Core influence on the frequency response analysis (FRA) of power transformers through the finite element method

Influencia del núcleo en el análisis de respuesta en frecuencia (FRA) en transformadores de potencia mediante el método de elementos finitos

En este artículo se analiza la influencia de los parámetros del núcleo en el Análisis de Respuesta en Frecuencia, a través de la matriz de impedancias del circuito equivalente de devanados de trasformadores, donde el cálculo de parámetros del circuito se realiza mediante el método de elementos finitos. Con el fin de analizar el comportamiento entre núcleos de aire y núcleos magnéticos, se calcula la dependencia en la frecuencia de las resonancias, mostrando que el núcleo de aire solo influencia las resonancias a bajas frecuencias. El núcleo del transformador se modela por medio de permeabilidades complejas, donde se varían la conductividad y permeabilidad, obteniendo como resultado una influencia despreciable de estos parámetros sobre las resonancias. Con el fin de explicar este fenómeno, los eigenvalores de la matriz inversa de impedancias son calculados, obteniendo una matriz similar para los diferentes valores de conductividad y permeabilidad. Finalmente, se estudia el flujo magnético dentro y fuera del núcleo, y su influencia en la respuesta en frecuencia.

Introducción

En los últimos años, debido a la necesidad de mejorar la fiabilidad de los transformadores de potencia y distribución como componentes críticos de los sistemas eléctricos, han surgido nuevas técnicas avanzadas para el diagnóstico de transformadores (Fuhr, 2009).  El Análisis de Respuesta en Frecuencia (FRA) es una de estas técnicas, y es una técnica off-line u online (Gómez Luna, 2015)se puede considerar que la DFT no es la herramienta más adecuada para (CWT metodología preventiva de diagnóstico utilizada para detectar deformaciones mecánicas o cambios de forma en los devanados, núcleo de hierro y aislamiento (Dick & Erven, 1978), que pueden ser consecuencia del transporte, cortocircuitos, envejecimiento, etc., y suelen ser difíciles de detectar mediante otras pruebas. Esta técnica se basa en la comparación y el análisis de la función de transferencia (TF) medida o calculada entre dos pares de terminales del transformador.