Aprendizajes clave:
●Definición de Prueba de Impulso del Transformador: Una prueba de impulso de un transformador verifica su capacidad para soportar impulsos de alto voltaje, asegurando que su aislamiento pueda manejar picos repentinos de voltaje.
●Prueba de Impulso de Rayo: Esta prueba utiliza voltajes similares a los de un rayo natural para evaluar el aislamiento del transformador, identificando debilidades que podrían causar fallas.
●Prueba de Impulso de Conmutación: Esta prueba simula picos de voltaje de operaciones de conmutación en la red, que también pueden estresar el aislamiento del transformador.
●Generador de Impulsos: Un generador de impulsos, basado en el circuito Marx, crea impulsos de alto voltaje cargando capacitores en paralelo y descargándolos en serie.
●Rendimiento de la Prueba: El procedimiento de prueba implica aplicar impulsos de rayo estándar y registrar las formas de onda de voltaje y corriente para identificar cualquier falla de aislamiento.
Los rayos son un fenómeno común en la transmisión debido a su gran altura. Este impacto de rayo en el conductor de la línea causa voltaje de impulso. El equipo terminal de la línea de transmisión, como el transformador de potencia luego experimenta estos voltajes de impulso de rayo. Además, durante todo tipo de operaciones de conmutación en línea en el sistema, habrá impulsos de conmutación en la red. La magnitud de los impulsos de conmutación puede ser aproximadamente 3.5 veces el voltaje del sistema.
El aislamiento es crucial para los transformadores, ya que cualquier debilidad puede causar fallas. Para verificar su efectividad, los transformadores se someten a pruebas dieléctricas. Sin embargo, la prueba de resistencia a la frecuencia de potencia no es suficiente para mostrar la resistencia dieléctrica. Es por eso que se realizan pruebas de impulso, incluyendo pruebas de impulso de rayo y de conmutación


Impulso de Rayo
El impulso de rayo es un fenómeno puramente natural. Por lo tanto, es muy difícil predecir la forma de onda real de una perturbación de rayo. A partir de los datos compilados sobre rayos naturales, se puede concluir que la perturbación del sistema debido a un impacto de rayo natural puede representarse mediante tres formas de onda básicas.
●Onda completa
●Onda truncada y
●Frente de onda
Aunque la perturbación real del impulso del rayo puede no tener exactamente estas tres formas, al definir estas ondas se puede establecer una resistencia dieléctrica mínima al impulso de un transformador.
Si una perturbación de rayo viaja a lo largo de la línea de transmisión antes de llegar al transformador , su forma de onda puede convertirse en una onda completa. Si ocurre una descarga disruptiva en cualquier aislador después del pico de la onda, puede convertirse en una onda truncada.
Si el rayo impacta directamente en los terminales del transformador, el voltaje de impulso aumenta rápidamente hasta que se alivia por una descarga disruptiva. En el instante de la descarga disruptiva, el voltaje colapsa repentinamente y puede formar la forma de onda del frente.
El efecto de estas formas de onda en el aislamiento del transformador puede ser diferente entre sí. No vamos a entrar aquí en una discusión detallada sobre qué tipo de formas de onda de voltaje de impulso causan qué tipo de falla en el transformador. Pero cualquiera que sea la forma de la onda de voltaje de perturbación del rayo, todas pueden causar falla de aislamiento en el transformador. Por lo tanto, ensayo de impulso de rayo del transformador es uno de los tipos de ensayo más importantes del transformador.

Impulso de Conmutación
Los estudios y observaciones revelan que la sobretensión de conmutación o el impulso de conmutación pueden tener un tiempo de frente de varios cientos de microsegundos y este voltaje puede amortiguarse periódicamente. La IEC – 600060 ha adoptado para su ensayo de impulso de conmutación, una onda larga con tiempo de frente de 250 μs y tiempo hasta el valor medio de 2500 μs con tolerancias.
El propósito del ensayo de voltaje de impulso es asegurar que el transformador aislamiento soporte la sobretensión por rayo que puede ocurrir en servicio.

El diseño del generador de impulsos se basa en el circuito de Marx. El diagrama del circuito básico se muestra en la Figura anterior. Los condensadores Cs (12 condensadores de 750 ηF) se cargan en paralelo a través de las resistencias Rc (28 kΩ) (voltaje de carga máximo permisible 200 kV). Cuando el voltaje de carga ha alcanzado el valor requerido, la ruptura del hueco de chispa F1 se inicia mediante un pulso de activación externo. Cuando F1 se rompe, el potencial de la siguiente etapa (punto B y C) aumenta. Debido a que las resistencias en serie Rs tienen un valor óhmico bajo en comparación con las resistencias de descarga Rb (4,5 kΩ) y la resistencia de carga Rc, y dado que la resistencia de descarga de bajo valor óhmico Ra está separada del circuito por el hueco de chispa auxiliar Fal, la diferencia de potencial a través del hueco de chispa F2 aumenta considerablemente y se inicia la ruptura de F2.
Así, los espacios de chispa se hacen romper en secuencia. En consecuencia, los capacitores se descargan en conexión en serie. Las resistencias de descarga de alta impedancia Rb están dimensionadas para impulsos de conmutación y las resistencias de baja impedancia Ra para impulsos de rayos. Las resistencias Ra se conectan en paralelo con las resistencias Rb, cuando los espacios de chispa auxiliares se rompen, con un retardo de tiempo de unos pocos cientos de nanosegundos.
Esta disposición asegura que el generador funcione correctamente.
La forma de onda y el valor pico del voltaje de impulso se miden por medio de un Sistema de Análisis de Impulsos (DIAS 733) que está conectado al divisor de voltaje . El voltaje requerido se obtiene seleccionando un número adecuado de etapas conectadas en serie y ajustando el voltaje de carga. Para obtener la energía de descarga necesaria, se pueden usar conexiones en paralelo o serie-paralelo del generador. En estos casos, algunos de los capacitores se conectan en paralelo durante la descarga.
La forma de impulso requerida se obtiene mediante la selección adecuada de las resistencias en serie y de descarga del generador.
El tiempo de frente se puede calcular aproximadamente a partir de la ecuación:
Para R1 >> R2 y Cg >> C (15.1)
Tt = .R.C.123
y el tiempo medio al valor medio a partir de la ecuación
T ≈ 0,7.R.C
En la práctica, el circuito de prueba se dimensiona según la experiencia.

Realización de la Prueba de Impulso
La prueba se realiza con impulsos de rayo estándar de polaridad negativa. El tiempo de frente (T1) y el tiempo al valor medio (T2) se definen de acuerdo con la norma.
Impulso de rayo estándar
Tiempo de frente T1 = 1,2 μs ± 30%
Tiempo al valor medio T2 = 50 μs ± 20%

En la práctica, la forma del impulso puede desviarse del impulso estándar al probar devanados de baja tensión de alta potencia nominal y devanados de alta capacitancia de entrada. La prueba de impulso se realiza con voltajes de polaridad negativa para evitar descargas erráticas en el aislamiento externo y el circuito de prueba. Los ajustes de forma de onda son necesarios para la mayoría de los objetos de prueba. La experiencia obtenida de los resultados de pruebas en unidades similares o un eventual pre-cálculo pueden dar orientación para seleccionar componentes para el circuito de conformación de onda.
La secuencia de prueba consiste en un impulso de referencia (RW) al 75% de la amplitud completa seguido del número especificado de aplicaciones de voltaje a amplitud completa (FW) (según IEC 60076-3, tres impulsos completos). El equipo para voltaje y corriente la grabación de señales consiste en un registrador transitorio digital, monitor, computadora, trazador e impresora. Las grabaciones en los dos niveles se pueden comparar directamente para indicar fallas. Para transformadores reguladores, una fase se prueba con el cambiador de tomas bajo carga ajustado para el voltaje nominal y las otras dos fases se prueban en cada una de las posiciones extremas.

Conexión de la Prueba de Impulso
Todas las pruebas dieléctricas verifican el nivel de aislamiento del trabajo. Se utiliza un generador de impulsos para producir la onda de impulso especificada de 1.2/50 microsegundos. Un impulso con una tensión reducida entre el 50 y el 75% de la tensión de prueba completa y tres impulsos posteriores a tensión completa. nominal impulse wave of 1.2/50 micro seconds wave. One impulse of a reduced nominal between 50 to 75% of the full test voltage and subsequent three impulses at full voltage.

Para un transformador trifásico, el impulso se lleva a cabo en las tres fases sucesivamente. La tensión se aplica a cada uno de los terminales de línea sucesivamente, manteniendo los otros terminales conectados a tierra. three phase transformer , impulse is carried out on all three phases in succession.
The voltage is applied on each of the line terminal in succession, keeping the other terminals earthed.
Las formas de onda de corriente y tensión se registran en el osciloscopio y cualquier distorsión en la forma de onda es el criterio de fallo.