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MEDICIONES ELÉCTRICAS 1 (3D1) LABORATORIO 4 – MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE AISLACIÓN – PARTE 2 Departamento de Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de Mar del Plata Carrera: Ingeniería Eléctrica / Electromecánica 29 de abril de 2020 Jefe de Trabajos Prácticos – Área Mediciones Eléctricas y Ensayos Dr. Ing. Jorge Luis Strack [email protected] Ayudantes: Ing. Juan Martínez – Ing. Hernán Antero – Sr. Leonardo Ricciuto
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MEDICIONES ELÉCTRICAS 1 (3D1)
LABORATORIO 4 – MEDICIÓN DE RESISTENCIA
DE AISLACIÓN – PARTE 2
Departamento de Ingeniería Eléctrica
Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de Mar del Plata
Carrera: Ingeniería Eléctrica / Electromecánica
29 de abril de 2020
Jefe de Trabajos Prácticos – Área Mediciones Eléctricas y Ensayos
Dr. Ing. Jorge Luis Strack [email protected]
Ayudantes: Ing. Juan Martínez – Ing. Hernán Antero – Sr. Leonardo Ricciuto
CONEXIONADO DEL MEGÓHMETRO, CARACTERÍSTICAS Y ALGUNAS CONSIDERACIONES
PRÁCTICAS
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CONEXIONADO DEL MEGÓHMETRO – MEDICIÓN SOBRE UN CABLE UNIPOLAR
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CONEXIONADO DEL MEGÓHMETRO – MEDICIÓN SOBRE UN CABLE MULTIPOLAR ENTRE FASE Y TIERRA
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CONEXIONADO DEL MEGÓHMETRO – MEDICIÓN SOBRE UN TRANSFORMADOR DE POTENCIA
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CARACTERÍSTICAS DE UN MEGÓHMETRO
Indicación
analógicaIndicación
digital
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INTERPRETACIÓN DE LA LECTURA DE UN MEGÓHMETRO
EJEMPLO 1
A medida que la aislación bajo prueba se aproxima a la ruptura, la descarga por
efecto corona ocasionará que la aguja “tiemble”, lo que indica al operador que se está
acercando a la tensión máxima que resiste la aislación. Esta advertencia sucede a
tiempo para finalizar la prueba antes de que ocurra la ruptura real y el posible daño.
EJEMPLO 2
Para un operador con experiencia, la velocidad con la que se mueve la aguja provee
información sobre la capacitancia de la aislación bajo prueba. Esta es una propiedad
útil en pruebas de cables de alta tensión, y se relaciona con las bases teóricas de las
pruebas de descarga dieléctrica.
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INTERPRETACIÓN DE LA LECTURA DE UN MEGÓHMETRO
EJEMPLO 3
Si la aguja avanza y retrocede de manera alternativa, podría indicar la ocurrencia de
un arco en la aislación bajo prueba, demasiado pequeño para ocasionar la
desconexión automática del equipo de prueba. Tal información ayuda al operador a
determinar con precisión algún problema.
EJEMPLO 4
Observar a la aguja desacelerar hasta llegar a un aparente detenimiento, aunque
puede todavía estar moviéndose, pero a una velocidad lenta es más agradable para
tomar una lectura rápida o puntual que tratar de decidir cuando se ha estabilizado
razonablemente una indicación digital. Ninguna pantalla digital se mantiene indicando
un número preciso sin cierta fluctuación de al menos el último dígito significativo.
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CARACTERÍSTICAS DE TENSIÓN DE UN MEGÓHMETRO
La tensión de salida de un equipo de pruebas de aislamiento depende de la resistencia
que está midiendo.
A resistencias bajas, del orden de decenas de ohmios, la tensión de salida será
cercano a cero, quizás algunos pocos voltios.
A medida que se incrementa la carga de resistencia, aumenta el voltaje de prueba
hasta que alcanza el valor requerido.
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CARACTERÍSTICAS DE TENSIÓN DE UN MEGÓHMETRO
Curva de carga buena Curva de carga pobre
Las pruebas con equipos cuya curva de carga es pobre pueden producir resultados que proporcionan niveles
de aprobación del aislamiento pero que sólo han estado sujetos a una porción de la tensión de prueba
requerida por norma.
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TERMINAL DE PROTECCIÓN O DE GUARDA – EJEMPLO DE UN AISLADOR PASA MUROS DE UN TRAFO
Sin utilizar el terminal de protección Utilizando el terminal de protección
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TERMINAL DE PROTECCIÓN O DE GUARDA – EJEMPLO DE UN AISLADOR PASA MUROS DE UN TRAFO
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MEDICIONES ÚNICAS PERIÓDICAS Y LA IMPORTANCIA DE SU TENDENCIA
El aparato A muestra una RA alta pero
con una tendencia preocupante, ya que
RA disminuye dramáticamente y el
aparato fallará en los próximos años si
no se hace nada para evitarlo.
El aparato B muestra una RA más baja,
pero según su tendencia ha estado
alrededor del mismo valor por varios
años y permite suponer que continuará en
las mismas condiciones muchos años más,
ya que tiene una tendencia casi plana y
consistente, lo que indica que la calidad
del aislamiento sea probablemente
aceptable.
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INTERPRETACIÓN DE LA LECTURA INFINITO Y LA NECESIDAD DE UN RANGO EXTENDIDO
Lo que ve un
Instrumento
de rango
extendido
Lo que ve un
Instrumento
de rango
acotado
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MEDICIONES DE RESISTENCIA EN FUNCIÓN DEL TIEMPO EN MÁQUINAS GRANDES
Un aislamiento en buen estado (A) muestra
un aumento continuo de la resistencia en
función del tiempo.
En un aislamiento contaminado (B) la
corriente de fuga es mucho más grande y
los efectos de la corriente de absorción
son, por tanto, menos aparentes.
Los beneficios de la prueba de tiempo-
resistencia son que es relativamente
independiente de la temperatura y que
puede dar información concluyente sin los
registros de pruebas anteriores.
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MEDICIONES DEL IP EN EQUIPOS GRANDES
Esta prueba resulta muy beneficiosa en equipos muy grandes cuya aislación puede demorar horas en cargarse y
polarizarse sin necesidad de esperar este tiempo para que se estabilice una lectura puntual.
Hay materiales que muestran muy poca o ninguna absorción
dieléctrica. Una prueba IP en esos materiales produce entonces un
resultado muy cercano a 1.
Valores superiores a 4 indican un equipo excelente para el que
probablemente no sea necesaria ninguna acción dentro del
programa de mantenimiento inmediato.
Algunos valores de IP (arriba de 5) podrían indicar aislamiento
quebradizo o agrietado. Un aumento súbito del IP mayor de 20%,
sin haber realizado mantenimiento alguno, es una advertencia, el
aislamiento puede mantener su valor por periodos largos, pero no
es probable que mejore espontáneamente.
La prueba de IP no es adecuada para trafos rellenos con aceite
porque el pasaje de la corriente de prueba a través del aceite
aislante crea corrientes de convección que constantemente lo
agitan dificultando la polarización de sus moléculas.
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ENSAYO DE ESCALÓN DE TENSIÓN
Un procedimiento reconocido estándar consiste en incrementar la tensión en cinco escalones iguales de un minuto de
duración y registrar la resistencia de aislamiento final en cada nivel. Prueba libre de la influencia de la temperatura.
El aislamiento bueno es resistivo, por lo cual un incremento en la tensión
de ensayo llevará a un incremento similar en la corriente tal que RA
permanezca constante o incluso aumente levemente (curva roja).
En una aislación deteriorada, conforme se eleva la tensión se llega a un
punto donde puede ocurrir la ionización dentro de las grietas o las
cavidades, lo que da por resultado un incremento de la corriente, y por
tanto una reducción de la resistencia de aislamiento. Una reducción clara
o inusual de la resistencia indica una debilidad incipiente (curva azul).
Si no hay diferencia apreciable en los valores: el aislamiento está en
buen estado.
Si hay diferencia apreciable en los valores: el aislamiento requiere un
reacondicionamiento más minucioso.
Si el aislamiento falla en el escalón más alto se debe dudar
del estado del equipo; lo más probable es que falle cuando se ponga
en servicio aun cuando se haga un intento de reacondicionarlo
basándose solamente en pruebas a baja tensión.
Motor húmedo y
sucio
Motor luego de
limpiarlo y secarlo
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ENSAYO DE RAMPA DE TENSIÓN PARA MÁQUINAS DE MEDIA TENSIÓN (> 2500V)
Un procedimiento reconocido estándar consiste en incrementar la tensión en forma gradual a una velocidad definida
reduciendo en gran medida la posibilidad de realizar un daño permanente de la aislación.
La velocidad de incremento de tensión es típicamente de 1000 V/minuto
mientras que durante un incremento en escalón la velocidad es
típicamente de 1000 V/s.
Como ventaja adicional, esta prueba permite al usuario separar la
corriente de fuga de las corrientes capacitivas y de polarización,
detectando pequeños defectos en el aislamiento de un modo más fácil.
Los devanados en buen estado producen una curva de corriente suave,
de crecimiento casi lineal en función de la tensión aplicada.
Se debe considerar cualquier desvío de una curva suave como una
advertencia de que la prueba puede estar acercándose a una posible
ruptura (los desvíos pueden aparecer tan cerca como 5% por debajo de
la tensión de ruptura).
Un brusco aumento en la corriente generalmente indica que la ruptura es
inminente.
No es común una brusca caída en la corriente, pero si ocurre cuando la
tensión de prueba supera la máxima tensión operativa del devanado,
también puede indicar una ruptura inminente.
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ENSAYO DE RAMPA DE TENSIÓN PARA MÁQUINAS DE MEDIA TENSIÓN (> 2500V)
Un procedimiento reconocido estándar consiste en incrementar la tensión en forma gradual a una velocidad definida
reduciendo en gran medida la posibilidad de realizar un daño permanente de la aislación.
La velocidad de incremento de tensión es típicamente de 1000 V/minuto
mientras que durante un incremento en escalón la velocidad es
típicamente de 1000 V/s.
Como ventaja adicional, esta prueba permite al usuario separar la
corriente de fuga de las corrientes capacitivas y de polarización,
detectando pequeños defectos en el aislamiento de un modo más fácil.
Los devanados en buen estado producen una curva de corriente suave,
de crecimiento casi lineal en función de la tensión aplicada.
Se debe considerar cualquier desvío de una curva suave como una
advertencia de que la prueba puede estar acercándose a una posible
ruptura (los desvíos pueden aparecer tan cerca como 5% por debajo de
la tensión de ruptura).
Un brusco aumento en la corriente generalmente indica que la ruptura es
inminente.
No es común una brusca caída en la corriente, pero si ocurre cuando la
tensión de prueba supera la máxima tensión operativa del devanado,
también puede indicar una ruptura inminente.
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ENSAYO DE RAMPA DE TENSIÓN PARA MÁQUINAS DE MEDIA TENSIÓN (> 2500V)
Un procedimiento reconocido estándar consiste en incrementar la tensión en forma gradual a una velocidad definida
reduciendo en gran medida la posibilidad de realizar un daño permanente de la aislación.
La velocidad de incremento de tensión es típicamente de 1000 V/minuto
mientras que durante un incremento en escalón la velocidad es
típicamente de 1000 V/s.
Como ventaja adicional, esta prueba permite al usuario separar la
corriente de fuga de las corrientes capacitivas y de polarización,
detectando pequeños defectos en el aislamiento de un modo más fácil.
Los devanados en buen estado producen una curva de corriente suave,
de crecimiento casi lineal en función de la tensión aplicada.
Se debe considerar cualquier desvío de una curva suave como una
advertencia de que la prueba puede estar acercándose a una posible
ruptura (los desvíos pueden aparecer tan cerca como 5% por debajo de
la tensión de ruptura).
Un brusco aumento en la corriente generalmente indica que la ruptura es
inminente.
No es común una brusca caída en la corriente, pero si ocurre cuando la
tensión de prueba supera la máxima tensión operativa del devanado,
también puede indicar una ruptura inminente.
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ENSAYO DE RAMPA DE TENSIÓN PARA MÁQUINAS DE MEDIA TENSIÓN (> 2500V)
Un procedimiento reconocido estándar consiste en incrementar la tensión en forma gradual a una velocidad definida
reduciendo en gran medida la posibilidad de realizar un daño permanente de la aislación.
La velocidad de incremento de tensión es típicamente de 1000 V/minuto
mientras que durante un incremento en escalón la velocidad es
típicamente de 1000 V/s.
Como ventaja adicional, esta prueba permite al usuario separar la
corriente de fuga de las corrientes capacitivas y de polarización,
detectando pequeños defectos en el aislamiento de un modo más fácil.
Los devanados en buen estado producen una curva de corriente suave,
de crecimiento casi lineal en función de la tensión aplicada.
Se debe considerar cualquier desvío de una curva suave como una
advertencia de que la prueba puede estar acercándose a una posible
ruptura (los desvíos pueden aparecer tan cerca como 5% por debajo de
la tensión de ruptura).
Un brusco aumento en la corriente generalmente indica que la ruptura es
inminente.
No es común una brusca caída en la corriente, pero si ocurre cuando la
tensión de prueba supera la máxima tensión operativa del devanado,
también puede indicar una ruptura inminente.
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ENSAYO DE RAMPA DE TENSIÓN PARA MÁQUINAS DE MEDIA TENSIÓN (> 2500V)
Un procedimiento reconocido estándar consiste en incrementar la tensión en forma gradual a una velocidad definida
reduciendo en gran medida la posibilidad de realizar un daño permanente de la aislación.
La velocidad de incremento de tensión es típicamente de 1000 V/minuto
mientras que durante un incremento en escalón la velocidad es
típicamente de 1000 V/s.
Como ventaja adicional, esta prueba permite al usuario separar la
corriente de fuga de las corrientes capacitivas y de polarización,
detectando pequeños defectos en el aislamiento de un modo más fácil.
Los devanados en buen estado producen una curva de corriente suave,
de crecimiento casi lineal en función de la tensión aplicada.
Se debe considerar cualquier desvío de una curva suave como una
advertencia de que la prueba puede estar acercándose a una posible
ruptura (los desvíos pueden aparecer tan cerca como 5% por debajo de
la tensión de ruptura).
Un brusco aumento en la corriente generalmente indica que la ruptura es
inminente.
No es común una brusca caída en la corriente, pero si ocurre cuando la
tensión de prueba supera la máxima tensión operativa del devanado,
también puede indicar una ruptura inminente.
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ENSAYO DE RAMPA DE TENSIÓN PARA MÁQUINAS DE MEDIA TENSIÓN (> 2500V)
Un procedimiento reconocido estándar consiste en incrementar la tensión en forma gradual a una velocidad definida
reduciendo en gran medida la posibilidad de realizar un daño permanente de la aislación.
La velocidad de incremento de tensión es típicamente de 1000 V/minuto
mientras que durante un incremento en escalón la velocidad es
típicamente de 1000 V/s.
Como ventaja adicional, esta prueba permite al usuario separar la
corriente de fuga de las corrientes capacitivas y de polarización,
detectando pequeños defectos en el aislamiento de un modo más fácil.
Los devanados en buen estado producen una curva de corriente suave,
de crecimiento casi lineal en función de la tensión aplicada.
Se debe considerar cualquier desvío de una curva suave como una
advertencia de que la prueba puede estar acercándose a una posible
ruptura (los desvíos pueden aparecer tan cerca como 5% por debajo de
la tensión de ruptura).
Un brusco aumento en la corriente generalmente indica que la ruptura es
inminente.
No es común una brusca caída en la corriente, pero si ocurre cuando la
tensión de prueba supera la máxima tensión operativa del devanado,
también puede indicar una ruptura inminente.
MEDIDAS DE SEGURIDAD MUY IMPORTANTES AL REALIZAR MEDICIONES DE CAMPO
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5 REGLAS DE ORO EN SEGURIDAD ELÉCTRICA (recordar de por vida, sin miedo, pero con respeto)
Antes de proceder a realizar una medición sin tensión sobre un equipo o instalación eléctrica se deben seguir
estas 5 reglas conocidas universalmente por técnicos e ingenieros del sector eléctrico y afines.
Se trata de 5 pasos para desenergizar de forma correcta una instalación o máquina eléctrica.
Es el procedimiento más común para trabajar sin tensión en instalaciones eléctricas.
Garantiza la seguridad en los trabajos eléctricos
La ausencia de una sola de estas reglas puede traer consecuencias irreversibles tanto en nuestra vida como
en la de otros compañeros de trabajo.
Como ingenieros tenemos la responsabilidad profesional de cumplirlas y hacerlas cumplir.
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5 REGLAS DE ORO EN SEGURIDAD ELÉCTRICA (recordar de por vida, sin miedo, pero con respeto)
REGLA 1 Apertura con corte visible y efectivo de todas las posibles fuentes de alimentación
que penetren en la zona de trabajo.
• Definir la zona de trabajo y desconectar las posibles fuentes de tensión.
• En caso de trabajos en centros de transformación, abrir tanto del lado de media
como de baja tensión para evitar realimentaciones.
• La apertura de los polos debería ser directamente visible en lo posible.
• Los puntos donde se ejecuta el corte efectivo suelen denominarse puntos de
aislamiento.
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5 REGLAS DE ORO EN SEGURIDAD ELÉCTRICA (recordar de por vida, sin miedo, pero con respeto)
REGLA 2 Bloqueo de circuitos para prevenir cualquier posible realimentación.
• Todos los dispositivos utilizados para generar el corte efectivo, deben ser
bloqueados.
• Señalizar el bloqueo con información relativa al trabajo a realizar.
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5 REGLAS DE ORO EN SEGURIDAD ELÉCTRICA (recordar de por vida, sin miedo, pero con respeto)
REGLA 3 Verificar ausencia de tensión en todos los conductores activos de la instalación.
• Este paso se debe realizar con instrumentos adecuados y con las precauciones
debidas de cualquier medición con tensión, ya que justamente se trata de una
verificación, y es posible que se detecte que no hay ausencia de tensión, en cuyo
caso se deberá volver a revisar el debido cumplimiento de la regla 1.
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5 REGLAS DE ORO EN SEGURIDAD ELÉCTRICA (recordar de por vida, sin miedo, pero con respeto)
REGLA 4 Los conductores activos de la instalación sobre los cuáles no se hará ninguna
medición, deberán cortocircuitarse entre sí y a su vez conectarse a tierra.
• En caso de trabajos en Centros de transformación, abrir tanto del lado de media
como de baja tensión para evitar realimentaciones.
• Los dispositivos involucrados deben soportar la corriente de cortocircuito.
• Su colocación debe ser firme evitando la desconexión accidental.
• El dispositivo de conexión a tierra primero debe conectarse a tierra y luego a él
se conectan los conductores activos cortocircuitados entre sí.
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5 REGLAS DE ORO EN SEGURIDAD ELÉCTRICA (recordar de por vida, sin miedo, pero con respeto)
REGLA 5 Señalización de la zona de trabajo y de los elementos que pueden estar bajo
tensión.
• Se debe delimitar la zona de trabajo en superficie y altura.
• Se debe utilizar elementos de señalización altamente visibles y que no generen
lugar a dudas, deben ser claros.
• Se pueden utilizar conos, cintas, vallas, carteles, balizas intermitentes, etc.
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5 REGLAS DE ORO EN SEGURIDAD ELÉCTRICA (recordar de por vida, sin miedo, pero con respeto)
Al finalizar las tareas de mantenimiento, mediciones sin tensión, etc. se debe:
Retirar la señalización que delimita la zona de trabajo.
Retirar los dispositivos de puesta a tierra y cortocircuito de conductores activos.
Desbloquear y retirar los dispositivos de corte.
Volver a cerrar los dispositivos de corte para energizar nuevamente la instalación o equipo avisando
previamente a todo el personal involucrado sobre las maniobras de reconexión.
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MEDIDAS DE SEGURIDAD ELÉCTRICA AL REALIZAR UNA MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE AISLACIÓN
Además de tener en cuenta las 5 reglas de oro, es necesario tener en cuenta las siguientes medidas de seguridad, al
realizar una o varias mediciones de resistencia de aislación sobre una máquina o instalación:
Luego de desconectar el equipo de la red, descargar cualquier elemento que pueda acumular energía, como un
capacitor, o la misma capacidad del aislante en el caso de equipos grandes, que si bien se encontraba sometido
a una tensión alterna durante su operación, pudo haber acumulado energía durante el último semiciclo de la
tensión de red. Esto se hace poniendo cada fase o conductor activo a tierra durante unos minutos, utilizando los
elementos de protección personal adecuados.
Al realizar mediciones en altura, tener cuidado de no tocar un borne del megóhmetro, ya que el mismo puede dar
una descarga de alta tensión de corriente continua. En general con baja corriente, pero que al asustarnos nos
puede tirar de la escalera, andamio, o plataforma elevada sobre la que estamos subidos.
Luego de proceder con alguno de los ensayos de resistencia de aislación, descargar la máquina durante varios
minutos (dependiendo el tamaño de la misma y de la duración de aplicación de la tensión continua de ensayo E).
Algunos instrumentos ya tienen integradas resistencias y llaves conmutadoras para realizar la descarga.
FIN DE LA PARTE 2
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Bibliografía:
- Guía de pruebas de diagnóstico de aislamiento a tensiones superiores a 1 kV - Megger
