electricidad

MODELADO Y SIMULACIÓN DEL CIRCUITO GENERADOR DE
IMPULSOS PARA EL ENSAYO DE TRANSFORMADORES
Francisco Carmona, Jorge E. Jiménez, Francisco Vázquez
Dpto. de Informática y Análisis Numérico. Edif. Albert Einstein (C-2).
Campus Rabanales. 14071. Córdoba, jjimenez@uco.es

Resumen
El ensayo de impulso es uno de los más importantes
de cuantos se realizan a los transformadores.
Consiste enaplicar una descarga eléctrica de alta
tensión y de corta duración sobre cada una de las
bornas del transformador. La forma de la onda
depende de los elementos pasivos del circuito y de la
carga inicial de unos condensadores. Con el fin de
que el régimen transitorio cumpla con las exigencias
de la normativa, hay que ir probando valores de los
distintos parámetros hasta obtener los adecuados. Elproceso de cambio de parámetros, ensayo-error, es
tedioso de realizar en la práctica porque los
elementos son de un tamaño físico considerable y se
ubican en una torre de varios metros de altura,
debiendo cambiarse de forma manual. Se propone en
este documento una metodología que permite
calcular los parámetros manipulables del circuito
haciendo uso de herramientas informáticas.
PalabrasClave: Transformador, ensayo, impulso,
EcosimPro, optimización.

1

INTRODUCCIÓN

Existen numerosos ensayos que se aplican a los
transformadores de potencia, cada uno con un
objetivo particular. El ensayo de impulso imita los
efectos de un rayo eléctrico procedente de una
tormenta que cae sobre las líneas de distribución
conectadas al transformador. Los organismos de
normalización,como son IEC (del inglés
International Electrotechnical Commission) o IEEE
(del inglés International Electrical and Electronic
Engineering), han definido la forma de onda estándar
de la tensión que debe ser aplicada a las bornas del
transformador. Existen diferentes tipos, pero las más
importante es la onda completa mostrada en Figura 1,
porque las demás se derivan de ésta.

Figura 1: Ondacompleta de los ensayos de impulso.
El valor máximo de tensión se suele denominar BIL
(del inglés Basic Impulse Level), pero su valor no
afecta a la forma de onda, solo a la amplitud. Cada
normativa proporciona ciertos valores posibles, en
función de la tensión nominal de las bornas del
transformador.
Alcanzar esta forma de onda es prácticamente
imposible porque cada transformador tienediferentes
características. Por tanto las diferentes normativas
proporcionan tolerancias de acuerdo con los dos
puntos que identifican la onda: el tiempo de pico tP
hasta alcanzar el valor máximo y el tiempo de cola tF
cuando la tensión se reduce al 50% del valor de pico.
De esta manera, la forma de onda a obtener se
caracteriza por:
· Frente: tP = 1,2 µs con tolerancia ±30%
· Cola: tF = 50µs con tolerancia ±20%
No obstante estas restricciones no siempre se
alcanzan en la práctica, por lo que existen otras
condiciones complementarias para cuando las
anteriores no se consigan.
La ecuación matemática de la forma de onda es la
indicada en (1), donde los coeficientes A, α y β
pueden calcularse a partir de los datos de la curva; es
decir, de su amplitud, tiempo de pico y decola..

V (t ) = A ⋅ ( e −α ⋅t − e − β ⋅t )

(1)

El aspecto del impulso en los terminales del
transformador depende del circuito eléctrico usado
para el ensayo, que se comenta en el siguiente
apartado, donde existen ciertos parámetros cuyo
valor es fijo y otros que son manipulables. Cada uno
afecta a la onda, por lo que es necesario escoger los
valores adecuados para cada transformadorque
cumplen con las tolerancias.
Los elementos que forman el circuito eléctrico
necesario para el impulso se colocan en un
dispositivo de tamaño considerable. Es necesario un
operario situado en un montacargas para cambiarlos.
Por tanto el procedimiento manual de ensayo-error
para averiguar los valores apropiados es muy lento en
la práctica.

medida, éstos no poseen un comportamiento...