Prueba de Rigidez Dieléctrica del Aceite
Introducción La prueba de rigidez dieléctrica es una prueba destructiva que se realiza a todo tipo de materiales aislantes con la finalidad de determinar su máxima capacidad para soportar los esfuerzos eléctricos que se originan al aplicar la tensión elé ctrica. Dado que esta prueba es destructiva, solo se debe realizar con probetas representativas (muestra) del material en prueba; ejemplo, una pequeña porción de aceite o un trozo de material aislante. La aplicación de esta prueba a los aceites dieléctricos de transformadores se realiza bajo la norma NMX-J-123 ANCE-2008, ANCE-2008, en ella se establece establece el método de prueba que se debe emplear y los criterios de evaluación de los resultados. El objeto de esta prueba es medir la tensión de ruptura del aceite en KV como un indicio de que sus características aislantes son adecuadas para su uso. Por lo anterior, a esta prueba también se le conoce como “Prueba de Tensión de Ruptura dieléctrica del aceite”. A la Tensión de Ruptura también se le conoce como Voltaje de Perforación y es el voltaje mínimo que genera una ruptura o perforación en un aislante, lo cual produce un paso de corriente. Se le denomina también Tensión Disruptiva. Además de la prueba de rigidez dieléctrica, un análisis completo del aceite comprende una serie de pruebas fisicoquímicas que brindan la información óptima (técnica y económica) necesaria determinar la calidad del aceite y sus efectos en el sistema de aislamiento. Algunas de esas pruebas son:
Color Tensión Interfacial Acidez. Gravedad Específica. Aspecto Visual Sedimentos Factor de Potencia @ 25° C y 100° C. Contenido de Humedad y determinación de % Humedad 7 Base Seca.
Objetivo de la práctica
Realizar de manera experimental la prueba de rigidez dieléctrica al aceite de transformador para asimilar el funcionamiento del equipo, así como comprobar que el aceite cumpla con las especificaciones eléctricas necesarias para ser usado de acuerdo a la normatividad.
Normatividad La práctica se realizó de conformidad a la norma NMX-J-123-ANCE 2008 Aceites minerales aislantes para transformadores – especificaciones, muestreo y métodos de prueba . Así como también el estándar ASTM D 877-87 Método de prueba para ruptura dieléctrica de voltaje de líquidos aislantes usando electrodos de disco .
Material y equipo de prueba La prueba se realizó a una muestra de aceite dieléctrico para transformadores. El equipo de prueba consiste en un equipo de medición de rigidez dieléctrica “De Lorenzo”
con una alimentación monofásica de 127 V y una capacidad de salida de hasta 90kV. Este equipo dispone de una cuba en la cual se sumergen dos electrodos de disco.
Procedimiento: 1. Verificar que la cuba y los electrodos en que se realizará la prueba estén libres de impurezas, de no ser así, efectuar la limpieza correspondiente. 2. Calibrar los electrodos cuidadosamente con un espaciamiento de 0.100 pulgadas entre ellos. 3. Incorporar el aceite que se probará homogeneizándolo mediante una agitación muy suave. 4. Verter el aceite dentro de la cuba lentamente cuidando que cubra todo el espacio de los electrodos; es decir, que no quede espacio de aire entre estos. 5. Colocar la cuba apropiadamente en el equipo de prueba y cerrar las puertas de seguridad. 6. Energizar el equipo y realizar las pruebas llevando incrementando el voltaje desde cero hasta la ruptura con incrementos de aproximadamente 3 kV/s. 7. Realizar 5 pruebas y registrar los resultados correspondientes.
Resultados En la siguiente tabla se resumen los resultados obtenidos de las cinco pruebas realizadas al aceite: Prueba Prueba No.1 Prueba No.2 Prueba No.3 Prueba No.4 Prueba No.5
Tiempo de ruptura 62 s 66 s 67 s 72 s 67 s
Voltaje de ruptura 33 kV 32 kV 33 kV 35 kV 33 kV
Análisis de los resultados
1. Primer criterio Primero se reslizó el cálculo alternativo que consiste en determinar el rango de los cinco rompimientos (el voltaje del máximo menos el voltaje del mínimo) y multiplicándolo por 3. Si dicho valor es mayor que el voltaje siguiente al menor, entonces la desviación estándar sería excesiva, por lo tanto, el aceite no presentaría valores promedio adecuados.
En nuestro caso, los datos ordenados de los voltajes de mayor a menor de las pruebas obtenidos son: Prueba Prueba No. 4 Prueba No. 1 Prueba No. 3 Prueba No. 5 Prueba No. 2
Así que el rango es:
−
Voltaje de ruptura 35 kV 33 kV 33 kV 33 kV 32 kV
35−32 3∗3∗3 < 32 3kV
Y multiplicándolo por 3, tenemos:
Por lo tanto, con este primer criterio se observa que no hay problema con los datos obtenidos de la prueba al aceite y parecen aceptables.
2. Segundo criterio El criterio de consistencia estadística calcula la media y la desviación estándar de los cinco rompimientos, empleando las siguientes fórmulas:
1 5 ∑=
1 √ 2 (∑= −5̅ )
̅
Donde: es la media de los cinco valores individuales es el i-ésimo voltaje de rompimiento s es la deviación estándar
/̅
Si la razón excede 0.1, es probable que la desviación estándar sea excesiva y que por lo tanto, el error promedio sea excesivo también.
En nuestro caso, los valores obtenidos son: 33.2
1.095
Y
̅ 0.033 <0.1
, por lo tanto, se concluye que los valores obtenidos de la prueba son
aceptables.
Conclusiones La prueba se completó satisfactoriamente y de los resultados obtenidos, así como su análisis, pudimos ver que los valores de rigidez en que se encuentra el aceite son aceptables.
Recomendaciones Además de la prueba de rigidez dieléctrica sería recomendable someter el aceite a las otras pruebas físico-químicas mencionadas en la introducción debido a que solo así sería posible dar una conclusión veraz acerca de las condiciones del aceite dieléctrico.
