Los transformadores de prueba, también denominados acopladores de punto neutro, se utilizan frecuentemente en sistemas trifásicos de energía, con o sin punto neutro, para proporcionar un punto neutro artificial al sistema. El punto neutro suministrado por el transformador de prueba permite que el sistema adopte métodos de puesta a tierra tales como la puesta a tierra directa, la puesta a tierra mediante resistencia y la puesta a tierra mediante bobina supresora de arcos, con el fin de limitar la corriente de fallo por conexión a tierra monofásica y suprimir el aumento de la tensión en las fases no afectadas.
Los transformadores de ensayo tienen estructuras diferentes según las condiciones de operación del sistema eléctrico en el que se encuentran y las necesidades de la subestación. Los fabricantes suelen diseñarlos de acuerdo con las necesidades reales de los clientes. Los materiales existentes ofrecen pocas introducciones sobre los ensayos de los transformadores de ensayo. En este artículo, combinando el estado de operación del transformador de ensayo bajo distintas condiciones, se lleva a cabo un análisis y una discusión sencillos sobre la prueba de elevación de temperatura del transformador de ensayo.
Se especifica un transformador de ensayo con una corriente continua nominal en el punto neutro y un devanado secundario. Para este tipo de transformador de ensayo, el desplazamiento de potencial del punto neutro se estima según la carga trifásica del sistema en el momento de la compra por parte del usuario, y el punto neutro se utiliza en combinación con el transformador de ensayo. El método de conexión a tierra del punto neutro determina el valor de la corriente continua nominal en el punto neutro, y se requiere que el transformador de ensayo funcione normalmente bajo esta corriente continua.
Además, teniendo en cuenta los requisitos de la fuente de alimentación utilizada en la subestación, se añade un devanado secundario. En condiciones normales del sistema, el modo de operación del transformador de ensayo incluye principalmente el estado normal, en el que el punto neutro del equilibrio de carga trifásica no se desplaza, y el estado en el que la carga trifásica está desequilibrada. En este último caso, el punto neutro se desplaza y el lado secundario presenta una carga nominal.
En estado normal de equilibrio de carga trifásica, el potencial del punto neutro del sistema del transformador de puesta a tierra es cercano al potencial de tierra, y solo circula una pequeña corriente de excitación en el devanado primario. Las pérdidas generadas por el transformador de ensayo son las pérdidas del núcleo de hierro y las pequeñas pérdidas del devanado primario. Las pérdidas por resistencia directa; en este caso, solo las pérdidas en el hierro provocan un aumento de la temperatura, y el aumento de temperatura del devanado respecto al aceite es casi igual a cero.
Si el desequilibrio de la carga trifásica del sistema provoca un desplazamiento del potencial del punto neutro, la existencia de este potencial generará una corriente de secuencia cero continua en el circuito de tierra, lo que causará pérdidas por resistencia y magnetismo de secuencia cero en el devanado primario del transformador de ensayo. Si hay una carga en el lado secundario del transformador de ensayo, es necesario considerar, simultáneamente en los dos estados de funcionamiento anteriores, las pérdidas por resistencia directa generadas por la corriente de carga del lado de baja tensión en el devanado secundario y las pérdidas adicionales en el devanado, así como la influencia del aumento de temperatura del aceite del transformador.
En el formulario de operación combinada del transformador de ensayo, el estado normal y el estado de desplazamiento del punto neutro no aparecerán simultáneamente, y el estado de carga en el lado secundario también puede superponerse con cualquier estado; por lo tanto, la prueba de elevación de temperatura debe considerar las diversas combinaciones anteriores.