Top Banner
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULTAD INGENIERIA DE PRODUCCION Y SERVICIOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELÉCTRICA PRUEBA DE SOBRETENSION ESCALONADA CURSO: MEDIDAS ELÉCTRICAS ALUMNOS: ALONSO MAYORGA SALAS KEVIN VILLANUEVA HUANCOLLO VICTOR MENDOZA ANCOTA RENZO MURILLO YUTARI JORGE DEL CARPIO MEDINA VICTOR BENGOA VILCA JUNIO 2012 AREQUIPA - PERU
9

Medidas del laboratorio de Ing. Electrica

Dec 25, 2015

Download

Documents

medidas eléctricas del primer laboratorio
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Medidas del laboratorio de Ing. Electrica

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN

FACULTAD INGENIERIA DE PRODUCCION Y SERVICIOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELÉCTRICA

PRUEBA DE SOBRETENSION ESCALONADA

CURSO:

MEDIDAS ELÉCTRICAS

ALUMNOS:

ALONSO MAYORGA SALASKEVIN VILLANUEVA HUANCOLLO

VICTOR MENDOZA ANCOTARENZO MURILLO YUTARI

JORGE DEL CARPIO MEDINAVICTOR BENGOA VILCA

JUNIO 2012

AREQUIPA - PERU

Page 2: Medidas del laboratorio de Ing. Electrica

ABSTRACT

For the evaluation of electrical insulation in rotating machines, different tests are needed periodically, resulting in a high-cost service for business and whose probability of certainty is not yet a standard high reliability.This paper proposes the technique of DC HIPOT to assess, monitor and anticipate failures to help us diagnose any potential primary form of insulation failure or deterioration using inexpensive commercial equipment by applying DC voltage to the isolation of rotating machines. This methodology allows for up to five evaluation parameters (absorption current, conduction current, absorption and polarization index and insulation resistance) in a single test that applied periodically assist the monitoring and diagnosis of the insulation in rotating machines great power.

RESUMEN

Para la evaluación del aislamiento eléctrico en máquinas rotativas, es necesario realizar diferentes pruebas en forma periódica, resultando un servicio de alto costo para las empresas y cuya probabilidad de certeza aun no es un estándar de alta confiabilidad.

Este trabajo propone la técnica de HIPOT DC que permitan evaluar, monitorear y anticipar fallas que nos ayuden a diagnosticar en forma primaria posibles potenciales fallas o deterioro del aislamiento utilizando equipos comerciales de bajo costo, mediante la aplicación de tensiones de corriente continua al aislamiento de las máquinas rotativas. Esta metodología permite

obtener parámetros de evaluación (corriente y voltaje) en una sola prueba que aplicados en forma periódica ayudaran al monitoreo y diagnóstico del estado del aislamiento en maquinas rotativas de gran potencia.

KEYWORDS

Electrical insulation, absortion current, conduction current, HiPot DC.

PALABRAS CLAVE

Aislamiento Eléctrico, corriente de absorción, corriente de conducción, Alta potencia CC

Page 3: Medidas del laboratorio de Ing. Electrica

INTRODUCCIÓN

De los distintos componentes que constituyen una maquina eléctrica rotativa, el sistema aislante es el que se presenta más susceptible al envejecimiento o al daño. En una extensa encuesta a usuarios de grandes motores asíncronos, realizada en Estados Unidos, se comprobó que el 36% de los fallos ocurridos fueron debidos a problemas surgidos en el aislamiento del estator que degeneraron en cortocircuitos. Otro 9% de fallos se debieron a problemas surgidos en los devanados rotóricos manifestados como rotura de barras.

Se observa, por tanto, que las averías en los devanados y sobretodo en los estatóricos, influyen substancialmente en la vida del motor.

Distribucion de fallos en los motores de induc-

cion.AislamientoCojinetesRotorOtros

El envejecimiento del aislamiento reduce su resistencia eléctrica y mecánica; de este modo, una onda de sobretensión provocada por una descarga atmosférica o por una maniobra, o bien un esfuerzo mecánico producido durante

un arranque pueden ser la causa de la rotura del aislante y de un cortocircuito.

La vida útil durante la cual una maquina eléctrica prestará servicio será, por tanto, muy dependiente de lo capaz que sea su sistema aislante de seguir realizando sus funciones. De ahí que sea conveniente la realización de programas de inspección y ensayos que aseguren que el sistema se mantiene en unas condiciones satisfactorias.

Ello permitirá minimizar la posibilidad de un fallo durante el funcionamiento normal y alargar la vida útil de la máquina.

FUNDAMENTO TEÓRICO DE

LA PRUEBA

La prueba permite evaluar cualitativamente el nivel de rigidez dieléctrica de los devanados, evaluando el nivel máximo de tensión que el aislamiento puede soportar. Se realiza aplicando voltaje o corriente continua (DC).

La rigidez dieléctrica se expresa normalmente en términos de gradiente de voltaje en unidades tales como voltios por milímetros o Kilovoltios por centímetros. La rigidez dieléctrica de un sistema aislante determina el nivel de voltaje al cual el equipo puede operar. También determina cuanto sobrevoltaje continuo o instantáneo puede soportar.

Los equipos para ejecutar la prueba de HiPot DC deben tener la capacidad de variar el voltaje continuamente, desde

Page 4: Medidas del laboratorio de Ing. Electrica

cero hasta el valor requerido, midiendo la corriente que circula por el aislamiento.

PARAMETROS A EVALUAR

En teoría, un material aislante no debería dejar conducir la corriente eléctrica. En la práctica, existe una pequeña corriente que circula por el material aislante que posee los siguientes componentes:

o Corriente de Fuga Superficialo Corriente de Absorción Dieléctricao Corriente de Descarga Parcialo Corriente Capacitiva de Cargao Corriente de Fuga Volumétrica

Corriente de Fuga Superficial: Es aquella que aparece como consecuencia de la conducción existente en la superficie del aislamiento. Esta corriente circula por varios factores entre los que podemos mencionar: La contaminación y la humedad acumulada en la superficie del material a través del cual pasa el campo eléctrico.

Corriente de Absorción Dieléctrica:

Corriente que aparece como consecuencia del proceso de polarización del material aislante (Orientación de cargas en el sentido del campo eléctrico), este fenómeno disminuye a medida que culmina el desplazamiento interno de cargas.

La corriente de absorción dieléctrica viene dada por:

ia = V x C x D x T-n

Donde:ia: Corriente de Absorción dieléctricaV: Voltaje de Prueba en KilovoltiosC: Capacitancia del equipo bajo

prueba, en microfaradiosD: Constante de ProporcionalidadT: Tiempo en Segundosn : Constante

Corriente de Descarga Parcial: También es conocida como la corriente por efecto corona o efecto punta.Estas típicamente se producen por tensiones eléctricas que aparecen alrededor de las puntas o esquinas del material conductor, sometido a un voltaje alto. También, pueden ser causadas por partículas conductoras/semiconductoras suspendidas en el dieléctrico que separan dos electrodos a diferentes potenciales.

Corriente Capacitiva de Carga: Corriente que aparece como consecuencia de la carga del capacitor que intrínsecamente se forma por el aislamiento que separa las partes energizadas entre si y entre las partes energizadas y la carcasa dentro del equipo eléctrico, esta corriente se incrementa a medida que se incrementa el voltaje DC y puede ser calculada según:

ig = [E x e-(t/rc)]/R

Donde:ig: Corriente de Carga CapacitivaE: Voltaje en KilovoltiosR: Resistencia en MegaohmiosC: Capacitancia en microfaradiost : Tiempo en Segundos.

Page 5: Medidas del laboratorio de Ing. Electrica

La corriente de carga capacitiva es función del tiempo y decrece a medida que este transcurre, es decir, esta corriente posee valores iniciales muy altos que disminuyen a medida que transcurre el tiempo y el aislamiento se ha cargado al voltaje pleno.

Corriente de Fuga Volumétrica: Es la corriente que fluye a través del volumen del material y es la corriente que se utiliza para evaluar las condiciones de aislamiento bajo prueba. Se requiere que la inyección de voltaje se realice por un tiempo determinado para poder medir el valor de esta corriente.

IMPLEMENTACION DE LA

PRUEBA

La prueba se ejecuta colocando un voltaje mayor al voltaje nominal de 60 Hz, es decir, (mayor a 1,41 Voltaje nominal fase a tierra o fase -fase RMS) entre los terminales del equipo bajo prueba. La prueba es considerada como una prueba de riesgo medio y es preferible a la equivalente en AC.

El micro amperímetro debe tener el número suficiente de rangos y la sensibilidad que permita tomar lecturas desde varios microamperios hasta algunos miliamperios.

El máximo voltaje se alcanza incrementando el mismo en varias etapas (Usualmente no menos de ocho), en cada etapa el voltaje debe mantenerse por un tiempo determinado, el mismo para todas las etapas, este tiempo debe estar comprendido entre 5 y 15 minutos. Al final de cada etapa o al alcanzar la

corriente un valor estable, se registra el valor de la corriente.

Cada vez que se alcanza una nueva etapa de voltaje, el valor de la corriente de fuga se incrementará temporalmente.

ANALISIS DE LOS

RESULTADOS

Los resultados obtenidos de la prueba deben cotejarse, si es posible, con los siguientes valores:

a) Comparación con los valores dados por el fabricante.b) Comparación con valores registrados en pruebas anteriores.c) Comparación de los valores de cada fase con el promedio.

La última de estas comparaciones puede en ocasiones ser suficiente, siempre y cuando el transformador no haya sido reparado. Los fabricantes aceptan tener como máxima desviación, entre cada fase y el promedio un0,5%.

Page 6: Medidas del laboratorio de Ing. Electrica

En particular, si la corriente en un determinado escalón de tensión aumenta progresivamente a lo largo de los años, es una indicación de que la resistencia de aislación está disminuyendo y la aislación se está humedeciendo o contaminando. Sin embargo, debe tenerse cuidado al estudiar las tendencias, dado que la corriente es fuertemente dependiente de la temperatura y humedad.

La variación de una fase con respecto a otra o la obtención de medidas inconsistentes, pudiera ser indicativos de espiras cortocircuitadas, espiras abiertas, problemas en los cambiadores de tomas o conexiones pobres.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Ventajas

a) Los esfuerzos eléctricos en corriente continua son considerados menos dañinos que los correspondientes a corriente alterna. (No existe inversión de polaridad)

b) El tiempo de aplicación de energía continua (DC) no es tan crítico como en el caso de la aplicación de energía alterna AC.

c) La prueba puede ejecutarse progresivamente de forma tal que cualquier variación súbita de la corriente de fuga, que pudiera indicar una falla en el aislamiento del equipo, permitiría parar la prueba.

Desventajas

a) La distribución de los esfuerzos eléctricos en máquinas eléctricas sometidas a señales de prueba en corriente continua, son diferentes a los existentes cuando se aplica corriente alterna.

Page 7: Medidas del laboratorio de Ing. Electrica

b) La carga residual remanente luego de una prueba en DC puede causar daño al operador y debe ser descargada al finalizar la prueba. El efecto de polarización debe ser considerado.

CONCLUSIONES

Al igual que en el artículo anterior, recuerde que existen varios ensayos para el diagnóstico de la aislación de una máquina rotativa, y que es necesario realizar un conjunto de ensayos en forma periódica para poder conocer la condición de una máquina.

Las normas IEEE se han ajustado, y lo seguirán haciendo, a medida que las tecnologías de fabricación de máquinas y de medida van cambiando.

RECOMENDACIONES

En caso de percibir un incremento súbito de la corriente, transitorio, la prueba deberá ser abortada para evitar daños en el equipo.

El resultado de la prueba es una curva Voltaje vs Corriente se debe comparar con otros registros tomados previamente, tal y como se observa en la figura No 7.

Es importante tomar la temperatura ambiente en el momento de efectuar la prueba, de igual forma se recomienda hacer la prueba de lectura puntual y la de absorción dieléctrica antes de la prueba de voltaje por pasos.

Al culminar la prueba, el equipo bajo prueba debe ser descargado utilizando una pértiga aislante