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PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO A TRANSFORMADORES

ITNL – Ing. Justo Salinas - 2015

INTRODUCCIÓN • Puede decirse que la vida útil de un transformador depende básicamente de la duración de sus aislamientos. • En el interior del transformador se producen reacciones químicas debidas a la humedad y a la acción prolongada de la temperatura que redunda en ir haciendo cada vez más frágil el aislamiento.

OBJETIVO GENERAL DE LA PRUEBA • La medición de la resistencia de aislamiento sirve para tener una idea del estado en que se encuentran los aislamientos, y con base a ello decidir si están en condiciones de soportar los esfuerzos dieléctricos que se originan al aplicar tensiones en prueba o trabajo. • También verificar el grado de humedad o suciedad al obtener valores bajos en el aislamiento.

IMPORTANCIA • Por todo lo anterior expuesto se observa que es necesario probar los aislamientos en los transformadores, ya que una falla de este tipo implica la necesidad de cortar la distribución de energía eléctrica, lo cual resulta extremadamente costoso. • La resistencia de aislamiento se define como la resistencia en Megaohms que ofrece un aislamiento al aplicarle un voltaje de corriente directa durante un tiempo dado medido a partir de la aplicación del mismo.

CAUSAS DE DETERIORO • A pesar de los avances tecnológicos sobre aislamientos eléctrico por parte de los fabricantes, todos los aislamientos están sujetos a muchos efectos que pueden ocasionar que fallen como son daños mecánicos, vibraciones, calor o frío excesivos, suciedad, aceite, vapores corrosivos, humedad de los procesos, o simplemente la humedad de un día nublado. • En distintos grados, estos enemigos del aislamiento están trabajando conforme pasa el tiempo, combinados con el esfuerzo eléctrico que existe. • Conforme se desarrollan picaduras o grietas, la humedad y las materias extrañas penetran en la superficie del aislamiento y proporcionan una trayectoria de baja resistencia para la fuga de corriente. Una vez que comienzan, los distintos enemigos tienden a ayudarse entre sí y permiten una corriente excesiva a través del aislamiento.

EQUIPO DE MEDICIÓN • La medición de la resistencia de aislamiento se efectúa con un aparato denominado MEGGER, que consta básicamente de una fuente de CD y un indicador de megaohms. La capacidad de la fuente de CD generalmente es baja (250V-10kV), ya que la finalidad es ver el estado en que se encuentra el aislamiento, es decir, esta es una prueba indicativa no destructiva, de tal forma que si un aislamiento esta débil no lo agrave.

CONSIDERACIONES PARA LA PRUEBA • 1.Precaución. Se deberá restringir mediante un cordón de seguridad o letreros de peligro de acceso al área de prueba. • 2.- El personal encargado de armar las conexiones de prueba, deberá usar zapatos y guantes de seguridad dieléctricos. • 3.- La prueba deberá efectuarse bajo las condiciones atmosféricas adecuadas sin cambios bruscos de temperatura y con una humedad relativa menor del 75%. • 4.- No realizar la prueba en una atmósfera explosiva.

CONSIDERACIONES PARA LA PRUEBA • 5.- Verifique que el transformador a probar se encuentra desenergizado y aislado tanto en el lado primario como en el secundario (Libranza). • 6.- Conectar a tierra cada uno de los devanados antes de la prueba, con objeto de eliminar toda la carga capacitada que pueda afectar a la prueba. • 7.- Verifique que todas las conexiones de prueba estén firmemente apretadas.

CONSIDERACIONES PARA LA PRUEBA • 9.- Asegúrese que el tanque del transformador este sólidamente aterrizado. • 10.- También de que se encuentra desconectado el neutro del transformador (en caso de conexión estrella), y de que estén limpias las boquillas o aisladores. • 11.- El equipo de medición Megger debe de quedar colocado en una base bien nivelada, para poder operarlo. • 12.- Verificar el infinito del aparato, manteniendo las terminales separadas y excitar manualmente, la aguja tendera a desplazarse hacia infinito. • 13.- Conectar entre si las terminales de la línea y tierra del aparato (terminales de los cables de prueba), excite manualmente la manivela o el botón pulsador en caso de Megger electrónico, y observe si la aguja se va hacia cero; con esto nos indicará que los cables de prueba no están abiertos entonces se puede empezar la prueba.

VOLTAJE NOMINAL VS DE PRUEBA

CONFIGURACIONES DE PRUEBA • La resistencia de aislamiento de un transformador se mide entre los devanados conectados entre sí (cortocircuito), contra el tanque conectado a tierra y entre cada devanado y el tanque, con el resto de los devanados conectados a tierra. • Estas mediciones se pueden expresar en forma sintetizada como: • H-X • H-XT • X-HT

ALTO VOLTAJE VS BAJO VOLTAJE ALTO VOLTAJE VS BAJO VOLTAJE A TIERRA BAJO VOLTAJE VS ALTO VOLTAJE A TIERRA

H-X ALTO VOLTAJE VS BAJO VOLTAJE

• Medición de resistencia de aislamiento entre alta tensión contra baja tensión. • Al realizar la prueba se van tomando lecturas a 30 seg hasta el primer minuto y posteriormente cada minuto hasta completar los 10 minutos de prueba.

H-XT ALTO VOLTAJE VS BAJO VOLTAJE A TIERRA

• Medición de resistencia de aislamiento entre alta tensión contra baja tensión a tierra. • Al realizar la prueba se van tomando lecturas a 30 seg hasta el primer minuto y posteriormente cada minuto hasta completar los 10 minutos de prueba.

X-HT BAJO VOLTAJE VS ALTO VOLTAJE A TIERRA

• Medición de resistencia de aislamiento entre baja tensión contra alta tensión a tierra. • Al realizar la prueba se van tomando lecturas a 30 seg hasta el primer minuto y posteriormente cada minuto hasta completar los 10 minutos de prueba.

USO DE LA GUARDA • Generalmente todos los Meggers con rango mayor de 1000 MΩ están equipados con terminal de guarda. El propósito de esta terminal es el contar con un medio para efectuar mediciones en mallas de tres terminales en tal forma que puede determinarse directamente el valor de una de las dos trayectorias posibles. • Concretamente puede decirse que la corriente de fuga de toda componente de un sistema de aislamiento conectada a la terminal de guarda no interviene en la medición.

FACTORES QUE AFECTAN LAS LECTURAS La corriente a través y a lo largo del aislamiento forma parte de una corriente relativamente estable en las trayectorias de fuga sobre la superficie del aislamiento. La electricidad también fluye a través del volumen del aislamiento. Esta corriente total comprende tres componentes: 1. Corriente de carga capacitiva - Corriente que empieza alta y cae después de que el aislamiento se ha cargado a voltaje pleno (de manera similar al flujo de agua en una manguera de jardín cuando se abre la llave). 2. Corriente de absorción - También una corriente alta inicialmente que luego cae (por razones que se analizan en la sección Método de tiempo - resistencia). 3. Corriente de conducción o fuga - Una corriente pequeña esencialmente estable a través y sobre el aislamiento.

PRUEBA CON METODO DE LECTURA PUNTUAL O DE CORTO TIEMPO •

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En este método, se conecta simplemente el instrumento MEGGER a través del aislamiento que se va a probar y se opera por un periodo corto de tiempo específico (generalmente se recomienda 60 segundos). Como se muestra esquemáticamente en la figura, simplemente se toma un punto en una curva de valores crecientes de resistencia; con frecuencia el valor sería menor para 30 segundos, más para 60 segundos. Tome en cuenta también que la temperatura y la humedad, así como la condición de su aislamiento afectan su lectura.

PRUEBA CON METODO TIEMPO-RESISTENCIA •

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Se basa en el efecto de absorción de buen aislamiento. Se toman lecturas sucesivas en tiempos específicos (0.5,1-10 min) y se analizan las diferencias en lecturas. Note que el buen aislamiento muestra un incremento continuo de resistencia en un periodo de tiempo (del orden de 5 a 10 minutos). Si el aislamiento contiene mucha humedad o contaminantes, el efecto de absorción se enmascara por una corriente de fuga alta que permanece en un valor casi constante, manteniendo baja la lectura de resistencia (recuerde: R = E/I).

CRITERIOS DE ACEPTACIÓN •

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Las lecturas de resistencia de aislamiento deben considerarse cómo relativas. Lo que realmente importa es la tendencia de las lecturas en un periodo de tiempo, en el que aparecen menor resistencia y advertencia de problemas posteriores. Las pruebas periódicas son, por tanto, su mejor aproximación para el mantenimiento preventivo del equipo eléctrico. La resistencia de aislamiento del transformador es aceptable si cumplimos con los valores mínimos recomendados por el fabricante, de no existir esta información la resistencia de aislamiento mínima aceptable deberá calcularse de acuerdo con la siguiente formula: R.M = KV + 1 Megaohm Donde: R.M = Resistencia mínima aceptable (megaohms) KV = Voltaje primario del equipo bajo prueba (KV) La otra regla establece que el valor mínimo de resistencia de aislamiento debe ser de 1 megaohm por cada 1000 volts de prueba.

INDICE DE ABSORBCIÓN Y POLARIZACIÓN • La relación de dos lecturas tiempo - resistencia (tal como una lectura de 60 segundos dividida entre una lectura de 30 segundos) se llama índice de absorción dieléctrica. Es útil en el registro de información sobre aislamiento. Si la relación es una lectura de 10 minutos dividida entre una lectura de un minuto, el valor se llama el índice de polarización.

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* Estos valores se deben considerar tentativos y relativos - sujetos a la experiencia con el método tiempo - resistencia en un periodo de tiempo. *** Estos resultados serían satisfactorios para equipo con muy baja capacitancia tal como tramos cortos de alambrado doméstico.

EFECTOS DE LA TEMPERATURA •

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La resistencia de los materiales aislantes decrece marcadamente con un incremento en la temperatura. Sin embargo, las pruebas por los métodos tiempo - resistencia son relativamente independientes de los efectos de la temperatura, por lo que dan valores relativos. Si se desea hacer comparaciones confiables entre lecturas, debe corregir las lecturas a una temperatura base, por ejemplo a 20° C, o tomar todas sus lecturas a la misma temperatura aproximadamente (generalmente no es difícil hacerlo). Una regla general es:

EFECTOS DE LA TEMPERATURA Cada tipo de material aislante tendrá diferente grado de cambio de resistencia con la temperatura. Sin embargo, se han desarrollado factores para simplificar la corrección de los valores de resistencia. La siguiente tabla da tales factores para equipo rotatorio, transformadores y cables. Solo se multiplica las lecturas que obtenga por el factor correspondiente a la temperatura (que necesita medir).

EFECTOS DE LA HUMEDAD •

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Se podría esperar que aumentando la humedad (contenido de humedad) en el aire circundante (ambiente) podría afectar la resistencia de aislamiento. Y se puede en distintos grados. Si su equipo opera regularmente arriba de la temperatura del punto de rocío (la temperatura a la que el vapor de la humedad en el aire se condensa como líquido), la lectura de la prueba normalmente no se afectará mucho por la humedad. El enunciado anterior asume que las superficies del aislamiento están libres de contaminantes, tales como ciertas pelusas y ácidos o sales, que tienen la propiedad de absorber humedad (llamados materiales "higroscópicos" o "deliquesentes" por los químicos). Su presencia podría afectar impredeciblemente sus lecturas; deben retirarse antes de efectuar las pruebas.