El transformador de prueba de alta tensión se refiere a un tipo de transformador que genera alta tensión para pruebas de alta tensión. El transformador de prueba de alta tensión presenta las características de alta tensión, baja capacidad, tiempo de funcionamiento continuo breve, aislamiento grueso y, normalmente, un extremo del devanado de alta tensión está conectado a tierra.
El transformador de prueba de alta tensión se denomina, abreviadamente, transformador de prueba. El transformador de prueba es generalmente un transformador elevador. Este transformador de prueba utiliza la alta tensión de frecuencia de red inducida en su lado secundario para realizar pruebas de rendimiento aislante sobre diversos productos eléctricos y materiales aislantes. El transformador de prueba es un equipo eléctrico indispensable para las pruebas de resistencia a la tensión en la reparación de motores, transformadores y productos eléctricos. El transformador de prueba se utiliza principalmente para pruebas de resistencia a la tensión de frecuencia de red en productos eléctricos, medición de descargas parciales, ensayo de estabilidad térmica del medio aislante, etc. Los equipos eléctricos de media y alta frecuencia también pueden utilizar transformadores de prueba de frecuencia especial para pruebas de resistencia a la tensión y medición de parámetros eléctricos relacionados.
Los devanados primario y secundario del transformador de ensayo tienen una alta relación de tensión. La tensión primaria es de 0,4 kV, 3 kV, 6 kV y 10 kV. La tensión secundaria puede alcanzar de 100 a 2000 kV o más, y su potencia puede variar entre 3 y 9000 kVA. En los ensayos in situ del equipo se utilizan generalmente transformadores de ensayo ligeros, así como transformadores de ensayo elevadores de 50 kV para las pruebas de rigidez dieléctrica de transformadores de 6 kV y 10 kV, y otros equipos eléctricos, además de las pruebas de rigidez dieléctrica de transformadores de alta tensión y extraalta tensión de 35 kV y superiores. Los transformadores de ensayo de extraalta tensión cuya tensión nominal secundaria supera en más de cinco veces la tensión nominal primaria del equipo sometido a ensayo, tales como transformadores de ensayo elevadores de 500 kV, 700 kV y 800 kV, con una potencia determinada.
1) Alta tensión: La tensión primaria del transformador de prueba es de 220 V o 380 V, pero la tensión secundaria de un único transformador de prueba suele ser de miles a decenas de miles de voltios, y los transformadores de prueba cuya tensión secundaria supera los 750 kV suelen adoptar estructuras de tipo cascada múltiple.
2) Corriente pequeña: La corriente nominal del transformador de ensayo es, en realidad, la corriente capacitiva del producto sometido a prueba, por lo que generalmente es inferior a 1 A; sin embargo, se utiliza en transformadores de ensayo para cables y ensayos de motores a gran escala, ensayos de contaminación del aislamiento externo, ensayos de corona en líneas, etc. La corriente secundaria puede alcanzar varios amperios.
3) Tiempo de trabajo corto: Debido al breve tiempo de tensión soportada del producto ensayado, el transformador de ensayo suele funcionar según un régimen de trabajo a corto plazo de 0,5 h o 1 h, excepto en los ensayos de contaminación del aislamiento externo, ensayo de corona en líneas y ensayo de cables.
4) El transformador de prueba es generalmente un dispositivo monofásico para interiores (también fabricado como dispositivo para exteriores): todos son de estructura con refrigeración natural por aceite, la capa de aislamiento del devanado es gruesa y el devanado de alta tensión suele estar conectado a tierra en uno de sus extremos.
5) El nivel de aislamiento del primer extremo y del extremo final del devanado secundario del transformador de prueba es distinto: el primer extremo está a alto potencial, y el extremo final está conectado directamente a tierra o a tierra a través de un amperímetro.
6) Requisitos elevados de diseño y proceso de fabricación: Debido a la alta tensión de trabajo, la estructura de aislamiento tiene una influencia decisiva sobre el tamaño total del transformador de prueba. Generalmente, el cuerpo requiere secado al vacío, y para tensiones superiores a 100 kV se requiere inyección de aceite al vacío.
1) Desde el punto de vista estructural, existen transformadores de prueba de tipo con carcasa de hierro y de tipo con carcasa aislante.
2) Según la frecuencia de alimentación, existen varios transformadores de prueba de niveles de frecuencia: frecuencia de alimentación, doble frecuencia, frecuencia intermedia y alta frecuencia.
3) Según el nivel de tensión, se pueden dividir en transformadores de prueba de baja tensión, alta tensión y ultraalta tensión.
4) Según la forma de uso, se puede dividir en tipo móvil ligero y tipo fijo, y existen transformadores de prueba de uso individual y de uso en cascada con dos o más unidades.
El transformador de ensayo es generalmente un dispositivo monofásico para interiores, completamente sumergido en aceite y autoenfriado. Debido a su alta tensión de trabajo, su capa de aislamiento del devanado es gruesa, y uno de los extremos del devanado de alta tensión está conectado a tierra.
La estructura específica del transformador de prueba generalmente tiene tres tipos: tipo de bushing simple, tipo de bushing doble y tipo de barril aislante.
① Forma de onda de la tensión de salida. La forma de onda de la tensión de salida del transformador de ensayo debe ser lo más cercana posible a una onda senoidal. Para reducir la distorsión de la forma de onda de la tensión causada por la componente armónica de la corriente en vacío al atravesar la impedancia del regulador de tensión y del transformador, la densidad de flujo magnético debe seleccionarse en la sección lineal de la curva de magnetización del núcleo de hierro; asimismo, debe elegirse un dispositivo regulador de tensión con baja distorsión de la forma de onda, y, si es necesario, añadir un dispositivo de filtrado.
②Tensión de impedancia. La corriente secundaria del transformador de ensayo es generalmente una corriente capacitiva. Cuando la corriente secundaria circula a través de la impedancia del regulador de tensión y del transformador de ensayo, provocará que la tensión de salida supere el valor determinado por la relación de transformación, por lo que la tensión de impedancia del transformador de ensayo no debe ser demasiado alta, ya que de lo contrario podría afectar la precisión de los resultados de ensayo y reducir la capacidad de cortocircuito del equipo de ensayo. Sin embargo, si la tensión de impedancia es demasiado baja, la corriente de cortocircuito podría aumentar cuando el producto sometido a ensayo sufra una ruptura o descargas disruptivas. La tensión de impedancia del transformador suele estar entre el 4,5 % y el 10 %, y cuando se forman múltiples etapas en cascada, puede alcanzar entre el 30 % y el 40 %.