizan los canales del lado primario y del lado secundario independientemente, cada uno con una única señal de tensión o corriente de su respectivo sistema trifásico. Sin una referencia de tiempo común entre ambos lados, el analizador no puede comparar directamente sus ángulos de fase.

Nuestra solución para pruebas del grupo vectorial en transformadores

Un analizador de potencia de precisión avanzado como el LMG671 mide el desplazamiento de fase entre el devanado primario y secundario y, al mismo tiempo, determina y visualiza el grupo vectorial del transformador. Gracias a su análisis de armónicos de alta resolución, muestra los armónicos medidos de corriente, tensión y potencia (tanto en valor eficaz como de ángulo de fase). Para comprobar la calidad de la señal y la simetría de fase, ofrece una representación gráfica de tensiones y corrientes en un diagrama vectorial para el orden armónico correspondiente. La frecuencia fundamental es la más importante para la verificación del grupo vectorial.

Asimismo, muestra el desplazamiento de fase durante medidas de eficiencia directas y completas. Para ello utiliza seis canales de medida de potencia y no requiere ningún recableado adicional. El LMG671 dispone de un script exclusivo que calcula directamente el desplazamiento de fase a partir de los ángulos de fase fundamentales obtenidos mediante el análisis armónico sin aliasing.

La verificación del grupo vectorial mediante una sola medida de desplazamiento de fase elimina la necesidad de hacer cálculos manuales a partir de medidas independientes. Las pruebas multicanal permiten realizar medidas sofisticadas y rápidas obteniendo resultados fiables. Esta configuración de medida integral aporta una verificación inmediata de la calidad y las relaciones de fase en tiempo real.

Nuestra solución de prueba para transformadores de potencia es personalizable, fiable y está diseñada pensando tanto en la aplicación como en el usuario, y se ha ganado la confianza de fabricantes y laboratorios de ensayos por sus medidas y análisis precisos y exhaustivos de las pérdidas en vacío.