00 E05 MANUAL DE CALIDAD [wp5]

OPERACIN Y MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA

CAPITULO 7

TIPOS DE MANTENIMIENTO

Actualmente se conoce una gran variedad de tipos de mantenimiento con su definicin respectiva para cada uno de ellos, as como su filosofa muy particular.

Como sera muy largo el poder enumerarlos y ms an el describirlos adecuadamente en este trabajo, es necesario omitir este aspecto a fin de poder reducir (relativamente) y manejar fcilmente el tipo de mantenimiento que requiere la Industria Elctrica Nacional.

La idea bsica del mantenimiento predictivo puede representarse por medio de las figuras 7.1.1 y 7.1.2; donde se aprecia en al Fig. 7.1.1, que el equipo despus de pasar su perodo de puesta en servicio reduce sus posibilidades de falla (fallas inmediatas) y entonces pasa a encontrarse dentro de su perodo de vida til, posteriormente el equipo envejece y crecen sus posibilidades de falla (perodo de envejecimiento). El mantenimiento predictivo tiende a reducir la cantidad de trabajo por realizar durante el perodo de vida til.

En la Fig. 7.1.2, podemos ver que mejorando las tcnicas de mantenimiento y reduciendo los costos de ste, se logra una productividad mayor.

Los principales objetivos por alcanzar son:

a) Establecer los requisitos de mantenimiento para todo el equipo.

b) Adecuada recoleccin y archivo de resultados obtenidos de inspecciones y pruebas conjuntamente con los anlisis para la determinacin de las condiciones del equipo.

c) En funcin de lo anterior, determinacin de los programas ptimos de mantenimiento.

d) Personal capacitado para realizar las tareas tanto directamente en el equipo como para el anlisis y control del mantenimiento.

Figura 7.1.1

Figura 7.1.2

a) ESTABLECIMIENTO DE LOS REQUISITOS DE MANTENIMIENTO

Para establecer los requisitos de mantenimiento del equipo deben considerarse tres criterios principales:

El criterio de "Crtico" contra no crticoEstablecer las condiciones de cada equipo con el proceso completo y las consecuencias de su falla en la operacin del sistema. El equipo que provoque serias consecuencias en la operacin del sistema, seguridad, produccin, costos, etc., es considerado "Crtico". Aquel equipo que su falla no tenga serias consecuencias sobre el sistema es considerado "No crtico".

Un programa de mantenimiento preventivo se realiza sobre el equipo "Crtico" y un programa predictivo se realiza sobre el equipo "No crtico".

El criterio de "Limites permisibles"

Comprende establecer valores, generalmente resultados de pruebas, que deben indicar cuando el equipo se acerca a una condicin lmite y que su condicin es peligrosa. Una reparacin o reposicin del mismo se hace necesaria.

El criterio de "Datos Fabricante"En ocasiones permite obtener informacin sobre lmites de vida esperada, o sugiere, intervalos de tiempo para mantenimiento en funcin del servicio del equipo.

Estos tres criterios deben considerarse para definir y establecer los requisitos de mantenimiento para cada uno de los equipos.

b) RECOLECCION, ANALISIS Y ARCHIVO DE RESULTADOS

Esto requiere contar con un archivo adecuado de historiales del equipo correctamente clasificado, revisiones y tcnicas de pruebas bien definidas con el fin de normalizar el criterio para los anlisis de los resultados obtenidos y confrontarlos con los anteriores para determinar correctamente las condiciones del equipo.

c) DETERMINACION DE LOS PROGRAMAS DE MANTENIMIENTO

Con el conocimiento de las condiciones del equipo y el establecimiento de los requisitos de mantenimientos se formarn los programas de mantenimiento sobre la base del mantenimiento de tipo predictivo. Es decir, el equipo que es considerado crtico, queda programado bajo el criterio del mantenimiento preventivo y es funcin de la condicin en que se encuentra tanto como por los requisitos de mantenimiento que han sido establecidos. El equipo que se considera "No crtico" queda programado dentro del criterio de mantenimiento predictivo, que es funcin de la condicin en que se encuentra y del conocimiento tcnico para establecer un perodo determinado para su prxima revisin y pruebas dentro del programa general de mantenimiento de la instalacin, tanto como los requisitos de mantenimiento que han quedado establecidos.

d) CARACTERISTICAS DEL PERSONAL DE MANTENIMIENTO

Personal capacitado para la realizacin y administracin del mantenimiento.

Esta condicin es necesariamente la ms delicada, pues requiere una preparacin y una conciencia de la necesidad de realizar correcta y eficientemente las tareas tanto como el reporte de lo realizado y de las pruebas efectuadas, que facilitaran posteriormente los anlisis y la programacin adecuada para el desarrollo del mantenimiento de tipo predictivo.

1. POLITICAS DE TIPO DE MANTENIMIENTO

La Poltica de Tipo de Mantenimiento est basada sobre el tipo de mantenimiento predictivo.

Definimos tres tipos principales de mantenimiento:

1.1 a) MANTENIMIENTO PREDICTIVO

1.2 b) MANTENIMIENTO PREVENTIVO

1.3 c) MANTENIMIENTO CORRECTIVO

1.1. MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Este tipo de mantenimiento tiene como finalidad combinar las ventajas de los dos tipos de mantenimiento (apartados 1.2 y 1.3) para lograr el mximo tiempo de operacin del equipo y eliminar el trabajo innecesario. Esto exige tcnicas de revisin y pruebas ms avanzadas para determinar con mejor certeza la condicin del equipo y un control ms riguroso para lograr la planeacin correcta y efectuar las revisiones verdaderamente necesarias.

1.2. MANTENIMIENTO PREVENTIVO

Este tipo de mantenimiento tiene como objetivo prevenir las interrupciones y fallas, al mismo tiempo que prolongar los tiempos de operacin por medio de inspecciones programadas y revisiones peridicas del equipo.

En general logra su objetivo pero actualmente se considera que los costos de este tipo de mantenimiento son relativamente elevados.

1.3. MANTENIMIENTO CORRECTIVO

Es el tipo de mantenimiento ms antiguo, puesto que permite operar el equipo hasta que la falla ocurra antes de su reparacin o sustitucin. Este tipo de mantenimiento requiere poca planeacin y control pero sus desventajas lo hacen inaceptable en grandes instalaciones, ya que todo el trabajo es hecho sobre una base de emergencia la cual resulta en un ineficiente empleo de la mano de obra y en excesivas interrupciones.

MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIADe todos es conocido que el transformador es un equipo que relativamente no tiene partes en movimiento.

Requiere de poco mantenimiento y es de lo ms confiable en el mbito del equipo elctrico.

Un buen mantenimiento del transformador debe caer en los tipos de mantenimiento que hemos esbozado en prrafos anteriores.

Por otra parte, este libro de transformadores intenta desarrollar ideas que permitan comprender con facilidad las pruebas y trabajos necesarios para un buen mantenimiento del equipo de transformacin.

1.1. MANTENIMIENTO PREDICTIVO

1.1.1. CROMATOGRAFIA DE GASES

TECNICA APLICADA PARA LA DETECCION DE FALLAS EN LOS TRANSFORMADORES POR ANALISIS DE GASES DISUELTOS EN ACEITE.La operacin del transformador con falla puede daarlo significativamente y es valioso poder detectar esta en una etapa inicial de desarrollo.

En caso de falla, se puede deducir su tipo y severidad, de acuerdo a la composicin de los gases y de la velocidad a la que se estn formando; en caso de falla que empieza los gases permanecen parcialmente disueltos en el lquido aislante y solo en casos especiales se encontrarn gases libres.

Los gases disueltos se dividirn entre las fases lquida y gaseosa por difusin; la difusin y el alcance de la saturacin toman tiempo durante el cual puede ocurrir algn dao serio no detectado. Los anlisis de muestras de aceite para determinar la cantidad y composicin de gases disueltos son un medio para detectar fallas.

ORIGEN DE LOS GASES COMBUSTIBLESLos principales materiales que constituyen el sistema de aislamiento de transformadores, son esencialmente, aceite, papel y cartn; la funcin de stos materiales es aislar los componentes del equipo que llevan corriente, del ncleo, el tanque y las estructuras de soporte, as como servir de refrigerante en el caso del aceite. Cuando stos componentes del aislamiento en pequeas cantidades, reaccionan qumicamente como consecuencia del calentamiento u otras condiciones dentro del transformador como es la presencia de agua, oxgeno, etc., originan otros productos algunos de los cuales son gases y debido a su menor densidad que el aceite tienden a desplazarce al nivel superior del mismo.

La composicin qumica de la celulosa, la cual constituye el cartn es (C12H20010)n en donde n vara de 300 a 750 aproximadamente, la frmula qumica de los compuestos parafnicos del aceite aislante es CnH2n+2 en donde n vara de 20 a 40. As mismo los compuestos aromticos y naftnicos del aceite estn formados tambin por tomos de carbono e hidrgeno, por lo tanto, la mayora de los gases generados estarn constitudos solo por tres elementos qumicos que son: CARBONO, OXIGENO E HIDROGENO.

FALLAS QUE ORIGINAN GASES COMBUSTIBLESLos gases en exceso presentes dentro del transformador se originan por algunas de las siguientes fallas:

CORONA O DESCARGA PARCIAL

PIROLISIS

ARQUEO

Cada una de stas tres condiciones discipan cantidades de energa en niveles muy diferentes entre s, es decir, la formacin de arco discipa ms energa que cualquiera de las otras dos y la falla de corona discipa la menor energa. Esta energa causa la degradacin de los materiales de aislamiento que son celulosa y aceite, ya que estn involucrados diferentes niveles de energa en cada uno de los procesos, esto significa que se generan diferentes productos en cada uno de ellos como consecuencia del deterioro del aislamiento. Los gases producidos por fallas son generalmente hidrocarburos de bajo peso molecular, hidrgeno y xidos de carbono. La degradacin del aceite produce hidrgeno e hidrocarburos mientras que la de papel produce xidos de carbono.

El aceite est formado por una gran variedad de compuestos cuyas molculas difieren en el nmero de tomos de Carbono y ramales que tienen cada una; los nicos elementos presentes en esos compuestos son el Carbono e Hidrgeno y estn estructurados con enlaces qumicos Carbono - Carbono y Carbono - Hidrgeno.

La energa para formar y por lo tanto para romper stos dos tipos de enlace es diferente, siendo mayor en el caso de los enlaces Carbono - Carbono.

La frmula desarrollada del aceite y de los gases de falla se puede escribir de la siguiente manera:

ACEITE

HHHHHHCnH2n+2)n n = 20 a 40

||||||

(C-C-C-C-C-C-C-C

||||||

HHHHHH

HIDROGENOH - H , H2

METANO

CH4

ETANO

C2H6

ETILENO

C2H4

ACETILENO

C2H2Son compuestos sencillos desde el punto de vista qumico.

CORONA EN EL ACEITE

HHHHHH H

|||||

C-C-C-C-C

|||||

HHHHHCH4

Al haber falla de corona en el aceite se tendr suficiente energa para producir nicamente hidrgeno ya que los enlaces carbono-hidrgeno requieren relativamente poca energa para romperse, si se rompen dos enlaces de ste tipo se forma hidrgeno. Si la energa involucrada en el proceso es mayor, se puede romper un enlace Carbono-Carbono de un extremo y se produce metano.

PIROLISIS DEL ACEITE

HHHHHHH H

||||||

H-C-C-C-C-C-CC2H4

||||||

HHHHHHCH4

Este es el paso siguiente en cuanto a la energa discipada, en ste tipo de falla se pueden distinguir dos etapas, la de alta y la de baja temperatura dependiendo de la cantidad relativa de energa que est disipando.

En baja temperatura se pueden romper enlaces interiores carbono-carbono en la molcula del aceite formndose metano y etano; con alta temperatura los enlaces carbono-hidrgeno del etano se rompen y se forma un doble enlace para producir acetileno e hidrgeno.

ARQUEO EN EL ACEITE

HHHHH

|||||H H

C-C-C-C-C-H

|||||

HHHHHC2H2

Esta es la condicin de mayor nivel de energa, aqu la caracterstica principal es la formacin de acetileno. Mientras ms energtico sea el proceso, se tendr la presencia de mayor nmero y cantidad de compuestos producidos, sin embargo, lo ms importante no es la cantidad de gases formados, si no la velocidad de aumento de cada uno de ellos.

Con la diferencia relativa de un anlisis a otro se puede sealar la magnitud del problema.

PIROLISIS DE LA CELULOSA

CO

(C12H20010)n

CO2

n = 300 a 750

La celulosa del papel es termodinmicamente inestable, es decir, siempre se est descomponiendo en presencia de calor, sin embargo y afortunadamente en la operacin normal de un transformador el deterioro es lento.

Cantidades considerables de bixido y monxido de carbono presentes en el aceite puede ser seal clara de que una falla est involucrando a la celulosa, por lo que es importante vigilar las relaciones bixido/monxido y monxido/bixido, ya que un alto valor en la primera puede indicar oxidacin del papel a alta temperatura en presencia de sufuciente cantidad de oxgeno, mientras un alto valor en la segunda relacin puede sealar que la celulosa se est descomponiendo rpidamente.

MUESTREO DE ACEITE PARA ANALISIS POR CROMATOGRAFIA DE GASESEl muestreo del aceite para anlisis por cromatografa de gases de efecta de manera diferente al que se realiza para anlisis fsico-qumicos y elctricos. La tcnica es sencilla y la muestra se toma en un recipiente totalmente hermtico a la atmsfera, tanto en su llenado como en el transporte al laboratorio; estos recipientes pueden ser una jeringa de vidrio o un cilindro de acero inoxidable.

Al tomar las muestras de aceite es necesario tomar ciertas consideraciones. Las conexiones entre el equipo a muestrear y el recipiente de muestreo deben ser hermticos para evitar contaminacin con la atmsfera. Si se contaminan las muestras con agua aire se puede llegar a conclusiones errneas. Es importante tomar muestras cuando el equipo est operando en condiciones normales para evaluar la velocidad de produccin de gas. El oxgeno presente disuelto en la muestra puede consumirse por oxidacin por lo que se deben cubrir de la luz los recipientes de muestreo transparentes utilizando papel aluminio.

En el laboratorio de la Planta Regeneradora de Aceite Aislante, se usan dos tipos de recipientes de muestreo que son:

Jeringa de vidrio de 100 ml con valvula de tres vias de acero inoxidable.

Cilindro o "bala" de acero inoxidable de 150 a 1000 ml.

MUESTREO CON JERINGAEl mtodo de muestreo con jeringa es adecuado independientemente de la forma de transporte de las muestras, puesto que las expansiones y contracciones provocadas por los cambios de temperatura del aceite sern absorbidas por los movimientos del mbolo de la jeringa.

El procedimiento para extraer la muestra se observa en la figura No. 7.1.3

MUESTREO CON CILINDRO O BALADada la resistencia de stos cilindros pueden ser transportados y usados repetidamente con un alto grado de confiabilidad durante un largo perodo de tiempo. Si la temperatura del aceite en el cilindro al momento del muestreo es menor que en el momento del anlisis, existir una presin dentro del cilindro que depender de la diferencia de temperaturas, la cual no debe exceder de aproximadamente 18(C, cuando la especificacin del cilindro de acero inoxidable sea para resistir 3000 lb/in2. Por otro lado, si la temperatura del aceite es mayor que en el anlisis, se producir un vaco como consecuencia de la contraccin del aceite y una cierta cantidad de gases se separan del aceite formando una burbuja. Por lo tanto es importante anotar la temperatura del aceite al muestrear.

El siguiente equipo es necesario para obtener de una manera conveniente una muestra de aceite de un transformador para el anlisis de gases disueltos. Ver figura No. 7.1.4.

a) Cilindros metlicos de muestreo en estuche de madera para envo.

b) Manguera de plstico larga con uniones metlicas para conectar el cilindro al tubo del adaptador.

c) Manguera de plstico corta con uniones de plstico para conducir el exceso de aceite al recipiente de desecho.

d) Adaptadores de tubo de varias medidas barrenados y con rosca para recibir las uniones metlicas de la manguera de plstico larga.

e) Recipiente para el aceite de desecho.

f) Llave para uniones.

g) Franela para limpiar el aceite derramado.

h) Hoja de informacin para el registro de datos pertinentes.

MUESTREO CON JERINGA

La jeringa debe ser de vidrio de aproximadamente 100 ml., con una vlvula de tres vas adaptada en el pivote.

El mbolo debe sellar perfectamente con el barril de la jeringa para evitar contaminacin del aceite al muestrear.

Primeramente, y despus de conectar la manguera flexible a la vlvula de muestreo del transformador se tiran aproximadamente dos litros de aceite, antes de conectar el otro extremo de la manguera a la vlvula de tres vas. Una vez hecho esto ltimo se realizan los siguientes pasos. Ver figura 7.1.3:

Figura 7.1.3

MUESTREO CON JERINGAS

a) Lavar las conexiones

b) Llenar e impregnar la jeringa con aceite

c) Vaciar la jeringa

d) Tomar la muestra

e) Desconectar la jeringa

Los pasos b) y c), deben efectuarse dos o ms veces hasta que no existan burbujas dentro de la jeringa al realizar el paso d).

La jeringa se coloca en un recipiente adecuado para su proteccin durante el transporte al laboratorio.

MUESTREO CON CILINDRO DE ACERO INOXIDABLEEl muestreo en cilindro de acero inoxidable requiere de la misma adaptacin en la vlvula de muestreo del transformador y dos tramos de manguera flexible uno de 6 mm. de dimetro interior y otro de 3mm. de dimetro interior.

Para tomar la muestra se realizan los pasos siguientes. Ver figura 7.1.4.

Figura 7.1.4

MUESTREO CON CILINDRO

a) El tramo de manguera de 6 mm. de dimetro interior, se conecta a la vlvula de muestreo del transformador y se deja fluir aproximadamente 2 lts. de aceite.

b) Se conecta el cilindro como en la figura mostrada, con la manguera ms delgada conectada al extremo superior.

c) Con el cilindro en posicin vergital se abre la vlvula del transformador y enseguida las vlvulas inferior y superior del cilindro en ese orden.

d) Con las tres vlvulas abiertas, se deja fluir aproximadamente 1 lt. de aceite.

e) Se cierra la vlvula superior del cilindro y enseguida la vlvula inferior. Finalmente se cierra la vlvula del transformador y se desconecta el cilindro.

f) Se agita el cilindro para comprobar que no existen burbujas de gas en su interior.

g) El cilindro se guarda en un recipiente adecuado para su traslado al laboratorio.

Al tomar una muestra de aceite de un transformador para anlisis de gases, es necesario anotar los datos que identifiquen a esta.

La secuencia establecida en el laboratorio para la realizacin del anlisis es la siguiente:

a) Recepcin de muestras de aceite

b) Extraccin de gases disueltos en la muestra

c) Anlisis cromatogrfico

d) Clculo de resultados

e) Diagnstico e informe

RECEPCION DE MUESTRAS DE ACEITEEl envo de muestras de aceite al laboratorio debe llevarse a cabo teniendo en cuenta el procedimiento (mtodo de muestreo) descrito antes.

EXTRACCION DE GASES DISUELTOS EN LA MUESTRAEsta extraccin se hace de acuerdo a la norma ASTM D-3612 y que consiste en someter a vaco la muestra para separar los gases del aceite y comprimirlos a presin atmosfrica para tomar una muestra.

ANALISIS CROMATOGRAFICOLa cromatografa de gases no solo se usa para separar, sino tambin como mtodo de identificacin y determinacin cuantitativa de cada componente, siempre que se renan ciertas condiciones.

El anlisis se lleva a cabo en un cromatgrafo de gases con dos detectores: ionizacin de flama y conductividad trmica; el primero para deteccin de gases hidrocarburos y el segundo para el resto de los gases como Oxgeno, Nitrgeno, Hidrgeno, etc. El aparato cuenta con un registrador, el cual traza una grfica de picos de acuerdo a la seal emitida por el detector para cada gas, y con un integrador electrnico para el clculo preciso del rea de los picos.

CALCULO DE RESULTADOSEl cmputo de las concentraciones de cada gas es hace por el mtodo aritmtico de estandarizacin externa.

DIAGNOSTICO E INFORMEPara la interpretacin del anlisis de gases y la traduccin de los resultados a trminos del estado del transformador, se aplican diferentes mtodos que son similares entre s, stos son:

METODO DE DORNENBURG

METODO DE NOMOGRAMA

METODO DE ROGERS

METODO DE DUVAL

METODO DE LA CSUS

METODO DE GASES CLAVE

METODOS DE INTERPRETACION DEL ANALISIS DE GASES

FORMATO 7.1.7

PAUTAS DE LA UNIVERSIDAD DEL ESTADO DE CALIFORNIALa CSUS establece un intervalo de normalidad y anormalidad para cada gas en particular proponiendo los siguientes valores.

PAUTAS PARA GASES COMBUSTIBLES

GASNORMALANORMALINTERPRETACION

H2

CH4

C2H6

C2H4

CO

CO2

N2

O2< 150 PPM

< 25 PPM

< 10 PPM

< 20 PPM

< 500 PPM

1000 PPM

> 80 PPM

> 35 PPM

> 100 PPM

> 1000 PPM

> 15000 PPM

N.A

N.A

> 0.5%ARQUEO,CORONA

CHISPORROTEO

SOBRCALENTAMIENTO LOCAL

SOBRECALENTAMIENTO SEVERO

SOBRECALENTAMIENTO SEVERO

SOBRECALENTAMIENTO

COMBUSTIBLES

TABLA 7.1.7a

FORMATO 7.1.8

CUANDO SE DEBE HACER UN ANALISIS CROMATOGRAFICO?

El muestreo inicial para anlisis cromatogrfico, se debe efectuar cuando aparezca la primer sospecha de operacin incorrecta del equipo.

De acuerdo al resultado del anlisis se indicar la frecuencia con la cual debe ser analizado el aceite del transformador en cuestin.

Una velocidad de aumento en la generacin de gases combustibles de aproximadamente 100 p.p.m. o ms durante un perodo de 24 Hrs. en base continua de carga relativamente constante, indica una condicin de deterioro y debe decidirse respecto si continua o no en operacin el transformador.

Cuando el resultado inicial indique operacin defectuosa, es necesario el segundo muestreo para un diagnstico correcto.

Para equipos de 240 KV, o ms es conveniente el muestreo una vez por ao en condiciones de operacin normales; y las veces que sea necesario cuando se presenten anormalidades.

El muestreo posterior ser tomando en cuenta la cantidad de gases combustibles en ppm de acuerdo con lo siguiente:

600 ppm analizar dentro de un ao

600 - 1500 ppm analizar dentro de los seis meses siguientes para establecer la tendencia de aumento.

1501-2500 ppm analizar dentro de los dos meses siguientes.

2501 ppm cuando menos cada semana.

Los Ingenieros que tienen a su cargo la operacin y mantenimiento de los transformadores de potencia, interpretan como operacin incorrecta cualquiera de los siguientes eventos:

a) Operacin del rel Buchholz.

b) Operacin de cualquiera de las protecciones elctricas primarias o de respaldo.

c) Alta temperatura.

1.1.2. TERMOGRAFIA INFRARROJA

La termografa est basada en que todos los cuerpos radian energa, cuya longitud de onda est ubicada en el espectro infrarrojo y el equipo de thermovisin es capaz de transformar las radiaciones emitidas por los cuerpos, en imgenes semejantes al de una televisin. Adems es posible cuantificar su contenido con precisin hasta dcimas de grados en escala de temperatura.

En el equipo de termografa, se ajustan las radiaciones que se reflejan de otros equipos que estn alrededor del objeto bajo estudio, tambin la radiacin que pudiera ser absorbida por la atmsfera o medio ambiente; considerando que entre ms cerca del visor infrarrojo este el objeto, la radiacin emitida ser aproximadamente igual a la de otros objetos cercanos.

Este equipo est integrado por una cmara o scanner, computadora, monitor, unidad de control, impresora de video a color, impresora de grficas a color y una videocasetera.

En la figura 7.1.9 se muestran los componentes de un equipo de termografa moderno.

Figura 7.1.9

COMPONENTES DE UN EQUIPO DE TERMOGRAFIA

1.1.3. DETECCION Y MEDICION DE DESCARGAS PARCIALES

1.1.3.1. INTRODUCCION

En la generalidad de los casos la falla severa de un dispositivo elctrico va asociada a una falla de sus aislamientos; aun cuando la tecnologa actual de materiales, los procesos de fabricacin y las pruebas a nivel laboratorio han mejorado los mrgenes de seguridad en los productos.

La necesidad permanente de mejorar la calidad y continuidad del servicio en los sistemas elctricos han propiciado el desarrollo de la metodologa que permita detectar oportunamente la posible existencia de fallas incipientes en los elementos que integran los equipos elctricos o, en el mejor de los casos, sin mayor efecto en su operacin.

Una de las tcnicas utilizadas, que se expone a continuacin de manera general, es la deteccin de descargas parciales en campo.

1.1.3.2. DEFINICION Y CLASIFICACI}

ON DE DESCARGAS PARCIALES

Las descargas parciales son descargas elctricas que ocurren dentro del sistema de aislamiento (slido, lquido, gaseoso o compuesto) de los equipos elctricos de manera que solamente puentea parcialmente el aislamiento entre los electrodos. Estas son descargas elctricas de alta frecuencia que se extinguen en un tiempo menor de 10-7 segundos.

Las descargas parciales se pueden clasificar en tres grandes grupos que son:

DESCARGAS PARCIALES INTERNAS.

DESCARGAS PARCIALES SUPERFICIALES.

DESCARGAS PARCIALES POR CORONA.

DESCARGAS PARCIALES INTERNASAparecen dentro de una cavidad gaseosa (hueco) o inclusiones de material extrao en el seno de un aislamiento slido, lquido o gaseoso, (Fig. 7.1.16a).

DESCARGAS PARCIALES SUPERFICIALESAparecen cuando existe una componente de campo elctrico paralela a la superficie del dielctrico. (Fig. 7.1.16b).

DESCARGAS PARCIALES POR CORONASe forman en la superficie de un conductor o electrodo cuando la intensidad de campo elctrico en dicha superficie excede la rigidez dielctrica del aire (30 KV/CM a 25(C y 760 MM Hg. (Fig. 7.1.16c).

Figura 7.1.16

TIPOS DE DESCARGAS PARCIALES

1.1.4. PRUEBAS FISICAS, QUIMICAS Y ELECTRICAS EN ACEITES AISLANTES

INTRODUCCIONCon el objeto de determinar la calidad de un aceite es necesario efectuar anlisis al mismo, as como entender qu se est midiendo y que criterio seguir con los resultados obtenidos. La finalidad de un aceite aislante usado en el equipo elctrico, ya sea transformadores o interruptores, es la de proveer un aislamiento elctrico adecuado y un medio refrigerante, o sea disipar el calor generado en el equipo. Como aislante elctrico tiene la finalidad de evitar la fuga de electrones desde los conductores ya que se caracteriza por la escasez de electrones libres en su estructura qumica.

a) PRUEBAS FISICAS

1. DENSIDAD

Es la relacin del peso de un volumen dado de una sustancia, al peso de un volumen igual de agua, la densidad vara con la temperatura de modo que se debe corregir cuando se mida a una temperatura que no sea la de referencia. La prueba consiste en utilizar un aparato de vidrio que se hace flotar en el lquido, llamado dencmetro el cual tiene una graduacin interna en la que se lee el valor que coincida con la superficie del lquido.

El uso de esta prueba es para identificacin de la muestra as como para la correccin de la tensin interfacial.

Con el resultado se puede determinar el tipo de aceite, ya que el naftnico tiene valores de alrededor de 0.88 y el tipo parafnico entre 0.84 y 0.86.

2. VISCOSIDAD

Al efectuar esta prueba se mide la fluidez del aceite. Se lleva a cabo usualmente en un aparato llamado viscocmetro Saybolt que contiene un orificio capilar estandarizado por el que se hace pasar una cantidad volumtrica de aceite determinada. El tiempo requerido es la viscocidad del aceite a la temperatura de prueba y se reporta como segundos Saybolt universales. La viscosidad es una caracterstica necesaria para conducir el calor generado en el equipo elctrico y as actuar como refrigerante.

El lmite mximo de viscosidad es de 60 SSU.

Un factor importante del aceite es la variacin de la viscosidad con los cambios de temperatura. A esto se le llama ndice de viscosidad. Un valor bajo de ndice de viscosidad indica grandes cambios de fluidez con la temperatura. En algunos casos se recomienda determinar dos valores de viscosidad a temperaturas diferentes para asegurar un buen ndice.

3. ASPECTO VISUAL

Es una prueba sencilla, pero puede ser de gran utilidad ya que fcilmente se determina el estado de un aceite. Este debe ser limpio, transparente y libre de sedimentos. Indica presencia de slidos, agua y otras partculas contaminantes.

4. TEMPERATURA DE INFLAMACION E IGNICION

La temperatura de inflamacin sirve para determinar si el aceite tiene constituyentes muy voltiles. Para efectuar esta determinacin, se coloca una muestra de aceite en una copa adecuada y se calienta lentamente pasando una pequea flama por la superficie de la muestra. La temperatura de inflamacin ser cuando el aceite desprenda vapores y se enciendan por primera vez. La temperatura de ignicin ser cuando se produzcan vapores suficientes para mantener encendida la muestra durante 5 segundos cuando menos. La copa abierta Cleveland es el aparato ms usual para esta determinacin.

La especificacin para el punto de inflamacin es de 150 a 165(C.

5. COLOR ASTM

La prueba de color no es una prueba muy importante, pero si de fcil determinacin. Para aceite nuevo la especificacin es de 0.5 mximo. El color de los aceites se incrementa con el uso, aunque muchas sustancias encontradas en transformadores, interruptores y reguladores lo incrementan. Si un aceite tiene un color de 6 slo se puede decir que no es nuevo, pero si en el transcurso de muchos aos adquiere un color de 4 y en un ao aumenta a 7, se puede decir que algo crtico ocurri y debe investigarse.

6. TEMPERATURA DE CONGELACION

Es la temperatura a la cual el aceite deja de fluir. Es necesario que el aceite tenga una baja temperatura de congelacin para asegurar que el aceite fluya an a temperaturas fras. En aceites naftnicos la congelacin se debe al aumento de la viscosidad de los constituyentes no cristalizables, pero en los aceites parafnicos se debe a la separacin de ltiz de cera que inhibe el flujo de aceite.

En esta prueba se utilizan tubos de vidrio adecuados, en donde se coloca un volumen determinado de muestra, con un termmetro de alcohol para medir temperaturas abajo de 0(C. El tubo de muestra se pone en un recipiente con una mezcla refrigerante, capaz de obtener - 40(C sin congelarse. La temperatura de la muestra se abate lentamente hasta que el aceite deja de fluir. En ese momento se toma la lectura del termmetro. En aceite parafnicos la espeficifacin indica -26( C o ms bajo.

7. ANALISIS ESTRUCTURAL

En un aceite es deseable una cantidad ptima de hidrocarburos aromticos. La aromaticidad se mide principalmente por medios ptimos de dispersin. Una forma de efectuar la prueba es utilizar un refractmetro tipo Abbe. Con los datos de viscosidad, densidad e ndice de refraccin se obtiene la constante de viscosidad-gravedad y la dispersin ptima especfica. Estos datos se llevan a la grfica triangular en la cual se leen los porcentajes de hidrocarburos aromticos, parafnicos y naftnicos. El contenido de aromticos es inversamente proporcional a las propiedades de gasificacin del aceite sin embargo una aromaticidad alta provoca un aumento en la formacin de lodos cuando el aceite est en operacin. Para el aceite nacional se ha encontrado la ptima concentracin de aromticos entre 8% y 12%.

8. TENSION INTERFACIAL

Es una medida de las fuerzas de atraccin entre las molculas de agua y del aceite en la interfase. Se expresa en dinas/cm. Es un medio para detectar contaminantes solubles y productos de oxidacin del aceite. Un valor de alrededor de 20 dinas/cm puede indicar que existen lados en el transformador. La determinacin de la tensin interfacial se efecta por dos mtodos principalmente: el de la gota de agua y el del anillo.

Mtodo del anillo, se utiliza un tensimetro. Se mide en l primeramente la tensin superficial de 50 ml. de agua destilada que debe ser 71 72 dinas/cm. Una lectura diferente puede indicar varias cosas: anillo sucio o desalineado, agua inadecuada o recipiente contaminado. Para medir la tensin interfacial del aceite, se sumerge el anillo en el agua, luego se agrega cuidadosamente una capa de 10 mm de aceite y se deja reposar 30 segundos. El anillo se hace ascender hasta que cruce la interface entre los lquidos, momento en el cual se toma la lectura en el aparato y se corrige con la densidad del aceite.

El mtodo de la gota se lleva a cabo con una jeringa micromtrica especial, un cristalizador y un soporte. Consiste en determinar el tamao de las gotas de agua que caen de la jeringa en aire y el tamao de gotas tambin de agua que caen de la jeringa dentro de la muestra de aceite. El tamao de la gota se lee en la jeringa por diferencia, tal como en un micrmetro. Este instrumento por su tamao y maniobrabilidad es ideal para realizar la prueba en el campo.

9. CONTENIDO DE PARTICULAS

Esta prueba tiene por objeto determinar la cantidad de partculas que contiene una muestra de aceite, el cual se hace pasar a travs de un filtro y se calcula el peso de impurezas retenidas relacionndolas con el volumen previamente determinado.

b) PRUEBAS QUIMICAS

1. NUMERO DE NEUTRALIZACION

Es la prueba qumica ms importante y conocida. Se le llama tambin ndice de acidez o simplemente acidez, puesto que consiste en determinar la cantidad de material alcalino necesario para neutralizar los cidos del aceite. Se sabe que el aceite durante su operacin normal sufre cambios en su composicin qumica, originndose perxidos, aldehdos y cidos orgnicos. La medida de la acidez nos indica el nivel de deterioro por oxidacin en un aceite. Para un aceite nuevo se considera como un buen valor el de 0.009 mgKOH/g. de aceite. (0.009 mg de hidrxido de potasio/gr de aceite).

2. NUMERO DE SAPONIFICACION

Esta prueba mide absolutamente todo el cido presente. Para llevarla a cabo se necesita un soporte, una bureta con un aparato para digestin y una placa para calentamiento. Se reflujan 20 gr. de muestra con 25 ml. de metil etil acetona y 25 ml. de solucin alcohlica 0.5N mientras se calienta. El punto final es la desaparicin del calor con HCL usando fenoftaleina como indicador. Esta prueba es usada con poca frecuencia por el tiempo necesario y dificultad para efectuarla.

3. PUNTO DE ANILINA

Es un mtodo rpido y directo para saber en forma general el contenido de hidrocarburos aromticos y el grado de refinacin de un aceite. Despus de calentar y disolver volmenes iguales de anilina y aceite, se deja enfriar y se toma la lectura cuando se separan totalmente las dos fases. La especificacin para aceite nuevo tipo naftnico es de 78(C y para aceite parafnico est en estudio.

4. CONTENIDO DE AGUA

El agua es uno de los enemigos principales del aceite. El mtodo usado ms comn para su determinacin es el de Karl-Fischer, usando un reactivo compuesto de bixido de azufre, piridina, metanol y yodo. Para calibrar el reactivo se efecta disolviendo la muestra de aceite en una mezcla de alcohol cloroformo y se titula con el reactivo. El aparato para la determinacin consta de dos partes: la celda o unidad de muestreo y el indicador o unidad de medicin. La principal dificultad de este mtodo se basa en el muestreo y su manejo, es decir, como obtener una muestra representativa y como introducirla a la celda para anlisis, sin contaminacin.

Otro mtodo para la medicin de humedad, en forma automtica y continua dentro de un flujo constante de aceite, es medir el punto de roco por medio de una celda y calcular el contenido de agua en el aceite con ayuda de las tablas de vapor de agua y la ecuacin de solubilidad de Henry. La determinacin de humedad es necesaria tanto en el producto final de la refinacin, como en los aceites usados y en los procesos de regeneracin y reacondicionamiento. El aceite antes de entrar al equipo elctrico en operacin debe tener una concentracin mxima de agua, dependiendo del voltaje de operacin del equipo.

Para equipos hasta 115 KV 15 ppm mximo

Para equipos hasta 230 KV 12 ppm mximo

Para equipos hasta 400 KV 10 ppm mximo

5. CONTENIDO DE INHIBIDOR

Esta prueba tiene por objeto determinar el contenido de inhibidor en aceite ya sea que est nuevo o usado. La determinacin puede ser cualitativa o cuantitativa. Los inhibidores o antioxidantes tienen como propiedad reaccionar con los perxidos y as destruirlos, disminuyendo con esto la velocidad de oxidacin. Sin embargo si hay corrosivos presentes, los inhibidores no pueden evitar que estos disuelvan el cobre que cataliza la peroxidacin.

Por lo tanto la sensibilidad de un aceite a la accin de los inhibidores puede considerarse como inversamente proporcional a la cantidad de corrosivos que tienen influencia en el factor de potencia. Los inhibidores por lo tanto se justifican cuando se agregan en aceites no corrosivos. Para aceite nacional Pemex el contenido de inhibidor debe ser cero.

Cuando los refinadores no pueden reducir la actividad corrosiva de los aceites, usan aditivos que reactivan la propiedad corrosiva del cobre cataltico disuelto por los corrosivos o pasivan la superficie de cobre metlico de manera que no reaccionen con l y lo disuelvan. En cuanto a los aceites de importacin de tipo naftnico, se ha tenido que agregar inhibidor en diferentes concentraciones debido a problemas en la refinacin, dando por resultado dos tipos:

Tipo I Hasta 0.08% en peso

Tipo II Hasta 0.3% en peso

6. CLORUROS Y SULFATOS

Esta determinacin es cualitativa y sirve para determinar la presencia de cloruros y sulfatos en aceites nuevos, los cuales son contaminantes y pueden existir en el aceite como resultado de fallas en la refinacin. La especificacin indica que no debe existir presencia de ellos.

7. AZUFRE TOTAL

El azufre es un contaminante en el aceite por lo que se debe determinar y observar que se cumpla con la especificacin de 0.1% mximo.

8. AZUFRE CORROSIVO

Como se ha dicho los aceites minerales pueden contener sustancias que causen corrosin bajo ciertas condiciones de uso. Esta prueba utiliza cobre metlico en contacto con aceite bajo condiciones preescritas. La especificacin indica que no debe existir azufre corrosivo.

c) PRUEBAS ELECTRICAS

1. TENSION DE RUPTURA

Por definicin la tensin de ruptura elctrica de un aceite aislante es una medida de su habilidad para soportar un esfuerzo elctrico. Esta prueba es la que ms frecuentemente se usa y es capaz de revelar dos cosas: la resistencia momentnea de un aceite al paso de la corriente y la relativa cantidad de agua libre, polvo, lodos o cualquier partcula conductora presente en la muestra.

Suponiendo que el aceite ha perdido alguna de sus propiedades aislantes, debido al agua, polvo, lodo o partculas conductoras suspendidas en l, es lgico que el papel aislante e impregnado y sumergido en el aceite sea igualmente afectado. En forma general se puede decir que la tensin de ruptura mide la presencia de agua y slidos en suspensin. La evaluacin final de un aceite en trminos de resultados de pruebas dielctricas, en la tensin de ruptura de un aceite es un ndice de buen manejo y uso del mismo. Para aparato de prueba con electrodos planos separados 2.5 mm la especificacin para aceite nuevo indica un valor de 30 KV mnimo.

Para aceite usado se toma un valor de 18 KV como aceite en malas condiciones y 25 KV o ms como aceite en buenas condiciones, aunque en la actualidad estos valores dependen del equipo de que se trate, de acuerdo al voltaje de separacin del mismo.

El aparato de prueba consiste en un transformador que proporciona el voltaje, con un regulador de voltaje, un voltmetro y una copa de prueba. Esta tiene dos electrodos planos con una separacin de 2.5 mm. La prueba se efecta llenando la copa con aceite hasta quedar sumergidos los electrodos; entonces se aplica un voltaje con un incremento sostenido de 3 KV/seg. hasta que ocurre un arco elctrico. Se anota la lectura a la cual ocurri ruptura. A cada copa se le efectuaran tres pruebas dejando reposar la muestra un minuto despus de cada prueba. Los valores obtenidos se promedian y el valor obtenido del promedio ser el representativo de la muestra. Y ser vlido si entre las lecturas no hay diferencia mayor de 5 KV.

Si se analiza una muestra muy sucia, la copa debe lavarse con solvente dielctrico, luego se calienta para eliminar la humedad del aire condensada debido al enfriamiento por la evaporacin del solvente. Se puede verificar la condicin de la copa realizando una prueba con gasolina seca, que debe dar un valor mayor de 32 KV. Tambin se ha generalizado el uso de electrodos semiesfricos, sin embargo en este caso el incremento constante de voltaje es de 0.5 KV/seg. y la especificacin es de 20 KV mnimo para aceite nuevo.

Aceite Degradados y Contaminados 10 - 28 KV

Aceite Carbonizados no Degradados 28 - 33 KV

Aceite Nuevo sin Desgasificar 33 - 40 KV

Aceite Nuevo Desgasificado 40 - 50 KV

Aceite Regenerado 50 - 60 KV

2. FACTOR DE POTENCIA

El factor de potencia es una prueba para evaluar la condicin del aceite desde el punto de vista dielctrico. El factor de potencia es la medicin del coseno del ngulo de prdidas. Mide las prdidas dielctricas a travs del aceite, lo cual ayuda a evaluarlo de acuerdo a su contaminacin o deterioro. El factor depende de la accin dipolar de los contaminantes y es mejor entre menor sea su valor puesto que la naturaleza propia del aceite es no-polar.

Un requisito que debe cumplir un buen aceite es la ausencia de agua y otros compuestos contaminantes para evitar la degradacin y la falla del aislante.

Un factor de potencia alto encontrado en aceites aislantes que estn dentro de transformadores sellados, se atribuye a la formacin de pequeas cantidades de compuestos que conducen electrones. En estos compuestos siempre se han encontrado trazas de cobre. La presencia de mercaptanos en el aceite que se usa en cables y transformadores sellados produce una reaccin con el xido de cobre (presentes en todas las superficies de cobre) y forma compuestos cuprosos solubles en el aceite que elevan el factor potencia. Por lo mismo para que el factor de potencia no se eleve rpidamente cuando un aceite est en operacin, ste no debe de contener corrosivos. La especificacin para aceite nuevo es 0.05% a 25(C y 0.3% a 100(C. para aceites en servicio el criterio a seguir vara de acuerdo al nivel de aislamiento y capacidad del transformador.

3. TENDENCIA A LA GASIFICACION

Entre las propiedades elctricas del aceite, la nica que est afectada por el tipo de hidrocarburo que lo constituye es la tendencia a gasificar. Los aceites con un contenido adecuado de aromticos, al ser sometidos a un campo elctrico tienen la cualidad de reabsorver el gas formado mientras que los aceites con un contenido menor de dichos aromticos se caracteriza por una emisin continua de gas, lo cual se vuelve crtico tratndose de equipo elctrico.

Todos los aceites bajo tensin elctrica apreciable forman un producto slido llamado cera X. Este material fomenta la gasificacin aumentando el factor de potencia, aunque hasta ahora no se ha determinado como lo efecta. Por esto no es deseable la formacin y presencia de esta cera X. An cuando no hay especificacin para esta prueba, se considera que el aceite debe absorber hidrgeno.

4. RESISTIVIDAD

La resistividad o resistencia especfica, es la relacin de un gradiente de potencial de corriente directa en volts por centmetro cuadrado en un instante dado de tiempo, bajo condiciones preescritas, esto es numricamente igual a la resistencia entre caras opuestas de un centmetro cbico de aceite. La resistividad de un aceite es una medida de sus propiedades dielctricas. Una resistividad baja refleja contenido de iones libres y partculas formadas de iones. De acuerdo a lo anterior y como carece de especificacin, un aceite ideal sera aquel que tuviera un valor mayor de 250 x 106 M-cm.

5. IMPULSO ELECTRICO

El valor de impulso elctrico en aceites aislantes es una propiedad dielctrica especial. La habilidad de un aceite aislante para soportar sobrevoltajes transitorios ha tomado gran importancia para determinar el uso en transformadores que operan en alto voltaje. El valor aceptable de esta prueba an no se ha establecido, pero se ha propuesto un valor de 145 KV mnimo.

1.2. MANTENIMIENTO PREVENTIVO

1.2.1 PRUEBAS DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA

A manera de introduccin, en este tema se tratar de describir los procedimientos recomendados, mostrando tablas y grficas con valores tentativos y no determinantes para la medicin de la resistencia de aislamiento en Transformadores de Potencia, ya que sta se obtendr de acuerdo a la experiencia de la persona y de las pruebas peridicas a que se somete el equipo durante sus mantenimientos programados. El objetivo que se pretende con este tema es el de proporcionar los elementos necesarios para unificar los criterios, en la determinacin de las condiciones que guardan los materiales que integran los aislamientos de los equipos elctricos, mediante la prueba llamada Resistencia de Aislamiento.

Para ello se define y describe en trminos generales la Resistencia de Aislamiento; se revisan los factores que la afectan o cambian, y se recomienda el uso de mtodos y conexiones para medirla, junto con las precauciones necesarias para evitar resultados errneos.

Adicionalmente se sealan bases para interpretar los resultados de la prueba y se presentan datos para la obtencin de valores mnimos recomendables tentativos y no determinantes para la toma de decisiones, como ya se mencion en prrafos anteriores.

DEFINICION DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTOSe define como la resistencia en megohms que ofrece un aislamiento al aplicarle un voltaje de corriente directa durante un tiempo dado, medido a partir de la aplicacin del mismo; como referencia se utilizan los valores de 1 - 10 min.

CORRIENTE DE AISLAMIENTOA la corriente resultante de la aplicacin del voltaje de corriente directa de un aislamiento, se le denomina corriente de aislamiento y consiste de dos componentes principales:

a) La corriente que fluye dentro del volumen de aislamiento.

b) La corriente que fluye sobre la superficie del aislamiento y que se conoce como corriente de fuga. Esta corriente al igual que la de conduccin, permanece constante y ambas constituyen el factor primario para juzgar las condiciones de un aislamiento.

La corriente que fluye dentro del volumen de aislamiento consta de:

a.1CORRIENTE CAPACITIVA.

Es una corriente de magnitud comparativamente alta y de corta duracin, que decrece rpidamente a un valor despreciable (generalmente en un tiempo mximo de 15 segundos) conforme se carga el aislamiento, y es la responsable del bajo valor inicial de la resistencia de aislamiento. Su efecto es notorio en aquellos equipos que tienen capacitancia alta, por ejemplo, en cables de potencia de grandes longitudes.

a.2CORRIENTE DE ABSORCION DIELECTRICA.

Esta corriente decrece gradualmente con el tiempo, desde un valor relativamente alto, a un valor cercano a cero, siguiendo una funcin exponencial. Generalmente los valores de resistencia obtenidos en los primeros minutos de una prueba, quedan en gran parte determinados por la corriente de absorcin. Dependendiendo del tipo y volumen del aislamiento, esta corriente tarda desde unos cuantos minutos a varias horas en alcanzar un valor despreciable; sin embargo, para efectos de prueba de megger puede despreciarse el cambio que ocurra despus de 10 minutos.

a.3CORRIENTE DE CONDUCCION IRREVERSIBLE

Esta corriente fluye a travs del aislamiento y es prcticamente constante y predomina despus que la corriente de absorcin se hace insignificante.

ABSORCION DIELECTRICALa resistencia vara directamente con el espesor del aislamiento e inversamente al rea del mismo; cuando repentinamente se aplica un voltaje de corriente directa a un aislamiento, la resistencia se inicia con un valor bajo y gradualmente va aumentando con el tiempo hasta estabilizarse.

A la curva obtenida cuando se grafican valores de resistencia de aislamiento contra tiempo, se le denomina curva de absorcin dielctrica y su pendiente indica el grado relativo de secado o suciedad del aislamiento. Si el aislamiento est hmedo o sucio se alcanzar un valor estable en uno o dos minutos despus de haber iniciado la prueba y se obtendr una curva con baja pendiente.

INDICE DE ABSORCION Y POLARIZACIONLa pendiente de la curva de absorcin dielctrica puede expresarse mediante la relacin de dos lecturas de resistencia de aislamiento, tomadas a diferentes intervalos de tiempo durante la misma prueba. A la relacin de 60 seg. a 30 seg. se le conoce como ndice de absorcin, y a la relacin de 10 minutos a 1 minuto como ndice de polarizacin.

El ndice de polarizacin es muy til para la evaluacin del estado del aislamiento de devanados de generadores y transformadores, y es indispensable que se obtenga justo antes de efectuar una prueba de alta tensin en mquinas rotatorias.

FACTORES QUE AFECTAN LA PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTOA menos que las mediciones de resistencia y abosorcin dielctrica se realicen con suma habilidad, se presentarn fluctuaciones importantes provocadas por factores que se expondrn en los prrafos siguientes. Cada uno de esos factores puede ser causa de grandes errores en la medicin de la resistencia de aislamiento, los cuales no deben considerarse como problemas del aparato de medicin.

EFECTO DE LA CONDICION DE LA SUPERFICIE DEL AISLAMIENTOLas sustancias tales como carbn, polvo o aceite, depositadas en las superficies aislantes pueden disminuir la resistencia de aislamiento. Este factor es particularmente importante cuando se tienen superficies aislantes relativamente grandes, expuestas al ambiente.

El polvo depositado sobre las superficies aislantes ordinariamente no es conductor cuando est seco, pero cuando se expone a la humedad se vuelve particularmente conductor y decrece entonces la resistencia de aislamiento, por lo que se deber eliminar toda materia extraa que est depositada sobre el mismo, antes de efectuar la prueba.

EFECTO DE LA HUMEDADUna gran parte de los materiales utilizados en los sistemas de aislamiento como son el aceite, el papel, el cartn y algunas cintas, son higroscpicos y por tanto capaces de absorber humedad y ocasionar una reduccin en la resistencia de aislamiento.

Actualmente se construyen equipos elctricos con aislamientos que no absorben humedad, pero en caso de que la temperatura del devanado alcance un valor igual o inferior a la de punto de roco, se puede formar una pelcula de humedad sobre la superficie del aislamiento y as disminuir su resistencia. Este fenmeno se presenta en las boquillas de los transformadores cuando se tiene alta humedad en el ambiente, y el problema es ms grave si la superficie est contaminada.

EFECTO DE LA TEMPERATURALa resistencia del aislamiento vara inversamente con la temperatura en la mayora de los materiales aislantes. Para comparar apropiadamente las mediciones peridicas de resistencia de aislamiento, es necesario efectuar las mediciones a la misma temperatura, o convertir cada medicin a una misma base. Esta conversin se efecta con la siguiente ecuacin:

Rc = Kt x Rt - - - - (1)

Rc =Resistencia de aislamiento (en megohms) corregida a la temperatura base.

Rt =Resistencia de aislamiento a la temperatura que se efectu la prueba.

Kt =Coeficiente de correccin por temperatura.

Las bases de temperatura recomendadas por los Comits de Normas son de 40(C en mquinas rotatorias, 20(C para los transformadores y 15.6(C para cables.

Para los dems equipos, como interruptores, apartarrayos, boquillas pasamuros, etc., no existe temperatura base, ya que la variacin de la resistencia de aislamiento con respecto a la temperatura no es estable.

Debido a que las caractersticas de temperatura de los materiales aislantes varan con el tipo de combinacin de los materiales, cada equipo tiene sus propios factores de correccin por temperatura, los cuales se pueden obtener efectuando dos pruebas sucesivas de absorcin a dos temperaturas diferentes.

Estas pruebas deben realizarse poco despus de poner el equipo fuera de servicio y posteriormente cuando el equipo se ha enfriado a una temperatura considerablemente menor.

Como se puede observar es muy importante la medicin de temperatura al realizar pruebas de resistencia de aislamiento en equipo elctrico primario. Esta temperatura deber ser la del equipo bajo prueba y no la del medio ambiente.

POTENCIAL DE PRUEBA APLICADOLa medicin de la resistencia de aislamiento es en s misma, una prueba de potencial y debe por lo tanto restringirse a valores apropiados que dependen de la tensin nominal de operacin del equipo que se va a someter a la prueba y de las condiciones en que se encuentra su aislamiento. Esto es importante particularmente para mquinas pequeas o de baja tensin y para transformadores con su aceite aislante, que se encuentren hmedos.

Si la tensin de prueba es alta, se puede provocar fatiga en el aislamiento.

Los potenciales de prueba ms comnmente utilizados son de 500 a 5000 volts de corriente directa.

EFECTO DE LA DURACION DE APLICACION DE VOLTAJE DE PRUEBAEste efecto tiene importancia notable en el caso de las mquinas rotatorias grandes y en transformadores de potencia con aislamiento en buenas condiciones, sin embargo, en el caso de interruptores, apartarrayos y cables de pequea longitud, este efecto carece de importancia y por lo tanto, difiere de los primeros en que es recomendable efectuar las pruebas con duracin mayor de 1 minuto.

EFECTO DE LA CARGA RESIDUALUn factor que interviene en las mediciones de resistencia de aislamiento y absorcin dielctrica es la presencia de carga previa en el aislamiento. Esta carga puede originarse porque el equipo trabaja aislado de tierra o por la aplicacin del voltaje de C.D. en una prueba anterior. Por tanto, es necesario que antes de efectuar las pruebas se descarguen los aislamientos mediante una conexin a tierra.

EFECTO DEL ENVEJECIMIENTOEn el caso de aislamientos con aglutinantes semislidos, se presenta un proceso de curado con el tiempo, el cual provoca un aumento en la corriente de absorcin que toma el aislamiento y por lo mismo un decremento de la resistencia de aislamiento con el aumento de edad. Adicionalmente, con la edad algunos aislamientos pueden desarrollar fracturas, lo cual aumenta la corriente de fuga.

"MEGGER" DESCRIPCION, PRINCIPIO Y USODESCRIPCION

El megger ha sido el instrumento estndar para la verificacin de la resistencia de aislamiento. Existen bsicamente tres tipos de instrumentos, los accionados manualmente, los accionados por motor y los de tipo rectificador.

El primer tipo es satisfactorio para efectuar pruebas de tiempo corto, pero no es recomendable para las pruebas rutinarias de absorcin dielctrica; puesto que es difcil mantener la velocidad adecuada durante los 10 minutos que emplea esta prueba. Para este fin se deber usar cualquiera de los otros dos tipos de aparato. Como el valor de la resistencia de aislamiento vara con el voltaje aplicado, es importante que el instrumento de prueba tenga suficiente capacidad para mantener el voltaje a su valor nominal constante durante los 10 minutos de prueba; por esta razn algunos de los aparatos pequeos no son aptos para efectuar pruebas en los transformadores y generadores grandes que toman una mayor corriente de absorcin. Se recomienda usar un mismo instrumento para efectuar las pruebas peridicas en el equipo, ya que las diferencias en las caractersticas de salida pueden afectar las curvas de absorcin dielctrica, especialmente en los valores iniciales.

PRINCIPIO DE OPERACIONAn cuando existe una gran variedad de instrumentos para la medicin de la resistencia de aislamiento, puede decirse que la gran mayora utiliza el elemento de medicin de bobinas cruzadas, cuya principal caracterstica es que su exactitud es independiente del voltaje aplicado en la prueba. El megohmetro consiste fundamentalmente de dos bobinas designadas como A y B (diagrama 7.2.1) montadas en un sistema mvil comn, con una aguja indicadora unida a las mismas y con libertad para girar en un campo producido por un imn permanente.

Figura 7.2.1

DIAGRAMA ELEMENTAL DEL MEGGER

En el caso del megger, el sistema mvil est sustentado en joyas soportadas en resortes y est excento de las espirales de control que llevan otros aparatos como los ampermetros y voltmetros.

La alimentacin de seal a las bobinas se efecta mediante ligamentos conductores que ofrecen la mnima restriccin posible, en tal forma que cuando el instrumento est nivelado y no se le est alimentando corriente, la aguja indicadora flotar libremente y podr quedar en reposo en cualquier posicin de la escala.

Adicionalmente al elemento de medicin, el megohmetro tiene un generador de corriente directa accionando manualmente o mediante un motor, el cual proporciona el voltaje necesario para efectuar la medicin.

La bobina deflectora A est conectada en serie con una resistencia fija R1 y la bobina de control est conectada en serie con una resistencia de serie R, quedando la resistencia bajo prueba conectada entre las terminales lnea y tierra del aparato.

Las bobinas A y B estn montadas en el sistema mvil con el ngulo fijo entre ellas y estn conectadas en tal forma que cuando se les alimenta de corriente, desarrollan pares opuestos y tienden a girar el sistema mvil en direcciones contrarias. Por tanto, la aguja indicadora se estabilizar en el punto donde los dos pares se balancean. Cuando el aislamiento es casi perfecto o cuando no se conecta nada a las terminales de prueba no habr flujo de corriente en la bobina A. Sin embargo, por la bobina B circular un flujo de corriente y por tal razn, girar en contra de las manecillas del reloj hasta posicionarse sobre el entrehierro en el ncleo de hierro C. En esta posicin la aguja indicadora estar sobre la marca del infinito.

Con las terminales de prueba en corto circuito fluir una corriente mayor en la bobina A que en la bobina B; por tal motivo un par mayor en la bobina A desplazar el sistema mvil en sentido de las manecillas del reloj, hasta colocar la aguja indicadora en el cero de la escala. Cuando se conecta una resistencia entre las terminales lnea y tierra del aparato, fluir una corriente en la bobina deflectora A y el par correspondiente, desplazar el sistema sacndolo de la posicin de infinito hacia un campo magntico que aumenta gradualmente, hasta que se alcanza un balance entre los dos pares de las dos bobinas. Esta posicin depende del valor de la resistencia externa que controla la magnitud relativa de la corriente en la bobina A. Debido a que los cambios en el voltaje afectan las dos bobinas en la misma proporcin, la posicin del sistema mvil es independiente del voltaje.

La funcin de la resistencia R1 es de limitar la corriente de la bobina A y evitar que se dae el aparato cuando se ponen en corto circuito las terminales de prueba.

En la figura se muestra como se guarda la terminal de lnea mediante una arandela metlica conectada al circuito de guarda; esto evita errores debido a fugas a travs de la superficie del aparato entre las terminales de lnea y tierra.

Bsicamente lo que se hace es proporcionar a la corriente de fuga un camino en derivacin hacia la fuente de alimentacin, que no pase por la bobina deflectora del aparato.

USO DE LA GUARDAGeneralmente todos los aparatos megger con rango mayor de 1000 megohms estn equipados con terminal de guarda. El propsito de esta terminal es el de contar con un medio para efectuar mediciones en mallas de tres terminales, en tal forma que pueda determinarse directamente el valor de una de las dos trayectorias posibles. Adems de esta finalidad principal, dicha terminal hace posible que el megger se utilice como una fuente de voltaje de corriente directa con buena regulacin, aunque con capacidad de corriente limitada.

Concretamente puede decirse que la corriente de fuga de todo componente de un sistema de aislamiento conectada a la terminal de guarda no interviene en la medicin. As, en el caso del (diagrama 7.2.2) usando las conexiones indicadas, se medir la resistencia r12 directamente, ya que las otras dos no entran en la medicin por estar conectada la terminal 3 a guarda.

Diagrama 7.2.2

Al usar la terminal de guarda, particularmente en el caso de los instrumentos accionados con motor, o los de tipo rectificador, deber tenerse seguridad de que no existen posibilidades de que se produzca un arco elctrico entre las terminales del equipo bajo prueba, conectadas a guarda y tierra. Tal situacin podra causar arqueo en el conmutador del generador del instrumento.

INSTRUCCIONES GENERALES PARA EL USO DEL MEGGERVoltaje Nominal del probadorVoltaje Nominal de corriente alterna

del equipo que se va a probar

100 y 200 voltsHasta 100 volts, incluye algunos tipos

de sealizacin y control

500 voltsDe 100 volts en adelante

1000 voltsDe 600 volts en adelante

2500 voltsDe 1000 volts en adelante

5000 voltsDe 4000 volts en adelante

a) Siempre se debe colocar el megger en una base firme y bien nivelada para poder nivelar correctamente el equipo.

b) Cuando el aparato sea de voltaje mltiple, girar el selector hasta el valor requerido de prueba.

c) Verificar el infinito del aparato operando manualmente la manivela a la velocidad normal en los megger manuales, o poniendo en operacin el motor en los motorizados.

Si el aparato cuenta con interruptor de descarga, colocarlo en la posicin PRUEBA.

Mientras se verifica el infinito, gire el ajustador del ndice hacia uno u otro lado, hasta que la aguja indicadora se estacione sobre la marca del (.

e) Con el objeto de evitar errores introducidos por el aislamiento de los cables de prueba, cuando sea posible conviene usar alambre de cobre desnudo.

En caso de usar cables aislados deber seleccionarse unos con alta calidad y duracin. Se recomienda usar cables de un slo conductor, calibre 14 AWG, con aislamiento de hule natural resistente al aceite.

La superficie exterior debe ser lisa, sin cubierta trenzada y se deben evitar los empalmes. Cuando se efectan pruebas con megger de alto rango, se requiere usar cable de prueba blindado en la terminal de lnea y conectar su blindaje a la terminal de guarda, para evitar medir la corriente de fuga en las terminales a travs del aislamiento del cable.

Despus de conectar los cables de prueba al aparato y justamente antes de conectarlos al equipo que se va a probar, se hace necesaria la prueba de estos cables; para ello se opera el megger y se verifica que la aguja indicadora alcance el infinito ((). No trate de corregir las pequeas desviaciones provocadas por las ligeras corrientes de fuga de los cables de prueba, mediante el ajustador del ndice en los instrumentos de alto rango. A continuacin conecte entre s las terminales de los cables de prueba (Lnea-Tierra) y observe si la aguja se va hacia cero, verificando con ello que los cables no estn abiertos.

f) Asegrese que el equipo que se va a probar no est energizado y aterrizarlo durante aproximadamente 10 minutos para eliminar toda carga capacitiva que pueda afectar la medicin.

g) Conectar adecuadamente las terminales de prueba al equipo que se va a probar, opere el aparato, gire en caso de que exista el switch de descarga, a posicin de Test, y tome lecturas de los tiempos requeridos, anote los resultados en su hoja de prueba.

h) Al terminar la prueba ponga fuera de servicio el aparato, regrese el SWITCH de descarga a la posicin de DISCHARGE y aterrice nuevamente la parte del equipo probado durante un tiempo cuando menos que sea igual al de la prueba realizada.

Con el switch de descarga en la posicin DISCHARGE se completa, a travs de conexiones internas del instrumento, un circuito de descarga para la parte probada.

i) Es conveniente registrar y anotar la temperatura del equipo bajo prueba, as tambin el % de humedad relativa en la atmsfera.

MEDIDAS DE SEGURIDAD AL UTILIZAR EL MEGGERAntes de retirar cualquier equipo para efectuar pruebas se deber contar con la libranza respectiva. Se debern tomar las precauciones necesarias para asegurar que no se pueda energizar el equipo bajo prueba. Es muy importante delimitar el rea de trabajo.

Se debern efectuar pruebas para verificar que no se tienen voltajes inducidos; conecte sus tierras.

Si es necesario desconectar el neutro o alguna otra conexin a tierra; asegrese antes de que no este fluyendo corriente.

Al conectar la terminal del Megger y al operarlo, se deber usar guantes aislantes. Verificar que las conexiones se efecten correctamente y evitar el contacto con ellas durante la prueba.

Al efectuar pruebas de absorcin en equipos con un volumen grande de aislamiento, se deber tomar la precaucin de descargarlo de toda corriente capacitiva y de absorcin despus de la prueba y antes de remover las terminales de prueba.

METODOS DE MEDICIONExisten tres mtodos prcticos para medir la resistencia de aislamiento mediante megger.

1. Mtodo de tiempo corto o lectura nica.

2. Mtodo tiempo-resistencia o absorcin dielctrica.

3. Mtodo de voltajes mltiples.

METODO DE TIEMPO CORTO

Este mtodo consiste en conectar el megger atravs del aislamiento que se va a probar, operarlo durante un tiempo corto y registrar la lectura final.

Este mtodo es bueno para una prueba de rutina rpida. Anteriormente exista confusin respecto a cuando detener la prueba, puesto que generalmente el valor de la resistencia aumenta con el tiempo; sin embargo, esto nicamente tiene importancia para aquellos que estn interesados en el valor exacto en el momento de efectuar la prueba. Actualmente se considera que el valor preciso es menos importante que la tendencia de las lecturas efectuadas peridicamente.

Para fines de normalizacin se recomienda aplicar voltaje de prueba durante 60 segundos, con el fin de poder efectuar comparaciones bajo la misma base con los datos de prueba existentes y futuros. Este mtodo tiene su principal aplicacin en equipos pequeos y en aquellos que no tienen una caracterstica notable de absorcin, como son los interruptores, apartarrayos, cables, etc.

METODO TIEMPO-RESISTENCIA O ABSORCION DIELECTRICA

Este mtodo consiste en aplicar el voltaje de prueba durante un perodo de 10 minutos, tomando lecturas a intervalos de 1 minuto. En el caso de meggers accionados manualmente se aplica el voltaje durante 1 minuto y se toman lecturas a los 30 y 60 segundos. Su aplicacin se basa en las caractersticas de absorcin del aislamiento y proporciona una buena referencia para evaluar el estado de los aislamientos en aquellos equipos con caractersticas de absorcin notable, como son las mquinas rotatorias y los transformadores de potencia, sobre todo cuando no existe historial de pruebas anteriores.

METODO DE VOLTAJES MULTIPLES

Este mtodo tiene su principal aplicacin en la evaluacin del aislamiento de las mquinas rotatorias y en menor grado para el de transformadores. Al igual que el mtodo anterior es un auxiliar para evaluar los aislamientos cuando se carece de historial.

Este mtodo se apoya en el hecho de que conforme se aumenta el voltaje de prueba se aumentan los esfuerzos elctricos sobre el aislamiento al aproximarse o superar las condiciones de operacin. La influencia de los puntos dbiles del aislamiento en las lecturas de resistencia adquirir mayor importancia hasta hacerse decisiva al sobrepasar cierto lmite. Cuando esto ocurre se tendr una cada pronunciada en el valor de la resistencia de aislamiento que se aprecia claramente al graficar las lecturas obtenidas contra el voltaje aplicado.

Con los meggers accionados manualmente es ms prctico efectuar la prueba de 60 segundos, tomando lecturas a los 30 y 60 segundos. En el caso de los instrumentos operados con motor o con rectificador se obtendrn mejores resultados si se efecta una prueba a 10 minutos y se toma la lectura cada minuto.

Preferentemente los voltajes aplicados deben estar en relacin de 1 a 5 mayor, por ejemplo: 500 y 2500 volts. Segn la experiencia a la fecha, un cambio de 25% en el valor de la resistencia de aislamiento para una relacin de voltajes de 1 a 5 generalmente se debe a la presencia excesiva de humedad u otros contaminantes.

APLICACION DE LA PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO A TRANSFORMADORES DE POTENCIALa medicin de la resistencia de aislamiento ha sido utilizada como la prueba ms comn para determinar las condiciones de los aislamientos de un transformador, siendo de gran ayuda para deteccin de humedad, condiciones del aceite y daos en elementos aislantes. Esta prueba es de gran utilidad para darse una idea rpida y confiable de las condiciones del aislamiento total del transformador bajo prueba.

PREPARACION DEL TRANSFORMADOR PARA LA PRUEBAa) Librar terminales completamente, desconectando toda las terminales de boquillas. En caso de que el transformador tenga salidas con cable subterrneo, se recomienda efectuar la prueba con todo y cables o sea desde el transformador hasta el interruptor. Cuando se requiera probar cables y transformador por separado se har necesario desconectar terminales, con las precauciones debidas.

b) Asegurarse que el tanque del transformador est slidamente aterrizado.

c) Drene todas las cargas estticas que puedan estar presentes en los devanados al inicio de cada una de las pruebas.

d) Desconectar los neutros de los devanados.

e) Colocar puentes entre las terminales de las boquillas del devanado primario, del secundario y del terciario, si este es el caso.

f) Limpiar perfectamente la porcelana de las boquillas.

g) Poner especial cuidado en que no haya cambios bruscos de temperatura mientras dure la prueba. Preferentemente, efectuar las pruebas si la humedad relativa es menor del 65%.

PROCEDIMIENTO DE PRUEBAAl efectuar pruebas con megger en los transformadores, existen diferentes criterios en cuanto a la terminal de guarda. Aqu se incluyen pruebas con o sin guarda, y quedar a juicio del personal responsable el seleccionar las que sean de su utilidad de acuerdo con las pruebas realizadas con anterioridad al equipo.

Para cada una de las conexiones que se indican, a continuacin se efectuarn las pruebas con una duracin de 10 minutos y se registrarn las lecturas a 30 y 60 segundos, as como a 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y 10 minutos. Se usar el mximo voltaje de prueba del megger tomando en consideracin el voltaje nominal del devanado del transformador sometido a prueba. Se tomarn las lecturas de temperatura del aceite, temperatura ambiente y humedad relativa registrndose en la hoja de prueba.

Los diagramas de conexiones para transformadores de 2 y 3 devanados y autotransformadores se indican en las figuras de la 7.2.3 a la 7.2.10 as como sus respectivas hojas de prueba.

DIAGRAMA 7.2.3

DIAGRAMA 7.2.4

PRUEBAS DE RESISTENCIA

TRANASFORMADOR DE DOS DEVANADOS

FORMATO 7.2.5

DIAGRAMA 7.2.6

PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

AUTOTRANSFORMADORES MONOFASICOS

FORMATO 7.2.7

DIAGRAMA 7.2.8

PRUEBAS DE RESISTENCIA DE AUISLAMIENTO

TRANSFORMADORES DE TRES DEVANADOS

FORMATO 7.2.9

DIAGRAMA 7.2.10

INTERPRETACION DE LAS LECTURAS PARA EVALUACION DE RESULTADOSA continuacin se darn algunas recomendaciones para auxilio del personal que efecta las pruebas en la evaluacin de los resultados obtenidos en la prueba del megger. En ninguna forma se pretende que sean sustitutivas del buen criterio y experiencia de la persona, ya que se considera que para el anlisis correcto de las lecturas y la anticipacin de las fallas, se requiere buen juicio y experiencia personal, factores bsicos que desafortunadamente requieren tiempo y esfuerzo para adquirirlos.

En general las lecturas de resistencia de aislamiento debern considerarse como relativas a menos que el nico inters sea el comprobar que los valores se mantengan por arriba de los mnimos recomendados, lo cual representara un gran desperdicio de la informacin obtenida de la prueba.

Como una confirmacin de la relatividad de una lectura aislada, existen casos en los que se obtiene un valor alto de resistencia de aislamiento y sin embargo, existe una deficiencia incipiente en la estructura aislante, o en el caso opuesto, en que el valor es bajo y el aislamiento est en buenas condiciones, ya que la causa son fugas uniformemente distribuidas de naturaleza inofensiva.

Tomando en cuenta esta relatividad de las lecturas nicas, es fcil opinar que la nica manera de evaluar con cierta seguridad las condiciones del aislamiento de un devanado, es mediante el anlisis de la tendencia de los valores obtenidos en las pruebas peridicas a que se somete. Para facilitar este anlisis se recomienda graficar las lecturas obtenidas en las pruebas peridicas que se realizan en sus mantenimientos programados ya sea semestral o anualmente.

Para que el anlisis comparativo sea efectivo todas las pruebas debern hacerse al mismo potencial, las lecturas debern corregirse a una misma base 20(C y en lo posible bajo las mismas condiciones.

1.2.2. MEDICION DE PERDIDAS DIELECTRICAS

PRUEBAS CON EL EQUIPO FACTOR DE POTENCIALa prueba de factor de potencia es en el momento actual, una buena herramienta para juzgar con mayor criterio las condiciones de los aislamientos de los equipos elctricos, siendo particularmente recomendada para la deteccin de degradacin, envejecimiento, contaminacin de los mismos, pudindose afirmar que por estas caractersticas es ms reveladora que la prueba de resistencia de aislamiento.

El propsito de esta prueba es detectar fallas peligrosas en aislamientos por el mtodo no destructivo, antes de que ocurran y de esta manera prevenir interrupciones del servicio elctrico, adems de permitir oportunamente el reacondicionamiento del aislamiento.

Debido a que no existen aislamientos perfectos, aunada a la corriente de carga puramente capacitiva, siempre los atravesar una corriente que est en fase con el voltaje aplicado; a esta corriente se le denomina de prdidas dielctricas.

En estas condiciones, el comportamiento de los dielctricos queda representado por el diagrama (7.2.11).

Para ngulos entre 81.5 y 90 la It es aproximadamente igual a IcVic = Vit = 2 ( f cv2

Para aislamiento con bajo factor de potencia, Ic e It son sustancialmente de la misma magnitud y la componente de prdidas Ir muy pequea, en estas condiciones el ngulo ( ( ) es muy pequeo y el factor de potencia est dado entonces por:

FP = cos 0 = Sen ( y Prcticamente Tan (

Por lo anterior, el factor de potencia siempre ser la relacin de los watts de prdidas entre la carga en volts-amperes y el valor obtenido de esta relacin ser independientemente del rea o espesor del aislamiento y depender nicamente de la humedad, la ionizacin y la temperatura.

El principio bsico de esta prueba es la deteccin de algunos cambios medibles en las caractersticas de un aislamiento, que pueden asociarse con los efectos de agentes destructivos como el agua, el calor y el efecto corona. En general un incremento apreciable de las prdidas dielctricas en C.A., de volts-amperes o factor de potencia de un aislamiento, es una indicacin clara de deterioro.

EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN EL FACTOR DE POTENCIALos valores de la resistencia de aislamiento se ven fuertemente afectados por la temperatura, aumentando directamente con la elevacin de sta, por lo que es necesario ajustar los valores obtenidos a una temperatura base, la cual por normas se ha establecido que sea de 20(C. Esto es con el propsito de poder hacer comparaciones y relacionar los valores obtenidos del mismo equipo en fechas anteriores.

Para los ajustes o correcciones, el fabricante del equipo de prueba marca Doble Eng., da a conocer una tabla donde relaciona los factores de conversin de diversos equipos a la temperatura base de 20(C, la cual se muestra en las tablas siguientes ( tablas 7-1 y 7-2 ).

PRUEBAS A VOLTAJE MENORES DE 2.5 K.V.Algunas veces puede ser necesario efectuar pruebas a voltajes menores de 2.5. K.V., ya sea porque el voltaje nominal o capacitancia del equipo que se va a probar as lo requiere. Se pueden efectuar pruebas desde 500 volts.

Unicamente se debe tener cuidado que el voltaje de prueba no sea tan bajo, que sea imposible ajustar el medidor a plena escala usando el ajuste de medicin.

Se toman las lecturas de MVA y MW al voltaje de prueba fijado y para el clculo de factor de potencia se debern corregir en la forma siguiente:

MVA = 0.16 x (MVA medidos) (KV de prueba)2MW = 0.16 x (MW medidos) (KV de prueba)2

Estos valores as obtenidos sern los que se registrarn en la hoja de prueba.

En C.F.E. se usan dos equipos de marcas diferentes para la prueba de F.P., uno de ellos es marca James G. Biddle de 10 KV, y el otro marca Doble Engineering en sus tipos MEU-D-2500 y el M2H-D-12 KV.

El primero de los mencionados representa dificultades en su uso, tanto en transportacin, operacin, aplicacin y confiabilidad por lo que se ha limitado su utilizacin en las pruebas de campo.

En la actualidad el equipo que se ha generalizado su uso para las pruebas de F.P. en campo es el de la marca Doble Engineering, dada su confiabilidad, precisin y versatilidad, ya que est diseado para usarse tanto en el campo como en pruebas de laboratorio.

FACTOR DE POTENCIA DOBLE TIPO MEU-2.5 KVEste probador es un instrumento de corriente alterna, diseado para pruebas de aislamiento. Mide los volts-amperes y las prdidas en watts, a un potencial de prueba hasta 2500 volts, cuando el probador se conecta a una fuente de 127 CA. De estas mediciones se puede calcular el factor de potencia.

El probador tiene un rango mximo de 100,000 MVA, 40 ma, a 2500 volts y sirve para probar equipo elctrico primario.

La conexin entre el equipo bajo prueba y equipo probador, se hace a travs del cable de prueba HV, el cual tiene dos blindajes concntricos al aislamiento alrededor del conductor central y est equipado con mufas en ambos extremos, suministrando las terminales para la medicin de circuitos de guarda y tierra. El circuito de guarda se conecta al primer blindaje, el cual termina en el primer anillo metlico de la mufa. El circuito de guarda est prcticamente a potencial de tierra y se usa para evitar que entren corrientes indeseables a los medidores. El circuito de tierra es el blindaje exterior, el cual termina en una base de aluminio cerca de la mufa.

El cable de baja tensin LV, es un cable de tres conductores protegidos por un blindaje, a uno de ellos se conecta una pellizqueta al extremo y los otros dos se ponen en corto circuito al blindaje; en el otro extremo de dicho cable va una mufa terminal conectada internamente al switch selector de bajo voltaje LV, el que facilita la funcin de la prueba a los aislamientos aterrizados, guardados o sin aterrizar (UST).

Este equipo cuenta con una celda o copa de aceite consistente en un recipiente diseado para hacer pruebas de F.P. a lquidos aislantes; esta celda bsicamente es un capacitor que utiliza como dielctrico el lquido bajo prueba.

Como se mencion al inicio de estas notas, la prueba de factor de potencia es el criterio principal usado para juzgar las condiciones del aislamiento de los devanados en transformadores y es particularmente recomendada para detectar humedad en los mismos.

FACTOR DE POTENCIA DOBLE TIPO M2H-D-12 KVEs un equipo de c.a. diseado para pruebas de aislamiento elctrico en campo mediante mediciones de prdidas dielctricas, corriente, factor de potencia y capacitancia, aplicando voltajes de hasta 12 KV cuando el probador se conecta a una fuente de 120 v.c.a. 60 Hz y el factor de potencia del espcimen bajo prueba se calcula midiendo corriente y prdidas en watts.

Tiene una capacidad mxima de 200 m.A. y se recomienda para probar boquillas, mufas, aisladores, interruptores, apartarrayos, aceites aislantes y askareles, transformadores de instrumento, transformadores de potencia de cualquier tamao y cables de longitudes aproximadas de hasta 1000 pies. (305.4 mts).

CARACTERISTICAS Capacidad para efectuar pruebas a cualquier voltaje entre 2 y 12 Kv a escala completa.

Puede utilizarse en campo bajo condiciones de induccin electromagntica y electrosttica.

Medios para efectuar pruebas a dispositivos aterrizados y sin aterrizar.

Instrumentos que permiten las lecturas directas del voltaje aplicado, corriente total de carga, prdidas dielctricas y capacitancia.

Construccin robusta.

Dispositivo de seguridad para proteccin del equipo y del operador.

Un circuito de guarda que no requiere compensacin para uso general en transformadores. Esto permite mediciones directamente de aislamiento a tierra y entre devanados (CH, CL y CHL, etc.).

El equipo esta integrado por 5 componentes: Probador (en dos unidades), cables de prueba para alto voltaje, caja de accesorios y celda de prueba para lquidos aislantes.

Las dos unidades del probador constan de: Tablero de instrumentos que contiene el vltmetro, medidor de corriente y watts, amplificador electrnico y otros componentes; as como caja del transformador, el cual contiene los equipos necesarios utilizados para el control y la alimentacin del alto voltaje que se aplica al espcimen. El resto de los componentes son similares a los del MEU-2,500 V.

CIRCUITO CANCELADOR DE INTERFERENCIA (ICC)

Las pruebas que se efectan en Subestaciones energizadas, pueden ser afectadas por corrientes de interferencia debidas a la capacitancia del acoplamiento entre las terminales del equipo bajo prueba y las lneas, buses o equipos energizados cercanos.

Este acoplamiento capacitivo se disminuye cuando el equipo a probar se desconecta de sus terminales total o parcialmente.

Para Subestaciones de 230 kv los efectos de la corriente de interferencia son eliminadas satisfactoriamente con el uso del switch de reversa que invierte la polaridad de la fuente de alimentacin. En los casos de ausencia de interferencia electrosttica, las mediciones de corriente y watts sern iguales en ambas posiciones del switch de reversa.

Figura 7.2.11a

EQUIPO DE PRUEBA TIPO MEU Y ACCESORIOS

FIG. 7.2.11.b

PANEL DE EQUIPO TIPO MEU

Figura 7.2.12

EQUIPO DE PRUEBA TIPO MEH Y ACCESORIOS

Figura 7.2.12b

EQUIPO DE PRUEBA TIPO M2H Y SU INDUCTOR

Figura 7.2.13

TABLERO DE CONTROL Y MEDICION DEL EQUIPO M2H

Figura 7.2.14

CAJA DEL TRANSFORMADOR Y TABLERO DE CONTROL EQUIPO M2H

Cuando las corrientes electrostticas entran al circuito de medicin, las lecturas difieren en cada posicin del switch de reversa.

El principio bsico de la tcnica de reversa consiste en sumas y restas vectorialmente, la corriente de interferencia a la corriente del aislamiento bajo prueba, siendo el promedio de estas lecturas el valor real.

PREPARACION DEL EQUIPO DE PRUEBATIPO MEU 2.5 KV

Por seguridad del personal y del equipo primeramente se debe aterrizar con el cable de tierra, conectando ste a la caja del equipo y a la red de tierras de la instalacin y verificando que el equipo bajo prueba se encuentre firmemente aterrizado a esa misma red. Esta conexin debe ser la ltima en retirarse. As mismo, deber comprobarse que la fuente de alimentacin de 120 V.C.A., con que se alimentar el equipo de prueba, tenga su neutro aterrizado a esta red.

La clavija de la extensin de 120 V.C.A. se insertar en el receptculo localizado en el lado izquierdo de la caja. El foco piloto color verde se encender y la aguja del medidor estar inestable mientras se calienta el amplificador durante aproximadamente 30 segundos.

El conector del cable de alta tensin (HV) se insertar en el receptculo localizado del lado derecho de la caja. Debe de asegurarse que el candado fije el aro de aluminio de la mufa.

La extensin con switch de seguridad se insertar dentro del receptculo localizado en el lado izquierdo de la caja.

El conector del cable de bajo voltaje (LV) se insertar en el receptculo localizado en el lado derecho de la caja. Asegurndose de que se fije firmemente con el seguro de dicha clavija.

TIPO M2H-D-12 KV

Instale el transformador sobre una superficie nivelada y coloque en la parte superior la caja de medicin interconectndolas como se observa en la Fig. 7.2.12b, mediante el cable preparado para tal fin.

Por seguridad del personal y del equipo, primeramente conecte la tierra del equipo asegurndola con un giro de media vuelta a la derecha; al terminar las pruebas esta conexin ser la ltima en retirarse en una secuencia inversa.

Verifique en el ICC se encuentre desconectado; inserte la clavija de la extensin de 120 Volts c.a. en el receptculo localizando en el frente de la caja del transformador encendindose la lmpara piloto verde como indicacin de que el suministro de VCA ha sido conectado observndose una deflexin instantnea de la aguja del medidor de corriente y watts analgico.

La terminal de alta tensin (HV) se insertar en el receptculo localizado en el lado derecho de la caja de transformador hasta que quede perfectamente asegurado el arco de aluminio de la terminal a la caja, con lo que se aterriza tambin la malla de blindaje del cable.

La extensin con switch de seguridad se inserta en el receptculo localizado en el lado derecho de la caja del transformador. Este switch lo debe operar un ayudante que acta como supervisor de seguridad.

Dos terminales de bajo voltaje (LV) son provistas para ser usadas en cualquiera de los circuitos de medicin (tierra, guarda y UST) las que vienen identificadas por los colores azul y rojo, insertndolas en el receptculo del color correspondiente al frente de la caja del transformador.

Figura 7.2.15

CIRCUITOS DE PRUEBA DEL EQUIPO MEU

Figura 7.2.15a

CIRCUITO DE PRUEBA PARA UN REACTOR

Figura 7.2.15b

CIRCUITO DE PRUEBA PARA UN REACTOR

USO DE GUARDAS EN PRUEBAS DE AISLAMIENTOLos equipos de prueba de aislamiento ya sean de C.D. o C.A. tienen en general un mismo arreglo, esto es, una fuente de tensin y un equipo medidor en serie con la fuente. Al aplicarle tensin a un aislamiento con el equipo de prueba, se miden algunas de sus caractersticas.

Figura A

DIAGRAMA SIMPLIFICADO DE UN EQUIPO PARA PRUEBA DE AISLAMIENTO UTILIZANDO LA TERMINAL GUARDA

En el esquema anterior se muestra un equipo de prueba de aislamiento conectado a una muestra, representado en su forma ms sencilla (una capacitancia en paralelo con una resistencia). Si la fuente es de C.D. el equipo mide R, si la fuente es de C.A. el equipo mide el F.P. de la combinacin C - R a la frecuencia de prueba o el factor de disipacin tan ( a dicha frecuencia.

Dado que los aislamientos a medir no son tan sencillos como el representado anteriormente, en ocasiones es conveniente discriminar entre varios aislamientos presentes en un aparato a alguno de ellos, para que sus caractersticas que pudieran estar en malas condiciones no sean disimuladas por las de otro en buenas condiciones y que inevitablemente se tuviera que medir. Para esto se obtiene del instrumento la terminal de GUARDA, que es el punto comn de fuente e instrumento de medicin y est identificada en el esquema como G.

Algunos equipos de prueba tienen ciertas limitaciones en cuanto a que algunas terminales tengan que estar conectadas forzosamente a tierra, con base en la tensin que puedan resistir sus aislamientos internos. Dependiendo de cual terminal es la que se tiene que conectar a tierra (A o B generalmente) se tiene que la terminal de guarda G puede estar a potencial de tierra o a potencial de prueba, lo que da lugar a las conexiones siguientes:

Figura a

GUARDA A POTENCIAL DE TIERRA O GUARDA FRIA

Figura b

GUARDA A POTENCIAL DE PRUEBA O GUARDA CALIENTE

Cuando el aparato de prueba es de baja tensin, generalmente permite la conexin a tierra en cualquiera de sus terminales, incluyendo