Media Tension

DD

Universidad de Aconcagua.

Lunes 08 de Octubre del 2012.

Sede Los Andes.

Pruebas de aislación en un transformador de media tensión

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CONTENIDO

Laboratorio de Máquinas Eléctricas

PAGINA

INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................... 3 AISLACIÓN ............................................................................................................................................... 4 PARTES DE UN TRANSFORMADOR .................................................................................................... 7 CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS .............................................................................................. 8 FINALIDAD DE LOS TRANSFORMADORES ....................................................................................... 8 FUNDAMENTO DE LOS TRANSFORMADORES DE POTENCIA ...................................................... 9 TIPOS DE TRANSFORMADORES, DESIGNACIONES Y SIMBOLISMOS ...................................... 12 PRUEBAS DE AISLACIÓN DE UN TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCIÓN................................ 13 MÉTODOS DE PRUEBA ........................................................................................................................ 21 MEDIDAS DE RESISTENCIA DE AISLACIÓN .................................................................................... 23 CONCLUSIÓN ......................................................................................................................................... 32 BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................................................... 33

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INTRODUCCIÓN La aislación eléctrica se degrada con el tiempo debido a las distintas fatigas que se le imponen durante su vida normal de trabajo. La aislación está diseñada para resistir esas fatigas por un período que se considera como la vida útil de trabajo de esa aislación. Esto con frecuencia dura décadas. La fatiga anormal puede llevar a un incremento en este proceso natural de envejecimiento que puede acortar severamente la vida útil de la aislación. Por esta razón es muy bueno realizar pruebas regularmente para identificar si tiene lugar un incremento del envejecimiento y, si es posible, identificar si los efectos son reversibles o no. Los propósitos de las pruebas de diagnóstico son: 

Identificar el incremento de envejecimiento.



Identificar la causa de este envejecimiento.



Identificar, si es posible, las acciones correctivas más adecuadas.

En su forma más simple, las pruebas de diagnóstico toman la forma de una “prueba puntual”. La mayoría de los profesionales de mantenimiento eléctrico han hecho pruebas puntuales cuando se aplica una tensión a la aislación y se mide una resistencia. El diagnóstico en este caso se limita a “la aislación es buena” o “la aislación es mala”. Pero habiendo hecho este diagnóstico, ¿qué se hace sobre el caso? Es lo mismo que cuando uno consulta al médico por un resfrío y él dice simplemente: “Usted tiene un resfrío”. Usted no quedaría satisfecho y no saldría solamente con esa información, esperaría que el médico lo examinara, le hiciera algunas pruebas y le dijera por qué está resfriado y qué hacer para curarlo.

En las pruebas de aislación, una prueba puntual en sí es el equivalente a que el médico le diga que usted está bien o que está enfermo. Esta es una información mínima. Con esta clase de pruebas que se aplican generalmente a los circuitos de baja tensión donde el costo de una falla es bajo y el equipo se puede reemplazar fácilmente y sin grandes costos. Puesto que el equipo que se está probando es de baja tensión, estas pruebas se realizan generalmente con una tensión de prueba de 500 o 1000 V y será familiar para todo el personal de mantenimiento eléctrico. Sin embargo, si el médico registra los resultados de su examen y los compara con los de visitas anteriores, entonces habría una

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tendencia aparente que podría llevar a la prescripción de un medicamento. En forma similar, si se registran las lecturas de resistencia de aislación y se comparan con las lecturas registradas anteriormente es posible ver una tendencia y prescribir las acciones correctivas para el caso.

Las pruebas de diagnóstico de aislación para tensiones superiores a 1 Kv corresponden a un área menos familiar para gran parte del personal de mantenimiento eléctrico. Los propósitos de esta guía, por lo tanto, son: 

Familiarizar al lector con la realización de diagnóstico de resistencia de aislación.



Proporcionar los lineamientos para evaluar los resultados de esas pruebas de diagnóstico de resistencia de aislación.



Presentar los beneficios de pruebas multitensión a tensiones más altas.

AISLACIÓN Todo alambre eléctrico en una instalación, ya sea un motor, generador, cable, interruptor o cualquier cosa que esté cubierta con alguna forma de aislación eléctrica.

Aunque el alambre en sí es un buen conductor (generalmente de cobre o aluminio) de la corriente eléctrica que da potencia al equipo eléctrico, la aislación debe resistir la corriente y mantenerla en su trayectoria a lo largo del conductor. La comprensión de la Ley de Ohm, que se enuncia en la ecuación siguiente, es la clave para entender el ensayo de aislación:

Donde: E = tensión en Volts I = corriente en amperios R = resistencia en Ohms

Para una resistencia dada, a mayor tensión, mayor corriente. Alternativamente, a menor resistencia del alambre, mayor es la corriente que fluye con la misma tensión.

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Ningún aislante es perfecto (no tiene resistencia infinita), por lo que algo de la corriente fluye por la aislación o a través de él a tierra. Esta corriente puede ser muy pequeña para fines prácticos pero es la base del equipo de prueba de aislación. Entonces, ¿qué es un “buen” aislante? “Bueno” significa una resistencia relativamente alta al flujo de la corriente. Cuando se usa para describir un material aislante, “bueno” también significa “la capacidad para mantener una resistencia alta”. La medición de la resistencia puede decir qué tan “bueno” es el aislante.

Existen cinco causas básicas para la degradación de la aislación. Ellas interactúan una con otra y ocasionan un espiral gradual de declinación en la calidad de la aislación. 

Fatiga eléctrica

La aislación se diseña para una aplicación particular. Las sobre tensiones y las bajas tensiones ocasionan una fatiga anormal dentro de la aislación que puede conducir a agrietamiento y laminación de la propia aislación. 

Fatiga mecánica

Los daños mecánicos, tales como golpear un cable cuando se excava una trinchera, son bastante obvios pero la fatiga mecánica también puede ocurrir por operar una máquina fuera de balance o por paros y arranques frecuentes. La vibración resultante al operar la máquina puede ocasionar defectos dentro de la aislación. 

Ataque químico

Aunque es de esperarse, la afectación de la aislación por vapores corrosivos, la suciedad y el aceite pueden reducir la efectividad de la aislación. 

Fatiga térmica

La operación de una maquinaria en condiciones excesivamente calientes o frías ocasionará la sobre expansión o sobre contracción de la aislación que dará lugar a grietas y fallas. Sin embargo, también se incurre en fatigas térmicas cada vez que la máquina se arranca o se para. A menos que la máquina esté diseñada para uso intermitente, cada

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paro y cada arranque afectarán adversamente el proceso de envejecimiento de la aislación. 

Contaminación ambiental

La contaminación ambiental abarca una multitud de agentes que van desde la humedad por procesos hasta ambientes húmedos y calurosos, como también el ataque de roedores que a su camino dañan la aislación.

La aislación comienza a degradarse tan pronto como se pone en servicio. La aislación de cualquier aplicación dada se diseña para proporcionar un buen servicio durante muchos años en condiciones normales de operación. Sin embargo, las condiciones anormales pueden tener un efecto dañino que, si se deja sin atención, acelerará la rapidez de degradación y finalmente ocasionará una falla en la aislación. Se considera que la aislación ha fallado si no evita adecuadamente que la corriente eléctrica fluya por trayectorias indeseadas. Esto incluye el flujo de corriente a través de las superficies exteriores o interiores de la aislación (corriente de fuga superficial), a través del cuerpo de la aislación (corriente de conducción) o por otras razones distintas. Por ejemplo, pueden aparecer en la aislación agujeros pequeños y grietas, o la humedad y materiales extraños pueden penetrar la superficie. Estos contaminantes se ionizan fácilmente bajo el efecto de una tensión aplicada y proporcionan una trayectoria de baja resistencia para la corriente de fuga superficial que aumenta en comparación con superficies secas sin contaminar. Limpiando y secando la aislación, sin embargo, se rectificará fácilmente esta situación. Otros enemigos de la aislación pueden producir deterioros que no se curan fácilmente. Sin embargo, una vez que ha comenzado la degradación de la aislación, los diferentes iniciadores tienden a asistirse entre ellos para aumentar la rapidez de declinación.

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PARTES DE UN TRANSFORMADOR

Los Transformadores de Distribución Trifásicos son utilizados para reducir el voltaje de la red de media tensión a los niveles de las redes de distribución de baja tensión, aplicables en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica. Su rango de fabricación va desde 5 Kva a 5,000 Kva, con nivel de tensión hasta 36 Kv.

Todos los Transformadores de Distribución Trifásicos son Diseñados, Fabricados y Probados de acuerdo a las prescripciones de las Normas Nacionales e Internacionales NTP-ITINTEC, lEC, ANSI, así como especificaciones técnicas requeridas por el cliente y en base al sistema de gestión de calidad ISO 9001 : 2008.

Las empresas certificadas con ISO 9001:2008, vienen implementado procedimientos de Control eficaz de la Calidad y del Producto. Este sistema de calidad pone una atención especial en el control de los materiales que ingresan a almacén, en el control de procesos y en las pruebas eléctricas previas realizadas durante el proceso de fabricación, que asegura que las unidades que llegan al Laboratorio de Pruebas después de haber completado su proceso de fabricación, pasarán satisfactoriamente las pruebas finales denominada “Pruebas Eléctricas de Rutina”, prescritas en las Normas Nacionales e Internacionales para estos equipos, con lo que garantizamos la confiabilidad y performance del producto terminado.

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Los Transformadores de Distribución Trifásicos son diseñados para operar a su potencia nominal en servicio continuo pudiendo ser instalados en recintos al interior ó intemperie. CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS 

Núcleo:

Fabricado con láminas de acero silicoso de grano orientado de alta permeabilidad magnética con recubrimiento aislante (Carlyte), laminado en frío. Utilizamos dos tipos de núcleos: 

Núcleo tipo Columna

Conformada por láminas cortadas en ángulo de 45° y apiladas formando escalones para obtener la sección circular más optimizada.

Este tipo de núcleo se utiliza para transformadores trifásicos en todas las potencias. 

Núcleo tipo Enrollado

Conformada por láminas preformadas, con dobleces. FINALIDAD DE LOS TRANSFORMADORES El transformador es una máquina eléctrica estática, que transforma energía eléctrica, con una tensión e intensidad determinada, en energía eléctrica con tensión e intensidad distintas o iguales.

Un transformador está constituido por dos circuitos eléctricos acoplados mediante un circuito magnético.

El funcionamiento del transformador se basa en la Ley de inducción de Faraday, de manera que un circuito eléctrico influye sobre el otro a través del flujo generado en el circuito magnético.

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Los circuitos eléctricos están formados por bobinas de hilo conductor, normalmente cobre. Estas bobinas reciben el nombre de devanados y, comúnmente se les denomina devanado primario y secundario del transformador.

Las condiciones de funcionamiento para las cuales se diseña un transformador constituyen sus valores nominales. En transformadores de potencia y distribución, las características nominales o de placa son, la frecuencia, las tensiones eficaces de primario y secundario y la potencia aparente. Los valores nominales de un transformador están limitados por el calentamiento máximo admisible de los aislantes, debido a las pérdidas.

Un parámetro fundamental en los transformadores es su relación de transformación. Aunque más adelante se precisará más, por el momento definimos la relación de transformación m como cociente de número de espiras de primario y secundario (o cociente de tensiones inducidas).

Un transformador transforma tensiones, corrientes e impedancias, de acuerdo con las siguientes leyes:

FUNDAMENTO DE LOS TRANSFORMADORES DE POTENCIA Si el devanado primario del transformador se somete a una tensión eléctrica (V1), circulará por él una corriente (I1). La corriente primaria (I1) dará lugar, al pasar por el devanado primario a un flujo magnético (Φ). Dicho flujo magnético (Φ) al atravesar el interior de las espiras del devanado secundario, dará lugar a una corriente en el devanado secundario (I2) y, a una tensión (V2) en sus extremos.

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Haciendo el estudio para un transformador ideal, en el que se supongan que tanto las pérdidas en el circuito magnético, como las pérdidas en los devanados sean nulas. Tendremos que si el flujo magnético está dado por:

y, en cada devanado hay N espiras, las tensiones inducidas en el primario y en el secundario serán:

con valores eficaces:

que da la relación denominada relación de transformación o relación de espiras:

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Si la resistencia óhmica de los devanados es nula y no hay flujo de dispersión, la tensión aplicada es igual a la tensión inducida, por lo que:

Si en el secundario existe una carga Z, de acuerdo con la Ley de Ampere:

∫

()

que, suponiendo que la Reluctancia del circuito magnético es nula, queda:

, que en valores eficaces da lugar a la expresión:

En el caso de que en el secundario tengamos una impedancia Z2, con un factor de potencia cos , la potencia consumida será:

dado que las tensiones e intensidades de primario y secundario están en fase (debido a que no hay pérdidas en el transformador), la potencia en el primario será:

; con lo que:

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Por lo que la potencia de entrada al primario del transformador es igual a la potencia de salida del transformador.

Un estudio similar se puede hacer con la impedancia conectada en el secundario, de tal manera:

(

)

(

)

o bien:

(

El valor de

)

representa la impedancia vista desde el primario (hay que tener presente

que se supone el transformador sin impedancia). También se dice que impedancia reflejada de

es la

en el primario. El concepto de impedancia reflejada se usa

para pasar las impedancias de un bobinado a otro, con objeto de facilitar el estudio del circuito equivalente del transformador. De esta forma, el transformador puede considerarse como un adaptador de impedancias. TIPOS DE TRANSFORMADORES, DESIGNACIONES Y SIMBOLISMOS Según el servicio: 

De potencia y distribución (V y f constantes).



De comunicaciones (V y f variables).



De medida y protección.

Según el circuito magnético: 

De columnas.



Acorazados.

Según la refrigeración:

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

Transformadores en seco.



Transformadores en baño de aceite.



Transformadores con refrigeración natural.



Transformadores con refrigeración forzada.

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Por el tipo de enfriamiento son: 

ONAN (Refrigeración natural por circulación del aire).



ONAF (Adicionalmente cuenta con ventilación forzada para aumentar su potencia).

Según el sistema de tensiones: 

Monofásicos.



Trifásicos.

Los símbolos más utilizados son los que se indican:

PRUEBAS DE AISLACIÓN DE UN TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCIÓN 1. OBJETIVO Realizar pruebas de aislación del transformador para verificar en qué condiciones se encuentra. Estas pruebas se realizan de acuerdo a los siguientes criterios:

Pruebas de Mantenimiento Predictivo 

Se ejecuta en intervalos regulares durante la vida útil del equipo. Su objetivo consiste en verificar si un equipo se encuentra en condiciones de operación adecuadas y detectar a tiempo fallas que pudieran afectar esta situación.

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Pruebas Especiales de Mantenimiento 

Se realizan cuando existen sospechas o certeza de que el equipo se encuentra en problemas. También se ejecutan sobre equipos sometidos a condiciones extremas.

TRANSFORMADOR BAJO ENSAYO: Tipo: Distribución Trifásico – en aceite –Cu Potencia: 15 Kva – (Potencia asignada según IEC 60076-1; Pto.: 4.1; refiere a la carga permanente).

Relación: 13,2 / 0,4 Kv. Grupo: Yz1. (Según IEC60076 MT estrella – BT estrella en conexión z - BT desfasado 30º de MT). Conmutador de 5 posiciones: Pos 1(13200 V) - Pos 2(12540 V) – Pos 3(11880 V) – Pos 4(11220 V) – Pos 5(10810 V)

N° 3164

Año 1984

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Placa de características

Conexiones devanado baja tensión

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Conexiones devanado baja tensión

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Dispositivo para cambiar Taps

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Cambiador de Taps

2. ALCANCE Aplicable a transformadores de distribución y potencia. 3. DEFINICIONES 

Corriente de carga capacitiva

Se está familiarizado con la corriente requerida para cargar la capacitancia del aislante que se está probando. Esta corriente inicialmente es grande pero su vida es relativamente corta, cae exponencialmente a un valor cercano a cero conforme el objeto bajo prueba se carga. El material aislante se carga del mismo modo que el dieléctrico de un capacitor. 

Corriente de absorción o polarización

La corriente de absorción está compuesta realmente hasta por tres componentes, que decaen con un índice de decrecimiento a un valor cercano a cero en un período de varios minutos.

La primera es ocasionada por una derivación general de electrones libres a través de la aislación bajo el efecto del campo eléctrico.

La segunda es ocasionada por distorsión molecular por la que el campo eléctrico impuesto distorsiona la carga negativa de las capas de electrones que circulan alrededor del núcleo hacia el tensión positiva.

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La tercera se debe a la alineación de moléculas polarizadas dentro del campo eléctrico aplicado. Esta alineación es casi aleatoria en un estado neutro, pero cuando se aplica un campo eléctrico, estas moléculas polarizadas se alinean con el campo a un mayor o menor grado.

Las tres corrientes se consideran generalmente juntas como una sola corriente y son afectadas principalmente por el tipo y las condiciones del material de unión usado en la aislación. Aunque la corriente de absorción se aproxima a cero, el proceso toma mucho más tiempo que con corriente capacitiva.

Corrientes en un Dieléctrico ante un Campo Eléctrico DC

La polarización de orientación se incrementa con la presencia de humedad absorbida ya que los materiales contaminados están más polarizados. Esto incrementa el grado de polarización.

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La despolimerización de los aislantes también lleva a un incremento en la corriente de absorción.

No todos los materiales poseen las tres componentes y, por cierto, los materiales tales como el polietileno, exhiben poca, si alguna, absorción por polarización. 

Corriente de fuga superficial

La corriente de fuga superficial se presenta porque la superficie del aislante está contaminada con humedad o con sales. La corriente es constante con el tiempo y depende del grado de ionización presente, que depende a la vez de la temperatura.

Con frecuencia se ignora como corriente separada y se incluye con la corriente de conducción como la corriente de fuga total. 

Corriente de conducción

La corriente de conducción es estable a través del aislante y generalmente se representa por un resistor de valor muy alto en paralelo a la capacitancia de aislación. Es una componente de la corriente de fuga, que es la corriente que se mediría cuando la aislación está totalmente cargada y tiene lugar la absorción plena. Nótese que incluye la fuga superficial, que puede reducirse o eliminarse por el uso del terminal de guarda (que se analizará más tarde).

La gráfica siguiente muestra la naturaleza de cada una de las componentes de corriente con respecto al tiempo.

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Componentes de la corriente de prueba.

La corriente total es la suma de estas componentes (la corriente de fuga se muestra como una corriente). Esta corriente es la que puede medirse directamente por medio de un microamperímetro o, en términos de megaohms, a una tensión particular por medio de un probador de aislación.

Algunos instrumentos ofrecen las alternativas de desplegar una medición en términos de corriente o como una resistencia.

Debido a que la corriente total depende del tiempo que se aplica la tensión, la Ley de Ohm (R = E / I) sólo se mantiene, teóricamente, para un tiempo infinito (lo que implica esperar para siempre al tomar una lectura). También es altamente dependiente del

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arranque de un nivel base de descarga total. El primer paso en cualquier prueba de aislación es, por lo tanto, asegurar que la aislación esté completamente descargada. Los términos se utilizan según las definiciones dadas en las normativas de referencia. 4. GENERALIDADES La medición de la resistencia de aislación, tiene por objeto determinar si los elementos dieléctricos que constituyen el transformador, se encuentran libres de humedad y contaminación.

El resultado de esta prueba, indica si el transformador es apto para ser sometido a las subsiguientes pruebas de aislación o no. 5. PROCEDIMIENTO Precauciones antes de iniciar el ensayo: 

Verificar ausencia de tensión, puestas a tierra en bornes de la maquina y bloqueos.



Retirar luego la puesta a tierra de la muestra. (Use EEP).



Observar que los terminales de MT se encuentre libres de otras conexiones.



Observar que los terminales de BT se encuentre libres de otras conexiones.



Vallar la zona de trabajo como medida de seguridad impidiendo el acceso hacia partes que serán energizadas con tensión de prueba.



Conectar el cable de tierra del equipo de medición a la cuba del transformador. (también a tierra).



Cortocircuitar entre si los tres aisladores pasantes del bobinado de MT (libres de tierra).



Cortocircuitar entre si los tres aisladores pasantes del bobinado de BT (libres de tierra).



Condiciones ambientes tales como presencia de humedad y polvo pueden afectar los resultados y falsear las mediciones.



Tomar nota de las siguientes temperaturas: Bobinado + Aceite.+ Ambiente.

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Precauciones en el desarrollo de la prueba Después de la adquisición de datos y antes de cambiar de ubicación las puntas de prueba, el tiempo de descarga del equipo debe ser respetado con el fin de evitar situaciones de riesgo. (Use EEP). 6. MÉTODOS DE PRUEBA Existen pruebas para equipos con aislamiento sólido, liquido, gas o una combinación de ellos. Estas pruebas pueden ser en corriente continua y en corriente alterna, también pueden catalogarse como pruebas destructivas y pruebas no destructivas. 

Pruebas de Corriente Continua

Como su nombre lo indica, son pruebas que se realizan aplicando voltaje o corriente continua (DC). Entre estas pruebas se pueden mencionar: Pruebas de alto potencial, pruebas de resistencia de aislamiento y pruebas de medición de resistencias.

Ventajas a) Los esfuerzos eléctricos en corriente continua son considerados menos dañinos que los correspondientes a corriente alterna. (No existe inversión de polaridad) b) El tiempo de aplicación de energía continua (DC) no es tan crítico como en el caso de la aplicación de energía alterna AC. c) La prueba puede ejecutarse progresivamente de forma tal que cualquier variación súbita de la corriente de fuga, que pudiera indicar una falla en el aislamiento del equipo, permitiría parar la prueba.

Desventajas a) La distribución de los esfuerzos eléctricos en máquinas eléctricas sometidas a señales de prueba en corriente continua, son diferentes a los existentes cuando se aplica corriente alterna. b) La carga residual remanente luego de una prueba en DC puede causar daño al operador y debe ser descargada al finalizar la prueba. El efecto de polarización debe ser considerado.

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

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Pruebas de Corriente Alterna

Son pruebas que con excepción a la de alto potencial AC, producen esfuerzos eléctricos similares a los existentes bajo condiciones de operación del equipo. Entre este tipo de pruebas podemos mencionar: Pruebas de Alto Potencial, pruebas de factor de potencia, pruebas de relación de transformación y pruebas de análisis de respuesta en frecuencia: FRA.

Ventajas a) No queda carga residual luego de efectuar la prueba. El equipo bajo prueba no queda polarizado. b) Permite verificar el aislamiento y las propiedades electromagnéticas de los diferentes arrollados de las máquinas eléctricas. Desventajas a) Algunas pruebas en corriente alterna como Hi Pot AC y VLF pudieran ser destructivas. b) El tiempo de aplicación del voltaje puede ser crítico. Las pruebas destructivas son del tipo en el cual se aplica voltaje o corriente hasta que el sujeto bajo prueba falle. Conducidas con el propósito de establecer la robustez de cierto diseño; se toma nota del nivel de energía bajo el cual el equipo llego a fallar.

Las pruebas no destructivas generalmente se efectúan a niveles de voltaje bajos donde el equipo bajo prueba rara vez resulta dañado.

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MEDIDAS DE RESISTENCIA DE AISLACIÓN

Prueba de resistencia de aislación entre devanados de AT-BT, AT-GND, BT-GND.

Conexiones para probar la resistencia de aislamiento del bobinado de alta y los bushings de un transformador, y el interruptor de desconexión de alta tensión, en paralelo, con referencia al bobinado de baja tensión y tierra. Note que el bobinado de baja tensión está puesto a tierra para esta prueba.

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Conexiones para las pruebas de resistencia de aislamiento de bobinado de un transformador de alto voltaje y los bushings y el switch desconectador de alta tensión en paralelo con referencia a tierra pero sin ser afectado por fuga ente los bobinados de alto y bajo voltaje a través del uso de la conexión de Guarda.

Conexiones a las pruebas de resistencia de aislamiento entre los bobinados de alto y bajo voltaje sin estar afectados por una fuga a tierra.

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Para medir la resistencia de aislamiento o el nivel de aislamiento, pueden emplearse los siguientes procedimientos de prueba:

a) Prueba de Corto Tiempo o Lectura Puntual. b) Método Tiempo Resistencia. c) Método de Voltaje por Pasos. d) Relación de Absorción Dieléctrica. e) Índice de Polarización. f)

Prueba de Descarga Dieléctrica.

a) Prueba de Corto Tiempo o Lectura Puntual Se conecta el equipo de medición de aislamiento en DC, al equipo al cual se le efectuará la prueba. Se efectúa una inyección de corto tiempo, entre 30 y 60 segundos.

El valor obtenido en la prueba, tiene mayor validez si se compara con valores obtenidos en pruebas anteriores del mismo equipo o con valores obtenidos en pruebas realizadas a equipos similares. Los valores a comparar deben estar referidos a 20° centígrados.

Si el equipo bajo prueba posee una capacitancia baja, una prueba puntual es más que suficiente para evaluar las condiciones del aislamiento. Sin embargo, la mayoría de los equipos eléctricos mayores poseen una capacitancia alta, por lo que una prueba rápida no es suficiente para hacer una evaluación de la condición del aislamiento. b) Método Tiempo Resistencia Este método es casi independiente de la temperatura. Con tomas de medidas consecutivas se puede arrojar información concluyente respecto al aislamiento sin contar con registros anteriores.

La prueba se basa en el efecto de absorción dieléctrica del buen aislamiento. En un buen aislamiento la corriente de absorción dieléctrica decrece a medida que el tiempo de prueba transcurre, esto se traduce en un aumento en la resistencia de aislamiento.

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En un mal aislamiento, la corriente de absorción dieléctrica se mantiene durante el tiempo de prueba.

Durante la ejecución de la prueba se toman lecturas puntuales en tiempos específicos, registrando los diferentes valores obtenidos.

Trazo típico de una prueba tiempo resistencia (Figura tomada del libro “Más vale prevenir” de Megger)

En la figura anterior podemos observar las diferencias entre un buen aislamiento y un mal aislamiento. En un buen aislamiento, la resistencia de aislamiento aumenta al transcurrir el tiempo, contrario a lo que ocurre en un mal aislamiento donde el valor de la resistencia se mantiene constante.

También es usual efectuar cocientes entre lecturas tomadas a diferentes intervalos de tiempo. Estos cocientes se denominan relación de absorción dieléctrica e índice de

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polarización. El cociente entre lecturas de resistencia de aislamiento tomadas a 60 segundos y a 30 segundos se denomina: “Relación de Absorción Dieléctrica”.

Relación de Absorción

Índice de polarización

Clasificación del estado de la aislación – Std IRAM 2325

dieléctrica RAD < 1.1 1.1 < RAD < 1.25 1.25 < RAD < 1.4 1.4 < RAD < 1.6 1.6 < RAD

IP < 1.0 IP < 1.5 1.5 < IP < 2.0 2.0 < IP < 3.0 3.0 < IP < 4.0 4.0 < IP

Peligroso Cuestionable Aceptable Bueno Muy bueno Excelente

*Estos valores se deben considerar tentativos y relativos – sujetos a la experiencia con el método tiempo - resistencia en un periodo de tiempo. Valores de Referencia para los Indices RAD e Ip (Tabla tomada del libro “Más vale prevenir” de Megger)

RAD = Resistencia leída a 60 segundos/Resistencia leída a 30 segundos.

c) Método del Voltaje por Pasos Para realizar esta prueba, se requiere un instrumento para medición de resistencia de aislamiento capaz de inyectar voltajes múltiples. Se debe medir la resistencia de aislamiento, en dos o más niveles de voltajes. El objetivo de la prueba consiste en verificar si el valor de la resistencia de aislamiento se incrementa a medida que se incrementa el voltaje.

Una disminución en los valores medidos, a medida que el voltaje se incrementa, muestra un deterioro en el aislamiento producto de envejecimiento, daños del equipo o contaminación.

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Prueba Tiempo Resistencia (Figura tomada del libro “Más vale prevenir” de Megger)

Cuando el voltaje se incrementa, se producen esfuerzos eléctricos que se aproximan o exceden los valores de operación del equipo, la parte debilitada del aislante afecta el valor de la resistencia total de aislamiento. A medida que se incrementa el voltaje, aumentan los esfuerzos eléctricos sobre las partes de menor aislamiento, lo cual se traduce en una disminución del valor de la resistencia de aislamiento.

La curva No 1 de la figura anterior muestra este fenómeno.

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d) Prueba de Absorción Dieléctrica La prueba de absorción dieléctrica se conduce al nivel de voltaje nominal del equipo. El resultado de esta prueba consiste en realizar el cociente del valor de resistencia de aislamiento tomada a los 60 segundos y el valor de resistencia de aislamiento tomada a los 30 segundos.

Algunos fabricantes y autores sugieren realizar el cociente entre el valor de resistencia de aislamiento tomada a los tres minutos y el valor de resistencia de aislamiento tomado a los 30 segundos.

La prueba mide la calidad del aislamiento. Si el aislamiento se encuentra en buenas condiciones el valor de la resistencia de aislamiento se incrementa a medida que transcurre el tiempo. e) Índice de Polarización Es una aplicación especial de la relación de absorción dieléctrica donde las lecturas de resistencia de aislamiento se realizan a 10 minutos y a 1 minuto. Esta medición es válida para aislantes que utilicen materiales de fácil polarización, como Mica-Asfalto.

Ip= Medición de la resistencia a 10 minutos / Medición de la resistencia a 1 minuto

Para nuevos materiales aislantes, esta prueba pudiera detectar humedad o contaminación. La tabla Valores de Referencia para los Índices RAD e Ip muestra valores referenciales para esta prueba.

f) Prueba de Descarga Dieléctrica Esta prueba permite detectar el deterioro, envejecimiento, humedad y suciedad dentro del aislamiento. Los resultados dependen de la característica de descarga del aislamiento lo que permite probar la condición interna del mismo. La prueba es independiente de la contaminación que puede haber en la superficie del aislamiento. El procedimiento de prueba es el siguiente:

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El equipo bajo prueba se energiza a un valor de voltaje por un tiempo entre 10 y 30 minutos, al culminar el tiempo de inyección se introduce una resistencia de descarga entre los terminales del equipo bajo prueba. La velocidad de descarga depende exclusivamente de la resistencia de descarga, de la cantidad de carga acumulada y de la polarización del aislante. La corriente capacitiva decae rápidamente ya que la constante de tiempo del circuito RC es relativamente pequeña. La corriente de reabsorción posee un valor inicial alto, pero tiene una constante de tiempo grande (algunos minutos). Esta corriente tiene su origen en la realineación de las cargas que antes se encontraban polarizadas.

La lectura de la prueba de descarga dieléctrica se ejecuta 1 minuto después de haber introducido la resistencia de descarga, transcurrido este tiempo, la corriente capacitiva es insignificante respecto a la corriente de reabsorción.

El nivel de corriente de reabsorción indica la condición del aislamiento, una alta corriente de reabsorción indica que el aislamiento se encuentra contaminado, usualmente con humedad. Baja corriente indica que el aislamiento está limpio y que no posee mucha humedad.

La prueba de descarga dieléctrica depende de la temperatura, razón por la cual es importante registrar la misma.

El indicador que muestra el comportamiento viene dado por:

DD = Corriente fluyendo luego de un minuto (en mA)/[Voltaje de Prueba (en V) X Capacitancia (en mf)]

Para valores de capacitancia entre 0,2 y 10 microfaradios los valores referenciales se encuentran según lo indicado en la tabla siguiente.

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Algunos equipos para la medición de resistencia de aislamiento, marca Megger, ejecutan buena parte de las pruebas antes descritas. Precauciones al finalizar el ensayo: 

Verificar ausencia de tensión del equipo de ensayo.



Descargar los bobinados mediante pértiga de descarga.



Retirar los cables de conexión del equipo de ensayo (Use EEP)



Observar que los terminales de MT se encuentre libres de otras conexiones.

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CONCLUSIÓN Después de haber realizado esta experiencia de laboratorio y considerando las diferentes pruebas que se pueden realizar, podemos concluir lo siguiente: 

Todo alambre eléctrico en una instalación, ya sea en un transformador, motor, generador, cable, interruptor o cualquier cosa que esté cubierta con alguna forma de aislamiento eléctrico debe ser probado con el Medidor de resistencia de aislamiento; con el fin de descartar, controlar o contrarrestar los efectos nocivos de la fatiga o desgaste por envejecimiento natural del aislamiento. Asimismo, se considera que la importancia de las pruebas de diagnóstico realizadas permitirán lo siguiente:



-

Identificar el incremento de envejecimiento.

-

Identificar la causa de este envejecimiento.

-

Identificar, las acciones más adecuadas para corregir esta situación.

Para poder tener un diagnóstico del estado real del transformador, es necesario realizar pruebas eléctricas, físicas y químicas al sistema de aislamiento. Si nuevamente tomamos como ejemplo, el análisis que realiza un medico al analizar los resultados de exámenes hechos a una persona, análogamente, el análisis cromatográfico del aceite de un transformador constituye una herramienta poderosa a la hora de emitir un diagnostico del estado del transformador, pasando a ser esta prueba, la más importante dentro del mantenimiento preventivo periódico de un transformador.



El mantenimiento preventivo del transformador es esencial para un alargamiento de su vida útil, de acuerdo a los resultados obtenidos en las pruebas

de diagnostico

realizadas a los transformadores, la mayoría de las fallas producidas en estos equipos pueden ser atribuidas al deterioro de su sistema de aislamiento. Sin embargo, este “talón de Aquiles” puede ser fortalecido si se mantiene un programa completo de mantenimiento preventivo periódico orientado a combatir a los factores (humedad, oxigeno, calor y contaminación) que inciden en el deterioro del sistema de aislamiento del transformador.

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BIBLIOGRAFÍA www.uco.es/~el1bumad/docencia/oopp/tema5.pdf www.inducor.com.ar/ WWW.PROMELSA.COM.PE http://www.ingeborda.com.ar http://www.artecing.com.uy

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