NMX-J-271-1-ANCE Tecnicas de Prueba en Alta Tension Parte 1

NORMA

NORMA MEXICANA ANCE TÉCNICAS DE PRUEBA EN ALTA TENSIÓN PARTE 1: DEFINICIONES GENERALES Y REQUISITOS DE PRUEBA

NMX-J-271/1-ANCE-2007

USO CORPORATIVO PARA CFE/LAPEM

HIGH-VOLTAGE TEST TECHNIQUES PART 1: GENERAL DEFINITIONS AND TEST REQUIREMENTS

La presente norma fue emitida por la Asociación de Normalización y Certificación, A. C., "ANCE" y aprobada por el Comité de Normalización de la ANCE, "CONANCE", y por el Consejo Directivo de ANCE. La entrada en vigor de esta norma será 60 días naturales después de la publicación de su declaratoria de vigencia en el Diario Oficial de la Federación. Esta norma es de aplicación nacional.

CONANCE

Publicación de la Declaratoria de Vigencia en el Diario Oficial de la Federación: 14 de abril de 2008

Cancela a la: NMX-J-271/1-ANCE-2000


Editores Técnicos: Ing. Tania Kalinka Cerda Sauvage M. en C. Rodrigo Jiménez López

Derechos Reservados © Asociación de Normalización y Certificación, A. C. Av. Lázaro Cárdenas No. 869 Fracc. 3, Col. Nueva Industrial Vallejo C.P. 07700, Del. Gustavo A. Madero México D.F. OCTUBRE 2000 / DICIEMBRE 2007 ______________________________________________________

NMX-J-271/1-ANCE-2007


COMITÉ DE NORMALIZACIÓN DE ANCE “CONANCE”

PRESIDENTE VICEPRESIDENTE

VOCALIAS

SECRETARÍA TÉCNICA

COMITÉS TÉCNICOS SUBCOMITÉS CT 14 TRANSFORMADORES

DIRECCIÓN GENERAL DE NORMAS

CÁMARA NACIONAL DE MANUFACTURAS ELÉCTRICAS

CT 20 CONDUCTORES

SC 20 A SC 20 B SC 20 D SC 20 E

Alta tensión Baja tensión Conectadores Accesorios para conductores eléctricos aislados de energía Alambre magneto Cintas aislantes

GT AM GT CA

COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD

COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD LAPEM

CT 28 COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO

LUZ Y FUERZA DEL CENTRO

CT 32 FUSIBLES

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES ELÉCTRICAS

CT 34 ILUMINACIÓN

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

SC 14 A Transformadores de Distribución SC 14 B Transformadores de Potencia GT´s TS, LA, MP, TI, PC

SC 28 A Coordinación de aislamiento GT 28 B Técnicas de prueba en alta tensión GT 28 C Documentos de apoyo SC 32 A Alta tensión SC 32 B Baja tensión SC 34 A SC 34 B SC 34 C SC 34 D

Lámparas Portalámparas Balastros Luminarios

CT 61 SEGURIDAD EN APARATOS ELECTRODOMÉSTICOS Y SIMILARES

SC 61 A Enseres mayores SC 61 B Enseres menores SC 61 F Herramientas eléctricas portátiles GT 61 D Aire acondicionado

CT 64 INSTALACIONES ELÉCTRICAS

GT 64 A Abreviaturas, símbolos y vocabulario GT 64 B Especificaciones y mediciones GT 64 C Protección contra choque eléctrico

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

CONFEDERACIÓN DE CÁMARAS NACIONALES DE COMERCIO, SERVICIOS Y TURISMO

ASOCIACIÓN NACIONAL DE FABRICANTES DE APARATOS DOMÉSTICOS

CT CONTROL Y DISTRIBUCIÓN INDUSTRIAL (CDI)

COMISIÓN NACIONAL PARA EL AHORRO DE ENERGÍA

PROCURADURÍA FEDERAL DEL CONSUMIDOR

ASOCIACIÓN MEXICANA DE EMPRESAS DEL RAMO DE INSTALACIONES PARA LA CONSTRUCCIÓN

CT PRODUCTOS Y ACCESORIOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS (PIE)

CÁMARA NACIONAL DE COMERCIO

CÁMARA NACIONAL DE LA INDUSTRIA DE TRANSFORMACIÓN

FEDERACIÓN DE COLEGIOS DE INGENIEROS MECÁNICOS Y ELECTRICISTAS DE LA REPÚBLICA MEXICANA

COLEGIO DE INGENIEROS MECÁNICOS ELECTRICISTAS

CT

SC CDI A SC CDI B SC CDI C SC CDI D SC CDI E SC CDI F SC CDI G GT CMT GT TMT GT ET GT TT

Reglas generales Arrancadores y contactores Centros de control de motores Envolventes para equipo eléctrico Desconectadores Interruptores automáticos Tableros de baja tensión Controladores de media tensión Tableros de media tensión Equipos de transferencia Tablillas terminales

SC PIE A SC PIE B SC PIE C SC PIE C1 SC PIE C2 SC PIE C3 SC PIE D SC PIE E

Cajas registro Áreas peligrosas Tubos de acero Tubos metálicos Tubo no metálicos Accesorios para tubos Soporte tipo charola para cables Interruptores de circuito por falla a tierra Receptáculos y clavijas Máquinas rotatorias Pararrayos Ductos y canaletas Extensiones Artefactos eléctricos Métodos de prueba

SC PIE F SC PIE G SC PIE H SC PIE I SC PIE J SC PIE K GT MP

GENERACIÓN, TRANSMISIÓN Y DISTRIBUCIÓN (GTD)

SC GTD B Sistemas de control de centrales generadoras SC GTD C Aisladores SC GTD D Apartarrayos SC GTD E Capacitores SC GTD F Cuchillas y Restauradores SC GTD H Interruptores de potencia

CT 77 COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA

GT 77 A Fenómeno de baja frecuencia GT 77 B Fenómeno de alta frecuencia GT 77 D Radio interferencia

GRUPOS DE TRABAJO GT MS GT EE GT EL GT PB GT EMS

ii

Máquinas para soldar Equipos electromédicos Equipos para laboratorios Pilas y baterías Gestión de Energía

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PREFACIO

La presente Norma Mexicana fue elaborada por el Grupo de Trabajo GT 28 B - Técnicas de Prueba en Alta Tensión del Comité Técnico CT 28 - Coordinación de Aislamiento, perteneciente al Comité de Normalización de la Asociación de Normalización y Certificación, A.C., con la participación de las Instituciones y Empresas siguientes:

-

COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD;

-

IUSA;

-

LUZ Y FUERZA DEL CENTRO;

-

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO.

iii

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ÍNDICE DEL CONTENIDO


Página

SECCIÓN UNO GENERALIDADES.............................................................................1 1

OBJETIVO ..............................................................................................................1

2

CAMPO DE APLICACIÓN..........................................................................................1 SECCIÓN DOS DEFINICIONES GENERALES ...............................................................2

3

IMPULSOS .............................................................................................................2

4

CARACTERÍSTICAS RELACIONADAS A LA DESCARGA DISRUPTIVA Y A LAS TENSIONES DE PRUEBA ............................................................................................................2

5

CLASIFICACIÓN DEL AISLAMIENTO EN OBJETOS BAJO PRUEBA .................................5 SECCIÓN TRES REQUISITOS GENERALES RELACIONADOS A LOS PROCEDIMIENTOS Y OBJETOS BAJO PRUEBA..........................................................................................6

6

REQUISITOS GENERALES PARA PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA ...................................6

7

ARREGLO GENERAL DEL OBJETO BAJO PRUEBA........................................................6

8

PRUEBAS EN SECO .................................................................................................7

9

PRUEBAS BAJO LLUVIA (EN HÚMEDO)......................................................................7

10

PRUEBAS DE CONTAMINACIÓN ARTIFICIAL...............................................................9

11

CONDICIONES ATMOSFÉRICAS .............................................................................. 12 SECCIÓN CUATRO PRUEBAS CON TENSIÓN DIRECTA............................................. 15

12

DEFINICIONES PARA LAS PRUEBAS DE TENSIÓN DIRECTA........................................ 15

13

TENSIÓN DE PRUEBA ............................................................................................ 15

14

PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA ............................................................................... 18 SECCIÓN CINCO PRUEBAS CON TENSIÓN ALTERNA............................................... 19

15

DEFINICIONES PARA LAS PRUEBAS CON TENSIÓN ALTERNA .................................... 19

16


17

PROCEDIMIENTO DE PRUEBA ................................................................................. 22 SECCIÓN SEIS PRUEBAS CON TENSIÓN DE IMPULSO DE RAYO ............................... 23

18

DEFINICIONES PARA PRUEBAS CON IMPULSO DE RAYO ........................................... 23

19


20

PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA ............................................................................... 28 SECCIÓN SIETE PRUEBAS CON IMPULSOS DE MANIOBRA....................................... 30

21

DEFINICIONES PARA LAS PRUEBAS CON IMPULSOS DE MANIOBRA........................... 30

22


23

PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA ............................................................................... 32 SECCIÓN OCHO PRUEBAS CON CORRIENTE DE IMPULSO ....................................... 33 iv

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24

DEFINICIONES PARA LAS PRUEBAS CON CORRIENTE DE IMPULSO ............................ 33

25

CORRIENTE DE PRUEBA......................................................................................... 34


SECCIÓN NUEVE PRUEBAS COMBINADAS Y COMPUESTAS .................................... 35 26

PRUEBAS DE TENSIÓN COMBINADA ....................................................................... 35

27

PRUEBAS COMPUESTAS........................................................................................ 37 APÉNDICE A TRATAMIENTO ESTADÍSTICO DE LOS RESULTADOS DE PRUEBA .......... 38 APÉNDICE B PROCEDIMIENTOS PARA LA PRUEBA DE CONTAMINACIÓN .................. 43 APÉNDICE C CALIBRACIÓN DE DISPOSITIVO DE MEDICIÓN NO APROBADO POR MEDIO DE UNA CONFIGURACIÓN PUNTA/PUNTA ............................................................... 46 FIGURAS.............................................................................................................. 48

28

BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 63

29

CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES ................................................ 64 APÉNDICE D CORRECCIÓN POR ALTITUD PARA ALTITUDES HASTA 3 000 m ........... 64

v

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TÉCNICAS DE PRUEBA EN ALTA TENSIÓN PARTE 1: DEFINICIONES GENERALES Y REQUISITOS DE PRUEBA


HIGH-VOLTAGE TEST TECHNIQUES PART 1: GENERAL DEFINITIONS AND TEST REQUIREMENTS

SECCIÓN UNO GENERALIDADES 1

OBJETIVO

El objetivo de esta Norma Mexicana es -

Definir los términos aplicables tanto generales como específicos; Presentar los requisitos generales relacionados con los objetos bajo prueba y los procedimientos de prueba; Describir los métodos para generación y medición de las tensiones y corrientes de prueba; Describir los procedimientos de prueba; Describir los métodos para la evaluación de los resultados de prueba e indicar los criterios para aceptación o rechazo.

Las definiciones y requisitos concernientes a los sistemas de medición aprobados y los métodos de verificación, se establecen en NMX-J-271/2-ANCE. Para obtener resultados reproducibles y significativos, pueden requerirse procedimientos alternativos de prueba, en cuyo caso la norma de producto correspondiente al equipo debe establecer el procedimiento de prueba adecuado.

2

CAMPO DE APLICACIÓN

Esta norma es aplicable a: -

Pruebas Pruebas Pruebas Pruebas Pruebas

dieléctricas con tensión directa; dieléctricas con tensión alterna; dieléctricas con impulso de tensión; con impulso de corriente; con una combinación de las anteriores.

Esta norma es aplicable solo para pruebas a equipo con una tensión máxima, Um, mayor a 1 kV. Esta norma no es aplicable para pruebas de compatibilidad electromagnética en equipo eléctrico o electrónico.

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2.1

Referencias


Para la correcta utilización de esta Norma Mexicana es necesario consultar y aplicar las Normas Mexicanas siguientes o las que las sustituyan: NMX-J-271/2-ANCE-2002

Técnicas de prueba en alta tensión – Parte 2: Sistemas de medición.

NMX-J-335-ANCE-2006

Técnicas de prueba en alta tensión – Medición de descargas parciales.

NMX-J-561-ANCE-2004

Pruebas de contaminación artificial en aisladores para alta tensión utilizados en sistemas de corriente alterna.

SECCIÓN DOS DEFINICIONES GENERALES 3

IMPULSOS

Un impulso es una tensión o corriente transitoria aperiódica intencionalmente aplicada que generalmente crece rápidamente a un valor cresta y después cae más lentamente a cero. Para propósitos especiales, se utilizan impulsos que tienen un frente con subida aproximadamente lineal, o transitorios de forma oscilante o aproximadamente rectangular. El término "impulso" debe distinguirse del término "sobretensión" la cual se refiere a transitorios que ocurren en servicio en el equipo eléctrico o en la red.

3.1

Impulsos por rayo y por maniobra

Existe una distinción entre impulso por rayo y por maniobra con base en la duración del frente. Los impulsos con un frente de duración hasta de 20 µs se definen como impulsos de rayo y aquellos con frentes mayores de 20 µs se definen como impulsos de maniobra. Generalmente, los impulsos por maniobra también se caracterizan por su duración total que es considerablemente mayor que la de los impulsos por rayo.

4 CARACTERÍSTICAS RELACIONADAS A LA DESCARGA DISRUPTIVA Y A LAS TENSIONES DE PRUEBA 4.1

Descarga disruptiva

En esta norma, el término "descarga disruptiva" (algunas veces referida como "rompimiento eléctrico") se relaciona con el fenómeno asociado a la falla del aislamiento debida a esfuerzos eléctricos, en el cual la descarga puentea completamente el aislamiento bajo prueba, reduciendo la tensión entre los electrodos prácticamente a cero. Esto aplica al rompimiento eléctrico en dieléctricos sólidos, líquidos y gaseosos y a las combinaciones de éstos.


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Puede ocurrir una descarga disruptiva no sostenida en la cual el objeto bajo prueba es puenteado momentáneamente por una "chispa" o "arco". Durante estos eventos, la tensión a través del objeto bajo prueba se reduce momentáneamente a cero o a un valor muy pequeño. Dependiendo de las características del circuito de prueba y del objeto bajo prueba, puede presentarse un restablecimiento de la rigidez del aislamiento y puede ser que la tensión de prueba alcance un valor alto. Tal evento debe interpretarse como una descarga disruptiva a menos que la norma de producto correspondiente especifique otra cosa. Las descargas no disruptivas, tales como las que se presentan entre electrodos o conductores intermedios, pueden ocurrir sin que la tensión de prueba se reduzca a cero. Tal evento no debe interpretarse como una descarga disruptiva a menos que la norma de producto respectiva especifique otra cosa. Algunas descargas no disruptivas se denominan "descargas parciales" y se tratan en detalle en NMX-J-335-ANCE. El término "arqueo" se usa cuando una descarga disruptiva ocurre en un medio líquido o gaseoso. El término "flameo" se usa cuando una descarga disruptiva ocurre sobre la superficie de un dieléctrico sólido en un medio líquido o gaseoso. El término "perforación" se usa cuando una descarga disruptiva ocurre a través de un dieléctrico sólido. Una descarga disruptiva en un dieléctrico sólido produce la pérdida permanente de la rigidez dieléctrica, en cambio en un dieléctrico líquido o gaseoso la pérdida de la rigidez puede ser sólo temporal.

4.2

Características de la tensión de prueba

Las características de la tensión de prueba son aquellas que se especifican en esta norma para designar los diferentes tipos de excursión de la tensión que definen la tensión de prueba. 4.2.1

Características previstas de una tensión de prueba

Cuando se presenta una descarga disruptiva, las características previstas de la tensión de prueba son aquellas que se tendrían si no se hubiera presentado dicha descarga. 4.2.2

Características reales de una tensión de prueba

Las características reales de una tensión de prueba son aquellas que ocurren durante la prueba en las terminales del objeto bajo prueba. 4.2.3

Valor de la tensión de prueba

El valor de la tensión de prueba se define en los capítulos correspondientes de la presente norma.

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4.3

Tensión de descarga disruptiva de un objeto bajo prueba


La tensión de descarga disruptiva de un objeto bajo prueba es el valor de la tensión de prueba causante de la descarga disruptiva, como se especifica, para los diferentes tipos de pruebas, en los capítulos correspondientes de la presenta norma.

4.4

Características estadísticas de las tensiones de descarga disruptiva

Las tensiones de descarga disruptiva están sujetas a variaciones aleatorias y, generalmente, debe realizarse un número de observaciones para obtener un valor estadísticamente significativo de la tensión. Los procedimientos de prueba, que se describen en la presente Norma Mexicana, se basan generalmente en consideraciones estadísticas. En el Apéndice A, se incluye información sobre la evaluación estadística de los resultados de prueba. 4.4.1

Probabilidad de descarga disruptiva p de un objeto bajo prueba

La probabilidad de descarga disruptiva p de un objeto bajo prueba es la probabilidad de que una aplicación de un cierto valor de tensión prevista de una forma dada cause la descarga disruptiva en el objeto bajo prueba. El parámetro p se puede expresar como por ciento o como fracción. 4.4.2

Probabilidad de aguante q de un objeto bajo prueba

La probabilidad de aguante q de un objeto bajo prueba es la probabilidad de que una aplicación de un cierto valor de tensión prevista de una forma dada no cause una descarga disruptiva en el objeto bajo prueba. Si la probabilidad de descarga disruptiva es p, la probabilidad de aguante q es (1-p). 4.4.3

Tensión de descarga disruptiva U50 con 50 % de probabilidad de un objeto bajo prueba

La tensión de descarga disruptiva U50 es el valor de tensión prevista que tiene un 50 % de probabilidad de producir una descarga disruptiva en el objeto bajo prueba. 4.4.4

Tensión de descarga disruptiva Up con probabilidad p % de un objeto bajo prueba

La tensión de descarga disruptiva Up es el valor de tensión prevista que tiene una probabilidad p % de producir una descarga disruptiva en el objeto bajo prueba. 4.4.5

Desviación convencional z de la tensión de descarga disruptiva de un objeto bajo prueba

La desviación convencional z de la tensión de descarga disruptiva de un objeto bajo prueba es la diferencia entre su tensión de descarga disruptiva con 50 % y 16 % de probabilidad. Ésta se expresa frecuentemente en valores por unidad o por ciento, referidos a la tensión de descarga disruptiva de 50 %. NOTA - Si la función de probabilidad de descarga disruptiva es semejante a la función Gaussiana, entonces z corresponde aproximadamente a su desviación estándar (véase el Apéndice A).

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4.5

Tensión de aguante de un objeto bajo prueba


La tensión de aguante de un objeto bajo prueba es un valor especificado de tensión prevista, que caracteriza al aislamiento del objeto con relación a una prueba de aguante. A menos que se especifique de otra manera, las tensiones de aguante están referidas a las condiciones atmosféricas de referencia normalizadas (véase 11.1).

4.6

Tensión de descarga disruptiva asegurada de un objeto bajo prueba

La tensión de descarga disruptiva asegurada de un objeto bajo prueba es un valor especificado de tensión prevista, que caracteriza su comportamiento en relación a una prueba de descarga disruptiva.

5

CLASIFICACIÓN DEL AISLAMIENTO EN OBJETOS BAJO PRUEBA

Los sistemas de aislamiento de aparatos y arreglos de alta tensión deben clasificarse básicamente en aislamientos autorrecuperables y no autorrecuperables y pueden consistir de aislamientos externos y/o internos.

5.1

Aislamiento externo

El aislamiento externo es el aislamiento en aire y las superficies expuestas del aislamiento sólido del equipo, los cuales están sujetos tanto a los esfuerzos dieléctricos como a los efectos atmosféricos y otras condiciones externas tales como contaminación, humedad y fauna perjudicial.

5.2

Aislamiento interno

El aislamiento interno comprende los elementos internos sólidos, líquidos o gaseosos del aislamiento del equipo, que están protegidos de los efectos atmosféricos y de otras condiciones externas tales como contaminación, humedad y fauna perjudicial.

5.3

Aislamiento autorrecuperable

El aislamiento autorrecuperable es el aislamiento que recupera completamente sus propiedades dieléctricas después de una descarga disruptiva causada por la aplicación de una tensión de prueba.

5.4

Aislamiento no autorrecuperable

El aislamiento no autorrecuperable es el aislamiento que pierde sus propiedades dieléctricas, o no las recupera completamente, después de una descarga disruptiva causada por la aplicación de una tensión de prueba.

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NOTA - En aparatos de alta tensión, tanto siempre operando en combinación y algunas de tensión. Al respecto, el comportamiento respectiva del equipo cuando se especifiquen

el aislamiento autorrecuperable como el no autorrecuperable están partes pueden degradarse por las aplicaciones repetidas o continuas del aislamiento debe tomarse en cuenta por la norma de producto los procedimientos de prueba aplicables.

SECCIÓN TRES REQUISITOS GENERALES RELACIONADOS A LOS PROCEDIMIENTOS Y OBJETOS BAJO PRUEBA 6

REQUISITOS GENERALES PARA PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA

Los procedimientos aplicables a tipos particulares de objetos bajo prueba, por ejemplo: la polaridad a usarse, el orden preferente si ambas polaridades van a usarse, el número de aplicaciones y el intervalo entre aplicaciones, deben especificarse por la norma de producto correspondiente, tomando en cuenta factores tales como: -

7

La exactitud requerida de los resultados de prueba; La naturaleza aleatoria del fenómeno observado y cualquier dependencia con la polaridad de las características medidas; La posibilidad del deterioro progresivo con aplicaciones repetidas de tensión.

ARREGLO GENERAL DEL OBJETO BAJO PRUEBA

Al momento de la prueba, el objeto bajo prueba debe estar completo con todos sus detalles esenciales y debe estar fabricado de manera normal a la de equipo similar. Las características de la descarga disruptiva de un objeto bajo prueba pueden afectarse por su arreglo general (por ejemplo, por su espaciamiento respecto a otras partes vivas o estructuras conectadas a tierra, su altura sobre el plano de tierra y el arreglo de su conexión de alta tensión). El arreglo general debe especificarse por la norma de producto respectiva. Los efectos de proximidad son usualmente despreciables cuando el espaciamiento a estructuras extrañas no es menor que 1,5 veces la longitud de la trayectoria más corta de la posible descarga sobre el objeto bajo prueba. Pueden aceptarse espaciamientos pequeños, cuidando que las descargas no ocurran a estructuras extrañas, como en las pruebas bajo lluvia (en húmedo), de contaminación o siempre y cuando la distribución de tensión a lo largo del objeto bajo prueba y el campo eléctrico alrededor de su electrodo energizado sean lo suficientemente independientes de influencias externas. En el caso de pruebas de tensión alterna o de impulso por maniobra positivo mayor de 750 kV (cresta), la influencia de una estructura extraña puede considerarse despreciable si su distancia al electrodo energizado no es menor que la altura de este electrodo sobre el plano de tierra. Un límite práctico mínimo para este espaciamiento se indica en la figura 1, en función de la tensión de prueba más alta. Puede aceptarse una prueba de aguante cuando se realice con distancias más cortas a objetos conectados a tierra si el resultado es satisfactorio.

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8

PRUEBAS EN SECO


Los objetos bajo prueba deben estar limpios y secos. Si la norma de producto correspondiente no especifica otra cosa, la prueba debe realizarse a temperatura ambiente y el procedimiento para la aplicación de la tensión debe ser como se especifica en los capítulos correspondientes de esta norma.

9

PRUEBAS BAJO LLUVIA (EN HÚMEDO)

El procedimiento preferente para pruebas bajo lluvia (en húmedo), que se describe en 9.1, pretende simular el efecto de lluvia natural sobre el aislamiento externo y es una revisión de métodos de prueba antiguos. Es recomendable para pruebas con todos los tipos de tensiones de prueba y en todo tipo de aparatos, pero se permiten cualquiera de los métodos de prueba alternos mencionados más adelante si se especifican por la norma de producto correspondiente. En 9.2, se describen dos métodos de prueba antiguos que no pretenden simular el efecto de la lluvia natural y que se utilizan desde hace muchos años para pruebas con tensión alterna en aparatos que tienen una Um hasta 450 kV y existen muchos datos de prueba obtenidos con estos métodos. Para aparatos de c.a. de grandes dimensiones, tales como aquellos que tienen una Um mayor de 800 kV, no se dispone hasta ahora de un procedimiento de prueba bajo lluvia (en húmedo) apropiado. La norma de producto correspondiente debe especificar el arreglo del objeto bajo prueba en el procedimiento de prueba.

9.1

Procedimiento normalizado para pruebas bajo lluvia (en húmedo)

El objeto bajo prueba debe bañarse con agua de resistividad y temperatura establecidas (véase la tabla 1) cayendo sobre él en forma de gotitas (evitando niebla o bruma) y dirigidas de manera que las componentes vertical y horizontal de la intensidad de la lluvia sean aproximadamente iguales. Estas intensidades se miden con un recipiente colector dividido que tiene orificios de 100 cm2 a 750 cm2, uno horizontal y uno vertical, el orificio vertical de frente a la lluvia. La posición del objeto bajo prueba respecto a las componentes de lluvia vertical y horizontal debe especificarse por la norma de producto correspondiente. En general, la reproducibilidad de los resultados de las pruebas bajo lluvia (en húmedo) es menor que para otras pruebas de aguante o descarga en alta tensión. Para minimizar la dispersión deben tomarse las precauciones siguientes: -

El recipiente colector debe colocarse cerca del objeto bajo prueba pero evitando la colección de gotas o salpicaduras de él. Durante el período de medición, debe moverse lentamente sobre un área suficiente para promediar, pero no falsear completamente, el efecto de la no uniformidad de los chorros de las toberas individuales. Esta zona de medición debe tener un ancho igual al del objeto bajo prueba y una altura máxima de 1 m.


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-

Para objetos bajo prueba entre 1 m y 3 m de altura, las mediciones individuales deben realizarse en la parte superior, centro y parte inferior del objeto bajo prueba. Cada zona de medición debe cubrir solamente un tercio de la altura del objeto bajo prueba.

-

Para objetos bajo prueba que excedan de 3 m de altura, el número de zonas de medición debe incrementarse para cubrir la altura total del objeto bajo prueba sin traslaparse.

-

Los procedimientos anteriores deben adaptarse adecuadamente para objetos bajo prueba que tengan grandes dimensiones horizontales.

-

La dispersión de los resultados puede reducirse si el objeto bajo prueba es lavado con un detergente de superficie activa que debe removerse antes del inicio de la lluvia.

-

La dispersión de resultados también puede afectarse por valores anormales de la rapidez de precipitaciones locales (altos o bajos). Se recomienda detectar esto por medio de mediciones localizadas y mejorar la uniformidad de la lluvia si es necesario.

El equipo de lluvia debe ajustarse para producir, dentro de las tolerancias especificadas, las condiciones de precipitación en el objeto bajo prueba indicadas en la Tabla 1. Puede utilizarse cualquier tipo y arreglo de toberas que reúna los requisitos establecidos en la tabla 1. En las figuras 2a, 2b y 2c, se muestran ejemplos de algunas toberas que se han encontrado satisfactorias en la práctica, así como datos del comportamiento típico para cada una de ellas. Pueden obtenerse mayores distancias de los chorros si las toberas son dirigidas hacia arriba con un ángulo de 15º a 25º respecto a la horizontal. Nótese que si la presión del agua se incrementa sobre los límites recomendados, el chorro de agua dirigido hacia arriba puede romperse prematuramente y causar una lluvia no satisfactoria en el objeto bajo prueba. TABLA 1.- Condiciones de precipitación para el procedimiento normalizado Condición

Unidades

Valor

Índice de precipitación promedio para todas las mediciones: componente vertical

mm/min

1,0 a 2,0

componente horizontal

mm/min

1,0 a 2,0

mm/min

± 0,5 del promedio

Temperatura del agua

ºC

Temperatura ambiente ± 15

Resistividad del agua

Ωm

100 ± 15

-

Limites para cualquier medición individual y para cada componente

La temperatura y resistividad del agua deben medirse en una muestra tomada inmediatamente antes de que el agua llegue al objeto bajo prueba. También pueden medirse en otros lugares (por ejemplo, en un deposito de almacenamiento del agua) verificando que no ocurran cambios significativos entre dichos lugares y el momento en que el agua alcanza el objeto bajo prueba.


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El objeto bajo prueba debe bañarse inicialmente al menos por un lapso de 15 min bajo las condiciones especificadas anteriormente y estas condiciones deben mantenerse dentro de las tolerancias especificadas durante la prueba sin interrumpir la lluvia. El tiempo del baño previo no debe incluir el tiempo necesario para ajustar la lluvia. Es posible también realizar un baño inicial con agua no tratada por 15 min, seguido de un segundo baño previo sin interrupción de la lluvia de al menos 2 min antes de empezar la prueba, usando agua con todas las condiciones de precipitación correctas, las cuales deben medirse inmediatamente antes de iniciar la prueba. A menos que se especifique otra cosa en la norma de producto correspondiente, el procedimiento de prueba para pruebas bajo lluvia (en húmedo) debe ser el mismo que el especificado para las pruebas en seco correspondientes. La duración de la prueba de c.a. debe ser de 60 s, si no se especifica de otra forma. En general, para pruebas de tensión de aguante bajo lluvia (en húmedo) de tensión alterna y tensión directa, se recomienda que solo se permita un flameo verificando que al repetir la prueba no ocurra flameo.

9.2

Procedimientos tradicionales para pruebas bajo lluvia (en húmedo) con tensión alterna

Para pruebas de tensión alterna, se usan otros dos procedimientos, detallados en la tabla 2. Los cuales difieren del procedimiento normalizado, 9.1, básicamente en que los índices de precipitación son más altos y que el tiempo mínimo de baño previo es solamente de 1 min. Solamente se especifica la componente vertical de la lluvia; la determinación de la componente horizontal se sustituye por una estimación visual del ángulo de la lluvia el cual debe ser de aproximadamente 45º en el objeto bajo prueba. TABLA 2.- Condiciones de precipitación para procedimientos tradicionales con tensión alterna Características Índice de precipitación promedio de todas las mediciones: componente vertical Limites para cualquier medición individual Temperatura del agua Resistividad del agua Tipo de tobera como se muestra en las figuras Duración de la prueba de aguante bajo lluvia (en húmedo)

10

Practica Europea

mm/min mm/min ºC Ωm -s

Practica Americana

5 ± 0,5 3 ± 0,3 3 ± 0,75 5 ± 1,25 Temperatura ambiente ± 15 100 ± 10 178 ± 27 2a, 2b, 2c figura 2d 60

10

PRUEBAS DE CONTAMINACIÓN ARTIFICIAL

Las pruebas de contaminación artificial tienen por objeto suministrar información sobre el comportamiento del aislamiento externo bajo condiciones de contaminación representativas en servicio, aunque no necesariamente simulen alguna condición de servicio en particular. Las siguientes especificaciones proporcionan una guía general sobre las pruebas de contaminación artificial. En las normas de producto correspondientes, se presentan las variaciones o requisitos más específicos para clases de aparatos particulares. Tal información específica se indica en primera instancia en NMX-J-561-ANCE.

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Los efectos del lavado de los aisladores en servicio debido a la lluvia natural no se toman en consideración en ninguno de los procedimientos especificados.


10.1

Preparación del objeto bajo prueba

Antes de probar por primera vez, las partes metálicas del objeto bajo prueba y cualquier unión cementada, puede pintarse con pintura resistente al agua salada, para asegurar que los productos de la corrosión no contaminen las superficies aislantes durante las pruebas. El objeto bajo prueba debe limpiarse cuidadosamente con agua de la llave mezclada con fosfato trisódico (Na3PO3) y enjuagado con agua limpia de la llave. Después de esto no debe tocarse con las manos. Generalmente, las superficies aislantes pueden considerarse suficientemente limpias y libres de grasa u otros materiales contaminantes, si se observan grandes áreas húmedas continuas durante la humectación. Se deja a la norma de producto correspondiente decidir si el objeto se prueba en posición vertical, horizontal o inclinada.

10.2

Procedimiento de prueba

Las pruebas de contaminación artificial involucran la aplicación del contaminante y la aplicación simultánea o subsecuente de la tensión. Generalmente solo se recomiendan los métodos en los cuales la tensión de prueba se mantiene constante o al menos constante por algunos minutos. En los métodos donde la tensión de prueba se eleva gradualmente hasta llegar al flameo, no se proponen como normalizados, pero se pueden utilizar para propósitos especiales. La prueba de contaminación se realiza ya sea para determinar el grado máximo de contaminación que pueda aguantar un objeto bajo prueba a una tensión determinada o para determinar la tensión de aguante para un grado de contaminación específico. Se recomienda el primer procedimiento de prueba cuando se requiera comparar resultados de varias pruebas o comparar el comportamiento de diferentes objetos. Para cualquiera de los procedimientos que se adopte y para obtener valores promedio consistentes, el número de mediciones debe ser el suficiente, de acuerdo con la naturaleza estadística del fenómeno. El número de pruebas requerido debe especificarse en la norma de producto correspondiente. Las pruebas de contaminación se dividen en dos categorías, el método de niebla salina y el método de contaminante pre-depositado. a)

Método de niebla salina

El objeto bajo prueba se coloca en una cámara especial la cual se llena con niebla salina. En el Apéndice B1, se describe el procedimiento para producir la niebla. La temperatura ambiente dentro de la cámara al inicio de la prueba no debe ser menor de 5 ºC ni mayor de 30 ºC, asimismo el objeto bajo prueba y el agua salada deben estar en equilibrio térmico con la temperatura ambiente. Primeramente el objeto bajo prueba se humedece completamente con agua limpia de la llave. El sistema de niebla salina se arranca, alimentado con el agua a la salinidad prescrita, inmediatamente después cuando el objeto está aun húmedo se aplica simultáneamente la tensión, elevándola rápidamente al valor especificado y manteniéndola constante durante el tiempo especificado, generalmente 1 h o hasta que ocurra el flameo. Este procedimiento se repite varias veces. Antes de cada uno de estos, se lava el objeto bajo prueba con agua de la llave limpia para remover cualquier rastro de sal.

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Para el método de niebla salina, la distancia mínima entre cualquier parte del objeto bajo prueba y cualquier objeto conectado a tierra, con excepción de los nebulizadores y la estructura que soporta al aislador, no debe ser menor a 0,5 m por cada 100 kV de la tensión de prueba y, en ningún caso, menor de 2 m. Si la prueba tiene como propósito determinar el grado máximo de salinidad para una tensión de aguante especificada, el procedimiento completo debe repetirse para diversas salinidades. Antes de que inicie la prueba real, se requiere un pre-acondicionamiento del objeto bajo prueba, provocando cierto número de flameos durante la aplicación del contaminante. Después de este preacondicionamiento el objeto debe lavarse. b)

Método de contaminación pre-depositada

El objeto bajo prueba se recubre con una capa razonablemente uniforme de una suspensión conductiva, la cual debe dejarse secar. Al inicio de la prueba, la temperatura ambiente en la cámara no debe ser menor de 5 ºC ni mayor de 30 ºC y el objeto bajo prueba debe estar en equilibrio térmico con el ambiente. La humectación debe realizarse con un generador de vapor que suministre una distribución uniforme de niebla sobre la longitud total y alrededor del objeto bajo prueba. La temperatura de la niebla en la proximidad del objeto no debe exceder 40 ºC. Para obtener dentro de un tiempo razonable la humectación necesaria, debe introducirse suficiente vapor a la cámara de prueba. La norma de producto correspondiente debe especificar la rapidez de generación de vapor. Uno de los procedimientos es aplicar la tensión antes de que el objeto bajo prueba sea humedecido por la niebla y continuar aplicándola hasta que ocurra el flameo, o por aproximadamente dos veces el tiempo en que el aislador alcance su máxima conductividad. Otro procedimiento es aplicar la tensión de prueba cuando la conductividad ha alcanzado su máximo valor, lo cual podría ocurrir entre 20 min y 40 min después de que inicia la niebla. La tensión debe permanecer constante durante los 15 min de prueba especificados o hasta que ocurra el flameo. En el Apéndice B, se incluyen ejemplos de procedimientos para lograr un adecuado recubrimiento y humectación, así como de la medición de la resistividad superficial. El procedimiento anterior puede repetirse varias veces. Antes de cada prueba, el objeto debe lavarse, volverse a recubrir y permitir su secado. Cuando el propósito de la prueba sea el de determinar el grado máximo de contaminación para una tensión de aguante especificada, el recubrimiento, la humectación y los procedimientos de prueba deben repetirse utilizando diversas resistividades de la suspensión. La distancia mínima entre cualquier parte del objeto bajo prueba y cualquier objeto conectado a tierra, excepto la estructura que soporta al objeto, no debe ser menor de 0,5 m por cada 100 kV de la tensión de prueba.

10.3

Grado de contaminación

El grado de contaminación de un objeto bajo prueba se especifica por la salinidad (g/L) de la niebla salina, por la conductividad superficial (µS), o por la cantidad de sal (NaCl) por centímetro cuadrado de la superficie aislante (gm/cm2). A este último se le llama generalmente Densidad de Sal Depositada (S.D.D.). En el Apéndice B, se proporciona información acerca de estos métodos.

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11

CONDICIONES ATMOSFÉRICAS

11.1

Atmósfera de referencia normalizada


La atmósfera de referencia normalizada es: Temperatura: Presión: Humedad absoluta:

t0 = 20 ºC; b0 = 101,3 kPa (1 013 mbar); h0 = 11 g/m3.

NOTA - Una presión de 101,3 kPa corresponde en un barómetro de mercurio a 0 ºC, a una altura de columna de 760 mm. Si la altura de la columna de mercurio es H mm, la presión atmosférica en kilopascales es aproximadamente: b = 0,1333H kPa La corrección por temperatura con respecto a la altura de la columna de mercurio se considera despreciable.

11.2

Factores de corrección atmosféricos

La descarga disruptiva del aislamiento externo depende de las condiciones atmosféricas. Generalmente, la tensión de descarga disruptiva para una trayectoria en aire dada aumenta ya sea cuando se incrementa la densidad del aire o la humedad. Sin embargo, cuando la humedad relativa es alrededor del 80 % o mayor, la tensión de descarga disruptiva llega a ser irregular, especialmente cuando ésta ocurre sobre una superficie aislante. Una tensión de prueba disruptiva medida en condiciones de prueba dadas (temperatura t, presión b, humedad h) puede convertirse, aplicando factores de corrección, al valor que se obtiene en condiciones atmosféricas de referencia normalizadas (t0, b0, h0). Inversamente, una tensión de prueba especificada a condiciones de referencia dadas se puede convertir a un valor equivalente bajo las condiciones de prueba. La tensión de descarga disruptiva es proporcional al factor de corrección atmosférico Kt, que resulta del producto de dos factores de corrección: -

El factor de corrección por densidad del aire k1 (véase 11.2.1);

-

El factor de corrección por humedad k2 (véase 11.2.2). K t = k1k2

Si la norma de producto correspondiente no especifica otra cosa, la tensión U a aplicarse durante una prueba a un aislamiento externo, se determina multiplicando la tensión de prueba especificada U0 por Kt: U = U0 Kt

Similarmente, las tensiones de descarga disruptivas medidas U se corrigen a las U0 correspondientes a las condiciones atmosféricas de referencia normalizadas dividiendo entre Kt U0 =

U Kt

El informe de prueba debe siempre incluir las condiciones atmosféricas reales durante la prueba y el factor de corrección aplicado.

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11.2.1

Factor de corrección por densidad del aire k1


El factor de corrección por densidad del aire k1 depende de la densidad relativa del aire δ y generalmente puede expresarse como: k1 = δ m En donde m es un exponente dado en 11.2.3. Cuando las temperaturas t y t0 se expresan en grados Celsius y las presiones atmosféricas b y b0 se expresan en las mismas unidades (kilopascales o milibares), la densidad relativa del aire es:

δ =

11.2.2

b 273 + t 0 b0 273 + t

Factor de corrección por humedad k2

El factor de corrección por humedad puede ser expresado como: k2 = k w

En donde w es el exponente dado en 11.2.3 y k es un parámetro que depende del tipo de tensión de prueba y que, para propósitos prácticos, puede obtenerse aproximadamente como una función de la relación de la humedad absoluta h, con respecto a la densidad relativa del aire δ, utilizando las curvas de la figura 3. Para valores de h/ δ mayores de 15 g/m3, la corrección por humedad está bajo consideración y las curvas de la figura 3 pueden considerarse como los límites superiores. 11.2.3

Exponentes m y w

Debido a que el factor de corrección depende del tipo de predescargas, este hecho puede tomarse en cuenta considerando el parámetro: UB g= 500 L δ k En donde UB es la tensión critica de flameo (probabilidad de descarga al 50 %), medida o estimada, en las condiciones atmosféricas reales, en kilovolts (en el momento de la prueba), L es la trayectoria mínima de flameo en metros, con los valores reales de la densidad relativa del aire δ y del parámetro k (en el momento de la prueba). En el caso de una prueba de aguante cuando no se conoce la tensión critica de flameo, UB puede considerarse como 1,1 veces la tensión de prueba. Los exponentes m y w están aún bajo consideración. En la figura 4, se proporcionan valores aproximados para altitudes menores de 2 000 m.

11.3

Pruebas bajo lluvia (en húmedo), pruebas de contaminación artificial y pruebas combinadas

No debe aplicarse corrección por humedad para pruebas bajo lluvia (en húmedo) o en las pruebas de contaminación artificial. La consideración de la corrección por densidad durante estas pruebas está bajo consideración. En el caso de la corrección por densidad relativa del aire, la norma correspondiente establecerá si es o no aplicable. Para pruebas combinadas véase 26.5.

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11.4

Requisitos en conflicto para las pruebas de equipos con aislamiento interno y externo

Debido a que los niveles de aislamiento normalizados se especifican a condiciones atmosféricas normalizadas, existen casos en los cuales la aplicación de las correcciones por condiciones atmosféricas (debido a la altitud del laboratorio o a las condiciones climáticas extremas) resulta en tensiones de prueba de aguante apreciablemente mayores para el aislamiento externo que para el aislamiento interno. En tales casos, deben adoptarse medidas para incrementar la tensión de aguante del aislamiento externo y permitir la aplicación correcta de la tensión de prueba al aislamiento interno. Estas medidas incluyen la inmersión del aislamiento externo en líquidos o gas comprimido y debe especificarse por la norma de producto correspondiente en relación a los requisitos de la clase particular del aparato. En aquellos casos donde la tensión de prueba del aislamiento externo es mayor que la del aislamiento interno, sólo puede probarse correctamente el aislamiento externo cuando el aislamiento interno está especialmente diseñado para una rigidez mayor. En caso contrario, el aislamiento interno debe probarse a su valor nominal y el aislamiento externo probarse por separado, a menos que la norma de producto correspondiente establezca otra cosa, en cuyo caso ésta debe especificar el procedimiento de prueba a utilizar.

11.5

Medición de la humedad

La humedad debe determinarse preferentemente con un instrumento que mida directamente la humedad absoluta, con un error absoluto no mayor de 1 g/m3. Las mediciones de la humedad relativa asociada con la temperatura también permiten determinar la humedad absoluta y pueden utilizarse, siempre y cuando la exactitud de la humedad absoluta así determinada sea la misma que con el primer método. NOTA - Esta medición puede realizarse también por medio de un higrómetro ventilado de bulbo seco y bulbo húmedo. La humedad absoluta en función de las lecturas del termómetro se determina de la figura 5, la cual también permite la determinación de la humedad relativa. Es importante suministrar un flujo de aire adecuado de manera que se alcance un estado estable y leer los termómetros cuidadosamente para evitar errores grandes en la determinación de la humedad.

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SECCIÓN CUATRO PRUEBAS CON TENSIÓN DIRECTA 12

DEFINICIONES PARA LAS PRUEBAS DE TENSIÓN DIRECTA

12.1


El valor de la tensión de prueba se define como su valor medio aritmético.

12.2

Rizo

El rizo es la desviación periódica del valor medio aritmético de la tensión. La amplitud del rizo se define como la mitad de la diferencia entre el valor máximo y el mínimo. El factor de rizo es la relación de la amplitud del rizo al valor medio aritmético.

13

TENSIÓN DE PRUEBA

13.1

Requisitos para la tensión de prueba

13.1.1

Forma de onda de la tensión

La tensión de prueba, aplicada al objeto bajo prueba debe ser una tensión directa con un factor de rizo no mayor que 3 %, a menos que se especifique otra cosa por la norma correspondiente. Note que el factor de rizo puede ser afectado por la presencia del objeto bajo prueba y por las mismas condiciones de prueba, especialmente en las pruebas bajo lluvia y en las pruebas de contaminación artificial. 13.1.2

Tolerancias

Para períodos de prueba que no excedan 60 s, los valores medidos de la tensión de prueba deben mantenerse dentro de ± 1%, del nivel especificado durante la prueba. Para períodos de prueba que excedan los 60 s, los valores medidos de la tensión de prueba deben mantenerse dentro de ± 3 % del nivel especificado durante la prueba. NOTA- Es importante señalar que la tolerancia se refiere a la diferencia permitida entre el valor especificado y el valor que realmente se mide. Esta diferencia debe distinguirse del error de medición, el cual es la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero.

13.2

Generación de la tensión de prueba

La tensión de prueba generalmente se obtiene por medio de rectificadores, aún cuando, algunas veces se emplean generadores electrostáticos. Los requisitos que debe cumplir la fuente de tensión de prueba, dependen considerablemente del tipo de equipo a probar y de las condiciones de prueba. Estos requisitos están determinados principalmente por el valor y la naturaleza de la corriente de prueba suministrada, los parámetros importantes están indicados en 13.4.


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Las características de la fuente deben ser tales que permitan la carga de la capacitancia del objeto bajo prueba en un tiempo razonablemente corto. En el caso de que un objeto tenga alta capacitancia pueden aceptarse tiempos de carga de unos cuantos minutos. La fuente, incluyendo su propia capacitancia, debe ser adecuada para suministrar las corrientes de fuga y de absorción, y cualquier otra corriente de descarga interna y externa no disruptiva, sin que la caída de tensión exceda el 10 %. En pruebas de aislamiento interno, estas corrientes son normalmente pequeñas, pero cuando se prueban aislamientos externos bajo lluvia, las corrientes de fuga pueden ser del orden de varias decenas de miliamperes aunque ocasionalmente pueden presentarse pulsos de predescarga del orden de 10-2 C. Los parámetros de la fuente de tensión directa para pruebas de contaminación están bajo investigación.

13.3

Medición de la tensión de prueba

13.3.1

Medición con los dispositivos aprobados de acuerdo con NMX-J-271/2-ANCE

La medición del valor medio aritmético, el valor máximo, el factor de rizo y cualquier caída transitoria de la tensión de prueba debe, en general, ser hecha con dispositivos que hayan pasado el proceso de aprobación referido de acuerdo con NMX-J-271/2-ANCE, poniendo atención a los requisitos de las características de respuesta de los dispositivos empleados para medir el rizo, los transitorios o la estabilidad de la tensión. 13.3.2 aprobado

Calibración de un dispositivo de medición no aprobado con un dispositivo de medición

El procedimiento usualmente consiste en establecer una relación entre la lectura de un dispositivo indicador de la tensión de prueba y la medición de la misma tensión hecha de acuerdo con el inciso 13.3.1, utilizando un vóltmetro de esferas1) o con una configuración punta - punta, empleada de acuerdo con el inciso 13.3.3. Esta relación puede depender de la presencia del objeto bajo prueba, del vóltmetro de esferas, de la configuración punta - punta o de la precipitación en las pruebas bajo lluvia, etc. Entonces, es importante que estas condiciones sean las mismas durante la calibración y la prueba real, excepto que, durante la prueba el vóltmetro de esferas o la configuración punta - punta deben ser abiertos lo suficiente para prevenir arqueos. La relación entre la tensión de alimentación y la tensión de salida puede no ser suficientemente estable para propósitos de medición. Debe ponerse atención a las precauciones necesarias cuando se use un vóltmetro de esferas con tensión directa, debido a que ocurren descargas a valores de tensión bajos, principalmente como resultado de la presencia de partículas fibrosas microscópicas. Debe realizarse una serie de aplicaciones de tensión y el valor de la tensión más alto se toma como el valor verdadero. NOTAS 1 El problema de las partículas fibrosas puede corregirse mediante un flujo de aire que no sea menor que 3 m/s a través del espacio entre las esferas. 2 En la presencia del rizo, el vóltmetro de esferas no mide el valor medio aritmético de la tensión.

La calibración se hace de preferencia al o cerca del 100 % de la tensión de prueba, pero para pruebas en objetos con aislamiento no autorrecuperable, la extrapolación puede ser efectuada desde un valor no menor que el 50 % de esta tensión de prueba. La extrapolación puede ser incorrecta si la corriente en el circuito de prueba varía no linealmente con la tensión aplicada. 1)

Para mayor información referente al vólmetro de esferas, se recomienda consultar IEC 60052, Voltage measurement by means of standard air gaps.

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13.3.3

La configuración punta-punta como un dispositivo de medición aprobado.


Una configuración punta-punta con las dimensiones proporcionadas en el Apéndice C y empleada de acuerdo con lo indicado en este Apéndice, es un dispositivo de medición aprobado para medir tensiones directas.

13.4

Medición de la corriente de prueba

Cuando las mediciones de la corriente son hechas a través del objeto bajo prueba, un número de componentes independientes pueden reconocerse. Estas difieren entre sí en varios órdenes de magnitud para el mismo objeto bajo prueba, y tensiones de prueba, las cuales son: -

La corriente capacitiva, debido a la aplicación inicial de la tensión de prueba y a cualquier rizo u otras fluctuaciones superpuestas a ella;

-

La corriente dieléctrica de absorción, debido a los desplazamientos lentos de carga dentro del aislamiento y que persisten por períodos de algunos segundos hasta varias horas. Este proceso es parcialmente reversible, pues se observan corrientes de polaridad opuesta cuando el objeto bajo prueba se descarga y se pone en cortocircuito;

-

La corriente de fuga permanente, la cual es la corriente directa estacionaria final que se obtiene a un valor constante de la tensión aplicada, después de que las componentes anteriores han decaído a cero;

-

Las corrientes de descargas parciales.

Para medir las tres primeras componentes se necesita el empleo de instrumentos que cubran una amplia gama de magnitudes de corriente. Es importante asegurar que el instrumento o la medición de cualquier componente de la corriente, no sean afectados adversamente por las otras componentes. Algunas veces, durante las pruebas no destructivas se puede obtener información relacionada a las condiciones del aislamiento, mediante la observación de las variaciones de la corriente con respecto al tiempo. La magnitud relativa y la importancia de cada componente de la corriente, depende del tipo y la condición del objeto bajo prueba, del propósito de la prueba y la duración de la misma. Los procedimientos de medición deben ser especificados por la norma correspondiente, especialmente cuando se requiera distinguir una componente en particular. Las mediciones de los pulsos de corriente de descargas parciales son realizadas con instrumentos especiales los cuales son tratados en NMX-J-335-ANCE. NOTA- Debe ponerse atención al valor posible de la corriente que fluye en el caso de una descarga disruptiva que pudiera destruir al medidor de corriente si no se protege adecuadamente.


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14

PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA

14.1

Pruebas de tensión de aguante

La tensión debe aplicarse al objeto bajo prueba, iniciando a un valor lo suficientemente bajo para evitar cualquier efecto de sobretensión debido a transitorios de maniobra. Ésta debe incrementarse lo suficientemente despacio para permitir las lecturas de los instrumentos, pero no tan despacio como para originar una prolongación innecesaria del esfuerzo sobre el objeto bajo prueba cerca de la tensión de prueba U. Estos requisitos se cumplen en general si la rapidez de elevación es aproximadamente 2 % de U por segundo, cuando la tensión aplicada es mayor al 75 % de U. Esta debe mantenerse por el tiempo especificado y después reducirse descargando la capacitancia del circuito, incluyendo la del objeto bajo prueba, a través de un resistor apropiado. La duración de la prueba debe especificarse por la norma correspondiente, tomando en cuenta que el tiempo para que la distribución de tensión llegue al estado-estacionario, depende de las resistencias y las capacitancias de los componentes del objeto bajo prueba. Cuando no se especifique otra cosa por la norma correspondiente, la duración de la prueba de aguante debe ser de 60 s. La polaridad de la tensión o el orden en el cual se aplican las tensiones de cada polaridad y cualquier desviación requerida de las especificaciones anteriores debe ser indicada por la norma correspondiente. La prueba es satisfactoria si no ocurren descargas disruptivas en el objeto bajo prueba.

14.2

Pruebas de tensión de descarga disruptiva

La tensión debe aplicarse e incrementarse continuamente hasta que ocurra una descarga disruptiva en el objeto bajo prueba. El valor de la tensión alcanzada en el instante de la descarga disruptiva debe registrarse. La norma correspondiente debe especificar la rapidez de elevación de la tensión, el número de veces que ésta debe aplicarse y el procedimiento para evaluar los resultados de la prueba (véase Apéndice A).

14.3

Aseguramiento de la descarga disruptiva de la tensión de prueba

La tensión debe aplicarse e incrementarse continuamente hasta que ocurra una descarga disruptiva sobre el objeto bajo prueba. El valor de la tensión alcanzada en el instante de la descarga disruptiva debe registrarse. La prueba es satisfactoria si esta tensión no excede la tensión de descarga disruptiva segura en un número especificado de aplicaciones de la tensión. La norma correspondiente debe especificar el número de aplicaciones y la rapidez de elevación de la tensión.

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SECCIÓN CINCO PRUEBAS CON TENSIÓN ALTERNA 15

DEFINICIONES PARA LAS PRUEBAS CON TENSIÓN ALTERNA

15.1

Definiciones para las pruebas con tensión alterna

15.1.1


El valor de la tensión de prueba está definido como el valor cresta dividido entre

2

.

NOTA- La norma correspondiente puede requerir una medición del valor eficaz de la tensión de prueba en lugar del valor cresta, para casos, donde, el valor eficaz puede ser de importancia, por ejemplo, cuando se involucran los efectos térmicos.

15.2

Valor cresta

El valor cresta de una tensión alterna es el valor máximo. Deben despreciarse las pequeñas oscilaciones de alta frecuencia, por ejemplo, las que surgen debido a descargas no disruptivas.

15.3

Valor eficaz

El valor eficaz de una tensión alterna, es igual a la raíz cuadrada del valor medio del cuadrado de los valores de tensión durante un ciclo completo.

16

TENSIÓN DE PRUEBA

16.1

Requisitos de la tensión de prueba

16.1.1

Forma de onda de la tensión

La tensión de prueba debe ser una tensión alterna, teniendo generalmente una frecuencia de 45 Hz a 65 Hz, normalmente llamada tensión de prueba a frecuencia industrial. Pueden requerirse pruebas especiales tanto a frecuencias considerablemente bajas o por arriba de este intervalo, como las especifique la norma correspondiente. La forma de onda de la tensión debe ser aproximadamente una sinusoidal con ambos medios ciclos casi iguales. Se considera que los resultados de una prueba de alta tensión no son afectados por pequeñas desviaciones respecto de una sinusoidal, si la relación del valor cresta al valor eficaz es igual a 2 dentro de ± 5 %. Para algunos circuitos de prueba de uso común tienen que aceptarse desviaciones mayores. Nótese que el objeto bajo prueba, especialmente si tiene características de impedancia no lineal, puede afectar considerablemente la desviación respecto de una sinusoidal. NOTA- Puede suponerse generalmente que los requisitos anteriores sobre las desviaciones respecto de una sinusoidal se cumplen, si el valor eficaz de las armónicas no excede el 5% del valor eficaz de la fundamental.

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16.1.2

Tolerancias


Si la norma correspondiente no especifica otra cosa, los valores medidos de la tensión de prueba deben mantenerse durante toda la prueba, dentro de ± 1 %, del nivel especificado. En las pruebas cuya duración exceda los 60 s, el valor medido de la tensión de prueba debe mantenerse dentro de ± 3 % del nivel especificado durante toda la prueba. NOTA - Se enfatiza que la tolerancia es la diferencia permitida entre el valor especificado y el medido. Esta diferencia debe distinguirse del error de medición, el cual es la diferencia entre el valor medido y el valor real.

16.2


16.2.1

Requisitos generales

La tensión de prueba es generalmente proporcionada por un transformador elevador. Alternativamente, puede generarse por medio de un circuito resonante-serie. La tensión en el circuito de prueba debe ser lo suficientemente estable para que prácticamente no sea afectada por las variaciones de las corrientes de fuga. Las descargas no-disruptivas en el objeto bajo prueba no deben reducir la tensión de prueba a un valor y por un tiempo tal que la tensión de descarga disruptiva medida del objeto bajo prueba sea significativamente afectada. En el caso de descargas no-disruptivas, a menos que otra cosa sea especificada por la norma correspondiente, la tensión durante una prueba de aguante se considera satisfactoria cuando puede mostrarse que el valor cresta de la tensión de prueba no difiere por más del 5 % en períodos sucesivos y que la caída de tensión instantánea durante una descarga no-disruptiva no exceda un 20 % de la tensión cresta. Las características del circuito de prueba necesarias para cumplir los requisitos anteriores dependen del tipo de prueba (seco, bajo lluvia etc.), del nivel de tensión de prueba y el comportamiento del objeto bajo prueba. NOTA - Se hace notar la posibilidad de que tales descargas no-disruptivas puedan generar grandes inversiones de polaridad de la tensión entre las terminales del objeto bajo prueba. Este fenómeno puede originar fallas del objeto bajo prueba o del transformador de prueba. Una solución es cambiar la frecuencia natural de la fuente de tensión o introducir alguna atenuación en el sistema.

16.2.2

Requisitos para el transformador del circuito de prueba

Para que la tensión de prueba prácticamente no sea afectada por variaciones de las corrientes de fuga, la corriente de cortocircuito suministrada por el transformador, cuando el objeto bajo prueba se pone en corto circuito a la tensión de prueba, debe ser lo suficientemente grande en comparación con las corrientes de fuga a la frecuencia de la fuente, y en cualquier caso considerando los siguientes criterios: -

Para pruebas en seco en pequeñas muestras de aislamiento sólido, líquido o combinación de ambos, es adecuada una corriente de cortocircuito del orden de 0,1 A (eficaz); Para pruebas en aislamientos externos autorrecuperables (aisladores, desconectadores, etc.) es adecuada una corriente de cortocircuito no menor de 0,1 A (r.m.c) para pruebas en seco y 0,5 A (r.m.c) para pruebas bajo lluvia; sin embargo, para las pruebas bajo lluvia en objetos de grandes dimensiones en los cuales se puedan alcanzar altas corrientes de fuga, podría ser necesaria una corriente de corto circuito hasta de 1 A.

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NOTA - Cuando el circuito de prueba se alimenta a través de un generador rotatorio, debe considerarse la corriente transitoria de cortocircuito2).

La capacitancia total del objeto bajo prueba y de cualquier capacitor adicional debe de ser la suficiente para asegurar que la tensión de descarga medida no sea afectada por descargas parciales no-disruptivas o pre-descargas en el objeto bajo prueba. Generalmente es suficiente una capacitancia entre 0,5 nF y 1,0 nF. NOTA - Si la resistencia externa de protección del transformador de prueba no excede de 10 k Ω , la capacitancia efectiva en terminales del transformador puede considerarse como si estuviera en paralelo con el objeto bajo prueba.

Para pruebas bajo contaminación artificial, son necesarios valores de corriente de cortocircuito más altos, hasta 15 A. o más (véase NMX-J-561-ANCE), el área de prueba del laboratorio debe también cumplir con las siguientes condiciones:

-

La relación resistencia/reactancia (R/X) , sea igual o mayor que 0,1; La relación de corriente capacitiva/corriente de cortocircuito no exceda el intervalo de 0,001 a 0,1.

La estabilidad de la tensión puede verificarse por el registro de la tensión aplicada directamente en el objeto bajo prueba por medio de un sistema de medición de alta tensión apropiado. 16.2.3

El circuito resonante serie

El circuito resonante serie consiste esencialmente de un inductor en serie con un objeto bajo prueba o carga capacitivos conectado a una fuente de alimentación de media tensión, alternativamente puede consistir de un capacitor en serie con un objeto bajo prueba inductivo. Cuando se requiera aplicar al objeto bajo prueba una tensión considerablemente mayor a la de la fuente, de forma sustancialmente senoidal, se pueden variar los parámetros del circuito o la frecuencia de alimentación para lograr que el circuito resuene. La estabilidad de las condiciones de resonancia y de la tensión de prueba depende de la constancia de la frecuencia de alimentación y de las características del circuito de prueba. Cuando ocurre una descarga, la fuente proporciona una corriente relativamente baja, la cual limita el daño al aislamiento del objeto bajo prueba. El circuito resonante serie es especialmente útil cuando se prueban objetos tales como cables, capacitores, o sistemas aislados con gas en los cuales las corrientes de fuga en el aislamiento externo son muy pequeñas en comparación con la corriente capacitiva a través del objeto bajo prueba, o cuando la energía requerida para formar una descarga disruptiva es muy pequeña. Un circuito resonante serie también es útil para probar reactores. El circuito puede ser inadecuado para aislamiento externo bajo condiciones de lluvia o contaminación, a menos que los requisitos de 16.2.1 sean satisfechos.

2)

Para mayor información referente a la corriente transitoria de cortocircito, se recomienda consultar IEC 60034-4, Rotating electrical machines - Part4: Methods for determining synchronous machine quantities from tests.


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16.3

Medición de la tensión de prueba

16.3.1

Medición con dispositivos aprobados de acuerdo con NMX-J-271/2-ANCE

La medición del valor cresta, el valor eficaz, la desviación respecto a la senoidal y de los transitorios por caída de tensión, en general debe hacerse con dispositivos que cumplan con los procedimientos aprobados indicados en NMX-J-271/2-ANCE. Se debe poner atención a los requisitos de las características de respuesta de los dispositivos empleados para medir los transitorios por caídas de tensión. 16.3.2 aprobado.


El procedimiento usualmente empleado consiste en establecer una relación entre la lectura de la tensión de prueba en algún dispositivo, y una medición de la misma, de acuerdo con 16.3.1, o con un vóltmetro de esferas3). Esta relación puede depender de la presencia del objeto bajo prueba, del vóltmetro de esferas, la precipitación en pruebas bajo lluvia, etc. Por lo que es importante que estas condiciones sean las mismas durante la calibración y la prueba real, excepto que durante la prueba del vóltmetro de esferas puede ser abierto lo suficiente para prevenir arqueo. La relación entre la tensión de alimentación de la fuente y su tensión de salida puede no ser lo suficientemente estable para propósitos de medición. La calibración se hace de preferencia a o cerca del 100 % de la tensión de prueba, pero para pruebas en objetos con aislamiento no autorrecuperable, se puede hacer una extrapolación desde un valor no menor del 50 % de esta tensión. La extrapolación puede no ser satisfactoria, si la corriente en el circuito de prueba varia en forma no lineal con la tensión aplicada, o si ocurren cambios en la forma de onda de la tensión o la frecuencia entre los niveles de tensión de la calibración y de la prueba.

17

PROCEDIMIENTO DE PRUEBA

17.1


La tensión debe aplicarse al objeto bajo prueba iniciando a un valor lo suficientemente bajo para prevenir cualquier efecto de sobretensiones debidas a transitorios por maniobra. Debe incrementarse lo suficientemente despacio para permitir la lectura del instrumento de medición pero no tan lento como para causar un esfuerzo prolongado innecesario al objeto bajo prueba cerca de la tensión de prueba U. En general, estos requisitos se satisfacen si la rapidez de elevación es cerca del 2 % de U por segundo, cuando la tensión aplicada es mayor del 75 % de U. Debe mantenerse por el tiempo especificado y después decrecerse rápidamente, pero no interrumpirla súbitamente, ya que esto puede generar transitorios por maniobra, los cuales pueden originar daños o resultados de prueba erróneos. La duración de la prueba debe especificarse por la norma correspondiente y ser independiente de la frecuencia en el intervalo de 45 Hz a 65 Hz. Si la norma correspondiente no lo especifica, la duración de una prueba de aguante debe ser de 60 s.

3)

Para mayor información referente al vólmetro de esferas, se recomienda consultar IEC 60052, Voltage measurement by means of standard air gaps.

NMX-J-271/1-ANCE-2007 23/67

Los requisitos de la prueba son satisfactorios si no ocurre una descarga disruptiva en el objeto bajo prueba.


17.2

Pruebas de tensión de descarga disruptiva

La tensión debe ser aplicada e incrementada continuamente hasta que ocurra una descarga disruptiva en el objeto bajo prueba. El valor de la tensión de prueba alcanzado en el instante de la descarga disruptiva debe ser registrado. La norma correspondiente debe especificar la rapidez del incremento de la tensión, el número de aplicaciones de tensión y el procedimiento para la evaluación de los resultados de la prueba (véase Apéndice A).

17.3

Aseguramiento de la descarga disruptiva de la tensión de prueba

La tensión debe aplicarse e incrementarse continuamente hasta que ocurra una descarga disruptiva en el objeto bajo prueba. El valor de la tensión de prueba alcanzado en el instante de la descarga disruptiva debe registrarse. Los requisitos de la prueba son generalmente satisfactorios, si esta tensión no es mayor que la tensión de descarga disruptiva segura, en el número de aplicaciones de tensión especificado. La norma correspondiente debe especificar el número de aplicaciones de la tensión y la rapidez del incremento de la misma.

SECCIÓN SEIS PRUEBAS CON TENSIÓN DE IMPULSO DE RAYO 18

DEFINICIONES PARA PRUEBAS CON IMPULSO DE RAYO

18.1

Definiciones de aplicación general

Estas definiciones se aplican a impulsos que no tengan oscilaciones ni sobreoscilación o a la curva media trazada a través de las oscilaciones y la sobreoscilación. 18.1.1

Impulso de rayo completo

Un impulso de rayo completo es un impulso de rayo que no es interrumpido por una descarga disruptiva (véase la figura 6). Para la definición de impulso véase capítulo 3 y para la distinción entre impulsos de rayo y de maniobra véase 3.1. 18.1.2

Impulso de rayo cortado

Un impulso de rayo cortado, es un impulso de rayo durante el cual una descarga disruptiva causa un colapso rápido de la tensión, prácticamente al valor cero (véase las figuras 7 a 9). El colapso puede ocurrir en el frente, en la cresta o en la cola del impulso.

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NOTA - El corte puede realizarse por un dispositivo de corte externo o puede ocurrir debido a una descarga en el aislamiento interno o externo del objeto bajo prueba.


18.1.3


Para un impulso de rayo sin oscilaciones, el valor de la tensión de prueba es su valor cresta. La determinación del valor cresta en el caso de oscilaciones o sobreoscilación en impulsos de rayo normalizados esta considerada en 19.2. Para otras formas de impulso (véase por ejemplo las figuras 10 e-h), la norma correspondiente debe definir el valor de la tensión de prueba tomando en cuenta el tipo de prueba y el objeto bajo prueba. 18.1.4

Tiempo de frente T1

El tiempo de frente T1 de un impulso de rayo es un parámetro virtual definido como 1,67 veces el intervalo T entre los instantes cuando el impulso es 30 % y 90 % del valor cresta (puntos A y B, figuras 6 a 9). 18.1.5

Origen virtual O1

El origen virtual O1 de un impulso de rayo es el instante que precede y corresponde al punto A por un tiempo 0,3 T1 (véase las figuras 6 a 9). Para registros que tienen escalas de tiempo lineal, es la intersección con el eje del tiempo de una línea recta trazada a través de los puntos de referencia A y B en el frente. 18.1.6

Tiempo al valor medio T2

El tiempo al valor medio T2 de un impulso de rayo es un parámetro virtual definido como el intervalo de tiempo entre el origen virtual O1 y el instante cuando la tensión disminuye a la mitad del valor cresta.

18.2

Definiciones aplicables solo a impulsos cortados

Un impulso de rayo cortado es un impulso de rayo durante el cual una descarga diruptiva causa un colapso rápido de la tensión, la cual cae a cero o casi a cero, con o sin oscilaciones (véase las figuras 7 a 9). NOTA - En algunos objetos bajo prueba o arreglos de prueba, puede existir un aplanamiento de la cresta o una pequeña caída de tensión antes del colapso final de la tensión. También pueden observarse efectos similares debidos a las imperfecciones del sistema de medición. La exacta determinación de los parámetros relacionados al corte (18.2.1 a 18.2.5) requiere la presencia tanto de una discontinuidad pronunciada como de un sistema de medición especial. Otros casos se dejan a consideración de la norma correspondiente.

18.2.1

Instante del corte

El instante del corte es aquel en el que ocurre el primer colapso rápido de tensión y que caracteriza al corte mismo.

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18.2.2

Tiempo al corte Tc


El tiempo al corte Tc es un parámetro virtual definido como el intervalo de tiempo entre el origen virtual O1 y el instante del corte. 18.2.3

Características relacionadas al colapso de tensión durante el corte

Las características virtuales del colapso de tensión durante el corte están definidas en términos de dos puntos C y D al 70 % y 10 % de la tensión en el instante del corte, véase la figura 7. La duración del colapso de tensión es 1,67 veces el intervalo de tiempo entre los puntos C y D. La pendiente del colapso de tensión es la relación entre la tensión en el instante del corte y la duración del colapso de tensión. NOTA - El uso de los puntos C y D es solo para propósitos de definición; esto no implica que la duración y pendiente del corte pueda medirse con algún grado de exactitud usando sistemas convencionales de medición.

18.2.4

Impulsos de subida lineal cortados en el frente

Una tensión que crece con pendiente aproximadamente constante, hasta que es cortada por una descarga disruptiva, se describe como un impulso de subida lineal cortado en el frente. Para definir dicho impulso, se traza la línea recta que mejor ajuste a la parte del frente entre el 30 % y 90 % de la amplitud de la cresta; las intersecciones de esta con las amplitudes al 30 % y al 90 % se designan como E y F respectivamente (véase la figura 9). El impulso es definido por: -

La tensión cresta U; El tiempo de frente T1; La pendiente virtual S. S = U /T1

Esta es la pendiente de la línea recta trazada entre los puntos E y F, generalmente expresada en kV/µs. Este impulso cortado se considera aproximadamente con subida lineal si el frente, desde el 30 % de la amplitud hasta el instante del corte, está completamente encerrado entre dos líneas paralelas a la línea EF, pero desplazada de ella en ± 0,05 T1 (véase la figura 9). NOTA - El valor y la tolerancia de la pendiente virtual S deben especificarse por la norma correspondiente.

18.3

Curvas tensión - tiempo

18.3.1

Curvas tensión - tiempo para impulsos de subida lineal

La curva tensión - tiempo para impulsos con frentes de subida lineal es la curva que relaciona a la cresta de tensión con el tiempo de frente T1. La curva se obtiene aplicando impulsos con frentes lineales de diferentes pendientes.

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18.3.2

Curvas tensión - tiempo para impulsos con forma de onda prevista constante


La curva tensión - tiempo para impulsos de onda prevista constante es la curva que relaciona tensión de descarga del objeto bajo prueba con el tiempo al corte, el cual puede ocurrir en el frente, en la cresta, o en la cola. La curva se tiene aplicando impulsos de tensión de forma de onda constante pero con diferentes valores cresta previstos (véase la figura 11). NOTA- Para esta curva la tensión de descarga es el valor de la tensión en el instante del corte cuando este sea en el frente o en la cresta. Cuando el corte sea en la cola la tensión de descarga corresponde a la tensión cresta del impulso real aplicado.

19

TENSIÓN DE PRUEBA

19.1

Impulso de rayo normalizado

El impulso de rayo normalizado es un impulso de rayo completo que tiene un tiempo de frente de 1,2 µs y un tiempo al valor medio de 50 µs. Éste se describe como un impulso 1,2/50 µs.

19.2

Tolerancias

Si la norma correspondiente no especifica otra cosa, se aceptan las diferencias siguientes entre los valores especificados para el impulso normalizado y los registrados realmente: Valor cresta Tiempo de frente Tiempo al valor medio

±3% ± 30 % ± 20 %

NOTA - Se hace notar que las tolerancias en el valor cresta, tiempo de frente y tiempo al valor medio, constituyen las diferencias permitidas entre los valores especificados y aquellos registrados realmente por mediciones. Estas diferencias deben distinguirse de los errores en la medición, los cuales son la diferencia entre los valores registrados realmente y los valores verdaderos. Para información sobre los errores de medición, véase NMX-J271/2-ANCE.

Con algunos circuitos de prueba, pueden presentarse oscilaciones o una sobreoscilación en la cresta del impulso, véase las figuras 10 a) – d); si la frecuencia de tales oscilaciones no es menor a 0,5 MHz o la duración de la sobreoscilación no mayor de 1 µs, debe trazarse una curva media como las de las figuras 10 a) y 10 b) y para propósito de medición, la amplitud máxima de esta curva es seleccionada como el valor cresta que define el valor de la tensión de prueba. Se toleran oscilaciones o una sobreoscilación en la vecindad de la cresta, medidas por un sistema de acuerdo a NMX-J-271/2-ANCE, cuando las amplitudes de sus crestas no sean mayores del 5 % del valor cresta de la curva media. En los circuitos de generadores de impulso comúnmente utilizados, las oscilaciones en la parte del frente de la onda durante la cual la tensión no excede el 90 % del valor cresta, tienen generalmente una influencia despreciable en los resultados de la prueba. Si la norma correspondiente determina que esto es de importancia, se recomienda que sus amplitudes sean medidas por un dispositivo de medición adecuado, como se especifica en NMX-J-271/2-ANCE, y estén debajo de la línea recta trazada entre los puntos A’ y B’ (véase la figura 12). Estos puntos son tomados en las verticales de los puntos A y B y determinados de acuerdo a 18.1.4, siendo la distancia AA’ igual al 25% y BB’ al 5% del valor cresta.

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El impulso debe ser esencialmente unidireccional, véase la nota.


NOTA - En casos específicos tales como en las pruebas de objetos de baja impedancia o en circuitos de prueba de ultra alta tensión con grandes dimensiones, puede ser imposible ajustar la forma de onda del impulso dentro de las tolerancias recomendadas, para mantener las oscilaciones y/o sobreoscilación dentro de los limites especificados o para evitar una inversión de polaridad. Tales casos deben tratarse en la norma correspondiente.

19.3

Impulso de rayo cortado normalizado

Un impulso de rayo cortado normalizado es un impulso normalizado cortado después de 2 µs a 5 µs por medio de un dispositivo de corte adicional. Otros tiempos al corte pueden especificarse por la norma correspondiente. Debido a las dificultades prácticas en mediciones, la duración del colapso de tensión no ha sido normalizado. 19.4

Impulsos de rayo especial

En algunos casos se pueden aplicar impulsos de rayo oscilante. Esto ofrece la posibilidad de producir impulsos con tiempos de frente más cortos o con valores cresta correspondientes a un generador con eficiencia mayor que 1.

19.5


El impulso se produce generalmente con un generador de impulso que consiste esencialmente de un número de capacitores los cuales son cargados en paralelo con una fuente de tensión directa y luego descargados en serie en un circuito que incluye el objeto bajo prueba. 19.6

Medición de la tensión de prueba y determinación de la forma del impulso

19.6.1

Medición con dispositivos aprobados de acuerdo a NMX-J-271/2-ANCE

La medición del valor cresta, los parámetros de tiempo y la sobreoscilación u oscilaciones en la tensión de prueba deben, en general, realizarse con dispositivos que cumplan con el procedimiento de referencia aprobado en NMX-J-271/2-ANCE. La medición debe realizarse con el objeto bajo prueba en el circuito y en general, la forma del impulso debe verificarse para cada objeto bajo prueba. Cuando un número de objetos bajo prueba del mismo diseño y tamaño se aprueban bajo idénticas condiciones, la forma del impulso solamente necesita verificarse una sola vez. NOTA - La determinación de la forma del impulso por cálculo con base en los parámetros del circuito de prueba, no se considera satisfactoria.

19.6.2 aprobado.


El procedimiento generalmente consiste en establecer una relación entre la lectura de algún dispositivo relacionado con la tensión de prueba (por ejemplo la máxima tensión de carga del primer paso del generador de impulso) y una medición de la misma tensión realizada de acuerdo con 19.6.1 o con un vóltmetro de esferas4). 4)

Para mayor información referente al vólmetro de esferas, se recomienda consultar IEC 60052, Voltage measurement by means

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La relación puede ser dependiente de la presencia del objeto bajo prueba, del vóltmetro de esferas, etc. Por tanto es importante que estas condiciones sean las mismas durante la calibración y la prueba real, excepto que durante la prueba, el espaciamiento entre las esferas del vóltmetro de esferas puede incrementarse suficientemente para prevenir un flameo. Para pruebas en objetos con aislamiento autorrecuperable la calibración debe realizarse aproximadamente al 100 % de la tensión de prueba. Para pruebas en objetos con aislamiento no autorrecuperable, una extrapolación puede ser inevitable y debe ser hecha desde no menos del 50 % de la tensión de prueba. La extrapolación es permitida solamente si se puede mostrar que la tensión de prueba es proporcional a la lectura del instrumento.

19.7

Medición de corriente durante pruebas con tensiones de impulso

La norma correspondiente del equipo debe especificar las características de la corriente que fluye en el objeto bajo prueba que debe medirse durante pruebas con altas tensiones de impulso. Cuando este tipo de mediciones es usado para propósitos de comparación, la forma de onda es de importancia y la medición del valor absoluto de esta corriente puede ser de menor importancia.

20


20.1


El procedimiento de prueba recomendado depende de la naturaleza del objeto bajo prueba, como se define en el capítulo 5. La norma correspondiente debe especificar cual procedimiento debe aplicarse. En los procedimientos A, B y C la tensión aplicada al objeto bajo prueba es solamente el valor de aguante especificado, mientras que en el procedimiento D deben aplicarse algunos niveles de tensión. 20.1.1

Prueba de tensión de aguante: Procedimiento A

Se aplican tres impulsos al objeto bajo prueba de la polaridad y forma especificados de amplitud igual a la tensión de aguante nominal. Los requisitos de la prueba se satisfacen si no se tiene una indicación de falla usando los métodos de detección especificados por la norma correspondiente. NOTA - Este procedimiento es recomendable para pruebas en aislamiento degradable o no autorrecuperable.

20.1.2

Prueba de tensión de aguante: Procedimiento B

Se aplican quince impulsos al objeto bajo prueba de la polaridad y forma especificados de amplitud igual a la tensión de aguante. Los requisitos de la prueba se satisfacen si no ocurren más de dos descargas disruptivas en la parte autorrecuperable del aislamiento y si no se tiene ninguna indicación de falla en el aislamiento no autorrecuperable con los métodos de detección especificados por la norma correspondiente.

of standard air gaps.

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20.1.3

Prueba de tensión de aguante: Procedimiento C

Se aplican tres impulsos al objeto bajo prueba de la polaridad y forma especificados de amplitud igual a la tensión de aguante nominal. Si no ocurren descargas disruptivas el objeto pasa la prueba. Si ocurre más de una descarga disruptiva el objeto no pasa la prueba. Si ocurre una descarga disruptiva en la parte autorrecuperable del aislamiento, entonces se aplican nueve impulsos adicionales y si no ocurren descargas disruptivas, el objeto pasa la prueba. Si se detecta cualquier falla en alguna parte del aislamiento no autorrecuperable durante cualquier momento de la prueba utilizando los métodos de detección especificado en la norma correspondiente entonces el objeto no pasa la prueba. NOTA - Este procedimiento corresponde a una práctica americana modificada y estadísticamente equivalente al procedimiento B.

20.1.4

Prueba de tensión de aguante: Procedimiento D

Para aislamiento autorrecuperable la tensión de impulso de descarga disruptiva 10 %, U10, puede evaluarse usando los procedimientos de prueba estadísticos descritos en el Apéndice A. Estos métodos de prueba permiten ya sea la evaluación directa de U10 y U50 o la evaluación indirecta de U10. En el último caso U10 se deriva del valor de U50 usando la relación: U10 = U50 (1 − 1,3z) La norma correspondiente del equipo debe especificar el valor supuesto para la desviación convencional z de la tensión de descarga disruptiva. Para pruebas en seco en aislamiento en aire, sin ningún otro aislamiento presente puede usarse el valor por unidad z = 0,03. El objeto bajo prueba se considera satisfactorio si la U10 no es menor que la tensión de aguante al impulso especificada. Pueden usarse los siguientes métodos de prueba para evaluar U50. a)

El método de niveles múltiples (véase A.1.1) con n ≥ 4 niveles de tensión y m ≥ 10 impulsos por nivel;

b)

El método de subir y bajar (véase A.1.2 ) con m = 1 impulso por grupo y n ≥ 20 aplicaciones significativas.

Para evaluar U10, se puede usar el método de aguante subir y bajar, con m = 7 impulsos por grupo y al menos ocho grupos significativos. En todos los casos el intervalo de tensión entre niveles ∆U debe ser aproximadamente de 1,5 a 3 % del valor estimado de U50.

20.2

Procedimientos para pruebas de tensión de descarga asegurada

Los procedimientos para una prueba de tensión de descarga asegurada son similares a aquellos descritos en 20.1 con los cambios apropiados entre las condiciones de descarga y aguante.

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La norma correspondiente puede especificar también otros procedimientos para objetos bajo prueba específicos.

SECCIÓN SIETE PRUEBAS CON IMPULSOS DE MANIOBRA 21

DEFINICIONES PARA LAS PRUEBAS CON IMPULSOS DE MANIOBRA

21.1

Impulso de maniobra

El impulso de maniobra (diferente a un impulso de rayo) se define en 3.1. Las características de un impulso de maniobra se expresan por los parámetros definidos en 21.2 a 21.7 (véase la figura 13). La norma correspondiente puede especificar parámetros adicionales cuando se consideren pruebas específicas.

21.2


A menos que se especifica otra cosa por la norma correspondiente, el valor de la tensión de prueba es la tensión cresta prevista.

21.3

Tiempo a la cresta Tp

El tiempo a la cresta Tp es el intervalo de tiempo entre el origen real y el instante en el que la tensión alcanza su valor cresta.

21.4


El tiempo al valor medio T2 para un impulso de maniobra es el intervalo de tiempo entre el origen real y el instante en el cual la tensión tiene su primera disminución a la mitad del valor cresta.

21.5

Tiempo arriba del 90 % Td

El tiempo arriba del 90 % Td es el intervalo de tiempo durante el cual la tensión de impulso excede 90 % de su valor cresta. 21.6

Tiempo al cero T0

El tiempo al cero T0 es el intervalo de tiempo entre el origen real y el instante del primer paso por cero de la tensión.


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La especificación del tiempo arriba del 90 % y del tiempo al cero en lugar del tiempo al valor medio se ha encontrado útil, por ejemplo cuando la forma de onda del impulso se determina por fenómenos de saturación en el objeto bajo prueba o del circuito de prueba, o cuando la severidad de la prueba en partes importantes del aislamiento interno del objeto bajo prueba se considera fuertemente dependiente de estos parámetros. Cuando se especifique un impulso de maniobra, generalmente se da sólo un conjunto de parámetros relacionados a la forma de onda. Los parámetros de tiempo anteriormente definidos deben indicarse claramente para referencia, por ejemplo, un impulso Tp / T2 o Tp / Td / T0. NOTA - (Para 21.3 a 21.6) La duración del frente para impulsos de maniobra algunas veces se define alternativamente de la misma manera que el frente para el impulso de rayo (18.1.4) o de manera similar a otros puntos de referencia y factores de multiplicación. Para impulsos de maniobra con los parámetros dados de acuerdo a 22.1, el tiempo al valor cresta está entre 1,4 y 1,8 veces el tiempo de frente.

21.7

Tiempo al corte Tc

El tiempo al corte Tc de un impulso de maniobra es el intervalo de tiempo entre el origen real y el instante del corte. 21.8

Impulso de subida lineal

La definición de un impulso de subida lineal (aplicable tanto a impulsos de rayo y de maniobra) se definen en 18.2.4.

22

TENSIÓN DE PRUEBA

22.1

Impulso de maniobra normalizado

El impulso de maniobra normalizado es un impulso que tiene un tiempo a la cresta Tp de 250 µs y un tiempo al valor medio T2 de 2 500 µs. Se describe como un impulso de 250/2 500 µs.

22.2

Tolerancias

Si la norma correspondiente no especifica otra cosa, se aceptan las siguientes diferencias entre los valores especificados y los valores reales registrados, tanto para impulsos normalizados como especiales (véase nota 1 en 19.2): Valor cresta Tiempo a la cresta Tiempo al valor medio

± 3 %; ± 20 %; ± 60 %.

En ciertos casos, por ejemplo en objetos bajo prueba con baja impedancia, puede ser difícil ajustar la forma del impulso dentro de las tolerancias recomendadas. En tales casos la norma correspondiente debe especificar otras tolerancias u otras formas del impulso.

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NOTA - La tensión de descarga disruptiva de grandes distancias en aire puede influenciarse tanto por el tiempo a la cresta como por el tiempo al valor medio de un impulso de maniobra. Por lo tanto, se recomienda que para tales objetos bajo prueba el impulso de maniobra aplicado se caracterice por sus parámetros de tiempo reales. Se pueden permitir tolerancias mayores en el tiempo al valor medio previsto en el caso de que ocurra una descarga disruptiva antes de o en la cresta.

22.3

Impulsos de maniobra especiales

Para propósitos especiales, cuando la utilización de un impulso de maniobra normalizado no se considera suficiente o apropiado, la norma correspondiente puede especificar impulsos de maniobra especiales ya sea a periódicos o de forma oscilante. NOTA- Cuando una descarga es iniciada por un líder en aire desde un electrodo positivo, generalmente se pueden considerar equivalentes dos impulsos que tengan el mismo valor cresta y el mismo intervalo de tiempo entre dos puntos en el frente correspondientes a 70 % y 100 % del valor cresta.

22.4


Generalmente los impulsos por maniobra se crean por un generador de impulso convencional (véase 19.5). También pueden generarse aplicando una tensión de impulso al devanado de baja tensión de un transformador de prueba (o de un transformador a probarse). Pueden utilizarse otros métodos para generar el impulso por maniobra, por ejemplo, la interrupción rápida de la corriente en un devanado de transformador. Los elementos de un circuito para generar impulsos por maniobra deben seleccionarse de manera tal que se evite una distorsión excesiva de la forma de onda del impulso debido a corrientes de la descarga no disruptiva en el objeto bajo prueba. Tales corrientes pueden alcanzar valores altos, especialmente durante pruebas de contaminación en aislamientos externos a altas tensiones. Los circuitos de prueba con alta impedancia interna pueden causar distorsión severa de la tensión o aun evitar la ocurrencia de una descarga disruptiva.

22.5

Medición de la tensión de prueba y determinación de la forma de onda del impulso

La medición de la tensión de prueba y la determinación de la forma de la onda de impulso se deben realizar como se indica en 19.6.1 y 19.6.2. Note que, aunque no se da información específica en relación a la medición del valor cresta de un impulso de maniobra, las mediciones indican que el vóltmetro de esferas puede considerarse como un dispositivo de medición aprobado para tensiones de impulso de maniobra.

23


En general los procedimientos de prueba son los mismos que para pruebas con impulso por rayo y se aplican similares consideraciones estadísticas (véase cláusula 20 y apéndice A). A menos que la norma correspondiente al producto especifique otra cosa, la desviación convencional para la tensión de descarga disruptiva en pruebas en seco y húmedo de aislamiento en aire que no involucren otro aislamiento se puede suponer como:

z = 0,06

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Asimismo, se pueden utilizar intervalos de tensión mayores ∆U cuando se apliquen los procedimientos de niveles múltiples o subir y bajar. NOTA - Con impulsos por maniobra, las descargas disruptivas generalmente ocurren en momentos aleatorios antes de la cresta. En la presentación de resultados de pruebas de descarga realizadas de acuerdo con 20.1.4, la relación entre la probabilidad de descarga disruptiva y la tensión generalmente se expresa en términos del valor cresta previsto. Sin embargo, también se utiliza otro método en el cual se mide la tensión de descarga disruptiva real para cada impulso, la distribución de probabilidad de los valores de tensión medidos se determina por el método descrito para pruebas clase 3 del Apéndice A.

SECCIÓN OCHO PRUEBAS CON CORRIENTE DE IMPULSO 24

DEFINICIONES PARA LAS PRUEBAS CON CORRIENTE DE IMPULSO

24.1

Corriente de impulso

Se utilizan dos tipos de corriente de impulso. El primer tipo tiene una forma que se incrementa desde cero hasta el valor cresta en un tiempo corto y después decrece a cero ya sea en forma aproximadamente exponencial o en forma de una curva cosenosoidal fuertemente amortiguada. Este tipo de impulso está definido por el tiempo de frente T1 y el tiempo al valor medio T2 (véase 24.3 y 24.5). El segundo tipo tiene una forma aproximadamente rectangular y se define por la duración de la cresta y la duración total (véase 24.6 y 24.7).

24.2

Valor de la corriente de prueba

Normalmente se define por su valor cresta. Con algunos circuitos de prueba, pueden presentarse oscilaciones o sobreoscilaciones en la forma de onda de la corriente. La norma correspondiente al producto debe especificar si el valor de la corriente de prueba debe definirse por el valor cresta real o por una curva suavizada trazada a través de las oscilaciones.

24.3

Tiempo de frente T1

El tiempo de frente T1 de una corriente de impulso, es un parámetro virtual definido como 1,25 veces el intervalo T entre los instantes cuando el impulso es el 10 % y el 90 % del valor cresta (véase la figura 14a). Si se presentan oscilaciones sobre el frente, los valores 10 % y 90 % del valor cresta deben determinarse de una curva promedio trazada a través de dichas oscilaciones de manera análoga a lo utilizado para impulsos de rayo con oscilaciones sobre el frente. 24.4

Origen virtual O1

El origen virtual O1 de una corriente de impulso precede en 0,1T1 al instante en el cual la corriente alcanza el 10 % de su valor cresta. Para registros que tienen escala de tiempo lineal, dicho origen es la intersección de una línea recta con el eje de tiempo, trazada entre los puntos de referencia del frente correspondientes al 10 % y al 90 %.

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24.5



El tiempo al valor medio T2 de una de corriente de impulso es un parámetro virtual definido como el intervalo entre el origen virtual O1 y el instante en el que la corriente ha decrecido a la mitad de su valor cresta.

24.6

Duración de la cresta de una corriente de impulso rectangular Td

La duración de la cresta de una corriente de impulso rectangular Td es un parámetro virtual definido como el tiempo durante el cual la corriente es mayor al 90 % de su valor cresta (véase la figura 14b).

24.7

Duración total de una corriente de impulso rectangular Tt

La duración total de una corriente de impulso rectangular Tt es un parámetro virtual definido como el tiempo en el cual la corriente es mayor al 10 % de su valor cresta (véase la figura 14b). Si en el frente existen oscilaciones, debe trazarse una curva promedio para determinar el tiempo en el cual se alcanza el valor 10 %.

25

CORRIENTE DE PRUEBA

25.1

Corrientes de impulso normalizadas

Se utilizan cuatro corrientes de impulso normalizadas para el primer tipo de impulso, definido en 24.1. -

Impulso Impulso Impulso Impulso

1/20: 4/10: 8/20: 30/80:

tiempo tiempo tiempo tiempo

de de de de

frente: frente: frente: frente:

1 µs 4 µs 8 µs 30 µs

tiempo tiempo tiempo tiempo

al al al al

valor valor valor valor

medio: medio: medio: medio:

20 10 20 80

µs µs µs µs

Las corrientes de impulso rectangular, tienen una duración de la cresta Td de 500 µs, 1 000 µs, 2 000 µs o entre 2 000 µs y 3 200 µs.

25.2

Tolerancias

Si la norma correspondiente al producto no especifica otra cosa, se aceptan las siguientes diferencias entre los valores especificados para las corrientes de impulso normalizadas y los registrados: Para impulsos 1/20, 4/10, 8/20, 30/80: valor cresta tiempo de frente T1 tiempo al valor medio T2

± 10 % ± 10 % ± 10 %

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Se toleran pequeñas oscilaciones o sobreoscilaciones si la amplitud de su cresta en la vecindad de la cresta del impulso no es mayor al 5 % del valor cresta. Cualquier inversión de polaridad después de que la corriente cae a cero, no debe ser mayor al 20 % del valor cresta.


Para impulsos rectangulares: valor cresta duración de la cresta

+20 %; -0 % +20 %; -0 %

Se tolera una sobreoscilación u oscilaciones si se prueba que la amplitud de su cresta no es mayor que el 10 % del valor. La duración total de un impulso rectangular no debe ser mayor que 1,5 veces la duración de la cresta y la inversión de polaridad debe limitarse a 10 % del valor cresta.

25.3

Medición de la corriente de prueba

La corriente de prueba debe medirse con un dispositivo que cumpla con el procedimiento indicado en NMX-J-271/2-ANCE.

25.4

Medición de la tensión durante pruebas con corriente de impulso

Las tensiones generadas a través del objeto bajo prueba durante las pruebas con altas corrientes de impulso deben medirse con un dispositivo para medir tensiones de impulso que cumpla con el procedimiento indicado en NMX-J-271/2-ANCE. NOTA - La corriente de impulso puede inducir tensiones considerables en el circuito de medición de tensión, causando errores significativos. Como verificación, se recomienda que el conductor que normalmente conecta el divisor de tensión con la terminal "viva" del objeto bajo prueba se desconecte de este punto y se conecte a la terminal de tierra del objeto bajo prueba, pero manteniendo aproximadamente la misma espira. Alternativamente el objeto bajo prueba se puede poner en corto circuito o reemplazar por un conductor metálico sólido. La geometría del circuito de prueba debe modificarse hasta lograr que la tensión medida cuando el generador de corriente de impulso sea descargado bajo cualquiera de las condiciones anteriores, resulte despreciable en comparación con la tensión en el objeto bajo prueba, al menos durante la parte de interés del impulso para la evaluación de los resultados de prueba.

SECCIÓN NUEVE PRUEBAS COMBINADAS Y COMPUESTAS 26

PRUEBAS DE TENSIÓN COMBINADA

Una prueba de tensión combinada es aquella en la que dos fuentes separadas, que generan tensiones referidas a tierra son conectadas a dos terminales del objeto bajo prueba (por ejemplo: un interruptor abierto, véase la figura 15a). En tal prueba, se pueden combinar dos cualesquiera de las siguientes tensiones: impulso por rayo, impulso por maniobra, tensión directa o tensión alterna a la frecuencia del sistema. La tensión de prueba se caracteriza por su amplitud, por un tiempo de retardo ∆t, por la forma de onda, valor cresta y polaridad de cada componente.


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Cuando se realizan pruebas con tensión combinada en equipo de interrupción estas tienen como objetivo simular la condición en la cual, para la posición "abierta", una de sus terminales está energizada a la tensión de frecuencia del sistema especificada y la otra terminal está sujeta a una sobretensión por rayo ó una sobretensión por maniobra. El circuito de prueba debe simular esta situación tanto para el aislamiento interno como para el externo. En casos especiales la norma correspondiente al producto puede permitir que la tensión a la frecuencia del sistema sea simulada por medio de impulsos por maniobra con una forma de onda adecuada.

26.1

Valor de la tensión de prueba U

El valor de la tensión de prueba U es la máxima diferencia de potencial entre las terminales energizadas del objeto bajo prueba (véase la figura 15b).

26.2

Tiempo de retardo ∆t

El tiempo de retardo ∆t de una tensión combinada es el intervalo de tiempo entre los instantes en que sus componentes alcanzan sus valores cresta, medidos desde el instante de una cresta negativa (véase figura 20). Tiene una tolerancia de ± 0,05 Tpmax, donde Tp es el tiempo a la cresta o el tiempo de frente para un impulso y un cuarto de ciclo para una tensión alterna y Tpmax es el valor mayor de Tp de las dos componentes. Se dice que dos tensiones de una prueba de tensión combinada de impulsos están sincronizadas cuando su tiempo de retardo ∆t es cero dentro de las tolerancias especificadas.

26.3

Formas de la tensión real

Debido al acoplamiento entre los dos sistemas de generación, las formas y amplitudes de las dos componentes de una prueba de tensión combinada difieren de las producidas por dichas fuentes cuando se utilizan en forma separada. Por lo tanto, deben medirse en combinación y preferentemente por medio de sistemas de medición separados y referenciados a tierra. Cada sistema de medición debe ser capaz de medir la forma de onda de ambas componentes para evitar errores al registrar su influencia mutua. Las desviaciones máximas permisibles con respecto a la forma de la tensión especificada, deben ser establecidas por la norma correspondiente al producto. NOTA - Debe tomarse en cuenta que en caso de una descarga disruptiva que ocurra en una prueba de tensión combinada, ambas fuentes de tensión actuarán directamente una contra la otra cuando no existan elementos de protección adicionales (por ejemplo resistores o electrodos de protección) en el circuito. En cualquier caso la distribución de tensión entre las dos fuentes de tensión cambiará completamente cuando se presente una descarga disruptiva.

26.4

Montaje del objeto bajo prueba

El montaje del objeto bajo prueba, particularmente con respecto a las estructuras puestas a tierra debe especificarse por la norma correspondiente al producto.

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26.5

Factores de corrección atmosféricos


En una prueba de tensión combinada, los factores de corrección atmosféricos relativos a la componente de valor más alto han de aplicarse al valor de la tensión de prueba.

27

PRUEBAS COMPUESTAS

Una tensión compuesta es una tensión que resulta de dos diferentes fuentes de tensión conectadas adecuadamente y aplicadas cada una a una terminal del objeto bajo prueba respecto a tierra. La definición de sus parámetros se deja a la norma correspondiente al producto. NOTA - Las pruebas compuestas se pueden también realizar aplicando fuentes de tensión e impulsos de corriente al objeto bajo prueba.

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APÉNDICE A (Normativo)


TRATAMIENTO ESTADÍSTICO DE LOS RESULTADOS DE PRUEBA

A.1

CLASIFICACIÓN DE LAS PRUEBAS

Para propósitos de evaluación estadística, los procedimientos de las pruebas de descarga disruptiva se dividen en tres clases. A.1.1

Clase 1: Pruebas de niveles múltiples

En una prueba clase 1, se aplican mi esfuerzos de tensión sustancialmente iguales (por ejemplo impulsos por rayo) en cada uno de los n niveles de tensión Ui (i=1,2,...,n). Aunque generalmente este procedimiento se emplea con tensiones de impulso, algunas pruebas con tensiones alternas y directas también caen dentro de esta clase. Los resultados de prueba son los n números mi de aplicaciones de tensión y los correspondientes números di de descargas disruptivas a cada nivel de tensión Ui A.1.2

Clase 2: Pruebas subir y bajar

En una prueba clase 2, se aplican n grupos de m esfuerzos de tensión sustancialmente iguales, a los niveles de tensión Ui. El nivel de tensión para cada grupo sucesivo de esfuerzos se aumenta o disminuye por una cantidad pequeña ∆U de acuerdo al resultado del grupo de esfuerzos previos. Generalmente se utilizan dos procedimientos de prueba. El procedimiento de aguante, cuyo objetivo es determinar los niveles de tensión de bajas probabilidades de descarga disruptiva, y el procedimiento de descarga, con el cual se determinan los niveles de tensión correspondientes a altas probabilidades de descarga disruptiva. En el procedimiento de aguante, si no se presenta descarga disruptiva en un grupo de m aplicaciones de tensión el nivel de tensión se incrementa en una cantidad ∆U, de otra manera, la tensión se disminuye en la misma cantidad. En el procedimiento de descarga, si se presentan uno o más aguantes, el nivel de tensión se incrementa en ∆U, si no, se disminuye en la misma cantidad. Cuando m = 1, los dos procedimientos llegan a ser idénticos y corresponde a la prueba de tensión de descarga disruptiva 50%, subir y bajar. Para determinar las tensiones correspondientes a otras probabilidades de descarga disruptiva, se utilizan pruebas con otros valores de m. Los resultados son los números ki de grupos de esfuerzos aplicados a los niveles de tensión Ui . El primer nivel Ui que se toma en cuenta es en el cual se aplicaron al menos dos grupos de esfuerzos. El número total de grupos útiles es n = Σki . A.1.3

Clase 3: Pruebas de descarga sucesiva

En una prueba clase 3, se aplica n veces un procedimiento que conduzca a una descarga disruptiva en el objeto bajo prueba. La tensión de prueba se puede incrementar continuamente hasta que se presente una descarga disruptiva o se mantiene constante a algún nivel hasta que se observe una descarga disruptiva. Los resultados son los n valores de tensión Ui o tiempo ti al cual se presentó la descarga disruptiva.

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Las pruebas anteriores se efectúan con tensiones alternas, directas o de impulso. Las pruebas en las cuales la descarga disruptiva se presenta en el frente del impulso, caen dentro de esta clase.

A.2

COMPORTAMIENTO ESTADÍSTICO DE LA DESCARGA DISRUPTIVA

Cuando la probabilidad p, de una descarga disruptiva durante un procedimiento de prueba dado depende sólo de la tensión de prueba, U, puede caracterizarse el comportamiento del objeto bajo prueba por medio de una función p(U) determinada por los procesos del desarrollo de la descarga. En la práctica, esta función, la función de probabilidad de la descarga disruptiva, puede representarse matemáticamente por expresiones que dependen de al menos dos parámetros U50 y z. U50 es la tensión con 50 % de probabilidad de descarga para la cual p(U)= 0,5 y z es la desviación convencional; z = U50 – U16 donde U16 es la tensión para la cual p(U)= 0,16. NOTAS 1 Ejemplos de p(U) pueden derivarse de las funciones de distribución de probabilidad Gaussiana (o normal), de Weibull o de Gumbel. La experiencia muestra que para 0,15 < p < 0,85 la mayoría de las distribuciones teóricas se pueden considerar equivalentes. Distribuciones especiales de Weibull y Gumbel son aproximaciones aceptables a una distribución Gaussiana dadas U50 y z para p entre 0,02 y 0,98. Más allá de estos límites se dispone de muy poca información. 2 Algunas veces p es una función de dos o más parámetros, por ejemplo, U y dU/dt. En tales casos no se puede usar una función simple para describir p. En la literatura técnica se pueden encontrar detalles de esos casos.

La función p(U) y los parámetros U50 y z pueden determinarse de pruebas con un gran número de aplicaciones de tensión, asegurándose que las características del objeto bajo prueba permanecen constantes durante las pruebas. En la práctica, el número de aplicaciones de la tensión es generalmente limitado y las estimaciones de U50 y z basadas en una forma supuesta de p(U) están sujetas a incertidumbres estadísticas.

A.2.1

Límites de confianza y error estadístico

Si un parámetro y se estima de n resultados de prueba, pueden definirse límites de confianza superior e inferior yU y yL con la probabilidad C de que el valor verdadero de y está dentro de estos límites. C es llamado el nivel de confianza y la media del ancho de la banda de confianza er=( yU- yL)/2 se llama el error estadístico. Generalmente C se toma como 0,95 (ó 0,90) y los límites correspondientes se llaman los límites de confianza 95 % (ó 90 %). El error estadístico er depende tanto de n como del valor de la desviación convencional z. Cuando sea posible, la desviación convencional z debe estimarse de pruebas realizadas bajo condiciones realistas. En general, a mayor número de pruebas realizadas, mejor será la estimación de z. Sin embargo, debe recordarse que durante series de pruebas de larga duración, las condiciones ambientales pueden cambiar en un valor que cancele la ganancia en precisión por aumentar el número de pruebas. Ya que no es posible una estimación precisa de z a partir de series de pruebas limitadas, generalmente la norma correspondiente al producto da valores estimados de los resultados de muchas pruebas realizadas en forma conjunta. El error estadístico er puede combinarse con las estimaciones de otros errores (por ejemplo errores de medición) para definir los límites del error total para la determinación de un parámetro particular.

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A.3

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DE PRUEBA


Esta capítulo es aplicable a los casos en los cuales los resultados de pruebas se pueden considerar como estimados independientemente, como por ejemplo, en donde el n-ésimo resultado no está influenciado por lo que ocurre en las (n-1)-ésima o (n-j)-ésima pruebas. A.3.1

Tratamiento de resultados de pruebas clase 1

En este caso la frecuencia de la descarga fi = di/mi a un nivel de tensión Ui se toma como un estimado de la probabilidad de descarga p(Ui) al nivel de tensión Ui. Las n estimaciones de p(Ui) obtenidas en una prueba de clase 1 pueden ajustarse a una función de distribución de probabilidad supuesta p(U) y determinar los parámetros U50 y z. Esto se puede hacer, graficando fi contra Ui en papel gráfico especialmente diseñado para que la gráfica sea una línea recta cuando la probabilidad se estima de acuerdo a una función de distribución de probabilidad particular p(U). Un ejemplo bien conocido es el papel probabilístico normal o Gaussiano el cual da una línea recta para estimaciones conforme a la función de distribución Gaussiana: u

[

2

2

]

p(U) = (1/z 2 π ) ∫ exp − (u − U50 ) /2z du −∞ NOTA - Las hojas de probabilidad normal no incluyen en la escala de la ordenada los valores p=0 o p=1. Por lo anterior, no pueden ser graficadas directamente las pruebas con niveles de tensión que causen solo descargas di =mi o con los cuales no exista ninguna descarga di =0. Una forma posible de utilizar estos resultados es combinarlos con valores obtenidos para un nivel de tensión adyacente y graficarlos como la tensión media ponderada.

Alternativamente se pueden utilizar técnicas analíticas de ajuste como el método de mínimos cuadrados o el de máxima verosimilitud (véase A.4), para determinar U50, z y los límites de confianza de estas estimaciones, En cualquier caso, se deben utilizar métodos adecuados (tales como el de los coeficientes de regresión convencional o los límites de confianza) para verificar si la función de probabilidad supuesta se ajusta con los puntos medidos con suficiente precisión. En la literatura técnica correspondiente se hace referencia a esto. Como una guía general, el error estadístico tiende a variar inversamente con la raíz cuadrada del número mi de aplicaciones de tensión a cada nivel e inversamente al número n de niveles utilizado. Nótese también que si los valores de fi difieren de cero y de la unidad, con 10 aplicaciones de tensión (m = 10) para cada uno de 5 niveles (n=5) los límites de confianza a 95% son: Para U50: * * (U 50 − 0,75z * ) ≤ U50 ≤ (U50 + 0,75z * )

y para z : 0,4z * ≤ z ≤ 2,0z *

en donde U*50 y z* son las estimaciones de U50 y z obtenidos del ajuste de los resultados de prueba para una función p(U) de distribución de probabilidad de descarga supuesta. Adicionalmente, el error estadístico tiende hacia valores bajos para estimaciones de Up en la vecindad de p=0,5 ó 50 %.

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A.3.2

Tratamientos de resultados de las pruebas clase 2

Una prueba Clase 2 proporciona un estimado de Up, que es la tensión a la cual la probabilidad de descarga disruptiva es p. U*p , el estimado de Up, está dado por:


(

)

* U = ∑ ki Ui n p

donde ki, es el número de grupos de esfuerzos aplicados al nivel de tensión Ui . Para una fórmula más precisa ver la Literatura Técnica. Para evitar errores apreciables, el nivel más bajo de tensión a considerarse no debe diferir de U*p por más de 2∆U. El procedimiento de aguante descrito en A.1.2, proporciona un estimado de Up, para una probabilidad de descarga disruptiva p dada por: p =1 − (0,5)

1/m

Mientras que con el procedimiento de descarga se determina Up para:

p = (0,5)

1/m

Los valores de p, para los cuales Up puede estimarse en pruebas con el método subir y bajar, están limitados por el requisito de que m debe ser un entero. En la tabla A1 se dan algunos ejemplos.

TABLA A1.- Ejemplo de valores de p m= p= p=

70 0,01 0,99

34 0,02 0,98

14 0,05 0,95

7 0,10 0,90

4 0,15 0,85

3 0,20 0,80

2 0,30 0,70

1 0,50 0,50

Procedimiento de aguante Procedimiento de descarga

Existen también procedimientos para estimar z y sus límites de confianza, sin embargo no se recomiendan para su uso general.

A.3.3

Tratamiento de resultados de las pruebas Clase 3

El resultado de una prueba Clase 3 es generalmente una serie de n valores de tensiones Ui con los cuales se determinan los parámetros U50 y z de una función de probabilidad de descarga disruptiva. Para una distribución Gaussiana (o Normal), las estimaciones de los parámetros U50 y z, están dadas por; * = ∑Ui n U 50

z* =

(

∑ U − U* i 50

)

2

(n − 1)

Para otras distribuciones, emplear el método de máxima verosimilitud para estimar U50 y z (véase A.4). Las mismas expresiones y métodos se aplican a los casos donde se tienen que analizar los tiempos ti a los cuales se presenta la descarga disruptiva.

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Los límites de confianza para las distribuciones Gaussianas, pueden determinarse usando las distribuciones t de Student o la Chi-cuadrada de acuerdo a lo descrito en la literatura técnica.


Como un ejemplo, en el caso de una distribución Gaussiana, los límites de confianza al 95% para los estimados de U50 y z obtenidos de una prueba con n = 20 son:

(U *50 − 0,47z *) ≤ U50 ≤ (U *50 +0,47z *) y

0,76z* ≤ z ≤1,46z *

A.4

APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE VEROSIMILITUD

Los métodos de verosimilitud pueden emplearse para el análisis de los resultados de todas las clases de prueba anteriormente descritas. Estos métodos permiten la estimación de U50 y z y por lo tanto de Up una vez que se selecciona una función p(U; U50,z) de distribución de probabilidad de descarga. Además es posible usar todos los resultados obtenidos y determinar los límites de confianza correspondientes a cualquier nivel de confianza C deseado. A.4.1

La función de verosimilitud

Para las pruebas clase 1 y clase 2, se conocen el número de descargas di y el número de aguantes wi que ocurren a cada nivel de tensión Ui. Si se conoce o supone la forma de la función p(U; U50, z) de distribución de probabilidad de descarga, la probabilidad de una descarga en el nivel Ui es p(Ui;U50, z) y la probabilidad de un aguante es (1-p(Ui;U50,z)). Entonces, la función de verosimilitud Li correspondiente a di descargas y wi aguantes que ocurren a un nivel de tensión Ui, es:

(

) (

(

))

Li = p U i ; U50 z d i 1 − p U i ; U50 , z w i

Como Ui, di y wi son conocidos, Li es una función que sólo depende de U50 y z. La verosimilitud de un grupo completo de resultados que abarque n valores de Ui, es entonces:

(

L = L1L2....Li....Ln = L U 50 , z

)

Para pruebas Clase 3, cada nivel de tensión Ui que aparece en los resultados, corresponde a una descarga disruptiva. En general un nivel de tensión Ui se presenta mi veces, donde mi ≥ 1. La verosimilitud L es entonces:

(

L = f U1 ; U 50 , z

) f (U m1

2

; U 50 , z

en donde:

f = dp/du

)

m1

(

...f U m, U 50,z

)

mn

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En la literatura pueden encontrarse métodos para calcular L de grandes conjuntos de resultados, considerando grupos de resultados que caen dentro de un número de intervalos de tensión.


A.4.2

Estimación de U50 y z

Las mejores estimaciones de U50 y z son los valores U∗50 y z∗ que maximizan a L. Estos valores se determinan frecuentemente mediante el uso de una computadora para realizar cálculos repetitivos de L para valores supuestos de U∗50 y z∗ . Fijando U∗50 y z∗ puede determinarse Up correspondiente a cualquier valor deseado de probabilidad de descarga p, empleando la función de distribución de probabilidad de descarga supuesta con U50 =U∗50 y z=z∗. En la literatura pueden encontrarse métodos para determinar los límites de confianza de U*50 y z*. Para el caso de C = 0,9, estos límites de confianza se determinan de la ecuación L (U50; z) = 0,1 Lmax .

APÉNDICE B (Normativo) PROCEDIMIENTOS PARA LA PRUEBA DE CONTAMINACIÓN

B.1

PRODUCCIÓN DE LA NIEBLA SALINA

B.1.1

Preparación de la solución salina

La solución salina se debe preparar de acuerdo a la salinidad requerida con sal (NaCl de pureza comercial) y agua común de la llave. La concentración debe estar dentro de ± 5 % de alguno de los siguientes valores: 2,5 g; 3,5 g; 5 g; 7 g; 10 g; 14 g; 20 g; 28 g; 40 g; 56 g; 80 g; 112 g; 160 g ó 224 g por litro de solución. La concentración puede determinarse midiendo la resistividad o la densidad de la solución de sal. En las figuras 16 y 17 se dan los valores de la resistividad y la densidad respectivamente, en función de la concentración de sal para 10 0C, 20 0C y 30 0C. B.1.2

Detalles del sistema de aspersión

La niebla se produce en una cámara de prueba por medio de cierta cantidad de nebulizadores tal como se muestra en la figura 18 y descritos en detalle más adelante. Cada nebulizador tiene dos toberas una actuando como salida de aire y la otra como salida de la solución salina. El aire comprimido fluye cruzando la solución salina produciendo una niebla muy fina. A las toberas de aire se les deben suministrar aire filtrado libre de aceite a una presión de 700 kPa por arriba de la presión atmosférica, con una tolerancia de ± 4 %. Las toberas de la solución salina deben alimentarse con la solución de sal especificada a una presión ajustada de tal manera que el flujo de la solución a través de cada tobera sea de 0,5 L/min ± 10 % durante el período de prueba; la tolerancia del flujo total para todos los nebulizadores es ± 5 % del valor nominal. Consecuentemente, la presión de la solución se debe mantener constante durante la prueba.


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Los nebulizadores se montan en dos columnas con hileras separadas 0,6 m entre si, las columnas serán paralelas al centro de la línea del objeto bajo prueba (una de cada lado), cada columna estará a 3 m del objeto bajo prueba y en el mismo plano, con los nebulizadores dirigidos directamente hacia los de la otra columna. Las hileras deben extenderse al menos 0,6 m más allá de los extremos de la sección aislante del objeto bajo prueba; el montaje puede ser vertical, horizontal o inclinado de acuerdo a lo indicado por la norma correspondiente, pero debe colocarse de manera que el nebulizador más bajo esté al menos 0,6 m arriba del nivel de piso.

B.2 PROCEDIMIENTO PARA EL PRE-DEPÓSITO DE CONTAMINANTE, EL RECUBRIMIENTO Y LA HUMECTACIÓN B.2.1

Preparación del material de recubrimiento

Debe utilizarse una de las dos siguientes composiciones de la suspensión: a)

-

100 g Kieselgur (tierra diatomacea, diatomita); 10 g de dióxido de silicón altamente disperso, tamaño de partícula 2 µm a 20 µm; 1 000 g agua desmineralizada.

La conductividad volumétrica de la suspensión se ajusta agregando una cantidad adecuada de sal (NaCl) para obtener el valor seleccionado de la tabla siguiente, y que corresponda a la conductividad de la capa de referencia requerida. La suspensión obtenida debe aplicarse a la superficie del aislador para producir una capa de espesor apropiado que cumpla con la conductividad de referencia. Conductividad de referencia de la capa a 20 °C en µS (tolerancia ± 15 %)

7,5

10

15

20

30

40

60

80

Valores de la conductividad volumétrica correspondiente de la suspensión preparada a 20 °C en mS/cm.

2,25

3,0

4,5

6,0

9,0

12,0

18,0

24,0

b)

-

40 g Kaolin o Tonoko; 1 000 g agua desmineralizada.

La conductividad volumétrica de la solución se ajusta agregando una cantidad adecuada de sal (NaCl) para obtener la densidad de sal depositada de referencia requerida. La suspensión obtenida debe aplicarse a la superficie del aislador para producir una capa de espesor apropiado que cumpla con la densidad de sal depositada de referencia. B.2.2

Principales características de los materiales inertes

En la siguiente tabla se dan gamas de valores de las principales características de materiales inertes que definen los tipos Kieselgur, Kaolin y Tonoko que se usan en la preparación de las suspensiones:

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Granulometría en µm (distribución acumulada)

Peso de la composición en % de SiO2

Al12O3

Fe2O3

H2 O

16 %

50 %

84 %

Conductividad volumétrica a 20 0C en µS/cm

Kieselgur Kaolin

70-90 40-50

5-25 30-40

0,5-6 0,3-2

7-14 7-14

0,1-0,2 0,1-0,2

0,4-1 0,4-1

2-10 2-10

15-200 15-200

Tonoko

60-70

10-20

4-8

-

0,8-1,5

3-5

8-15

20-100


Material inerte

B.2.3

Procedimiento para el recubrimiento sólido y la humectación

La suspensión se deposita sobre la superficie limpia del objeto bajo prueba por medio de inmersión, aspersión o flujo. La capa resultante debe estar uniformemente distribuida lo más posible sobre toda la superficie aislante del objeto bajo prueba. Se deja secar el recubrimiento antes de iniciar la prueba.

B.3

MEDICIÓN DEL GRADO DE CONTAMINACIÓN

El grado de contaminación sobre la superficie del objeto bajo prueba se determina por el método dado en B.3.1 o por el método indicado en B.3.2. B.3.1

Conductividad superficial de la superficie aislante

Para determinar la conductividad superficial de la superficie, se mide la conductancia de fuga Gθ entre dos electrodos desnudos sobre el objeto bajo prueba. De esta conductancia se calcula la conductividad superficial utilizando un factor de forma derivado de la geometría de la superficie aislante, ver lo siguiente. Para obtener resultados consistentes, la tensión utilizada para medir la conductancia es de aproximadamente 2 kV/m de la trayectoria de fuga. La conductividad superficial Kθ se determina de: K θ = Gθ f

en donde f es el factor de forma dado por: L

f = ∫0

dx B( x )

en donde:

L dx B(x)

es la longitud total de la trayectoria de fuga; es la longitud de un elemento de la trayectoria de fuga, a una distancia x desde uno de los electrodos (0≤x≤ L); es el ancho o circunferencia de la trayectoria de fuga a una distancia x.

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Para determinar K20, la conductividad de la capa Kθ se corrige a 20 °C por medio de la fórmula siguiente:


K

20

=

1,6 1 + 0,03 θ

K

θ

en donde θ es la temperatura de la superficie del aislante en grados Celsius. NOTA - La determinación de la conductividad superficial por medio de la conductancia y el factor de forma, puede dar resultados incorrectos si la conductividad superficial no es razonablemente constante a lo largo de la longitud del objeto bajo prueba o en la parte de la longitud medida.

B.3.2 Cantidad equivalente de cloruro de sodio por centímetro cuadrado de la superficie aislante (S.D.D. mg/cm2) La superficie aislante contaminada o alguna parte de ella se lava con agua destilada, dicha agua se recolecta cuidadosamente. Se mide la resistividad del agua recolectada y se corrige a 20 0C. La cantidad equivalente C de cloruro de sodio en gramos por litro de solución se determina de la figura 16. La cantidad equivalente m de cloruro de sodio por unidad de superficie se determina en miligramos por centímetro cuadrado con: M = CV/A

en donde: A V

es el área de la superficie limpiada en centímetros cuadrados; es el volumen del agua recolectada en centímetros cúbicos.

APÉNDICE C (Normativo) CALIBRACIÓN DE DISPOSITIVO DE MEDICIÓN NO APROBADO POR MEDIO DE UNA CONFIGURACIÓN PUNTA/PUNTA

C.1

ARREGLO GENERAL DE UNA CONFIGURACIÓN PUNTA/PUNTA

El arreglo general de una configuración punta/punta es mostrado en la figura 19a (configuración vertical) o la figura 19b (configuración horizontal). Las varillas o puntas deben ser de acero o bronce, de sección cuadrada, y entre 15 mm y 25 mm, de lado teniendo un eje común entre los lados. Los extremos deben ser cortados en ángulo recto, con respecto al eje dejando los bordes afilados. La distancia de un extremo de la varilla de alta tensión a cualquier objeto aterrizado y las paredes, que no formen parte del plano de tierra, no debe ser menor a 5 m.

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C.2

VALORES DE REFERENCIA


La tensión de descarga disruptiva U0, para tensión directa positiva y negativa, referida a condiciones atmosféricas normalizadas, para cualquier configuración ya sea vertical u horizontal, esta dada por:

U0 = 2 + 0,534 d en donde:

U0 d

está en kilovolts es la distancia entre puntas en milímetros

La ecuación (C-1) es válida para: 250 mm ≤ d ≤ 2 500 mm 1 g/m3 ≤ h/δ ≤ 13 g/m3 Bajo estas condiciones se estima que la incertidumbre de la medición es menor a ± 3 %. La configuración punta/punta no debe usarse como un sistema de medición aprobado para distancia entre electrodos menores de 250 mm debido a la ausencia de predescargas (corona). No existe evidencia experimental que apoye su uso con distancias entre electrodos mayores de 2 500 mm.

C.3

PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN

Se ajusta la distancia d entre las puntas y se aplica la tensión incrementándola de tal manera que el intervalo de tiempo entre 75 % y el 100 % de la tensión de descarga disruptiva sea aproximadamente 1 minuto. Se registran diez lecturas de la tensión en el instante de la descarga disruptiva con el equipo de medición no aprobado y en calibración. La tensión referida a condiciones atmosféricas normalizadas, a la media de esos diez valores, se determina con la ecuación (C-1). Esta tensión debe corregirse a condiciones atmosféricas de la prueba de acuerdo con 11.2.

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FIGURAS

FIGURA 1.- Distancia mínima D de objetos energizados, conectados a tierra o ajenos al electrodo energizado de un objeto bajo prueba, durante una prueba de impulso positivo por maniobra o de corriente alterna a la tensión máxima U aplicada durante la prueba

Dimensiones en milímetros A = Tornillo de sujeción para tobera B = Tubo de suministro de agua C = Boquilla reemplazable

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FIGURA 2a.- Tobera tipo I

Dimensiones en milímetros A= Boquilla de plástico para reducir el riesgo de obstrucción por suciedad B= Empaque de hule C= Cubierta para bloquear el agua

FIGURA 2b.- Tobera tipo II

FIGURA 2c.- Tobera tipo III (solo detalles de la boquilla) NOTA- La longitud del chorro de agua que puede obtenerse depende del diámetro de la boquilla y de la presión de agua. A la presión óptima, que usualmente es entre 300 KPa y 400 KPa y dependiendo del acabado de la boquilla y del arreglo de los tubos suministradores, las longitudes aproximadas de los chorros que se obtienen con las toberas mostradas en las figuras 2a a 2c se dan en la siguiente tabla:

Tipo de boquilla

Diámetro del orificio

Longitud del chorro de agua

I y II

0,5

4

I y II

0,8

6

III

1,0

10

Cónica

1,0

9 - 11


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Tensión Impulso Alterna Directa

K 1+0,010 (h/δ-11) 1+0,012 (h/δ-11) 1+0,014 (h/δ-11)

Intervalo de humedad, g/m3 1 ≤ h/δ<15 1 ≤ h/δ<15 1 ≤ h/δ<13

Para valores h/δ mayores de 15 g/m3 pueden ocurrir errores del orden de –15 %

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FIGURA 3.- k como una función del cociente de la humedad absoluta h entre la densidad relativa del aire δ 1,0

m


m w

w 0,5 m=w

0 0

1

2

g

3

FIGURA 4.- Valores de los exponentes m para corrección por densidad de aire y w para corrección por humedad como una función del parámetro g: véase 11.2.3 NOTA- Los valores de los exponentes m y w han sido obtenidos de valores experimentales bajo diferentes condiciones. Sin embargo, estos valores están limitados a altitudes sobre el nivel del mar menores a 2 000 m. Para altitudes mayores a 2 000 m véase apéndice D.

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h g/m3 RH 100% 34 90%

35 32

80%

30

30 Humedad absoluta del aire


40

70%

28 25

20 de

15 T

o lb bu

m hú

a ur at r 16 pe 16 em

n ,e o ed

°C

26

60%

24 50%

22

20 40%

14

30%

12

10

2

4

6

8

10 20%

5

0

10%

0

5

10

15

20

25

30

35

°C

Temperatura ambiente - temperatura de bulbo seco

FIGURA 5.- Humedad absoluta del aire como una función de las lecturas de un termómetro de bulbo seco y bulbo húmedo; véase 11.5. También se dan curvas de humedad relativa


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FIGURA 6.- Impulso de rayo completo

FIGURA 7.- Impulso de rayo cortado en el frente


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FIGURA 8.- Impulso de rayo cortado en la cola

FIGURA 9.- Impulso de subida lineal cortado en el frente


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FIGURA 10.- Ejemplos de impulsos de rayo con oscilaciones o sobre oscilaciones a,b c,d e,f,g,h

El valor de la tensión de prueba esta determinado por una curva media (línea punteada). El valor de la tensión de prueba esta determinado por el valor cresta. No puede darse una guía general para determinar el valor de la tensión de prueba.


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FIGURA 11.- Curva tensión/tiempo para impulsos de forma prevista constante

FIGURA 12.- Amplitud máxima permisible de las oscilaciones en el frente de la onda


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FIGURA 13.- Impulso de maniobra completo

FIGURA 14a.- Impulso de corriente - exponencial


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FIGURA 14b.- Impulso de corriente-rectangular

FIGURA 15a.- Ejemplo de un circuito para pruebas de tensión combinada


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FIGURA 15b.- Ejemplo de las ondas de tensión durante las pruebas de tensión combinada donde se indica el valor de la tensión de prueba U.

FIGURA 16.- Resistividad de una solución de cloruro de sodio (NaCl) en agua, como una función de la salinidad para temperaturas de la solución de 10 ºC, 20 ºC y 30 ºC. NOTA- La salinidad esta expresada en gramos por litro determinada a una temperatura de 20 ºC.

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kg/L 1,15 t=10 ºC t=20 ºC

1,10 Densidad


t=30 ºC

1,05

1,00 0

5

150

100

200

250

g/L

Salinidad

FIGURA 17.- Densidad de una solución de cloruro de Sodio (NaCl) en agua, como una función de la salinidad para temperaturas de la solución t de 10 ºC, 20 ºC y 30 ºC. NOTA.- La salinidad está expresada en gramos por litro determinada a una temperatura de 20 ºC.


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A= Cuerpo de plexiglás. B= Cople estándar para tubo de diámetro interior de 8 mm (acero inoxidable) C= Ace0072o inoxidable (Cuerda estándar nominal de 6 mm con tubo barrenado de 1,6 mm). D= Nylon (Cuerda estándar nominal de 6 mm de longitud con tubo concéntrico de acero inoxidable). E= Tapón de plexiglás.

FIGURA 18.- Pulverizador de niebla salina; véase Apéndice A


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Dimensiones en milímetros

FIGURA 19 a.- Arreglo vertical de electrodos punta/ punta

dimensiones en milímetros

FIGURA 19 b.- Arreglo horizontal de electrodos punta/punta


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a) b)

Combinación de dos tensiones de impulso. Combinación de una tensión de impulso y una tensión alterna a frecuencia del sistema.

FIGURA 20.- Definición del tiempo de retardo ∆t

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BIBLIOGRAFÍA

IEC 60060-1(1989-11)

High voltage test techniques - Part 1: General definitions and test requirements.

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CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES

Esta Norma Mexicana es no equivalente (NEQ) con la Norma Internacional IEC 60060-1 (1989-11), "High voltage test techniques Part 1. General definitions and test requirements", si bien concuerda en lo básico, en esta norma se hace referencia a Normas Mexicanas, de acuerdo con lo que indica el Artículo 28 sección IV del Reglamento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, que a su vez varían con respecto de lo que la normativa internacional indica. Además en esta norma se consideran las instalaciones que se ubican en altitudes de hasta 3 000 m debido a las condiciones geográficas del país, mientras que la Norma Internacional se limita a altitudes de hasta 2 000 m.

APÉNDICE D (Informativo) CORRECCIÓN POR ALTITUD PARA ALTITUDES HASTA 3 000 m

D.1

GENERALIDADES

En el presente apéndice, se establece la metodología para determinar la corrección por altitud para el caso particular de altitudes hasta 3 000 m. Esta propuesta está basada en el trabajo experimental realizado por laboratorios localizados a diversas altitudes entre 0 m y 3 000 m. Asimismo los estudios comprendieron diversas configuraciones de electrodos en aire. Se ha comprobado que esta propuesta de corrección permite obtener una muy buena exactitud cuando se aplica al caso de impulsos de maniobra positivos. Es conveniente continuar con el análisis de los datos y con la realización de pruebas o experimentos en configuraciones prácticas o con equipos reales, particularmente en condiciones atmosféricas extremas.

D.2

CÁLCULO EMPÍRICO

De los resultados experimentales se ha establecido la siguiente expresión la cual relaciona la tensión de flameo a cualquier altitud (U) con la correspondiente a condiciones atmosféricas normalizadas (U0): ⎡ 0,8(1 + T(1 − δ ))(δ − 0,2g 0 )

U = U0 ⎢

⎣

(1 − 0,2g 0 )

⎤

+ 0,2⎥

⎦

En donde:

g0 se evalúa para δ = 1 (dado que g0 se obtiene a condiciones normalizadas) y está dado por: g0 =

U0

⎛ ⎝

500d ⎜1 +

k − 1⎞ 3

⎟ ⎠

En donde: d = distancia entre electrodos en aire

k= factor de electrodo

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δ es la densidad relativa del aire; y

T es un coeficiente dado por la ecuación siguiente:

⎞ ⎛ ⎟ ⎜⎜ 1 − 0,2g ⎟ ⎝ 0⎠

1,6 1 − 0,8g0


T = 1,4k

En la tabla D.1, se dan valores de k para diferentes configuraciones geométricas.

D.3

CÁLCULO GRÁFICO

Basados en la expresión general establecida en D.2, se pueden derivar las gráficas siguientes para algunas configuraciones más usuales, las cuales incluyen curvas para diversos valores de δ, y por medio de las cuales se puede determinar el valor del exponente m en función del factor g.

0,70 m

0,60

& & & & & &

= = = = = =

0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95

0,50

0,40

0,30

0,20

0,10 0,25

0,35

0,45

0,55

0,65

0,75 g

FIGURA D.1.- Dependencias del exponente m en función de g para una configuración punta-plano para diferentes valores de δ

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0,54 m


0,50

0,46

0,42

0,38

& & & & & &

0,34

= = = = = =

0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95

0,30

0,26 0,55

0,65

0,75

0,95

0,85 g

FIGURA D.2.- Dependencia del exponente m en función de g para una configuración punta-punta (con un claro igual a la altura del electrodo inferior) para diferentes valores de δ

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0,68 m


0,64

& & & & & &

0,60

= = = = = =

0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95

0,56

0,52

0,48

0,44

0,40

0,36

0,32 0,5

0,58

0,54

0,62

0,66

0,70

0,74 g

FIGURA D.3.- Dependencia del exponente m en función de g para una configuración conductor-ventana para diferentes valores de δ

TABLA D.1.- Configuraciones geométricas Configuración

φ 100 mm

φ100 mm

φ ≤ 50 mm D

D

factor k Claros D (m) S (m) Aisladores

D

1,55 m

S

φ ≤ 50 mm

D

D

S

S

Punta – plano 1,0

Conductor - plano 1,15

Conductor - ventana 1,2

Punta - punta 1,2 a 1,3

Conductor - punta 1,3 a 1,5

1a8 --con y sin

5 --sin

3 a 5,5 17 sin

5 1,67 a 5 con y sin

5 1,67 a 5 sin

NMX-J-271-1-ANCE Tecnicas de Prueba en Alta Tension Parte 1

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