DIAGNOSTICO DEL AISLAMIENTO DE EQUIPOS DE ALTA TENSION INSTALADOS EN SUBESTACIONES DE TRANSMISIONINSTRUCTORES: ING. CARLOS APONTE ING. LUCIANO R. SANTAELLA F.PROYECTO DE CAPACITACION PARA EL PERSONAL DE MANTENIMIENTO Y OPERACIONES DE CADAFE Y SUS EMPRESAS FILIALES

PRIMER MODULOEVALUACION DEL AISLAMIENTO POR ENSAYOS EN CORRIENTE ALTERNAINSTRUCTORES: ING. CARLOS APONTE ING. LUCIANO R. SANTAELLA F.PROYECTO DE CAPACITACION PARA EL PERSONAL DE MANTENIMIENTO Y OPERACIONES DE CADAFE Y SUS EMPRESAS FILIALES

EVALUACION DE LA RIGIDEZ DIELECTRICA POR ENSAYOS EN CORRIENTE ALTERNAINTRODUCCION.ASPECTOS GENERALES.INTRODUCCION TEORICA DEL COMPORTAMIENTO DE UN DIELECTRICO SOMETIDO A TENSION.DESCRIPCION DEL EQUIPO MEDIDOR DE AISLAMIENTO AC MARCA: DOBLE TIPO: M2H.OPERACIN DEL EQUIPO M2H.MODELO DIELECTRICO, METODO DE ENSAYO Y EVALUACION DE RESULTADOS PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA Y BUSHINGS.MODELO DIELECTRICO, METODO DE ENSAYO Y EVALUACION DE RESULTADOS PARA TRANSFORMADORES DE TENSION CAPACITIVOS E INDUCTIVOS.

EVALUACION DE LA RIGIDEZ DIELECTRICA POR ENSAYOS EN CORRIENTE ALTERNAMODELO DIELECTRICO, METODO DE ENSAYO Y EVALUACION DE RESULTADOS PARA TRANSFORMADORES DE CORRIENTE.MODELO DIELECTRICO, METODO DE ENSAYO Y EVALUACION DE RESULTADOS PARA INTERRUPTORES DE POTENCIA.MODELO DIELECTRICO, METODO DE ENSAYO Y EVALUACION DE RESULTADOS PARA CELDAS BLINDADAS.MODELO DIELECTRICO, METODO DE ENSAYO Y EVALUACION DE RESULTADOS PARA PARARRAYOS.MODELO DIELECTRICO, METODO DE ENSAYO Y EVALUACION DE RESULTADOS PARA CABLES DE POTENCIA.MODELO DIELECTRICO, METODO DE ENSAYO Y EVALUACION DE RESULTADOS PARA ACEITES AISLANTES.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

ASPECTOS GENERALES DE LOS MATERIALES AISLANTESPROYECTO DE CAPACITACION PARA EL PERSONAL DE MANTENIMIENTO Y OPERACIONES DE CADAFE Y SUS EMPRESAS FILIALESINSTRUCTORES: ING. CARLOS APONTE ING. LUCIANO R. SANTAELLA F.

INTRODUCCION

INTRODUCCION TEORICA AL COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES DIELECTRICOS.DESCRIPCION, FUNCIONAMIENTO Y OPERACIN DEL EQUIPO DE PRUEBAS M2H.PROCEDIMIENTOS DE PRUEBAS.EVALUAR LAS CONDICIONES DIELECTRICAS DE LOS MATERIALES AISLANTES DE LOS EQUIPOS DE POTENCIAPRINCIPIOS TEORICOS Y DATOS ESTADISTICOS: MANUALES DE INSTRUCCIN. LIBROS DE REFERENCIA. MINUTAS DE LA FIRMA DOBLE. EXPERIENCIA DEL PERSONAL DE PRUEBAS.

ASPECTOS GENERALES DE LOS MATERIALES AISLANTESDEFINICION DE AISLAMIENTOEs toda Sustancia que por su baja conductividad, puede despreciarse cualquier corriente elctrica que lo atraviese (corriente de fuga), tambin se conocen como dielctricos.FUNCION Proporcionar la rigidez dielctrica entre conductores y entre estos y tierra.

GASEOSOLIQUIDOSOLIDOVACIOACEITES DERIVADOS DE HIDROCARBUROSCELULOSAAIREACEITES SILICONIZADOSPORCELANASF6AGUA DESTILADAFENLICOS

REPRESENTACION DEL AISLAMIENTO En la teora de Corriente Alterna, un sistema de aislamiento puede ser representado como un elemento capacitivo primario, considerando tambin el efecto resistivo del mismo. Esta simplificacin aplica a cualquier sistema de aislamiento, sin importar su complejidad.

COMPORTAMIENTO DE UN AISLANTE SOMETIDO A TENSION CONTINUA CC: Capacitancia Equivalente entre los terminales elctricos. CA: Capacitancia de Absorcin. RA: Perdidas por absorcin de corriente por parte del dielctrico. RL: Resistencia Ohmica al paso de la corriente de fuga.

COMPORTAMIENTO DE UN AISLANTE SOMETIDO A TENSION ALTERNAPara este caso las prdidas por absorcin son despreciables, puesto que los movimientos de las cargas en el interior del aislante, se anulan por la inercia que presentan al cambio violento del campo elctrico.

PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES AISLANTESElctricas Resistencia de Aislamiento. Rigidez Dielctrica. Constante Dielctrica y Capacitancia. Factor de Prdidas Dielctricas. Factor de Potencia. Resistencia Al Arco. Propiedades Fsicas. Propiedades Qumicas. Propiedades Trmicas.Fsico - Qumicas

PROPIEDADES ELECTRICAS DE LOS MATERIALES AISLANTESResistencia de AislamientoEs la oposicin medida en M que ofrece el material aislante a un voltaje aplicado de corriente contina, medida en la direccin en que se desea que proporcione aislamiento. Al momento de aplicar la tensin de prueba, dicha resistencia es de pequeo valor, por la presencia de las tres corrientes (fuga, carga y absorcin) y durante el rgimen permanente queda determinada slo por la de fuga.Rigidez DielctricaEs el valor mximo de gradiente de potencial, que un aislante es capaz de soportar sin que llegue a ser perforado elctricamente por una descarga disruptiva.

SustanciaRigidez Dielctrica (KV/cm)Aire30Aceite300Vidrio400Porcelana300Baquelita250

PROPIEDADES ELECTRICAS DE LOS MATERIALES AISLANTESConstante Dielctrica y CapacitanciaUn condensador no es mas que un arreglo constituido por un medio dielctrico que separa dos piezas conductoras. Cuando se aplica una diferencia de potencial entre las piezas conductoras, se producir una acumulacin de cargas en las mismas, de igual valor pero de polaridad distinta.

MaterialConstante DielctricaVaco1,0Aire1,000549Mica5,4Papel2Porcelana7Aceite2,2Silicone2,75Agua (20C)80

PROPIEDADES ELECTRICAS DE LOS MATERIALES AISLANTESFactor de Prdidas DielctricasTambin conocido como factor de disipacin (Fd), es el cociente de la potencia absorbida por el aislante (prdidas dielctricas) y la potencia reactiva (capacitiva) del mismo, cuando se le aplica una cierta tensin alterna entre sus terminales.Las prdidas dielctricas dependen directamente del volumen y de la configuracin del aislamiento; adems de la tensin de prueba aplicada.

PROPIEDADES ELECTRICAS DE LOS MATERIALES AISLANTESFactor de PotenciaEs la relacin entre la prdida de potencia en watts, disipada en un espcimen, a la carga voltamperimtrica (potencia aparente). Es directamente proporcional al cociente de las prdidas dielctricas y la capacitancia del elemento.El factor de potencia depende solamente del tipo de material dielctrico y sus condiciones. No es funcin del voltaje, del volumen ni de la configuracin del aislamiento, mientras no se produzca ionizacin.

PROPIEDADES ELECTRICAS DE LOS MATERIALES AISLANTESValores Tpicos de Referencia para Materiales Aislantes y Equipos

Material Aislante%Fp (20C)%Fd (20C)Aire0,00,0Aceite0,050,02Porcelana2,02,0Papel Kraft0,50,6Barniz4,0 8,01,0

Equipo Elctrico%Fp (20C)Bushing Tipo Condensador (Aceite)0,2 0,5Transformador de Potencia (Aceite)0,3 0,6Transformador de Distribucin (Aceite)0,4 1,0Cable de Potencia0,1 0,3

PROPIEDADES ELECTRICAS DE LOS MATERIALES AISLANTESResistencia al ArcoSe determina por el tiempo durante el cual un material aislante es capaz de resistir los efectos destructivos de un arco antes de inutilizarse por haber formado el arco un camino conductor sobre la superficie del aislante. Este tiempo depende de la tensin aplicada y de la corriente de arco y se utiliza en equipos de maniobra.

CLASIFICACION DEL AISLAMIENTONo Auto -RegenerativoConocido tambin como no Autorecuperable, precisamente porque pierden sus propiedades dielctricas total o parcialmente, una vez que ha sufrido una descarga disruptiva, causada por una elevacin de tensin. Generalmente son de tipo interno; estn dentro de los equipos.Auto -RegenerativoSon Autorecuperables; es decir, luego de una descarga disruptiva, producto de una sobretensin, pueden restablecer sus propiedades dielctricas originales. Comnmente se les encuentra formando parte del aislamiento externo de los equipos.

SISTEMAS Y MATERIALES DE AISLAMIENTOS EN EQUIPOS DE POTENCIATransformador Aislamiento Externo: Bushings (Cermica) Aislamiento Interno: Papel Kraft. Papel Baquelizado y Cartn Aislante Madera. Aceite Aislante.Interruptores Aislamiento Externo: Columnas Soportes (Cermica) Aislamiento Interno: Aceite Aislante. Aire comprimido. Hexafluoruro de AzufreSeccionadores Aislamiento Externo: Columnas Soportes (Cermica)

CAUSAS DE LAS FALLAS DEL AISLAMIENTOFormacin De Arcos Elctricos Sobretensiones de Origen Externo: Descargas Atmosfricas Sobretensiones de Origen Interno: Ocurrencia de Fallas. Energizacin de Lneas Largas. Rechazo de Carga. Ferroresonancia. Interrupcin de Corrientes de Fallas. Interrupcin de Corrientes Inductivas. Envejecimiento del aislamiento. Por factores ambientales. Por agentes externos al sistema.

CLASIFICACION Y DEFINICION DE LAS PRUEBAS APLICADAS A LOS AISLAMIENTOSPruebas Destructivas Diseo y fabricacin de Equipos de Potencia: Pruebas de Alto Voltaje de AC a la frecuencia del sistema. Pruebas de Alto Voltaje DC. Pruebas con Ondas de Impulso.Pruebas N o Destructivas Detectar cambios en las caractersticas de un sistema de aislamiento: Resistencia de Aislamiento en AC. Factor de Potencia del aislamiento. Prdidas Dielctricas. Capacitancia. Alto Voltaje en AC. Resitencia en DC. Alto Voltaje en DC (Hi-Pot) Indice de Polarizacin.Pruebas ACPruebas DCPruebas en Fbrica

TEORIA DE FUNCIONAMIENTO Y OPERACIN DEL EQUIPO DOBLE M2HPROYECTO DE CAPACITACION PARA EL PERSONAL DE MANTENIMIENTO Y OPERACIONES DE CADAFE Y SUS EMPRESAS FILIALESINSTRUCTORES: ING. CARLOS APONTE ING. LUCIANO R. SANTAELLA F.

INTRODUCCION A LAS PRUEBAS DOBLEDesde 1.929 Ing. Mantto. Prdidas Dielctricas en AC Factor de PotenciaAislamiento Elctrico de los Equipos de Alto VoltajePruebas DobleMtodos de Pruebas desarrollados por la Empresa Doble y sus clientesEquipos de Pruebas Porttil: MH M2H M2HD M4000

INTRODUCCION A LAS PRUEBAS DOBLEEquipos de Prueba de Aislamiento Aceptacin en Fbrica y Campo. Mantenimiento Preventivo. Pruebas de Diagnstico de Emergencia. Corriente de carga total de AC (mA , A). Prdidas Dielctricas de AC (W). Capacitancia ( Pf). Corriente de Excitacin Inductiva (Transformador).Deterioro del Aislamiento Bushings. Interruptores. Pararrayos. Aceites Aislantes. Cables de Potencia. Transformadores de Potencia y de Medida.

DESCRIPCION DEL EQUIPO DOBLE TIPO M2HEquipo de Medicin Aislamiento Marca Doble Tipo: M2H Panel de Medicin Kilovolts AC Cap Mult Meter Adj Polarity ICC Check ICC High Low Off Perillas ICCUnidad de Alta TensinMaleta de AccesoriosCable de Alta TensinCeldas Para Pruebas de Aceites Dielctricos Conductor de Alimentacin 120 V AC. Extensiones con Pulsadores de Seguridad. Cables de Baja Tensin. Cables de Puesta a Tierra. Collares semiconductores. LV Switch Voltage Reversing Circuit Breaker LV Blue Red 5A y 25 A 120 V 60 hz Power Ground Relay High Voltage

DESCRIPCION DEL EQUIPO DOBLE TIPO M2H

DESCRIPCION DEL EQUIPO DOBLE TIPO M2H-D

DESCRIPCION DEL EQUIPO DOBLE TIPO M2H

DESCRIPCION DEL EQUIPO DOBLE TIPO M2HSWICTH DE SEGURIDAD # 2ALIMENTACION ICC

DESCRIPCION DEL EQUIPO DOBLE TIPO M2HCABLE H.VCABLE L.V AZULCABLE L.V ROJO

DESCRIPCION DEL EQUIPO DOBLE TIPO M2HCELDA PARA PRUEBA DE ACEITES DIELECTRICOS

DESCRIPCION DEL EQUIPO DOBLE TIPO M2H

DESCRIPCION DEL EQUIPO DOBLE TIPO M2HKILOVOLTMETROAMPERMETRO

MODOS DE PRUEBA

MODOS DE PRUEBA

MODOS DE PRUEBA

MODOS DE PRUEBA

MODOS DE PRUEBA

MODOS DE PRUEBA

10 REGLAS DE SEGURIDAD PARA LAS CONEXIONESAntes de realizar las pruebas de factor de potencia el espcimen debe estar completamente desenergizado, aislado del sistema de potencia y su carcasa debe estar debidamente puesta a tierra.Colocar las tierras de seguridad en los extremos del espcimenDebe existir visual entre el espcimen y el operarioConectar el cable de tierra al receptculo de tierra del equipo de pruebaColocar a tierra el equipo de prueba a travs del terminal polarizado del cable de alimentacin de 120 V / AC.Colocar el control de voltaje del equipo de prueba en cero (0).Conectar los terminales de prueba y el cable de prueba de alto voltaje.En lo posible utilizar dos personas para la operacin del equipo de prueba.El cable de alto voltaje debe estar suspendido amarrado de tal manera de evitar el manejo del mismo.Una vez concluida la prueba retirar todos los terminales de prueba. La tierra del equipo es el ltimo terminal que debe ser retirado.

VOLTAJES DE PRUEBAPruebas No destructivasPruebas de rutina Vequipo(L- L) > 12 kV Vprueba = 10 kV Vequipo (L- L ) 12 kV Vprueba = (0.1 a 0.25)VequipoVprueba < VequipoAparatos dudosos Equipo contaminado por humedad. Equipo trasladado. Transformadores fuera de servicio. Vprueba inicial < 2 kV . Aumentar gradualmente hasta llegar al nivel de prueba, de ocurrir una falla revisar las conexiones de prueba si el problema persiste realizar la prueba a un voltaje reducido.

CONEXIONES DEL EQUIPO DE PRUEBAConectar la caja de medicin del M2H al estuche del transformador.Conectar la tierra de seguridad del equipo M2H, primero a la terminal de tierra del espcimen y luego al receptculo de tierra del equipo de prueba.Conectar el cable de prueba de alto voltaje.Conectar el cable de alimentacin del equipo, el interruptor Icc deber estar en posicin apagado.Conectar la extensin del interruptor de seguridad al receptculo del lado derecho del estuche del transformador.Conectar los cables de bajo voltaje L.V.

CONEXIONES DE PRUEBA PARA EL ESPECIMENAsegurarse de que el aparato a prueba este completamente desenergizado, descargado y aislado del sistema de potencia.Conectar el terminal del cable de prueba del alto voltaje en las terminales del espcimen.Realizar las conexiones apropiadas de bajo voltaje en los terminales del espcimen utilizando los cables de bajo voltaje. La carcasa del equipo a ser probado debe estar conectado a la tierra de la subestacin.Sugerencias al efectuar las conexiones de prueba del espcimen:No enrollar el cable de prueba de alto voltaje alrededor de un equipo adyacente.Los anillos metlicos de guarda y tierra del cable de alto voltaje deben estar separados del espcimen.Utilice un material limpio y seco (una cuerda) para separar un conductor.Si la aguja del medidor flucta utilice un terminal tipo caimn entre el gancho del HV y el espcimen. De continuar el problema retire la pintura del equipo a probar.Asegrese que los caimanes de los terminales de bajo voltaje hagan contacto nicamente con el electrodo deseado.Conecte la tierra del equipo de prueba a la tierra del espcimen.

COMO USAR EL CIRCUITO SUPRESOR DE INTERFERENCIAS (ICC)El ICC es ms efectivo cuando es alimentado desde una fuente de 120 voltios de CA que este completamente separada de la que alimenta al equipo M2H utilizando diferente fase de la misma fuente.Coloque el interruptor ICC en posicin OFF.Determine el adecuado multiplicador de corriente para el espcimen que ser probado.El interruptor selector es colocado en la posicin Watts.El multiplicador de Watts se coloca en el multiplicador ms alto para el multiplicador de corriente particular.El control de voltaje es colocado en cero (0).El interruptor principal, el interruptor reversible y los interruptores de seguridad debern estar accionados.Colocar el interruptor del ICC en la posicin baja y ajustar ambos controles del ICC para obtener una mnima lectura del medidor I&W (si la corriente de interferencia es mayor a 2.0 mA, coloque el interruptor del ICC en la posicin alta).Repita la prueba en el espcimen con el interruptor ICC permaneciendo en la posicin baja alta. Registre las lecturas promedio de corriente y perdidas.El control del ICC deber ajustarse cada vez que se cambien tanto las conexiones como los modos de prueba.Si el ICC no se requiere, colocar su interruptor en la posicin fuera.

CALCULO DE RESULTADOS Sin importar el voltaje de prueba que se aplica al espcimen, el medidor lee el mismo valor de corriente y prdidas como si fueran aplicados los 10 kV. Esto es cierto si se considera que la impedancia del espcimen no vara entre el voltaje de prueba y los 10 KV. Para especimenes resistivos o de muy baja capacitancia, tales como: pararrayos, aisladores y pruebas de collar caliente se calcula el valor de la resistencia en paralelo de AC tal como se indica en la siguiente formula:Para E =10 kV

En algunos casos es conveniente convertir los valores equivalentes a 10kV a valores actuales:

CALCULO DE RESULTADOS

INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS DE PRUEBABuenoDeterioradoInvestigarloMaloSatisfactorio para el periodo de prueba actual. Colocarlo en servicio de inmediatoSatisfactorio pero deber ser verificado nuevamente en no ms de seis (6) meses.Efectuar una investigacin lo ms pronto posible pudindose realizar pruebas complementarias.Repararlo sacarlo fuera de servicio. Los resultados de la prueba inicial constituyen la referencia para los resultados de las pruebas posteriores. Los resultados iniciales debern ser comparados con los obtenidos en fabrica y con resultados de unidades similares. El factor de potencia no es la nica variable para evaluar la condicin del aislamiento. El ingeniero de pruebas debe ser objetivo con sus resultados con el fin de tomar la decisin ms adecuada. Para resultados que no son considerados ni buenos, ni malos es recomendable realizar una serie de pruebas en intervalos cortos de tiempo.

REGISTRO DE LAS PRUEBASLas formas o formatos de prueba compilan ordenadamente los procedimientos de prueba para varios tipos de aparatos y permiten conservar adecuadamente los resultados obtenidos. Recopilar los resultados de las pruebas permite asistir al campo con un anlisis previo del equipo a probar.Datos que deben ser anotados en los formatos de prueba. Nombre de la compaa, localizacin de la prueba, designacin del equipo, resultados obtenidos, condiciones meteorolgicas y fecha de la prueba.Datos de placa del aparato y sus accesorios asociados.Datos de placa de fabrica: C y Fp.Temperatura del equipo, del ambiente bajo la sombra y la humedad relativa.El voltaje de prueba.Lecturas y sus multiplicadores de corriente y perdidas, factor de potencia calculado y factor de potencia corregido a 20 C.Condiciones fsicas.Nombre del ingeniero de prueba.Se recomienda realizar la numeracin de las hojas de prueba de la siguiente manera:Localizacin Tipo de Aparato Ao N de la Prueba