Conceptos Basicos Pruebas Doble

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Conceptos Bsicos Pruebas DobleConceptos Bsicos Pruebas Doble

Arturo H. OropezaDoble Engineering Company

Metodologas y procedimientos para evaluar equipo de Alto-Voltaje

(facilitando las pruebas Doble)

Basic Facts about Doble Testing 2

AgendaAgenda

Objetivo Conceptos bsicos

Propsito de aislamientos elctricos Aislamiento y dielctricos Capacitores y conceptos de Capacitancia

Preguntas bsicas sobre las pruebas Doble Qu es una prueba Doble? Cun efectiva es una prueba Doble? Qu se debe incluir en un programa de pruebas Doble? Cul es la frecuencia para probar equipos con la metodologa

Doble? Cules son los pasos a seguir para asegurar que se obtendrn

datos representativos en pruebas Doble?


Agenda (cont.)Agenda (cont.)

Preguntas bsicas sobre las pruebas Doble (cont.) Qu se necesita completar para asegurar un anlisis adecuado de las

pruebas Doble? Filosofa de pruebas Doble Conjunto de diagnsticos Doble (Dobles Toolbox) Repaso de teora bsica y Metodologa Doble

Definiciones e interpretacin de mediciones Relevancia del uso adecuado de los modos de prueba Seguridad en procedimientos Importancia del uso apropiado de las metodologas Doble

Un ejemplo de Metodologa Doble Normas relevantes Resumen y conclusiones


Objetivo Objetivo

La introduccin a los conceptos bsicos de Pruebas de aislamientos para determinar el Factor de Potencia y las prdidas del dielctrico en Corriente Alterna comnmente conocidas como pruebas Doble.

El entendimiento fundamental de la aplicacin de estas pruebas as como la interpretacin de los resultados obtenidos es de vital importancia para la evaluacin de la condicin de los sistemas de aislamiento para alto voltaje.

La evaluacin peridica en los sistemas de aislamiento es de vital importancia para determinar la posible prevencin de fallas catastrficas que pueden causar perdidas humanas y materiales.


Conceptos bsicosConceptos bsicos

Propsito de aislamientos elctricos Prevencin de conduccin o descarga entre puntos a

diferentes potenciales (voltaje) Debe de ser econmicamente practico De tamao y peso razonable De buenas propiedades dielctricas mecnicas y trmicas Razonablemente fcil de construir, transportar, instalar,

probar y mantener Resistente al clima y sus elementos*AC Dielectric Loss, Power Factor and Capacitance. Measurements as applied to insulation systems of high-voltage power apparatus in the field (a review) Part I Dielectric Theory, Doble Engineering Company


Aislamientos y Dielctricos Reconozcamos la diferencia Aislamiento: generalmente referido como material de pobre

conductividad Dielctricos: materiales que tienen propiedades especificas

mesurables como: Constante dielctrica Absorcin dielctrica Rigidez dielctrica Factor de Potencia

Los Aislamientos estn construidos con materiales Dielctricos

Conceptos bsicos (cont.)Conceptos bsicos (cont.)


Capacitores y Conceptos de Capacitancia Qu es un Capacitor?

Fsicamente: un arreglo de dos conductores separados por dielctrico(s) Elctricamente: un elemento diseado para contener Capacitancia Los aislamientos pueden ser modelados como capacitores (conductores separados por

dielctricos)

Conceptos de Capacitancia Propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga elctrica Un Capacitor de dos placas es el modelo comn para explicar su funcin: la

Capacitancia ser proporcional a el rea de las placas e inversamente proporcional a la distancia que las separe

Depende de la geometra de las placas y conductores y de la permitividad* del dielctrico que los separe

La carga acumulada ser proporcional al voltaje entre placas *Constante dielctrica

* Dielectric Theory and Practice; Professor C. L. Dawes and E. H. Povey, Doble Engineering Company

Conceptos bsicos (cont.)Conceptos bsicos (cont.)


Preguntas bsicas sobre las pruebas DoblePreguntas bsicas sobre las pruebas Doble

Qu es una prueba o ensayo Doble? Cun efectiva es una prueba Doble? Qu se debe incluir en un programa de pruebas Doble? Cul es la frecuencia para probar equipos con la

metodologa Doble? Cules son los pasos a seguir para asegurar que se

obtendrn datos representativos en pruebas Doble? Qu se necesita completar para asegurar un anlisis

adecuado de las pruebas Doble?



Qu es una prueba o ensayo Doble? En la teora de CA, un material aislador o un Sistema de aislamiento, sin importar

su complejidad, puede ser representado por un elemento primario capacitivo, considerando tambin su efecto resistivo, el cual representara las perdidas dielctricas (medidas en Watts)

El principio fundamental de las pruebas Doble es la medicin en CA de las caractersticas fundamentales de aislamientos

Cun efectiva es una prueba Doble? Al medir las caractersticas fundamentales de aislamientos, la prueba Doble

permite: Detectar fallas incipientes (permitiendo una temprana identificacin de esta condicin) Comparacin de condicin en base a pruebas de fabrica/laboratorio con pruebas de campo Habilitacin de tendencias

Confirmacin del modelo terico de prueba con datos empricos Sobre limitaciones

Caractersticas tcnicas y limitaciones del instrumento Habilidades y conocimientos del usuario


Preguntas bsicas sobre las pruebas DoblePreguntas bsicas sobre las pruebas Doble Qu incluir en un programa de pruebas Doble?

Todo aparato de alto-voltaje y sus dispositivos auxiliares Porque forman parte de un sistema coordinado de aislamiento (un fin comn)

Se recomienda incluir (sin limitaciones/excepciones) Transformadores Interruptores Bushings (Boquillas) Maquinas Rotativas Aparta Rayos Aislamientos lquidos (aceites/gases)

Cul es la frecuencia de pruebas? Doble recomienda el siguiente criterio*

Relevancia del aparato en el Sistema Desempeo del aparato Edad del aparato Propsito del aparato Tipo de aislamiento del aparato

Basado en el programa de manejo de fijos definido por los usuarios* Basado en respuestas de clientes a encuestas de cuestionarios tcnicos, Doble recomienda 3 4 aos de intervalo entre pruebas para la mayora de aparatos de alto-voltaje



Qu pasos se debern tomar para asegurar obtencin de datos representativos? Tcnicas de prueba reconocidas y aceptadas como validas Conocimiento y competencia en la operacin del equipo (hardware y software) Capacitacin en la interpretacin de resultados de prueba Acceso a recursos (internos y externos)

Qu se necesita para asegurar un anlisis apropiado para los resultados? Conocimiento de las caractersticas del aparato Resultados esperados relativos al espcimen Comparaciones a:

Datos de prueba en fabrica Unidades similares Puntos de referencia de pruebas de campo (datos base o benchmarks)

Tasa de cambio (absoluta vs. relativa) Contribucin de los componentes del sistema de aislamiento (en general o

individual) Condiciones de prueba


Filosofa de pruebas Doble Filosofa de pruebas Doble

Evaluacin de la condicin de aparatos para alto-voltaje Considerando el Conjunto de diagnsticos Doble Una solo prueba no completa una evaluacin total Revisin de varias pruebas para obtener el cuadro de referencia Diagnosticar la condicin del aparato Encontrar la causa y entender los sntomas Entender el propsito de las herramientas de diagnsticos disponible

Identificacin de los modos de falla Contar con las caractersticas del aparato y su aplicacin Conocimiento de las condiciones pre-falla Incluir historial de pruebas para evaluacin Anlisis situacional requiere inversin de tiempo Conocimiento de las herramientas de prueba disponibles Involucrar a expertos en la materia


Metas en el programa de mantenimiento (tangibles vs. intangibles)

Componentes del programa (otras herramientas disponibles)

Correlacin entre pruebas (confirmacin de condicin) Capacitacin del personal Capacidades del equipo de prueba (actualizaciones) Experiencia colectiva como fuente de referencia adicional

(Comits Doble, Conferencias, Seminarios, etc.)

Consideraciones adicionalesConsideraciones adicionales

Conjunto de diagnsticos Doble

(Dobles Toolbox)

Conjunto de diagnsticos Doble

(Dobles Toolbox)

Aspectos para la evaluacin de condicin de aislamientos en aparatos de alto-voltaje

(la perspectiva Doble)


Tipos de DiagnsticosTipos de Diagnsticos

En lnea o bajo operacin (On-Line) La mejor herramienta para equipo de alta criticidad (crticos) Evaluacin en tiempo real Fcil toma de decisiones Referenciado y confirmado en diagnsticos fuera de lnea

Fuera de lnea, fuera de servicio (Off-Line) Mas popular (eficaz en costos) Diferentes filosofas de aplicacin (base-tiempo, base-

confiabilidad, base-condicin) Fundado en programas de manejo de fijos Complementario a diagnsticos en lnea


Ventajas vs. DesventajasVentajas vs. Desventajas

En lnea (On-Line) Ventajas

Evaluacin en tiempo real Notificacin temprana y posible

estimacin a tiempo de falla Evaluacin parcial condicional a

mediciones monitorizadas Incremento en disponibilidad,

menos perdidas de produccin Reemplazo diferido estimado

por manejo de riesgos

Desventajas Costoso No intuitivo Necesita usuario altamente

capacitado

Fuera de lnea (Off-Line) Ventajas

Evaluacin basada en tiempo Mantenimiento programado con

salidas de servicio programadas Deteccin de fallas incipientes Completa y total evaluacin de

condicin

Desventajas Evaluacin peridica de

condicin, por lo tanto, sujeto a no deteccin de una falla de evolucin rpida

Dependiente y limitado a tiempo de salida (licencia) dedicado a mantenimiento


Ejemplo de diagnsticos fuera de lnea Ejemplo de diagnsticos fuera de lnea

Diagnsticos Doble para evaluacin de condicin de transformadores (Doble TCA Transformer Condition Assesment)

Pruebas de Laboratorio a Materiales Factor de Potencia y Capacitancia Medicin de Resistencias Diagnsticos especializados

Mediciones de Corrientes y Perdidas de Excitacin TTR Reactancia de Dispersin SFRA (Frequency Response Analysis Anlisis de Respuesta a la

Frecuencia) Medicin de descargas parciales


Pruebas de laboratorio a Materiales Anlisis de gases disueltos (DGA Dissolved Gas Analysis) Contenido de agua en el aceite Pruebas de calidad Compuestos Furnicos en aceite Grado de Polimerizacin Metales en aceite PCB Factor de Potencia y Capacitancia Diagnostico de evaluacin primario Mediciones de caractersticas bsicas en aislamiento

Calidad de aislamiento del espcimen Condicin fsica del espcimen (geometra)

Tendencias en el espcimen Enorme base de datos y experienciasMedicin de Resistencias Diagnostico de evaluacin primario Calidad en el aislamiento Alta Resistencia, buen aislamiento Dependiente de las condiciones de prueba Prueba de CD

Ejemplo de diagnsticos fuera de lnea (cont.)Ejemplo de diagnsticos fuera de lnea (cont.)


Diagnsticos especializados Especficos a su aplicacin Pueden ser rutinarios Pueden ser para investigacin (complementarios a pruebas de rutina) Requiere entendimiento claro de su aplicacin y uso Parte del conjunto! (mas informacin)

Corrientes y Perdidas de Excitacin Prueba de rutina Mediciones por fase Detecta:

Defectos de manufactura Fallas en devanados (cortos circuitos y/o

circuitos abiertos) Aterramientos anormales del ncleo Problemas en cambiadores (LTC/DETC)

Sensible a magnetismo residual


Relacin de transformacin (TTR) Prueba de rutina No necesariamente una prueba para

aislamiento Mediciones por fase Detecta:

Conexiones incorrectas en cambiadores Espiras en corto-circuito Interconexiones de corto entre devanados

Fallas en cambiadores (LTC/DETC)


Reactancia de Dispersin Diagnostico de evaluacin primario Puede ser prueba rutinaria o de investigacin Equivalencias en general y/o por fase Confirmacin de Impedancia de placa Establece Impedancia por Fase (dato base benchmark) Para investigar deformaciones en devanados

Anlisis de Respuesta a la Frecuencia (SFRA) Diagnostico de evaluacin primario Puede ser prueba de rutina o de investigacin Detecta desplazamientos de ncleo y devanados

Debidos a fuerzas electromagnticas derivadas en corrientes de falla Contraccin de devanados causando relajamiento de presin mecnica Re locaciones de transformadores

Requiere de capacitacin adecuadaDeteccin de Descargas Parciales Preferentemente diagnostico en lnea (on-line) pero se puede aplicar fuera de lnea (off-line) Diagnostico de evaluacin primario Puede ser de rutina o de investigacin Diferentes metodologas Requiere de capacitacin adecuada


Repaso teora bsica y metodologas pruebas Doble


Definiciones e interpretacin de mediciones. Relevancia del uso adecuado de los modos de prueba.

Seguridad en procedimientos.Importancia del uso apropiado de las metodologas Doble.


Qu es una Prueba o Ensayo Doble?...Qu es una Prueba o Ensayo Doble?...

El principio bsico de la prueba o ensayo Doble, se basa en la medicin de las caractersticas fundamentales (en corriente alterna), del sistema de aislamiento.

Cualquier cambio (movimiento fsico, deformacin, deterioro o contaminacin), en una o ms de las caractersticas fundamentales del aislamiento, son detectables.


Aislamiento: Accin y efecto de aislar Aislar: Cercar por todas partes.

Dejar solo, incomunicar Fs. Apartar por medio de

aisladores un cuerpo electrizado de los que no lo estn

Aislador: Fs. Cuerpos que interceptan el paso de electricidad, calor o sonido. Tambin llamados cuerpos no-conductores.

Conductor: Persona que conduce. Persona a cargo de un tren, tranva, autobs. Director de orquesta o grupo musical

Fs. Cuerpo, sustancia o material que conducen electricidad, calor o sonido.

Aislamiento:Material o combinacin de materiales no conductores que generalmente provee aislamiento elctrico entre dos puntos con diferencia de potencial.

Caractersticas Dielctricas:Implica que el medio o material usado, tiene propiedades especficas mesurables, tales como:

Rigidez DielctricaAbsorcin DielctricaConstante DielctricaPrdidas Dielctricas Factor de Potencia.

Qu es Aislamiento?...Qu es Aislamiento?...


Los materiales con propiedades aislantes, regularmente se encuentran en tres estados:

Materiales con Propiedades AislantesMateriales con Propiedades Aislantes

Gas Lquido Slido

Alto Vaco Aceites Hidrocarburos

Celulosa (papel)

Aire Silicones Porcelana

SF6 Agua destilada Fenlicos


Relevantes para las pruebas Doble: Corriente Total Prdidas en el Dielctrico Capacitancia Factor de Potencia Resistencia

Medidas por las pruebas Doble: Corriente de carga Total Prdidas en el Dielctrico Capacitancia

Midiendo las caractersticas listadas, se pueden deducir el Factor de Potencia y la Resistencia.

Caractersticas Fundamentales del Aislamiento en Corriente Alterna (CA)Caractersticas Fundamentales del Aislamiento en Corriente Alterna (CA)


En CA, las caractersticas fundamentales del aislamiento son susceptibles a cambios debidos a deterioracin.

Esta deterioracin, puede ser causada por daos o por contaminacin. Dichos cambios afectarn uno o ms parmetros medidos por la prueba Doble.

Cambios en caractersticas originales: Elctricas Mecnicas Qumicas

Detectados por: Pruebas Destructivas Pruebas No-Destructivas

Aislamiento y sus Caractersticas FundamentalesAislamiento y sus Caractersticas Fundamentales


Bsicamente:

Cambio en Rigidez Dielctrica Cambio en Constante Dielctrica Cambio en Prdidas Dielctricas Cambio en Capacitancia Cambio en Factor de Potencia

Cambio implica comparacin a alguna referencia.Referencia ideal son las perdidas inherentes del aislamiento.

Deteccin de deterioro en aislamiento:

Pruebas Destructivas Prueba en la cual se requiere la

destruccin del espcimen para encontrar sus lmites de rendimiento

Pruebas No-Destructivas: De alto esfuerzo: Prueba en la que

se requiere someter el espcimen a voltajes mayores a los nominales

De bajo esfuerzo: Prueba en la que el espcimen se somete a voltajes menores a los nominales

Cero esfuerzo: Prueba en la que el espcimen no se expone a esfuerzo alguno

Deterioro en AislamientoDeterioro en Aislamiento


En la teora de Corriente Alterna CA, un sistema de aislamiento sin importar su complejidad, puede ser representado como un elemento capacitivo primario, considerando tambin el efecto resistivo del mismo.

Representacin de modelos de aislamientoRepresentacin de modelos de aislamiento

Circuito en serie Circuito en paralelo

RS

CS

CP RP


Representacin de modelos de aislamiento (cont.)Representacin de modelos de aislamiento (cont.)

Leyes Bsicas de Electricidad

Para que haya flujo de corriente entre dos puntos de un circuito, debe existir una diferencia de potencial

La corriente SIEMPRE regresa a su fuente de origen

La corriente SIEMPRE toma el camino de menor resistencia

RPCP


ITIC

IR E

O

E CP RP

IT

IC IR

Para la generalidad de los sistemas de aislamiento IC >> IR

Factor de Potencia y Capacitancia Factor de Potencia y Capacitancia


Factor de Potencia y Factor de Disipacin Factor de Potencia y Factor de Disipacin

E

IR

IC ITFactordePotencia = = I

I

FactordeDisipacin = = II

R

T

R

C

COS

TAN

%PF(% COS ) %DF(%TAN )90 0 0 0

89.71 0.500 0.29 0.50045.0 70.71 45.0 100.00 100.00 90


Capacitor ideal sin perdidas; corriente 90 rezagada al voltaje Resistencia ideal; la corriente y voltaje estn en-fase Al aplicar voltaje CA: Watts = E IT Coseno El Angulo representa la relacin entre voltaje (E) entre las

terminales del espcimen y la demanda de corriente total por el mismo, su definicin por lo tanto:

Factor de Potencia = Coseno = Watts / E IT

Considerando el modelo simplificadoConsiderando el modelo simplificado

E CP RP

IT

IC IR

ITIC

IR E


Medicin en ResumenMedicin en Resumen

V

Referencia Voltaje aplicado

Medida Vector corriente total

Angulo Magnitud

Clculos Capacitancia Factor de Potencia Perdidas Reales (Watts)

IT

Watts

Capacitancia


Corriente y CapacitanciaCorriente y Capacitancia

Caractersticas Fundamentales en CA consideradas por la prueba Doble. . .

Corriente Total ITCapacitancia CPerdidas Dielctrico WResistencia RFactor de Potencia%PF

} Para evaluar la composicin fsica del espcimen, dependiente del tamao


Componentes Reales (perdidas reales)Componentes Reales (perdidas reales)

Caractersticas Fundamentales en CA consideradas por la prueba Doble. .

Corriente Total ITCapacitancia CPerdidas Dielctrico WResistencia RFactor de Potencia%PF

}Para evaluar la calidad del material dielctrico, es dependiente del tamao


Factor de Potencia y aislamientos bsicos Factor de Potencia y aislamientos bsicos

Caractersticas Fundamentales en CA consideradas por la prueba Doble. .

Corriente Total ITCapacitancia CPerdidas Dielctrico WResistencia RFactor de Potencia %PF}

Para evaluacin general de aislamiento del espcimen, independiente del tamao


Las 5 piezas de informacin DobleLas 5 piezas de informacin Doble

1) Corriente

2) Capacitancia

3) Prdidas

4) Factor de Potencia

5) Factor de Potencia Vs. Voltaje de prueba (Tip-Up)

Representa la geometra del espcimen

Representa la calidad del material dielctrico

Representa la condicin general del aislamiento, independiente del tamao



Relevancia del uso adecuado de los modos de prueba.


Considerando la posicin relativa de la Fuente de poder, el circuito de medicin y el espcimen con respecto a su referencia de tierra 3 Configuraciones bsicas para pruebas Doble

Configuracin a espcimen a tierra (GST-Ground)Medicin a potencial de tierra

Configuracin a espcimen a tierra con guarda (GST-Guard)Medicin a potencial de tierra excluyendo conexiones referidas a guarda

Configuracin a espcimen sin referencia a tierra (UST)Medicin a espcimen con potencial de tierra en guarda

Modos de prueba DobleModos de prueba Doble


GST-Ground (Tierra)GST-Ground (Tierra)


GST-Guard (Guarda)GST-Guard (Guarda)

42


UST (Medicin sin Tierra)UST (Medicin sin Tierra)


Terminal del Cable de alto-voltajeTerminal del Cable de alto-voltaje

Blindaje de Tierra

Terminal a Tierra

Blindaje de Guarda

Terminal a Guarda Conductor de

alto-voltaje

Gancho de alto-voltaje

Aislamiento de alto-voltaje a Guarda

Aislamiento de Guarda a Tierra

Posicionamiento correcto Posicionamiento incorrecto



Seguridad en procedimientos.


Usuario calificado (preparado/capacitado) Consultar sus normas locales de seguridad

NUNCA ignorar reglas de seguridad Preparacin antes de iniciar pruebas

Espcimen fuera de servicio y des energizado Espcimen adecuadamente a tierra Junta de revisin de tareas (identificacin de peligros y

riesgos) Revisin de procedimientos de emergencia Revisin de protocolo de comunicacin entre usuarios

(operador y ayudante)

Asuntos de Seguridad Asuntos de Seguridad


Electricidad esttica y voltaje inducidoElectricidad esttica y voltaje inducido

Fenmeno Electricidad esttica: cargas o energa elctrica que permanecer

hasta que esta se descargue con el flujo de energa (corriente) Voltaje inducido: condicin en la cual un conductor des

energizado asume el potencial relativo a el campo elctrico que lo afecta

Qu significa? Un conductor sin referencia a tierra asumir el potencial sin una

conexin galvnica a una Fuente de voltaje Razn de inters:

el voltaje siempre buscara el potencial mas bajo (Tierra), que puede ser una va de flujo de corriente a este punto

Usuarios debern prevenir ser esa va de flujo


Como EVITAR exposicin a electricidad esttica y voltaje inducidoComo EVITAR exposicin a electricidad esttica y voltaje inducido

Para evitar exposicin, se recomienda el siguiente procedimiento: Trabajar protegido (entre referencias a tierra) Verificar que la fuente de AC esta adecuadamente referenciada a tierra M4100 adecuadamente referenciado a tierra Nunca conectar elctricamente las referencias de Chasis y tierras de

prueba del M4100


Deteccin de 2 tierras por el rel de tierra Se requiere de 2 tierras para operar el instrumento

Tierra a chasis Conexin elctrica que aterriza la carcaza del instrumento Realizada por la tierra del cable de potencia (AC)

Tierra de la prueba Conexin realizada por la tierra que se conecta al espcimen

Resistencia entre estos 2 puntos es mayor a 70 el rel no actuara y el instrumento no opera

El propsito es mantener un equipotencial en el rea de prueba Evitar este requerimiento de 2 tierras resultar en severas

lesiones y/o peligro de muerte

Equipo M: esquema de doble tierra Equipo M: esquema de doble tierra

Un ejemplo de Metodologa Doble

Un ejemplo de Metodologa Doble

Introduccin a protocolo de pruebas Doble para Transformadores

Doble Transformer Condition Assessment


Para qu probar?...Para qu probar?...

Para prevenir esto!...Para prevenir esto!...


MotivacinMotivacin

Cundo y porqu? Qu pruebas hay disponibles? Qu pruebas hacer?

Los programas de pruebas proveen al Ingeniero con un grupo de herramientas para determinar la condicin del equipo de campo bajo prueba.


BeneficiosBeneficios

Cada prueba debe brindar resultados claros y concisos Su interpretacin debe de ser completamente entendida La informacin debe ser correlacionada a las condiciones:

Dielctrica Trmica Mecnica


Qu esperar?...Qu esperar?...

Identificar condiciones anormales y el orden de prioridades Escoger la herramienta adecuada para el trabajo adecuado Responder a eventos que afectan al equipo

Fallas pasantes Calificar los resultados Identificar pruebas especiales


Aplicacin de pruebasAplicacin de pruebas

Aceptacin Establecer Dato Base Rutina (tendencia) Manejo de activos

Casos especiales Definir reas problema Garanta Relocalizaciones


Protocolo de pruebas DobleProtocolo de pruebas Doble

Factor de Potencia y Capacitancia: Deterioracin de aislamiento Distorsin de devanados

Corrientes de Excitacin: Problemas de devanados y/o ncleo (circuitos abiertos,

mltiples tierras a ncleo, espiras cortocircuitadas, laminaciones cortocircuitadas)

Problemas en cambiadores (defectos de manufactura) TTR a Alto Voltaje:

Espiras cortocircuitadas Circuitos abiertos


Protocolo de pruebas Doble (cont.)Protocolo de pruebas Doble (cont.)

Reactancia de Dispersin (o de fuga): Distorsin en devanados Confirmacin de impedancia de placa

Anlisis de Respuesta a la Frecuencia (SFRA): Espiras cortocircuitadas Movimiento de ncleo y/o devanados Distorsin en devanados

Anlisis de laboratorio: Deteccin de fallas incipientes Deterioro en aislamiento


TransformadoresTransformadores

LapruebaDobleparatransformadores,eslamscomprensivaparalaevaluacindeaislamiento

Humedecimiento-Contaminacin

Carbonizacin

Falla Mecnica

Latcnicadepruebapermitesepararelespcimenenpartesindividualespermitiendounanlisismsefectivo

PruebaDoble


Tipos de TransformadoresTipos de Transformadores

Los Transformadores pueden ser monofsicos trifsicos, y pueden tener las siguientes configuraciones:

Dos devanados

Tres devanados

Auto transformadores (con sin devanado Terciario)

El sistema de aislamiento puede ser gas, lquido, slido, y por supuesto, combinaciones de los elementos mencionados.

La tcnica de prueba, se basa en el acceso a los devanados.


Parmetros de medidas Doble. . .Parmetros de medidas Doble. . .

Prdidas en el dielctrico Capacitancia (Corriente de carga total) Factor de Potencia Cambio de Factor de Potencia con el Voltaje


Pruebas de Factor de Potencia y Capacitancia TransformadoresPruebas de Factor de Potencia y Capacitancia Transformadores

Factor de Potencia y Capacitancia: Aislamiento general

Devanados del Alto Voltaje Devanados del Bajo Voltaje Inter.-devanados

Boquillas (Bushings) Aislamiento principal Aislamiento del Tap Hot-Collar (Collares)

Aceite Otras pruebas Doble (de Protocolo)

Corrientes de excitacin (prueba monofsica) Medicin de prdidas en apartarrayos TTR en alto voltaje (prueba monofsica) Reactancia de dispersin (trifsica y monofsica)


Procedimiento pruebas Doble a transformadores de dos devanados


CHLCH

CL

DevanadosDe Bajo Voltaje

Devanados de Alto Voltaje

Simplificando,elaislamientodetransformadoresseagrupaentressubsistemasrepresentativos:

CHCLCHL

LapruebaDoblepermitealosusuariosmedirestossubsistemasindividualmente.

Sistema de aislamiento (3-fases 2-devanados)Sistema de aislamiento (3-fases 2-devanados)


Representacin fsica (3-fases 2-devanados)Representacin fsica (3-fases 2-devanados)

CoreLeg

CH CLCHL

Transformer Tank

High-Voltage Windings Low-Voltage

Windings


Representacin Dielctrica (3-fases 2-devanados)Representacin Dielctrica (3-fases 2-devanados)

High

Low

CH

CL

CHL Tank and Core


Detalle de devanado (transformador tipo ncleo)Detalle de devanado (transformador tipo ncleo)


Circuito Dielctrico: transformador de 2 devanados

Alta

Baja

CH

CL

CHLTanque y ncleo


CH Aislamiento entre componentes del lado de Alto voltaje y el ncleo y tanque

Boquillas (Bushings) del lado de AltaAislamiento de devanado de Alta

Miembros estructurales de aislamientoAislamiento de cambiadores (NLTC)Fluido aislante

Componentes del lado de alto-voltajeComponentes del lado de alto-voltaje


CL - Aislamiento entre componentes del lado de Bajo voltaje y el ncleo y tanque

Boquillas (Bushings) del lado de BajaAislamiento del devanado de BajaMiembros estructurales de aislamiento Aislamiento de cambiadores (LTC)Fluido aislante

Componentes de lado de bajo-voltajeComponentes de lado de bajo-voltaje


.CHL Aislamiento entre los devanados de Alta y Baja

Barreras entre aislamientos Fluido aislante

Componentes entre devanadosComponentes entre devanados


La prueba General

Antes de empezar:

Cortocircuitar el devanado de AltaCortocircuitar el devanado de BajaDesconectar las referencias de devanados

a tierra

Esta es la fuente principal de errores en el procedimiento de pruebas

CHLCH

CL

Asegurarse de desconectar el neutro e incluirlo en el cortocircuito del devanado correspondiente


GuardLow Voltage Lead

I & W Meter

Tank & Core

GroundLead

HV Cable

Test Set

LowHigh

Metodologa (3-fases 2-devanados)Procedimiento (HV lado de alto-voltaje)Metodologa (3-fases 2-devanados)Procedimiento (HV lado de alto-voltaje)


ICHL


I & W Meter

Tank & Core

Ground Lead

HV Cable

Test Set

LowHigh

GST-Ground

ICH + ICHL

ICHL

ICH

ICH

Pruebas 1, 2 & 3 (CH+CHL, CH and CHL)Pruebas 1, 2 & 3 (CH+CHL, CH and CHL)

Guard Low Voltage Lead

I & W Meter

Tank & Core

Ground Lead

HV Cable

Test Set

LowHigh

GST-Guard

ICH

ICHL

ICH

ICH

ICHL

ICHL


I & W Meter

Tank & Core

GroundLead

HV Cable

Test Set

LowHigh

UST

ICHL

ICHL

ICH

ICH

ICH


Low VoltageLead

I & W Meter

Tank & Core

Ground Lead

HV Cable

Test Set

LowHigh

Guard

Metodologa (3-fases 2-devanados)Procedimiento (LV lado de bajo-voltaje)Metodologa (3-fases 2-devanados)Procedimiento (LV lado de bajo-voltaje)


Low VoltageLead

I & W Meter

Tank & Core

Ground Lead

HV Cable

Test Set

LowHigh

Guard

GST-Ground

ICL + ICHL

ICL

ICHL

Pruebas 5, 6 & 7 (CL + CHL, CL & CHL)Pruebas 5, 6 & 7 (CL + CHL, CL & CHL)

Low Voltage Lead

I & W Meter

Tank & Core

Ground Lead

HV Cable

Test Set

LowHigh

Guard

GST-Guard

ICL

ICL

ICHL

Low VoltageLead

I & W Meter

Tank & Core

Ground Lead

HV Cable

Test Set

LowHigh

Guard

ICL

ICHL

ICHL

UST


Automatizacin y sus ventajasAutomatizacin y sus ventajas


Comparacin entre sistemas de aislamiento (2-devanados vs. 3-devanados)Comparacin entre sistemas de aislamiento (2-devanados vs. 3-devanados)

High

Low

Tert

CT

Tank and Core

CHL

CLT

CHT

CL

CH

High

Low

CH

CL

CHLTank and Core


Circuito Dielctrico: transformador de 3 devanadosCircuito Dielctrico: transformador de 3 devanados

CT

Alta

Baja

Terc.

Tanque y Ncleo

CHL

CLT

CHTCL

CH


Circuito Dielctrico: Autotransformador Circuito Dielctrico: Autotransformador

Alto y Bajo voltaje

Tanque y ncleo

CH

CHT

X1

H0X0 X3

X2

H3

H2

H1


Circuito Dielctrico: Autotransformador con TerciarioCircuito Dielctrico: Autotransformador con Terciario

Tanque y ncleo

TerciarioAlto y Bajo

Y1

Y2

Y3

CHT

CH CT

X1

H0X0 X3

X2

H3

H2

H1


Prueba General (consideraciones)Prueba General (consideraciones)

Configuracin del equipo Voltaje del equipo Sistema de aislamiento Aplicacin del equipo Seguridad del personal Equipos similares Base de datos


Pruebas de Factor de Potencia y Capacitancia TransformadoresPruebas de Factor de Potencia y Capacitancia Transformadores

Factor de Potencia y Capacitancia: Aislamiento general

Devanados del Alto Voltaje Devanados del Bajo Voltaje Inter.-devanados

Boquillas (Bushings) Aislamiento principal Aislamiento del Tap Hot-Collar (Collares)

Aceite Otras pruebas Doble (de Protocolo)

Corrientes de excitacin (prueba monofsica) Medicin de prdidas en apartarrayos TTR en alto voltaje (prueba monofsica) Reactancia de dispersin (trifsica y monofsica)


Normas IEEE para pruebas de campoNormas IEEE para pruebas de campo

IEEE Std. C57.152 2013 (Revision of IEEE 62 1995)

Guide for Diagnostic Field Testing of Electric Power Apparatus Part 1: Oil Filled Power Transformers, Regulators, and Reactors

Section 3 Definitions (3.6: Power Factor - Dielectric) Section 6 Tests and test techniques

6.1.2 Ratio/Polarity/Phase 6.1.3 Exciting Current 6.1.4 Short Circuit Impedance 6.1.6 Capacitance, Power Factor, and Dissipation Factor 6.3 Insulating Fluids (Transformer-Grade mineral Oil)

Annex A (informative): Power Factor measurements

Entendiendo la aplicacin de las pruebas Doble

Entendiendo la aplicacin de las pruebas Doble

Relevancia del uso adecuado del equipo de prueba Doble y la importancia del uso

apropiado de las metodologas Doble


Equipo de pruebas DobleEquipo de pruebas Doble

Qu tengo disponible para pruebas? Se cual es el propsito del equipo de prueba? Cul es la condicin del equipo de prueba?


Preparativos para el Equipo de Campo Preparativos para el Equipo de Campo

Controlador de datos y su cable de comunicacin (M4200, DUC o Laptop del usuario)

Instrumento M4100 Transportador M4300 (opcional) Referencia de calibracin (M4150 o

M4151) Cable de aterramiento (seguridad!) Cable alto-voltaje (HV) M2 Cables de medicin (LV), rojo y azul Cable de CA (fuente y caja de dist.) Switches de seguridad (1 & 2) Sensor remoto Lmpara estroboscpica (seguridad!) Accesorios de diagnsticos (cable &

conector de loop-back para com.) Collares Cables de aterramiento Adaptadores de boquillas (Bushings)

Ejemplo M4000 y sus Componentes


Chequeo del Instrumento M04100 Chequeo Preliminar

Cables en Buena condicin Conexin adecuada a Fuente active de CA

(estable y propiamente aterrada) Comunicaciones adecuadamente

establecidas

Diagnsticos (condicin de operacin) Status del Sistema (System Status) Verificacin de Calibracin Chequeo de Subsistemas (Subsystem

Diagnostics) Listado de componentes Perfil trmico Retoro de seal de comunicacin

(Communication Loopback)

Preparativos para el Equipo de Campo (cont.)Preparativos para el Equipo de Campo (cont.)



M4110

M5200/5400

M4110 Cable de aterramiento

(seguridad!) Cable sensor de voltaje Cables para alta corriente (rojo &

negro) Lmpara estroboscpica Switch de seguridad Cable de alimentacin de CA

M5200/5400 Cable de aterramiento

(seguridad!) Cable de comunicaciones Cable de seal (coaxial) Cable de alimentacin de CA Cables de aterramiento



Verificacin de herramientas antes de pruebas Inspeccin completa de Hardware

Segn laminas anteriores Inspeccin completa de Software

Versiones de las aplicaciones a usar: estn actualizadas? Archivos de equipo a probar Tengo acceso remoto a mis bases de datos?

Revisin de procedimientos en sitio Plan de seguridad Aterramientos para los equipos de pruebas (conexiones adecuadas) Fuente de alimentacin CA adecuada (fuentes porttiles) Cables y sus conexiones

Cables alto-voltaje (HV) Cables bajo-voltaje (LV) Accesorios

Software Comunicaciones a instrumentos (Serie, USB, Ethernet) Acceso a Internet (Celular, Hot-Spot, WiFi, otros)

Metodologas


Normas IEEE para pruebas de campoNormas IEEE para pruebas de campo

IEEE Std. C57.152 2013 (Revision of IEEE 62 1995)

Guide for Diagnostic Field Testing of Electric Power Apparatus Part 1: Oil Filled Power Transformers, Regulators, and Reactors

Section 3 Definitions (3.6: Power Factor - Dielectric) Section 6 Tests and test techniques

6.1.2 Ratio/Polarity/Phase 6.1.3 Exciting Current 6.1.4 Short Circuit Impedance 6.1.6 Capacitance, Power Factor, and Dissipation Factor 6.3 Insulating Fluids (Transformer-Grade mineral Oil)

Annex A (informative): Power Factor measurements


Arturo H. OropezaPrincipal Engineer

Doble Engineering Company

Doble Engineering Company (Doble), has full title, right and interest to all subject matter contained in this presentation(Proprietary Information) regardless of the medium. You have been provided a copy of this Proprietary Information for privatereference purposes only. Dobles delivery to you of Doble Proprietary Information does not constitute in any way whatsoever a license of any kind or vests any interest in Dobles Proprietary Information (other than private reference use), including, without limitation, the rights to copy, disseminate, distribute, transmit, display or perform in public (or to third parties), reproduce, edit, translate or reformat. You, as recipient, acknowledge and agree to these terms by your first viewing of this Proprietary Information. You further acknowledge and agree that Doble shall not have an adequate remedy at law in the event of your breach of the conditions hereunder, that Doble will suffer irreparable damage and injury if you breach any of the conditions stated above, and that such breach occurs, Doble, in addition to any other rights and remedies available herein or otherwise, shall be entitled to seek an injunction to be issued by a tribunal of competent jurisdiction restricting the recipient from committing or continuing any breach of these conditions.

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