Medidas y pruebas a equipos primarios.pdf

MEDICIONES, NORMAS Y UTILIZA UTILIZACION CION DE INSTRUMENTOS

SISTEMA DE TRANSMISION BIO BIO PREPARO: CHRISTIAN FLORES M. REVISO : PATRICIO LEMA G. / RODRIGO GONZALEZ L. FECHA

: JULIO 2002

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Agradeci Agradecimien mientos tos

Si bien la autoría del presente trabajo nació bajo la jefatura de la antigua Sección Equipos, en 1998, año a año lo hemos estado actualizando, corriegiendo errores y agregando nuevas informaciones relativas tanto a normas como instrumentos. Pero todo ha sido posible gracias a la participación de varios colegas que han colaborado con el buen fin de este informe, tanto de Operaciones, como de Mantenimiento Bio Bío. Todo esto, con la idea de aportar con un grano de arena al buen desempeño de quienes trabajamos en esta área.

C hris tian ian G. G . Flores Flores M. Mantenimiento Bio Bío CGE Transmisión SA



























Indice Pag

Introducción ...................................................... .................................................................................................................. ............................................................ 1 Cap.1 :Medición de Resistencia Resistencia de Aislación ..................... ........................................ ..................................... ......................... ....... 1.1 Instrumento 1.2 Esquema de Conexiones 1.2.1 Transformador 1.2.2 Interruptor

3

Cap.2 :Medición de Razón de Transformación ......................................................... ............................................................... ...... 2.1 Método de Medición 2.1.1 Método del Voltímetro 2.1.2 Método de Comparación 2.1.3 Método con Puente de Razón 2.2 Instrumento

14 14 14 15 16

8 11 11 12

Cap.3 :Pruebas Efectuadas al Aceite ......................................................... ............................................................................ ................... 21 3.1 Rigidez Dieléctrica 21 3.2 Factor de Disipación o tg δ 24 3.3 Contenido de Humedad 27 3.4 Indice de Acidez o Número de Neutralización 29 3.5 Análisis de Gases Disueltos o Cromatografía 32 Cap.4 :Medición de Resistencia Resistencia de Contactos .............................................. ............................................................... ................. 35 4.1 Generalidades 35 4.2 Instrumento 35 Cap.5 :Prueba de Simultaneidad Simultaneidad de Contactos ................................... ..................................................... .......................... ........ 40 Cap.6 :Medición de Factor de Disipación para Aislaciones de Estado Sólido ............ 6.1 Transformadores 6.2 Interruptores 6.3 Bushing 6.3.1 Prueba de Tap o Factor de Potencia Capacitivo 6.3.2 Prueba de Collar Energizado 6.4 Maquinas Rotativas 6.5 Cables 6.6 Pararrayos 6.7 Otros Componentes

46 48 53 58 58 59 60 62 63 65

Cap.7 Cap.7 :Medicione :Medicioness de Resistencia Ohmmica de Enrollados ......................................... ......................................... 7.1 Métodos de Medición 7.2 Conversión de las Medidas de resistencia 7.3 Prueba de transformadores Monofásicos 7.4 Prueba de transformadores Trifásicos 7.5 Cálculo de Resistencia de Enrollados en Delta 7.6 Transformador con Cambio de Tap

66 66 68 71 73 76 81



























Cap.8 Cap.8 :Medición :Medición de Cables Cables (Hi-Pot) .............................................. .............................................................................. ................................ 8.1 Voltaje de Prueba 8.2 Pruebas Periódicas de Mantención 8.3 Método de Ensayo e Interpretación de Resultados 8.4 Instrumento 8.4.1 Instalación 8.4.2 Operación 8.5 Prueba de Cables de alta Tensión 8.6 Precauciones de la Medición

83 86 87 88 88 89 89 92 92

Cap.9 Cap.9 :Medición de Humedad Humedad del Gas SF 6 ................................................................... 9.1 Generalidades 9.2 Instrumento 9.2.1 Descripción y Aplicación del Instrumento 9.2.2 Especificaciones 9.2.3 Procedimiento de la Medición

94 94 94 94 94 96



























INTRODUCCION Con los actuales medios de producción y de distribución de energía eléctrica, se requiere que los equipos utilizados sean confiables y simples de operar para mantener una continuidad en el servicio. Es así que, al adquirir equipos eléctricos eléctri cos tales como Transformadores, Transformadore s, Reconectadores, Interruptores, Reguladores de Tensión y Equipos de Medidas, es necesario recepcionar, verificar y comprobar si estos se encuentran en buen estado para su puesta en servicio. Para una correcta recepción y verificación de estos equipos, se debe contemplar tres etapas. a) Recopilación de Antecedentes.

Esta etapa, previa a la inspección técnica, comienza en el momento de ser encomendada la tarea de recepcionar algún equipo en particular, para lo cual se realiza una investigación bibliográfica con el fin de reunir los siguientes documentos. • Planos aprobados por el fabricante del equipo eléctrico. • En caso de no existir planos aprobados, manuales o documentos que contengan la

información sobre el equipo eléctrico habrá que buscar información sobre este por cualquier otro medio ( Ej. Red de Internet). • Especificaciones técnicas (última versión), emitida por el fabricante del equipo eléctrico. • Memorias de cálculo del fabricante, en el caso que los equipos no sean de diseño

estándar de este y los últimos planos del proyecto. • Normas nacionales y/o en su defecto internacionales. b) Inspecciones Mecánica y Visual. Esta etapa tiene por objetivo detectar todas las anomalías físicas, ya sean por daños o por errores en los elementos que forman parte del equipo equipo a inspeccionar.



























c) Ensayos Eléctricos. Su objetivo es verificar el cumplimiento de las normas y especificaciones técnicas del equipo. Esta se realiza una vez concluidas las dos etapas anteriores. Este trabajo entrega la información necesaria para el desarrollo de los tipos y métodos de ensayo a los cuales son sometidos los diferentes equipos eléctricos. Incluye valores normalizados de parámetros eléctricos para poder determinar el estado general del equipo para su puesta en servicio y futuras revisiones. En cada capitulo de este trabajo se presenta la descripción de la prueba, la norma eléctrica por las cuales se rigen, las especificaciones del instrumento que se utiliza en cada prueba y la conexión eléctrica a realizar.





























Cap. 1

Medición de Resistencia de Aislación

Esta prueba se realiza para verificar la calidad y el estado de los materiales utilizados como aislantes en la construcción de equipos eléctricos como transformadores, interruptores, reconectadores, etc., de modo de comprobar, con el ensayo, si este equipo está apto para trabajar con la tensión de servicio a la cual esta diseñado. La resistencia de aislación puede ser medida usando una fuente de poder continua de voltaje variable, con instrumentos para medir voltaje y corriente (generalmente en µ A o mA) mA) o un MEGG MEGGER ER.. Los Meggers disponen comúnmente de voltajes nominales desde 500, hasta 20.000 Volt de corriente continua (en distintas escalas para diferentes tipos de MEGGERS). Este voltaje continuo se aplica a dos puntos entre los cuales nos interesa medir la Resistencia de Aislación. Estos pueden ser: En transformadores: • Enrollados Primario y Secundario • Enrollado Primario Primari o y Masa • Enrollado Secundario y Masa

En interruptores: • Entre bushings de Entrada y Salida, con contactos abiertos • Entre bushings de Entrada o Salida y Masa, con contactos cerrados • Entre Bushings de distintos polos, con contactos cerrados





























Polarización (IP), (IP), indica la relación entre el valor de Resistencia de Aislamiento a 10 minutos de iniciada la prueba y el valor obtenido en el primer minuto de medición (la primera medición). La tabla 1.1 indica el estado del aislamiento del equipo con relación al índice de polarización, según la norma IEC 60076-3. 60076-3. Tabla 1.1: Estado aislante según índice de polarización ÍNDICE DE POLARIZACIÓN IP ≤ 1,0 1 < IP ≤ 1,5 1,5 1,5 < IP ≤ 2 2 4

ESTADO AISLANTE Peligroso Malo Dudoso Bueno Muy bueno Excelente

Es importante tener en cuenta la temperatura del aislante, pues el valor de la resistencia de aislamiento se reduce en un 50% por cada 10ºC de aumento la temperatura interna del equipo medido (transformador, interruptor, reconectador, etc). Si las mediciones se realizan en un lugar en donde la temperatura ambiente es distinta de 20 õC, las mediciones obtenidas no serian del todo correcto, por lo que es Disipación correspondiente a la temperatura total necesario afectarlas por un Factor de Disipación correspondiente de medición. Este factor se obtiene de la tabla 1.2 que relaciona la temperatura con el factor de disipación.





























Tabla 1.2Ö Corrección por temperatura de factor de potencia y de resistencia de aislamiento de transformadores en aceite. Temperatura C

FP

Resistencia

Temperat Temp erat ura C

FP

Resistencia

0 1 2

1.56 1.54 1.52

0.25 0.27 0.29

33 34 35

0.56 0 .56 0.53 0 .53 0.51 0 .51

2.44 2.61 2.80

3 4

1.50 1.48

0.31 0.33

36 37

0.49 0 .49 0.47 0 .47

3.00 3.21

5 6 7

1.46 1.45 1.44

0.36 0.38 0.41

38 39 40

0.45 0 .45 0.44 0 .44 0.42 0 .42

3.44 3.69 3.95

8 9

1.43 1.41

0.44 0.46

41 42

0.40 0 .40 0.38 0 .38

4.24 4.54

10 11 12

1.38 1.39 1.31

0.50 0.54 0.58

43 44 45

0.37 0.36 0.34

4.87 5.22 5.60

13 14

1.27 1.24

0.62 0.64

46 47

0.33 0.31

5.99 6.41

15 16 17

1.20 1.16 1.12

0.71 0.76 0.80

48 49 50

0.30 0.29 0.28

6.86 7.34 7.85

18 19

1.08 1.04

0.87 0.93

52 54

0.26 0.23

9.03 10.40

20 21

1.00 0.96

1.00 1.07

56 58

0.21 0.19

11.97 13.77

22 23 24

0.91 0.87 0.83

1.14 1.22 1.31

60 62 64

0.17 0.16 0.15

15.85 18.21 20.92

25

0.79

1.40

66

0.14

24.05

26

0.76

1.50

68

0.13

27.63

27 28 29

0.73 0.70 0.67

1.61 1.72 1.85

70 72 74

0.12 0.12 0.11

31.75 36.40 41.74

30 31

0.63 0.60

1.98 2.12

76 78

0.10 0.09

47.86 54.88

32

0.58

2.27

80

0.09

62.93

— —

— —





























Si se utiliza corriente alterna existe una forma empírica que entrega el valor mínimo de la resistencia de aislación a 1 minuto: aplicando 500 (V) a una temperatura ambiente de 20ºC, ésta relacionan los KV y KVA nominales del transformador , multiplicado por una constante constante cuando la frecuencia es distinta distinta a 25 Hz

donde:

R.A. (1min)=

KV × kf KVA

Tabla 1.3: Constante 1.3: Constante corrección de frecuencia 60 Hz 1.5

Valores de Kf 50Hz 50Hz 1.357

25Hz 25Hz 1.0

Cabe hacer notar que el resultado de ésta medición, por si sola no garantiza el buen estado de un transformador, se debe complementar con otro tipo de mediciones dependiendo del equipo en cuestión. 60076-3, la cual fija Esta prueba se realiza bajo el amparo de la norma IEC 60076-3, los requerimientos de aislación para transformadores de poder y las correspondientes pruebas de aislación para enrollados y terminales. Además se toma en cuenta la norma ANSI C57 12.90 de 1980, que dice relación con mediciones de resistencia de aislación, Polaridad Polaridad y Relación de Fase, Razón de Transformación, Pruebas Dieléctricas, Corrientes de Excitación, Tangente delta y Resistencia ohmica de enrollados. Para la prueba de resistencia ohmica de enrollados se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones: consideraciones: i) El equipo en prueba debe tener los enrollados sumergidos en aceite y cortocircuitados cortocircuitado s todos los bushings. En tanto que la temperatura de los enrollados y del líquido aislante debe estar cerca de la temperatura de referencia de 20°C. 20°C.





























Los mínimos valores recomendados para la Resistencia de Aislación ANSI/IEEE C57.94 C57.94 - 1982 (Revisión de ANSI C57.94 se encuentran en la publicación ANSI/IEEE 1956). Tabla 1.4: Resistencia 1.4: Resistencia de Aislación mínima para mínima para distintos voltajes nominales Tensión nominal (KV) 1.2 2.5 5.0 8.7 15.0

Resistencia Resist encia de Aislación Aislación (MΩ) 600 1.000 1.500 2.000 3.000

Siendo un valor empírico aceptable, utilizado universalmente el de 1K Ω por cada 1KVolt.































1.1

Instrumento

Descripción General y Aplicación El equipo de medición usado en Sección Equipos Equipos es un Megóhmetro marca Multi-Volt modelo MG-150 A. A. El Megóhmetro Multi-Volt Multi-Volt es un instrumento robusto, portátil y de potencia variable, especialmente diseñado para efectuar pruebas de aislación en todo tipo de aparatos, tales como: cables, mufas, terminales, equipos rotatorios, desconectadores, condensadores, bushing, interruptores, transformadores, aisladores, etc. Además de poder hacer mediciones de rutina de resistencia de aislamiento, es ideal para realizar pruebas de escalones de voltajes o de absorción dieléctrica para detectar suciedad, humedad u otros contaminantes que causan daño a medida que transcurre transcurre el tiempo. Características •

Sensibilidad: Mide de 0,1 a 300000 (MΩ)

•

Seguridad: Incorpora un bloqueo para partida desde cero Volt de c.c. y otras características de seguridad tanto para al operador como para el propio equipo.































•

Vóltmetro: El potencial de prueba es medido por un voltímetro conectado a los terminales de salida, es fácil de leer, la precisión es de ± 2% al fondo de escala. Los

rangos están en incremento de 1500 (V). • Circuito de Guarda: Provee una forma de aislar las corrientes de fugas no deseadas en la medición, además posee un interruptor para cuando se desee que toda la corriente sea by-paseada alrededor del instrumento, esto se realiza en el caso de que hubiera resistencia por otras vías que pudieran estar en paralelo con la resistencia a medir lo cual interferirá con la medición de la resistencia deseada. •

Megóhmetro: Utiliza un amplificador de estado sólido con un indicador análogo que muestra la resistencia de aislación del equipo en prueba. No requiere calentamiento, no tiene corrimiento y no requiere calibración antes de cada prueba, su precisión es de ± 2% al fondo de escala ± 2%, escala 6 a 300 M Ω.

•

Protección: Además de bloqueo para partida por cero, los circuitos de estado sólido protegen al voltímetro y al Megóhmetro de sobrecargas o cortocircuitos directo en la salida. La corriente de salida está limitada a 15 (mA) y el cto. de entrada está protegido por un interruptor automático.

•

Cables: El equipo está provisto con los siguientes cables, con sus correspondientes terminales: Cables de alimentación de 3 conductores con 3 puntas.































Instrucciones de operación 1. 2. 3.

4. 5. 6. 7.

8. 9 10.

Cumplir con todas las precauciones de seguridad. Posición inicial de los comandos. comandos. Conecte un cable de tierra desde el terminal Safety Ground del equipo de prueba a una buena toma de tierra. Asegurando que la conexión sea buena en ambos extremos. Conecte un cable entre el terminal Return y el punto que quiere medir. Insertar al terminal de alta tensión el cable de alta tensión, y el otro extremo del cable al otro punto que se desea medir. Si se desea by-pasear las corriente de fuga; conectar un cable desde el terminal Guardia a la vía donde se desea by-pasear. Conectar cable de alimentación a la fuente de C.A. Asegurar que el equipo de pruebas esté puesto a tierra. Si se usa un adaptador de dos puntas, asegurarse que el cable de tierra del adaptador esté conectado a una puesta de tierra. Activar el interruptor On/Off a la posición Off. Activar el interruptor HV a On. Girar control de voltaje de salida en sentido horario, hasta el voltaje de prueba sea el deseado. Si no existe voltaje de de prueba, girar el control en sentido sentido antihorario, hasta el “click” del interruptor de interbloqueo para partida desde cero y luego































resistencia que tiene en la punta se tocan los conductores para tener una vía de escape de la posible energía almacenada que pudiera quedar en el equipo medido ). Después que se ha efectuado la prueba, la conexión a tierra del punto que se ha medido debe quedar conectado a tierra, por lo menos el mismo tiempo que se le aplicó el voltaje elevado. Esto es para prevenir la aparición de voltajes debido a las corrientes de absorción. 1.2

Esquemas de Conexión 1.2.1 Transformador Conexión De Guardia

Conexión Alto Voltaje

Conexión De Retorno

Conexión de Retorno Conexión de Guard H3 H2 H1

Conexión De Alto Voltaje

Conexión Tierra De Seguridad

X0 X1 X2 X3

Conexión Tierra de Seguridad































Conexión De Guardia

Conexión de Bajo Voltaje

Conexión Tierra De Seguridad Conexión De Retorno

Figura 1.3: Resistencia de Aislación entre enrollado de baja tensión y masa

1.2.2

Interruptor Conexión Alto Voltaje

































Conexión Alto Voltaje 5

6 Conexión de Guard 4

3 1

2 Conexión de Retorno Donde

Interruptor cerrado Conexión Tierra de Seguridad

Figura 1.5: Resistencia de Aislación entre bushing y masa (interruptor cerrado)

































Cap Ca p. 2

Medición de Razón de Transformación

La relación de transformación de un transformador no experimenta cambios después que el transformador ha sido construido y mantenido en un funcionamiento normal. Al producirse una falla en un transformador, la relación de transformación de este puede sufrir cambios, ya sea por espiras cortocircuitadas o cortadas. La prueba de medición de razón de transformación permite además determinar o verificar la polaridad de los enrollados y el tipo de conexión de los transformadores trifásicos, también se puede determinar la relación de transformación de los transformadores de medidas y de protección (TC y TP). Esta prueba se realiza basada en la norma ANSI/IEEE C.57.12.9-1980. C.57.12.9-1980. Esta norma describe los métodos para realizar la prueba de relación de transformación, esta es detalla a continuación:

































transformador, y el promedio de todas las tensiones obtenidos en cada paso será, el valor verdadero. 2.1.2

Método de Comparación.

El transformador a ser probado es excitado en paralelo con un transformador de la misma razón nominal, y los dos secundarios, en paralelo pero con un voltímetro o detector entre la conexión de los dos terminales de polaridad similar, tal como se muestra en la figura 2.1. Este es el método más exacto porque el voltímetro o detector, indica la diferencia en el voltaje.

































2.1.3

Método con Puente de Razón. El circuito para medir la razón de transformación es el mostrado en la

Figura 2.2. Cuando el detector DET está en equilibrio, la razón del transformador es igual a R/R1.

































Principio de medición La relación es medida por un circuito puente con una fuente de voltaje de 12 ó 120 (V) y 50 Hz. Después de equilibrar equilibrar el instrumento en cuanto a la relación y la fase, la relación de vueltas y el ángulo de desfase se leen directamente en los diales del instrumento. El circuito básico y simplificado del instrumento es el que se muestra en la Fig. 2.3.

H1c H1



































instrumento detector de equilibrio indica cero, la relación leída en los diales del instrumento es la relación de transformación del transformador de prueba. Medidas de Relación y Fase Es muy importante la magnitud de la desviación de fase ya que esta da una indicación de si el transformador en prueba tiene internamente espiras en cortocircuito o si

































5. 6. 7.

Conectar el equipo a 220 (V), 50Hz. Girar el dial de desviación de relación hacia la izquierda y hacia la derecha, observando que el detector de equilibrio se mueva en el mismo sentido. El detector de equilibrio se debe mover entre ± 1 div. del dial de desviación de

8.

relación. Cambiar el switch del detector a la posición P.

9.

Girar el dial de desviación de fase hacia la izquierda

hacia la derecha,

































Ejemplo Si se sabe que: Razón = Multiplicador × Lectura de diales 1.-

El multiplicador está

5 la lectura de los diales de relación

12,57

































Cap. 3

Pruebas Efectuadas al Aceite

El aceite en equipos eléctricos, además de utilizarse como refrigerante y aislante, el estado del aceite refleja la limpieza, humedad y hasta cierto punto el grado de envejecimiento del equipo. En el caso de aceite como aislante en equipos eléctricos, el cual es una mezcla de hidrocarburos derivados del petróleo, existen numerosas pruebas para verificar

































b) Elec Elec trodos esféricos esféricos o de casquete casquete esférico. Su diseño diseño esta regido por por la norma VDE 0370 y 0370 y el sistema de llevar a cabo la realización de la prueba está dado por la norma ASTM D-181 D- 18166. Debido a la mayor sensibilidad que presenta la prueba con los electrodos descritos en (b) para detectar la presencia de los contaminantes sólidos presentes en el equipo, es que se le da mayor preferencia a ésta.























































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































Tabla 6.2: Cuadro de conexiones específicas para un Trafo. de tres enrollados. Modo UST/GST Tipo de Posición Prueba Selector UST/GST Selector

Prueba

Conexión de cables Lectura obtenida (Capacidad

UST GST LGUARD GST LGUARD UST GST LGUARD GST LGUARD UST

3 6

CHL CHL+CHG

R R+G

H H

L L

T T

5

CHG

G

H

L

T

3 6

CLT CLT+CLG

R R+G

L L

T T

H H

5

CLG

G

L

T

H

3

CHT

R

T

H

L

GST LGUARD GST LGUARD GST L-GND

6

CHT+CTG

R+G

T

H

L

5

CTG

G

T

H

L

4

CHG+CLG +CTG

R+B+G

H+L+ __ T

__

3 4 5 6 7 8 9 10

Azul

UST/GST

UST/GST

1 2

Símbolo de Posición Negro Rojo del Selector

Notas

T aterrizado T a guarda L aterrizado LyTa guarda H aterrizado H a guarda T aterrizado TyHa guarda L aterrizado L a guarda H aterrizado HyLa guarda __

Verificación de mediciones: C1 = C2 - C3

FD1 = ( C2 * FD2 - C3 * FD3 ) / ( C2 - C3 )

C4 = C5 - C6

FD4 = ( C5 * FD5 - C6 * FD6 ) / ( C5 - C6 )

C7 = C8 - C9

FD7 = ( C8 * FD8 - C9 * FD9 ) / ( C8 - C9 )

Circuito equivalente:

Siendo: H: Enrollados de alta tensión (primario).

CLT L

T

CHL

CHT

T: Enrollado del terciario.

H

CLG

L:Enrollados de baja tensión (secundario).

CTG CHG

G: Tierra. Fd: Factor de disipación C: Capacidad

G

Figura 6.3: Circuito 6.3: Circuito capacitivo equivalente de un trafo. de tres enrollados.

Nota : Los subíndices subíndices se refieren al número de de la prueba y se deben deben cortocircuitar los terminales de cada enrollado.



























Se recomienda que los cálculos de verificación de medidas, especificados en el cuadro de conexiones, se hagan a medida que se desarrolla la prueba para validar los resultados. Los valores calculados de verificación deben concordar con las medidas directas, dentro de límites razonables. El manual del instrumento Biddle entrega las monografías para distintas tensiones y frecuencias a las cuales se ajusta el instrumento donde se relaciona la capacidad medida por el instrumento en picofaradios, el porcentaje de factor de disipación y las perdidas por disipación en miliwatts Se aceptan como valores límites de pérdidas a aquellos que no superen los 9 mW. Si los valores de Factor de disipación superan los 9 mW, se recomienda un análisis exhaustivo del transformador ensayado, debido a que las posibles fallas podrían ser catastróficas para el funcionamiento de éste.

6.2

Interruptores Dado que el aislamiento más importante, si es que se trata de interruptores

de contactos sumergidos en aceite, en los interruptores de media y alta tensión se encuentra en los bushings, en el conjunto de guía, en las varillas de alzamiento y el aceite, es recomendable que las mediciones se realicen entre el terminal de cada bushing y el estanque aterrizado. También se debe hacer una medición con el interruptor abierto entre cada polo de la misma fase y entre polos de distinta fase, siempre con el estanque aterrizado. Cuando cada conjunto individual de bushing es probado en cada fase, el terminal del otro bushing de esa fase debe conectarse a guarda. Se define como ”Indice de Pérdidas del Estanque“ (IPE), para cada fase, a la diferencia entre las pérdidas en watts entre el interruptor abierto y el interruptor cerrado. Para obtener las pérdidas del interruptor abierto se deben sumar las pérdidas de cada bushing individual de cada fase. El Indice de Pérdidas de Estanque puede tener valores negativos y positivos, hecho que da la indicación de un problema potencial. La comparación con los Indices de Pérdidas de Estanque tomados en un interruptor nuevo, en su instalación inicial, dará el rango general de los valores que se pueden esperar de una unidad en buenas condiciones. Esto impedirá descartar a una unidad que, debido a su diseño, diera valores de pérdidas de estanque sin encontrarse ésta deteriorada ni defectuosa.



























Los interruptores en aceite están formados por muchos materiales diferentes, cada uno de los cuales tiene ti ene su propio coeficiente de conexión de temperatura. Por esta razón podría ser difícil corregir el Indice de Pérdidas de Estanque a una temperatura estándar. Sobre la base de este hecho, es preciso efectuar pruebas periódicas en la misma época del año con el fin de minimizar las variaciones de temperatura. Las pérdidas en un interruptor de aceite son diferentes en las pruebas con interruptor abierto y con interruptor cerrado debido a que el esfuerzo en los mismos aislantes está distribuido de distinta manera para las condiciones de las dos pruebas. La Tabla 6.3 resume las partes o piezas que pueden estar defectuosas sobre la base del valor y signo del Indice de Pérdidas de Estanque: Tabla 6.3: Descripción de partes o piezas con defectos IPE -10
IPE>-10 mW

Resultados de la Prueba

Probable Item con Problema

Resultados normales para - Ninguno ambas pruebas (int. Abierto) Resultados normales para - Aceite del estanque ambas pruebas (int. abierto) - Forro del estanque - Varilla de alzamiento - Aislación auxiliar de los

Evaluación Evaluac ión Buenas condiciones Investigar

contactos

IPE>-10 mW

Altas pérdidas para ambas pruebas (int. abierto). Prueba con int. cerrado prácticamente normal

Conjunto de guía de la Investigar cruceta - Guía de la cruceta - Aisl. del conj. del contacto - Parte superior de la varilla de alzamiento (húmeda)

-10
Resultados normales normales para ambas pruebas. I Abierto Altas pérdidas pérdidas en pruebas pruebas con int. abierto y en pruebas con int. cerrado

-Bushings con altas perdidas - Conjunto de cámara arco - Bushings - Cámara de arco - Aceite - Forro del Estanque - Varillas de alzamiento - Aisl. aux. de los contactos -Conjunto guía cruceta -Guía cruceta -Aisl. conjunto del contacto

-10
Investigar Investigar



























Una vez que determinada sección ha dado muestras de deterioro, los resultados de la prueba deben ser verificados independizando sistemáticamente el miembro aislante sospechoso, antes de desmantelar la unidad completa. La Tabla 6.4 muestra las conexiones específicas entre el instrumento y el interruptor, la serie de mediciones que deben hacerse en éste y las interverificaciones de medida correspondientes, para interruptores en aceite (OCB) y de soplo de aire (ABCB). Tabla 6.4: Cuadro de conexiones específicas para interruptores en aceite. Modo UST/GST Prueba

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Tipo de Prueba Selector UST/GST GST LGUARDA GST LGUARDA GST LGUARDA GST LGUARDA GST LGUARDA GST LGUARDA GST LGND GST LGND GST LGND

Conexión de cables

Posición Selector UST/GST

Lectura obtenida (Capacidad)

Símbolo de Posición del Selector UST/GST

Rojo

Azul

Negro

5

C1G

G

1

2

--

2 a guarda

5

C2G

G

2

1

--

1 a guarda

5

C3G

G

3

4

--

4 a guarda

5

C4G

G

4

3

--

3 a guarda

5

C5G

G

5

6

--

6 a guarda

5

C6G

G

6

5

--

5 a guarda

4

C1G+C2G

R+B+G

1ó2

--

--

--

4

C3G+C4G

R+B+G

3ó4

--

--

--

4

C5G+C6G

R+B+G

5ó6

--

--

--

Notas

Verificación de mediciones: C7 = C1 + C2

FD7 = ( C1 * FD1 + C2 * FD2 ) / ( C1 + C2 )

C8 = C3 + C4

FD8 = ( C3 * FD3 + C4 * FD4 ) / ( C3 + C4 )

C9 = C5 + C6

FD9 = ( C5 * FD5 + C6 * FD6 ) / ( C5 + C6 ) Donde: Fd: Factor de disipación C: Capacidad

Notas

: Los subíndices se refieren al número de la prueba. Interruptor abierto: prueba de los bushings. Interruptor cerrado: prueba del estanque.



























Tabla 6.5: Cuadro de conexiones específicas para interruptores de soplo de aire (neumáticos). Prueba Nº

1 2 3 4 5*

Modo UST/GST Tipo de Posición Prueba Selector Selector UST/GST UST/GST

UST UST UST GST LGUARDA GST LGUARDA

Conexión de cables Lectura obtenida (Capacidad)

Símbolo de Posición del Selector UST/GST

Rojo

Azul

Negro

Notas

3 2 1 5

C2 + B2 C 2 + B 2+ I 1 C2+B2+I1+C1+ B1 R (ó R+ I1)

R B R+B G

D D D D

F F F F

A A A A

A aterrizado A aterrizado

6

I2 + T

R+G

A

F

D

F y A a guarda D a guarda F aterrizado

* : Prueba efectuada sólo en unidades con transformador de corriente.

Verificación de mediciones: C1 = C2 - C3

FD1 = ( C2 * FD2 - C3 * FD3 ) / ( C2 - C3 )

Nota : Los subíndices se refieren al número de la prueba. Para interruptores con extinción de arco mediante gas

SF 6 es

posible y de echo se realiza

la prueba de factor de disipación y el método utilizado es el mismo que para interruptores de alto volumen de aceite. La Fig. 6.4 muestra dos conexiones de prueba de factor de disipación y capacitancia básicos para ser ejecutados con el Biddle en interruptores.





























Conductor negro C*H

MEDIDOR DE CAPACITANCIA Y FACTOR DE DISIPACION

(a)

Conductor rojo C*L

b Fig. 6.4a: Conexiones específicas de prueba de un interruptor. a) Contacto-tierra, b) Entre contactos.

Conductor negro C*H

MEDIDOR DE CAPACITANCIA Y FACTOR DE DISIPACION

Conductor

(b)





























6.3

Bushings

6.3.1

Prueba de Tap o Factor de Potencia Capacitivo Todos los bushings modernos de un nivel de 23 (kV) o superior, tienen un

tap de factor de potencia o tap capacitivo (especie de contacto que se encuentra en el bushing), que permite efectuar la prueba de Factor de Disipación al bushing mientras éste se encuentra instalado y sin tener que desconectarlo eléctricamente del equipo. El selector del equipo, modo de prueba, debe estar en UST (3), para eliminar así la interferencia de cualquier otra capacidad parásita o del equipo en donde esté montado el bushing, midiéndose sólo su F.D. y su capacidad por separado. Como el tap de capacitancia se encuentra aterrizado mediante una cubierta o tapón de metal, es preciso retirarla para poder ejecutar la prueba en modo UST (3) del instrumento. En el caso de transformadores, se debe cortocircuitar el enrollado de prueba y los restantes aterrizarlos, aterrizarlos, evitando así posibles descargas eléctricas. Para esta prueba el cable de alto voltaje se conecta al tap, el de bajo voltaje al conductor central del bushing y el flange se aterriza. La llave de pruebas debe estar en el modo GST L-GUARD. Antes de aplicar un voltaje de prueba al tap, es necesario conocer y observar el voltaje de prueba máximo seguro, ya que se podría resentir la aislación del tap o en el caso más grave perforarla. Normalmente el tap de factor de potencia soporta alrededor de 500 (V) y el tap capacitivo entre 2500 y 5000 (V). La Fig. 6.5 muestra un esquema de las conexiones específicas para las pruebas de Tap de factor de potencia o capacitivo.

MEDIDOR DE CAPACITANCIA Y FACTOR DE

Conductor ne ro C*H





























Entonces la medición se realiza de la siguiente manera: Para medir el factor de disipación o la tg δ entre el conductor central del bushing y el tap central de capacitancia, se aplica una tensión a estos dos terminales la cual no debe pasar la tensión máxima que soporta el tap capacitivo. 6.3.2

Prueba de Collar Energizado Esta prueba se realiza para verificar los valores de factor de disipación o tg δ.

Para esta prueba se utiliza una banda o collar, la cual se ciñe ajustadamente a la superficie de la porcelana del bushing, ubicándose generalmente en la pollera superior. Además el conductor central debe estar aterrizado. Luego se somete esta sección a un alto esfuerzo eléctrico de tensión, chequeándose chequeándose la rigidez dieléctrica dieléctrica y estructural (huecos o burbujas) de la porcelana, el nivel de aceite, en el caso en que los bushings sean del tipo llenos de aceite o también para detectar fallas en las placas de condensador, en bushings del tipo condensador. Se pueden obtener valores de F.D. o capacitancia a lo l o largo de todo el bushing, corriendo el collar. Verificar el ajuste del collar a la superficie del bushing para obtener un buen contacto y eliminar posibles problemas de corona en la interfaz. Revisar también la limpieza y secado del bushing en toda la superficie de la porcelana. Como la tensión de prueba es de 2500 AC (V), se debe tener especial cuidado en el manejo del collar, es decir el instrumento debe estar apagado para poder hacer algún cambio en esta banda. También se tiene que conservar una distancia prudente entre el collar y los operarios para evitar posibles descargas eléctricas. El selector de pruebas debe estar en el modo GST L-GROUND, además no es necesario desconectar el bushing eléctricamente o desmontarlo de la estructura del equipo. Si los valores que se obtengan de esta prueba resultan anormales, entonces la prueba debe ser repetida, ubicando el collar en la pollera siguiente. Es preciso que las pruebas se realicen en lo posible bajo condiciones atmosféricas favorables y a una temperatura ambiente estándar, normalmente 20ºC. Conductor





























6.4

Máquinas Rotativas de Potencia El propósito de realizar las pruebas de Factor de Disipación y Capacitancia

en máquinas rotativas es, para evaluar la extensión de la formación de burbujas o huecos dentro del aislamiento de los enrollados, el daño producido por la ionización de éstas y proporcionar un pronóstico de las posibles fallas que pudieran ser catastróficas para la máquina debido a la contaminación y humedad que se encuentran dentro de ella. La aislación que generalmente se ve más afectada es la de las bobinas que se encuentran cercanas a los terminales y que operan a los mayores voltajes a tierra. Usualmente la prueba se desarrolla aplicándole tensión reducida (cerca de un 25% de la nominal), subiéndola, luego, al valor nominal en forma gradual (prueba de subida). Los resultados de la experiencia indicarán el estado en que se encuentran los enrollados y la velocidad de deterioro de éstos. La medición de la aislación se efectúa entre los enrollados (fase-fase, modo de prueba UST) y entre los enrollados y tierra (fasetierra, modo de prueba GST). Para las máquinas trifásicas la tensión fase-tierra será la tensión fase-fase dividida por la raíz cuadrada de tres: VF-T = VF-F / √ 3 (V) La temperatura de los enrollados debe ser siempre superior, nunca inferior, a la temperatura ambiente, evitando la condensación de la humedad en la superficie expuesta de los enrollados. Es por esto que la medición se realiza lo mas rápido posible una vez hecha la desconexión de la maquina, para evitar las exposiciones prolongadas a la humedad. La Tabla 6.6 muestra las conexiones específicas para las pruebas de capacitancia y Factor de Disipación para un estator de un generador trifásico:





























Tabla 6.6: Cuadro de conexiones de pruebas específicas para un estator de un Generador trifásico. Prueba Nº

Lectura obtenida (capacidad)

Modo UST/GST Tipo de prueba selector UST/GST 1 2

UST GST LGUARD UST GST LGUARD UST GST LGUARD GST LGND

3 4 5 6 7

Símbolo de posición del selector

Notas Conexión de cables

Posición Selector UST/GST 3 5

Rojo

Azul Negro

C AB C AG

R G

A A

B B

C C

C aterrizad B y C a guarda

3 5

CBC CBG

R G

B B

C C

A A

A a guarda A y C a guarda

3 5

C AC CCG

R G

C C

A A

B B

B aterrizad A y B a guarda

4

C AG+CBG +CCG

R+B+G

A+B+C

__

__

(*)

(*): Puede exceder la capacidad del instrumento. Nota : Se deben cortocircuitar los terminales de cada enrollado. La Fig. 6.8 muestra el circuito capacitivo equivalente de la aislación entre cada enrollado y entre cada enrollado y tierra: Circuito equivalente:

Siendo: A: Enrollado de fase A.

CBC B

C

C: Enrollado de fase C.

CAB CAC

G: Tierra.

A

CBG

B: Enrollado de fase B.

CCG

Fd: Factor de disipación































Para determinar la normalidad de los resultados para esta prueba, en máquinas rotativas, los valores de capacitancia y Factor de Disi pación se deben comparar con las mediciones hechas a máquinas en buen estado.

6.5

Cables Generalmente los cables, con un nivel de tensión de operación de 5 (kV) ó

más, están protegidos por un blindaje o cubierta metálica (malla). El objetivo final de hacer pruebas de capacitancia y Factor de Disipación, es verificar el aislamiento entre el conductor y esa malla utilizada como blindaje. Las mediciones para un cable se deben realizar con el modo de pruebas GST L-GROUND, con la malla del cable aterrizada y el terminal de alta tensión conectado al conductor. Para cables de más de un conductor con una sola malla, se debe emplear el modo UST entre cada combinación de cables, con el cable restante aterrizado, además se debe hacer una segunda prueba entre cada conductor y tierra con los cables restantes conectados a guarda, modo GST L-GUARD. Los valores que entrega el instrumento son valores promedios del Factor de Disipación y de la capacitancia del cable, por lo tanto, si se mide un cable de gran longitud, es posible que una falla en el cable quede enmascarada por el resto de él, no pudiéndose































La Tabla 6.7 indica las capacidades máximas de elementos medidos con un determinado nivel de tensión de prueba: Tabla 6.7: Capacidad 6.7: Capacidad máxima medible a 50/60 Hz Voltaje de prueba en kV. 1.0 o menor 1.5 2.0 2.5

6.6

Capacidad máxima Capacidad máxima 100 mA, 60 Hz 100 mA, 50 Hz 0.220µF 0.220µF 0.177µF 0.212µF 0.133µF 0.160µF 0.106µF 0.127µF

Pararrayos Es recomendable que las pruebas se hagan a cada unidad y no al

apilamiento en columna, en el caso de un pararrayos multi-unidad. Para pararrayos de una sola unidad, se utiliza el modo de pruebas UST, si es que se encuentra en el taller, y el modo GST, si está en terreno y montado en una estructura de soporte. Al realizar pruebas en terreno se debe desconectar el pararrayo de las barras de alta tensión a las que esté sujeto. Generalmente éstos son clasificados según sus watts de pérdida, independientemente de la tensión a la cual estén sometidos y asumiendo linealidad hasta 10 (kV). Dado que el instrumento utiliza una tensión de prueba de 2500 AC (V), se debe































El aumento de los valores de F.D. (o watts de pérdidas) puede indicar los siguientes tipos de problemas: • Contaminación por humedad. • Contaminación por deposito de sal. • Porcelana de la envoltura trizada. • Gaps (entre hierros) corroídos. corroídos .

Por el contrario, una disminución de F.D. puede indicar los siguientes tipos de problemas: • Resistencia de puenteo abierta. • Elementos de pre-ionización defectuosos.

Los valores de normalidad de F.D. y capacitancia en pararrayos serán determinados en base a pruebas realizadas a pararrayos del mismo tipo que se encuentren en buenas condiciones de operación. La Tabla 6.8 muestra las conexiones específicas para pruebas de pararrayos de multi-unidad: Tabla 6.8: Conexiones específicas de pruebas para pararrayos de multi-unidad.































SA-A

SA-B

SA-C

SA-D

1

2

3

4

5

Fig. 6.9: Pararrayos multi-unidad. multi-unidad.

6.7

Otros componentes También se pueden realizar mediciones con el instrumento en componentes

aislantes tales como varillas de alzamiento, madera o fibra de vidrio, guías o miembros soportantes, lozas aislantes, etc., con el fin de determinar áreas dañadas en éstos. Las mediciones se deben realizar a diferentes tensiones de prueba, empezando por un nivel bajo, para determinar la presencia de ionización en un componente, debido a la brusca subida del F.D. a medida que aumenta la tensión de prueba.































Cap. 7

Medición de Resistencia Ohmmica de Enrollado

Es de fundamental importancia tener en conocimiento el valor óhmico del enrollado de un transformador para el propósito de cálculo de pérdidas por Efecto Joule ( I² R ) del alambre conductor. También es recomendable, al recepcionar un equipo y realizarle esta medición para verificar los valores que entrega el fabricante y así tener un registro para que a futuro se pueda discriminar junto con otras pruebas, si el enrollado está en buen estado. Esta medida es aplicable aplicable a transformadores y reguladores con cambio de taps. 1980 en el Capitulo 5, describe algunos La norma ANSI/IEEE C57.12.90 - 1980 en métodos de como realizar la prueba. Esta medición de resistencia además de ser útil para el cálculo de las pérdidas I2R, también lo es para el cálculo de las temperaturas del enrollado al final de la prueba de temperatura. La temperatura de los enrollados será considerada igual a la temperatura del aceite, siempre que: • Los enrollados hayan estado bajo aceite sin excitación entre tres a ocho horas

(dependiendo del tamaño del transformador), antes que se mida la resistencia en frío.

































b) Método del Voltímetro – Amperímetro Este método es más conveniente que el anterior cuando la corriente nominal del enrollado, en que se va a medir la resistencia, es es mayor de 1 (A). Las mediciones de resistencia se hacen con corriente continua, tomando las lecturas de corriente y tensión en forma simultánea. La resistencia se calcula de acuerdo a la Ley de Ohm. El circuito usado se muestra en la figura 7.1. Las lecturas se tomarán cuando el voltaje y la corriente se hayan estabilizado. Cuando se mide la resistencia en frío, debe anotarse el tiempo requerido para la estabilización del voltaje y la corriente, ya que este tiempo se dejará antes de tomar la primera lectura cuando al final sean hechas las mediciones de resistencia en caliente del enrollado.

































7.2

Conversión de las Medidas de Resistencia

Las medidas de resistencia en frío del enrollado son normalmente convertidas a una temperatura de referencia igual al promedio nominal de elevación de temperatura del enrollado más 20° C. Además, puede ser necesario convertir las medidas de resistencia a la temperatura a la cual fueron hechas las medidas de pérdidas por impedancia. Las conversiones son hechas por la siguiente fórmula: RD = R M * [ ( TD + TK ) / ( TM + TK ) ] Donde: RD : Resistencia a la temperatura deseada TD (ohm). R : Resistencia Resistencia medida medida (ohm). (ohm).

































•

La exactitud es de ± 0,5%

•

Su temperatura de operación está entre cero y 50ºC con un 80% de humedad relativa

Cuando se realiza la medida se debe tener en cuenta que no se debe interrumpir el circuito de corriente de prueba, porque se produciría un sobrevoltaje peligroso. Pasos comunes para realizar medidas a enrollados, sólo existe diferencia en la forma de conexión dependiendo del equipo que se quiere medir. 1. Verificar que la tensión de alimentación alimentación del equipo sea la de la red 2. Conectar el equipo a la red 230 V AC 3. Selectar el nivel de corriente de prueba y el rango de resistencia a medir 4. Llevar el switch de encendido a ON ON

































































7.3

Prueba a Transformadores Monofásicos

El tiempo que dura la medición de un transformador monofásico está directamente relacionado con su tamaño y tipo. En transformadores grandes, la medida debe tomarse cuando el valor de la lectura se estabilice. La variación de la lectura se debe al efecto inductivo de la bobina del transformador. transformador.



































Para aminorar el tiempo de la prueba, el instrumento nos permite realizar la medida en dos enrolados simultáneamente, la conexión que se realiza se muestra en la Fig. 7.4

































7.4

Prueba a Transformadores Trifásicos

Para realizar la medida de enrollados a transformadores trifásicos, se realiza a cada enrollado en forma individual, a continuación se muestra la disposición de los terminales para distintas formas de conexión del transformador.

































































La conexión de los terminales se muestra en la Fig. 7.7











































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































Medidas y pruebas a equipos primarios.pdf

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