Pruebas ElctricasTabla de contenidoOBJETIVO INSTRUCCIONAL .......................................................................................3INTRODUCCIN GENERAL..........................................................................................51.1 TRMINOS AISLAMIENTO DIELCTRICO .................................................................51.2 GENERALIDADES ............................................................................................................51.2.1 Tipos de pruebas.............................................................................................................51.2.2 Aceptacin.......................................................................................................................51.2.3 Rutinarias de Mantenimiento...........................................................................................61.2.4 Especiales de Mantenimiento:.........................................................................................61.2.5 Tipos de mtodos de pruebas.........................................................................................61.2.6 TEORA DE DIELCTRICOS..........................................................................................71.2.7 RESUMEN DE PRUEBAS ELCTRICAS .......................................................................92 RESISTENCIA DE AISLAMIENTO .........................................................................113 NDICE DE POLARIZACIN...................................................................................194 RESISTENCIA HMICA Y DUCTER ......................................................................215 RELACIN DE TRANSFORMACIN .....................................................................236 POLARIDAD ...........................................................................................................297 FACTOR DE POTENCIA ........................................................................................318 HIGH POT C.D. .......................................................................................................339 BAKER....................................................................................................................3510 MEDIDORES DE MUY BAJA FRECUENCIA VLF (VERY LOW FREQUENCY).....3711 MULTIAMP..............................................................................................................3912 VELOCIDAD DE CIERRE DEL INTERRUPTOR.....................................................4113 ANALIZADOR DE REDES ......................................................................................4514 MEDICIN RESISTENCIA DE TIERRA..................................................................4715 DESCARGAS PARCIALES ....................................................................................5216 TANGENTE DELTA Y TIP UP ................................................................................53117 SATURACIN DE TCS ......................................................................................... 5517.1 TRANSFORMADORES DE CORRIENTE ..................................................................... 55 17.2 TIPO DE TRANSFORMADORES DE CORRIENTE...................................................... 56 17.3 EXACTITUD DE LOS TCS. ........................................................................................... 56 17.4 BURDEN.........................................................................................................................6018 PRUEBAS ELCTRICAS QUE SE EFECTAN A CADA EQUIPO ....................... 6318.1 CABLES..........................................................................................................................6318.2 TRANSFORMADORES..................................................................................................6418.2.1 Medicin de la resistencia del aislamiento ................................................................... 6518.2.2 2 Prueba dielctrica en el aceite................................................................................... 6618.2.3 RELACIN de transformacin...................................................................................... 6618.2.4 Prueba de circuito abierto............................................................................................. 6618.2.5 Prueba de Cortocircuito ................................................................................................ 6718.2.6 Medida de la resistencia de aislamiento....................................................................... 6818.2.7 PRUEBA DIELCTRICA DEL ACEITE AISLANTE ...................................................... 6818.2.8 RELACIN DE TRANSFORMACIN .......................................................................... 6818.2.9 PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO .............................................................................. 6918.2.10 CAPACITANCIA Y TANGENTE DELTA DEL TRANSFORMADOR ............................. 7018.2.11 PRUEBAS DE ACEITE ................................................................................................ 722Pruebas ElctricasOBJETIVO INSTRUCCIONALAl terminar el seminario los participantes comprendern los diferentes mtodos de pruebas para diagnosticar el estado en que se encuentran y predecir su vida restante de servicio.3Pruebas ElctricasINTRODUCCIN GENERALEl deterioro de un equipo elctrico es normal e inicia tan pronto como es instalado. Si sta no es verificada, se pueden producir fallas y malfuncionamientos.El propsito de un programa de MP es reconocer stos factores y proporcionar los medios para corregirlos oportunamente.1.1 TRMINOSAISLAMIENTODIELCTRICOUn dielctrico es una substancia no conductora, es decir, un aislante. El trmino fue acuado por William Whewell en respuesta a una peticin de Michael Faraday. Aunque "dielctricos" y "aislante" en general se consideran sinnimos, el trmino "dielctrico" se utiliza ms a menudo cuando se considera el efecto de la alternancia de campos elctricos en mientras que la sustancia "aislante" se utiliza ms a menudo cuando el material se utiliza para soportar un elevado campo elctrico.1.2 GENERALIDADES Tipos de pruebas Tipos de mtodos de pruebas.1.2.1 Tipos de pruebas Aceptacin Rutinarias de mantenimiento Especiales de mantenimientoEl Campo Elctrico de Dielctricos es el estudio de materiales dielctricos y comprende modelos fsicos para describir cmo se comporta un campo elctrico dentro de un material.1.2.2 AceptacinSon aquellas realizadas despus de instalar y antes de energizar. Son realizadas al 80% de las pruebas finales de fbrica.Son repetidas antes de un ao en que expira la garantaSirven para determinar: Si el equipo cumple con las especificaciones Establece una marca de referencia para pruebas futuras5 Si el equipo ha sido instalado sin dao1.2.3 Rutinarias de MantenimientoSon realizadas a intervalos regulares sobre la vida de servicio y son realizadas a un 60 % de las pruebas finales de fbrica.Se realizan: Como se encontr: como se recibi el equipo antes de darle mantto. Como se dej: realizadas despus de la intervencin del mantto. Indica el gradode mejora del mismo. Y sirve de referencia para pruebas futuras1.2.4 Especiales de Mantenimiento:Se realizan cuando hay evidencia de dao del equipo o si ha estado sujeto a condiciones adversas. Un ejemplo sera cuando un CB interrumpe un corto circuito.1.2.5 Tipos de mtodos de pruebasEstas pruebas incluyen la verificacin del aislamiento del sistema, las propiedades elctricas y otros factores. Pueden ser divididas en: Pruebas de Aislamiento Slido Pruebas de Aislamiento Lquido Pruebas de dispositivos de Proteccin Anlisis de time-Travel de CB Resistencia de electrodo a Tierra Pruebas de gases Pruebas InfrarrojasPRUEBAS DE AISLAMIENTO SOLIDO Los aislamientos pueden ser: Slidos Lquidos GaseososQue son los materiales dielctricos que previenen el flujo de electricidad entre dos puntos de diferente potencial. Las pruebas de aislamiento son realizadas para determinar la integridad del medio aislante. Esta consiste en aplicar Tensin a una muestra y se determina la corriente de fuga.Una corriente excesiva de fuga indica un deterioro del aislamiento. La tensin de prueba puede ser Corriente Alterna Corriente Directa.Las pruebas de los aislamientos slidos con estas tensiones pueden ser categorizadas como: No-destructiva Destructiva. 6Pruebas ElctricasLas pruebas destructivas son aquella que pueden daar al equipo y que ste no pueda ser vuelto a poner en servicio.Las No-destructivas son realizadas con una tensin que provoque un bajo sobreesfuerzo al equipo y rara vez lo daan.La Corriente Alterna (Hi-Pot) es una prueba de Pasa No-pasaLa tensin es elevada a un nivel especificado. Si el equipo tiene una fuga excesiva, sediagnostica como inusable. Si el equipo no falla de diagnostica como que pas la prueba Esta prueba solo diagnostica si el equipo est Bueno MaloNo indica los mrgenes de seguridad del equipo.Sin embargo las pruebas de C.A. no-destructivas son: Factor de Potencia (PF Power Factor) Factor de Disipacin (DF Dissipation Factor) Capacitance, etc.La Corriente Directa (Hi-Pot) es una prueba indica ms que solo pasa no-pasa. Puede indicar que actualmente es correcta pero que puede fallar en el futuro. Esta prueba puede ser considerada una prueba destructiva si el voltaje de prueba no sd aplicado men pasos con voltaje controlado.Las pruebas de C.D. que no son destructivas son: Resistencia de Aislamiento Relacin de Absorcin Dielctrica y el ndice de Polarizacin1.2.6 TEORA DE DIELCTRICOSTodos los circuitos elctricos usan aislamientos los cuales deben ser no-conductores y confinar y guiar la corriente elctrica dentro del circuito. Por lo tanto el aislamiento elctrico debe tener:1. Alta resistencia al flujo de corriente elctrica 2. Alto soporte al esfuerzo elctrico3. Excelente conduccin de calor.Existen tres circuitos fundamentales:1. Elctrico2. Dielctrico3. MagnticoEn el elctrico, el circuito est confinado dentro del conductor y su trayectoria es a travs de l.En ele dielctrico y en el magntico la longitud de las trayectorias son cortas, irregulares y existe una gran proporcin de flujo de dispersin en el aire. Sus clculos son ms laboriosos que en el elctrico.7En particular el Dielctrico difiere de los otros dos campos en Diseo Predictibilidad yConfiabilidadEl circuito Dielctrico incluye varios trminos y parmetros que deben ser entendidos y que son:a. Dielctrico.- trmino utilizado para identificar un medio, tal como un aislamiento en el cual una carga de campo elctrico puede ser producido y mantenido. La energa puede ser recuperada, toda o en parte, cuando la carga es removida.Dielctricos slidos son tal vez los ms comnmente utilizados dielctricos en ingeniera elctrica, slidos y muchos son muy buenos aislantes Algunos ejemplos incluyen la porcelana, vidrio, y la mayora deb. Constante Dielctrica.- Conocida como una capacitancia, capacitividad permitividad especfica. Est definida como la relacin de la capacitancia de una configuracin de electrodos con un medio como dielctrico a la capacitancia de la misma configuracin cuyo medio es el vaco.c. Absorcin Dielctrica.- Es un fenmeno que ocurre en dielctricos por lo cual las cargas positivas y negativas son separadas respectivamente de acuerdo a sus polaridades cuando se aplica una tensin de C.D. Este fenmeno depende del tiempo y generalmente se manifiesta cuando se aplica la tensin gradualmente con el tiempo.d. Prdidas dielctricas.- es el tiempo en el cual la energa elctrica es transformada en calor en el dielctrico cuando est sujeto a un campo Elctrico. Estas prdidas estn asociadas con la componente real (watts) en un dielctrico.e. Factor de Potencia Dielctrico.- es la razn de la potencia disipada en el material en watts (prdida de watts) a los volts-amps efectivos (Tensin efectiva X corriente) cuando es probada con una tensin senoidal. Numricamente es expresada como coseno del ngulo de fase ( ) del dielctrico Cos.f. Factor de Disipacin Dielctrica.- es la tangente del ngulo de prdidas (90 - ). Se refeiere como tan.g. Factor de Prdidas Dielctrica Indice de Prdida dielctrica.-h. Rigidez Dielctrica.- es el gradiente de Tensin en el cual ocurre un rompimiento delmaterial, y es funcin del espesor y sus propiedades elctricas.El aire, el nitrgeno y el hexafluoruro de azufre son lostres gases ms comnmente utilizados como dielctricos.8Pruebas Elctricas 1.2.7 RESUMEN DE PRUEBAS ELCTRICAS9Pruebas Elctricas2 RESISTENCIA DE AISLAMIENTOLos componentes de una prueba de aislamiento son:Las pruebas pueden ser con C.D con C.A.:11CIRCUITO EQUIVALENTE DE C.D.CIRCUITO EQUIVALENTE C.A.12Pruebas ElctricasLa corriente Itotal puede descomponerse en 4 componentes:- Corriente de fuga (Leakeage current IL): Es lineal y depende de la cantidad de contaminacin y/o humedad en la superficie del aislamiento. Su valor es alto enmotores muy contaminados.- Corriente capacitiva (Capacitance current IC): Es no lineal. Muestra un valor alto al inicio de la prueba y decae a cero. Normalmente baja a cero en el primer minuto, por eso la prueba de resistencia de aislamiento debe durar al menos un minuto.Se conoce como la corriente de carga y es propiedad de la capacitanciageomtrica del bobinado.- Corriente de conductancia (Conductance current IG): Es lineal y depende del tipo de material aislante. Para aislamiento epxico es casi cero, para otros como asfalto y polister es levemente mayor a cero.- Corriente de absorcin (Absorption current IA): Es no lineal. Est relacionada con la energa absorbida por los enlaces covalentes de las molculas orgnicas aislantes y al desplazamiento de las mismas por la presencia de un campo elctrico.Cuando se prueba un bobinado con corriente directa, la distribucin se basa en la resistividad del recorrido de la corriente. Se aplica un voltaje directo entre la bobina y tierra, usando un ampermetro de CD se mide la corriente total, y por Ley de Ohm obtenemos la resistencia de aislamiento:prueba fuga IR = V / IIR: Resistencia de Aislamiento (Del ingls Insulation Resistance).Donde:13Si se aplica la frmula general de resistencia, se encuentra que:IR = L / ADonde:: Resistividad de los materiales del camino, combina todos lo materiales presentes.L: Longitud del camino.A: rea de la seccin transversal del camino.En vista que la resistividad de los materiales contaminantes presentes son bajas (Aceite, agua, polvo, fibras naturales), la resistividad del camino de la corriente en un bobinado contaminado es igualmente baja, lo que produce una IR baja, y por lo tanto obtenemos una alta corriente de fuga. La resistividad de los materiales aislantes es muy alta, y tiende a la baja con el aumento de la temperatura. Esta propiedad hace que las pruebas en CD sean tiles para encontrar contaminacin dentro del sistema de aislamiento. La interpretacin de los resultados es difcil y muchas producen confusin, ya que primero se debe descartar que la causa raz de una baja Resistencia de Aislamiento se deba a alta contaminacin, para luego pensar que es debido a un avanzado deterioro trmico.Depender mucho de los tipos de materiales aislantes utilizados en la mquina, por ejemplo: La mica es un material que tiene virtualmente una resistividad muy alta (Tiende a infinito). Analizar una mquina que incluya mica como uno de sus materiales aislantes, presenta algunas dificultades cuando se usan tcnicas en corriente directa.PRUEBAS EN CD ENCUENTRAN: Contaminacin, Humedad, Severo Deterioro. A continuacin se muestra el diagrama de la pruebaPRUEBAS EN CORRIENTE ALTERNAAl aplicar voltaje de corriente alterna a una bobina en prueba, conectando este entre los terminales de la bobina y la tierra, la capacitancia del bobinado domina en la corriente de fuga. La capacitancia tiene la siguiente frmula:C = A / dDonde: 14Pruebas ElctricasC: Capacitancia de la bobina.: Permitividad dielctrica del material aislante. A: rea de la seccin transversal.d: Espesor del material.El valor de la permitividad del sistema de aislamiento se afectar grandemente por la presencia de vacos (Huecos) y agua. Por esta razn, las pruebas en corriente alterna son aplicadas a todos los tipos de materiales aislantes.PRUEBAS EN CA ENCUENTRAN: Humedad y Presencia de Vacos. A continuacin se muestra el diagrama de la prueba.La corriente total se divide en dos componentes: Una capacitiva y otra resistiva. Se ha establecido que la relacin entre ambas componentes ser:AISLAMIENTO EN BUEN ESTADO:Ic > 100 veces IrIc adelanta a Ir cerca de 90AISLAMIENTO MARGINAL:Ic > 50 veces IrIc adelanta a Ir menos de 8015Las pruebas en corriente alterna tienen dos problemas significativos, que promueven ms a las de corriente directa, que no tienes los inconvenientes siguientes:- Las pruebas muestran cierta ambigedad, ya que un bobinado bueno o marginal (En el lmite aceptable) tienen altas capacitancias, esto es Ic muy altas, por lo que la interpretacin de resultados puede ser complicada, es muy difcil separar ambas componentes de la corriente total.En bobinados extremadamente malos los resultados de las pruebas en CA soncontundentes.- La cantidad de corriente que fluye en las pruebas de CA es muy superior a pruebas en CD, requiriendo equipos ms grandes, con volmenes y pesos significativos, en comparacin con los de CD.16Pruebas Elctricas17Pruebas Elctricas3 NDICE DE POLARIZACINPrueba del ndice de Polarizacin (Estndar 43 de IEEE).La Prueba del ndice de Polarizacin (PI del ingls Polarization Index) es una razn entre la resistencia de aislamiento a 10 minutos y a 1 minuto [6]:La interpretacin de la prueba aparece en la norma IEEE 43-2000:19Pruebas Elctricas4 RESISTENCIAHMICAYDUCTERMedicin de resistencia hmica (Estndar 92 de IEEE).La aplicacin de la prueba de resistencia del bobinado debe tomar en cuenta los valores esperados para escoger el instrumento, esto es:1. Bobinados con resistencias < 1: Se debe usar la tcnica de 4 puntas (Puente Wheastone).2. Bobinados con resistencias > 1: Se pueden usar multmetro convencional o la tcnica de 4 puntas.El problema de medir bobinados con valores menores a 1 es que la resistencia de contacto introduce un error significativo que puede conducir a interpretaciones equivocadas. Bobinados con valores mayores a 1 el error por resistencia de contacto es despreciable.Los datos obtenidos deben ser interpretados. Cuando se hacen mediciones peridicas se debern hacer a la misma temperatura. Los datos de prueba pueden ser analizados de la siguiente forma:1. Valor de resistencia alta en una fase: Puede indicar bobinas abiertas o pobres conexiones.2. Valor de resistencia baja en una fase: Puede indicar bobinas con corto entre vueltas.3. Cambios en las tendencias deben ser investigados hasta encontrar las causas.Cuando se hacen comparaciones entre las fases se sugiere que las diferencias deben estar dentro de los siguientes rangos, segn el tipo de bobinado [5]:1.