hoja guia 1

ESCUELA POLITCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA

LABORATORIO DE ALTO VOLTAJE ______________________________________________________________________________________________________

ESCUELA POLITCNICA NACIONAL

HOJAS GUAS

LABORATORIO DE

ALTO VOLTAJE

SEMESTRE 2015-A

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Laboratorio de Alto Voltaje:

Jaula de Faraday.

Mesa de control.

Equipo de medicin.

Osciloscopio.

Laboratorio de Alto Voltaje:

Letrero de precaucin de Alto

Voltaje. 2



1 GENERALIDADES

1.1 EL LABORATORIO

La Escuela Politcnica Nacional, en la Facultad de Ingeniera Elctrica y Electrnica, cuenta con un Laboratorio de Alto Voltaje.

El Laboratorio de Alto Voltaje, tiene como objetivos, entregar conocimientos en la parte prctica, a fin de perfeccionar la teora; tambin aspira entrenar, desarrollar actitudes y aptitudes a los estudiantes, para que se familiaricen y profundicen los conocimientos tericos; tambin el Laboratorio de Alto Voltaje, est calificado, para prestar servicios a industrias, empresas y personas que lo requieran, en mediciones, calibraciones y pruebas de equipos, accesorios y materiales, cumpliendo as los principios de la Misin de la Escuela Politcnica Nacional.

El Laboratorio de Alto Voltaje, cuenta con los equipos requeridos para este tipo de Laboratorios certificados; y ha sido diseado, con todas las protecciones y seguridades, a fin de proteger a los estudiantes y a los Instructores que laboran en este lugar.

1.2 NORMAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO

Toda persona que trabaja con las instalaciones de alto voltaje, est obligada a observar las normas de seguridad.

La falta de atencin a estas regulaciones, hace peligrar la propia vida y la de los

dems.

En referencia al Laboratorio, toda persona, que tenga que entrar en la instalacin de

Alto Voltaje (Jaula de Faraday-rea de pruebas), debe asegurarse visualmente que: Todos los equipos estn sin energa(APAGADA LA ALIMENTACIN) Los equipos, conductores y accesorios que podran estar con voltaje, se hallen conectados a

tierra.

Los interruptores en las lneas de alimentacin se hallen abiertos. Al ingresar en la Jaula, debe obligado descargar toda la instalacin, usando un descargador o

prtiga.

La entrada y permanencia de personas extraas al Laboratorio, slo est permitida en compaa de personas autorizadas.

Est terminantemente prohibido, fumar durante las prcticas.

Toda persona, que anmicamente no est en condiciones normales, debe abstenerse

a ingresar.

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LABORATORIO DE ALTO VOLTAJE ______________________________________________________________________________________________________ 1.3 BLINDAJE O CERRAMIENTO

Toda instalacin de Alto Voltaje, debe estar blindada o cerrada por una malla metlica de proteccin, conectada a tierra (Jaula de Faraday).

Las distancias mnimas entre la malla y las piezas sometidas a alto voltaje debe ser:

Voltaje alterno: 50 cm. por cada 100 kV Voltaje de choque: 20 cm. por cada 100 kV Separacin mnima: 50 cm.

La introduccin de objetos conductores a travs de la malla, es prohibida en todos los

casos (excepto cables de medida blindados, previa comprobacin que el blindaje se halle conectado a tierra).

Las puertas de acceso a la instalacin de prueba, estn provistas de un interruptor

de seguridad, que bloquea la alimentacin al transformador elevador

Las luces de seal indican:

ROJO: Alto Voltaje conectado: PELIGRO

VERDE: Alto Voltaje desconectado

Est prohibida la permanencia de cualquier persona dentro de la jaula, cuando est conectado el Alto Voltaje.

1.4 PUESTA A TIERRA

Al ingresar a la Jaula de pruebas, por principio, se debe primero poner a tierra la instalacin y luego cortocircuitar los elementos, (lneas, condensadores y transformadores)

La puesta a tierra, debe ser hecha, solamente despus de haber desconectado la fuente

de alimentacin. 1.5 DESARROLLO DEL TRABAJO

Si varias personas participan en un mismo experimento, solamente una de ellas, puede hacer las maniobras de conexin y desconexin.

Antes de iniciar el trabajo, revisar el circuito, especialmente las resistencias de proteccin y los divisores de voltaje, as como la conexin correcta de los instrumentos de medida.

Para experimentos con aceite y otros materiales fcilmente inflamables, se debe tomar

especiales medidas de seguridad. Todos los participantes deben conocer el manejo de extintores de gas carbnico.

Mientras en una prueba o experimento, las partes estn energizadas, no debe 4



alejarse del sitio, el estudiante que est excepcin, es en pruebas de duracin, necesarias.

haciendo el experimento. La nica

una vez tomadas las precauciones

Todo aquel que trabaje en el Laboratorio, est obligado a tener en orden las mquinas, instrumentos de medida y equipos; de observar que existe fsicamente desperfectos, daos o en las pruebas o experimentos de vea fallas en su funcionamiento, se debe comunicar inmediatamente al Instructor.

1.6 COMPORTAMIENTO EN CASO DE ACCIDENTE

Las personas que participan en un experimento con alto voltaje, deben conocer las

normas bsicas de primeros auxilios para accidentes elctricos. Telfonos a los que se puede llamar en caso de accidente:

Ext. 2691 Departamento Mdico 9 131 Cruz Roja 9 102 Cuerpo de Bomberos 9 911 Emergencias

De requerir hacer una llamada de emergencia, use el aparato telefnico existente en el laboratorio; marcar el nmero requerido anteponiendo el nmero 9.

1.7 NORMAS PARA PRESENTACIN DE INFORMES

Todo informe, debe ser presentado impreso, o digital segn requerimiento del tutor, siguiendo normas de artculos tcnicos internacionales.

Se debe adjuntar en todo informe, la hoja de datos, donde consta el registro (sello)

de realizacin de la prctica.

Todo grfico se lo realizar, usando un programa de grficas, a escala y colores

adecuados, para hacer notar diferencias de variables.

No es necesario adjuntar al informe, las hojas guas de la prctica.

Se debe presentar un informe por grupo.

En cada grupo, cada estudiante, entregar conclusiones

individuales, recomendaciones y aplicaciones prcticas.

La presentacin, el contenido, la bibliografa y las conclusiones, son los aspectos

de mayor peso en el informe. 5



2 EL SISTEMA ELCTRICO DE POTENCIA (SEP)

2.1 OBJETIVO

El objetivo de un SEP, es:

- Entregar energa elctrica en grandes cantidades -A toda hora -A todo lugar -A todo usuario que lo requiera -En las mejores condiciones tcnicas y econmicas

2.2 ETAPAS.-

-Generacin ( 6300 13800 V )

-Transmisin ( 230 138 kV ) ALTO VOLTAJE

-Sub Transmisin ( 34 46 69 kV ) ALTO VOLTAJE

-Distribucin ( 22.8 13.2 - 6.0 kV ) MEDIO VOLTAJE

-Comercializacin ( 220/127 210/121 V ) BAJO VOLTAJE

3 EQUIPO DE ALTO VOLTAJE El equipo de Alto Voltaje, sirve fundamentalmente, para la generacin y medida de voltajes alternos, continuos y de choque.

Los elementos para generacin, estn construidos, para acoplarse y formar cada uno de los circuitos de experimentacin.

Normalmente, una instalacin grande de 500 a 1.000 kVA con un milln de voltios, por ejemplo, necesita una corriente de 0.5 a 1 [ A], proporcionalmente para una de 100 kV tendremos de 50 a l00 mA. En este caso particular se tiene para 60 Hz, una cargabilidad de 50 mA. En 15 minutos. (KO 15) lo cual proporciona una potencia monofsica de 5 kVA durante el mismo tiempo, esto significa que el transformador podr ser cargado con una capacidad de prueba de hasta 1.600 pF (1.66 M-ohm), lo cual no se presenta frecuentemente.

Para pruebas con voltaje continuo, utilizando rectificadores y condensadores de aplanamiento puede obtenerse hasta 130 kV y 260 kV, en cascada de una o dos etapas respectivamente. El porcentaje de ondulacin es de 10% utilizando condensadores de 6.000 pF, con una corriente mxima de 5 mA (debido a la limitacin de los rectificadores).

Para la generacin de altos voltajes de impulso se utiliza como alimentacin la fuente de continua de 130 kV, y se usan los condensadores de 6.000 pF como capacidad de choque. Con esto, se puede tener una energa de 60 W-s para una sola etapa y de 120 W-s para dos etapas, en conexin segn Marx.

La capacidad de carga, con el objeto de tener una onda normalizada, es aproximadamente la quinta parte de la de choque, o sea 1.200 pF. Utilizando resistencias adecuadas para la descarga y amortiguamiento, se puede obtener las ondas de 1/50 y 1/100 micro-segundos.

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LABORATORIO DE ALTO VOLTAJE ______________________________________________________________________________________________________ 4 ELEMENTOS DE GENERACIN DE ALTOS VOLTAJES

4.1.-TRANSFORMADOR El Laboratorio, cuenta con un transformador marca TZG de prueba de 100 kV, con aislamiento seco de resina fundida y que puede ser conectada en forma simtrica 2 x 50 kV.

La entrada primaria en baja tensin es variable y ajustable en el tablero de mando, mediante un volante manual; el ajuste va de 0 voltios AC a 250 V AC.-BV Las variaciones del voltaje de entrada, facilitan obtener variaciones en voltaje de salida MV, que va de 0-50-100 kV. Tiene las siguientes especificaciones y conexiones.

TRANSFORMADOR DE ALTO VOLTAJE

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LABORATORIO DE ALTO VOLTAJE ______________________________________________________________________________________________________ 4.2.-ELEMENTOS DISPONIBLES

a) RECTIFICADORES DE SELENIO SUMERGIDOS EN ACEITE

Tienen una resistencia de proteccin de 500 k., 8W. Esta resistencia si bien aumenta la cada de voltaje, protege al rectificador y mantiene la corriente mxima de cortocircuito en 25 mA, durante 5 seg; sirve para formar al circuito rectificador, en la produccin de altos voltajes continuos.

b) CONDENSADOR DE 6000 pF Sirven adems de capacitancias de choque para el aplanamiento de la onda rectificada.

Tienen una pequea inductancia de aproximadamente 1,5 micro-Henrios, y como todos los otros capacitores del equipo, tienen aislamiento de papel impregnado en aceite.

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LABORATORIO DE ALTO VOLTAJE ______________________________________________________________________________________________________ c) CONDENSADORES DE 1200 pF

Son utilizados como capacitancias de carga o como divisores de voltaje. Tienen una salida especial para conectar una capacitancia secundaria.

d) RESISTENCIAS Hay resistencias de 416 , 9500 , 50 k, 10 M; estn aisladas con aire y tiene una muy pequea inductancia; pueden ser utilizadas, como resistencias de campo o como limitadoras de corriente en casos especiales. e ) EXPLOSORES En el Laboratorio, hay explosores de ignicin, utilizados en el circuito de choque para la generacin de altos voltajes d e impulsos y en la formacin de cascadas con el mismo propsito. Se acoplan a pequeos motores, incorporados en la mesa y que son controlados desde el panel de mando para la variacin de la distancia entre las esferas.

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NOTA:

Se recomienda leer detenidamente las normas de seguridad.

5 MEDICIN DE ALTOS VOLTAJES

5.1.- MEDICIN DE ALTOS VOLTAJES ALTERNOS

DIVISOR CAPACITIVO La serie Hipotronics kVM de kilovoltmeters digitales son muy precisos, sistemas porttiles de medicin de alto voltaje. La serie kVM 200-A se compone de un conjunto divisor de alto voltaje, un dispositivo de lectura de precisin, calibrados a 1% para CA y 0,5% para DC hasta 200kV.

Caractersticas.

Realiza mediciones mltiples: o Corriente continua

o Ondulaciones de la tensin AC Superpuesta con DC o Picos AC + y -

o AC medio absoluto o Valor RMS

Lectura digital

Dos rangos de medida

Acoplamiento de CA y CC

Batera u operacin de la lnea de alimentacin

Ligero y porttil Beneficios

Adecuado para su uso en el campo, la fbrica o laboratorio de pruebas.

Fcil de usar.- la unidad se puede utilizar con los osciloscopios o otros aparatos de medicin

Ahorro de tiempo.- mediciones rpidas y precisas en distintas condiciones ambientales

Trazabilidad.- trazables a los estndares nacionales e internacionales 10



Especificaciones

Caractersticas de la pantalla

Instrumento Digital, 31/2 dgitos 1/2 "LED, polaridad automtica

De gama alta 0-199.9 kV

Rango Bajo 0 a 19,99 kV

Precisin Todas las precisiones como% de la escala de gama completa, de

(10-100)% de la escala

Entrada Impedancia = 1m; nivel = 100 VFS

Requisitos de energa Batera interna - 4 bateras de NiCd, Tamao D

8 horas de 16 horas de recarga (a 120V o 220V)

funcionamiento

Operacin externa 115, 60 Hz o 220 V, 50 Hz

Asambleas de alta divisor de tensin

RMS: 200 kV de CA

Tensin nominal DC: 200 kV DC

Pico: 283 kVp

Relacin nominal (Vout / Suponiendo una impedancia de carga de 1 M y


LABORATORIO DE ALTO VOLTAJE ______________________________________________________________________________________________________ 5.3.- MEDICIN DE VOLTAJES DE IMPULSO

Condensador de 1.200 pF. (CB), y el instrumento STM 613, o utilizando Osciloscopios

de alta velocidad con memoria, con las correspondientes protecciones y cables coaxiales y capacitancias secundarias para medicin del orden de 75, 150 y 300 kV.

6 ELEMENTOS DE PRUEBA PARA LA MEDICIN DE ALTOS VOLTAJES

ALTERNOS

Recipiente de presin con acoplamiento para electrodos, en el que se puede conseguir

una sobrepresin de 5 atmsferas.

Varios electrodos como puntas, placas con perfil Rogowsky, electrodos para la prueba

de aceite aislante segn VDE, BS y ASTM.

Electrodos segn Norma A.S.T.M. para estudio de las propiedades dielctricas

de: Lminas, slidas, aceites aislantes y lminas embebidas en dielctricos. 7 EQUIPO COMPLEMENTARIO

Cabezas, bases, soportes y uniones para el armado del circuito de prueba.

Cables coaxiales.

Elementos complementarios de proteccin y control.

8 EQUIPOS PARA EXPERIMENTOS ESPECFICOS

Adems del equipo anteriormente descrito, existen elementos para el desarrollo de pruebas

especficas, las cuales pueden necesitarse de alimentacin con altos voltajes, tanto alternos

como continuos. Estos experimentos pueden realizarse en el laboratorio en las diferentes

instalaciones que existen dentro o fuera de la Jaula de Faraday.

8.1 Cilindro metlico de 60 cm. de dimetro y 240 cm. de longitud para estudio de

efecto corona.

Fuentes de Corona.

Detector de corona interna y externa.

8.2 Puente potencimetro para observacin de lneas equipotenciales en la

determinacin experimental de campos elctricos.

8.3 Puente de Schering de corriente alterna y condensador patrn a presin para la

medida de las prdidas y constantes dielctricas de materiales aislantes.

8.4 Cuba electroltica para la determinacin del campo elctrico tridimensional para

puesta a tierra con diferentes electrodos. 12



8.5 Medidores de resistencia de tierra con implementos para

instalacin.

8.6 Medidores de resistencia de aislamiento e implementos para

instalacin.

8.7 Equipo para pruebas dielctricas en aceites aislantes segn normas A.S.T.M.,

VDE y CEI.

8.8 Cmara de niebla para pruebas en medios contaminados.

8.9 Mufla para estudios de envejecimiento en materiales aislantes

orgnicos y polimricos.

8.10 Fuente de Alto Voltaje D.C. variable: O - 10.000 V.

8.11 Graficador X, Y1, Y2

8.12 Equipo adicional:

Multmetros

Osciloscopios Fuentes de bajo voltaje variable AC y DC. 13



INFORME PRCTICA N 1

TEMA: CONOCIMIENTO DEL LABORATORIO

Elabore las hojas guas correspondientes, segn el siguiente formato:

1. Objetivo

2. Informacin

3. Equipo

4. Procedimiento

5. Informe

6. Referencias Nota: Para la realizacin de esta prctica preparar:

Normas de Seguridad para Alto Voltaje.

Normas bsicas de primeros auxilios en caso de accidentes elctricos.

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hoja guia 1

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