6 Medición en Alta Tensión
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MEDICIÓN DE ALTA TENSIÓN PARA PRUEBA DE EQUIPOS Esferas separadas Voltímetros electrostáticos Separación en campo uniforme Amperímetros en serie con una alta impedancia Divisores de potencial
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MEDICIN DE ALTA
TENSIN PARA PRUEBA
DE EQUIPOS
Esferas separadasVoltmetros electrostticosSeparacin en campo uniformeAmpermetros en serie con una altaimpedanciaDivisores de potencial
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Esferas Separadas (Sphere Gaps)
Una de las esferas seencuentra conectadaa tierra y la otra estaconectada a altatensin.
Pueden estar hechasde aluminio, latn,bronce o aleacionesligeras y la superficiedebe estar libre deirregularidades.
Se deben limpiarcuidadosamente lasesferas antes deefectuar mediciones.
Sistemas de Alta Tensn.: Luis Ortiz N
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El procedimiento usado consiste en establecer para uncircuito de prueba particular una relacin entre elVoltaje Peak, determinado por la tensin entre lasesferas, y la lectura de un voltmetro en el lado primariode la fuente de alta tensin. Esta relacin debera estardentro de un 3%
Los valores estndar de dimetros para esferas son6.25, 12.5, 25, 50, 75, 100, 150 y 200 cms.
El efecto de la humedad incrementa el voltaje deruptura de las esferas en un 3%.
La temperatura y la presin, por su parte, tienen unainfluencia significante sobre los voltajes de ruptura.
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El voltaje de ruptura VS se encuentra relacionado con
el valor normal de voltaje a condiciones atmosfricas
normales por:
0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.0 1.05 1.10
K 0.72 0.76 0.81 0.86 0.90 0.95 1.0 1.05 1.09
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T
P
273
293
760
donde el valor de K se obtiene de la siguiente tabla:
ns VKV
P = presin en mm de Hg, T = temperatura en C
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En la relacin entre el voltaje de ruptura y la humedad,se distinguen como caractersticas principales:
1.- El voltaje de ruptura aumenta con la presin parcial de vaporde agua.
2.- El efecto de la humedad aumenta con el tamao de lasesferas y es mayor para electrodos de campo uniforme
Por otra parte, la Confiabilidad de las Esferas separadas
puede ser incrementada irradiando las esferas con luz
ultravioleta.
La irradiacin aumenta la disponibilidad de electrones
iniciales y por lo tanto, reduce el retraso en el tiempo
esttico de ruptura.
Se recomienda el uso de irradiacin para tensiones
superiores a 50 kV.Sistemas de Alta Tensn.: Luis Ortiz N
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Voltmetro de valor mximo
Esta compuesto de dos diodos, un
condensador y un miliampermetro
que puede ser recalibrado para medir
voltaje mximo.
El valor del promedio aritmtico de
la corriente rectificada indicada por el
instrumento se encuentra dada por la
expresin:
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Si el voltaje es simtrico alrededor de cero y si el valor mximo es
V, entonces:
La forma de onda de la corriente debe ser idealmente monitoreada
por un osciloscopio para determinar si existirn ms de un paso
por cero en un semiciclo.
Un voltmetro de mximo puede ser de tipo analgico o digital.
Voltmetros de impulso mximo son diferentes en que estos
contienen circuitos activos y un dispositivo de memoria.
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Voltmetros Electroestticos
Un voltmetro electroesttico utiliza la fuerza existente entre dos
placas opuestas.
La fuerza es creada por el proceso en el cual un cambio en la
energa electroesttica almacenada es transformada en trabajo
mecnico.
Un voltmetro electroesttico esta
hecho con dos placas (electrodos
planos) paralelas separadas por una
pequea distancia.
Esta disposicin hace que el
campo electroesttico sea uniforme
en la parte central de la separacin
entre la placa mvil y la placa fija.Sistemas de Alta Tensn.: Luis Ortiz N
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La fuerza de atraccin F(t) creada por el voltaje aplicado, causa
que la parte mvil (a la cual se le agrega un espejo), asuma una
posicin en la cual se lleva a cabo un balance de fuerzas.
Un rayo de luz incidente, por lo tanto, ser reflejado hacia una
escala calibrada que permita leer la magnitud del voltaje aplicado
Una disminucin en el espacio entre los electrodos reduce el
voltaje de trabajo debido al efecto provocado por la presin
atmosfrica.
Para rangos mayores de tensin (sobre 600 kV) , se han construido
Voltmetros electroestticos que utilizan gas comprimido (dixido de
carbono a una presin de 15 atm) como medio aislante entre los
electrodos.
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Transformadores de Voltaje
Es un transformador que est diseado para reproducir en su
circuito secundario el voltaje de su circuito primario dentro de una
proporcin definida y apropiada para utilizarlo en la realizacin de
medidas.
Esta diseado para que el enrollado primario sea conectado en
paralelo con el circuito de potencia en el cual se realizar la
medicin.
Los transformadores de voltaje son generalmente usados para
medir altos voltajes alternos.
Es posible distinguir entre transformadores de voltaje capacitivo y
transformadores de voltaje en cascada.
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Un transformador de
voltaje capacitivo
consiste de un divisor
capacitivo usado en
conjunto con un
transformador
convencional auxiliar el
cual disminuye el divisor
de voltaje de salida.
En los transformadores de voltaje en cascada, el devanado primario
esta distribuido sobre una serie de bobinas en ncleos separados,
puestos en disposicin serie.
La tensin de la fuente es distribuida uniformemente a travs de un
nmero de bobinas.
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Ampermetros en serie con una
alta impedancia
Una impedancia puede ser usada en serie con un microampermetro
o un miliampermetro externo, para realizar la medicin de alta
tensin.
Si se descuida la impedancia del instrumento, la corriente a travs
del instrumento, sera proporcional al voltaje aplicado, dando un
voltaje desconocido.
Si la impedancia es una resistencia, la corriente en la fase representa
fielmente al voltaje.
Pueden ser usadas resistencias de espiras bobinadas o de una fina
pelcula.
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Las resistencias de espiras
bobinadas son usadas para
mediciones de alta tensin.
Estas son preferidas por su
estabilidad superior en servicio
y por su extremadamente
pequeo coeficiente de
temperatura.
La precisin de la medicin
depende del diseo de la
resistencia de alto voltaje, la
cual debe tener un coeficiente
de temperatura insignificante y
debe estar libre de descargas
corona.
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Divisor de potencial
Un divisor de potencial consiste en dos impedancias, Z1 y Z2,
conectadas en serie, a las cuales se les aplica el voltaje que va a ser
medido.
Los componentes que forman las impedancias estn referidos como
los brazos de alta y baja tensin del divisor.
La conexin entre divisor y el instrumento de medicin se realiza a
travs de un cable coaxial para evitar los efectos adversos de las
prdidas capacitivas.
Los divisores de alta tensin generalmente consisten de una
resistencia o un condensador, pero a veces una combinacin de
resistencias y condensadores, ya sean en serie o paralelo, es usada
dependiendo del tipo de tensin que va a ser medido.
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Divisores de Potencial Resistivos:
Un divisor de potencial resistivo es usualmente empleado para la
medicin de voltaje continuo.
Cuando se utiliza para medicin
de tensin alterna, debe ser
bloqueado sobre las impedancias
Z1 y Z2, las cual generalmente
poseen componentes resistivos y
capacitivos.
La relacin del divisor es sensible
a la frecuencia. Por lo tanto, los
divisores resistivos no son
compatibles para voltajes alternos
de alta frecuencia.Sistemas de Alta Tensn.: Luis Ortiz N
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Divisores de Potencial Capacitivos:
Los divisores de voltaje resistivos sufren de 2 desventajas
principalmente, como son prdidas y prdidas capacitivas a tierra.
Estos factores limitan su uso en voltajes bajo 100 kV a 50 Hz e
incluso voltajes inferiores a altas frecuencias.
Por esta razn son ms compatibles para usar con voltaje alterno,
particularmente a altas tensiones y a altas frecuencias.
Estn limitados solo por sus
inductancias internas o las prdidas
dielctricas de sus componentes.
Los condensadores pueden ser de tipo
apantallados (Para tensiones
superiores a 30 kV ) o sin pantalla
(usados como componentes de alta
tensin de un divisor capacitivo ).Sistemas de Alta Tensn.: Luis Ortiz N
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Conclusiones
La prueba de equipos destinados a trabajar con altos niveles de
tensin es una practica comn en grandes empresas, con lo cual,
se asegura el correcto uso de estos y se aumenta la confiabilidad
que los equipos deben tener.
Para probar los equipos, existen diversos mtodos de medicin
para altos niveles de tensin, los cuales fueron anteriormente
expuestos.
Se deben evitar los errores presentes en las mediciones hechas,
siendo dentro de estas, las ms frecuentes, los errores humanos,
los provocados por los instrumentos defectuosos, por interferencia
electromagnetica (ruido) o por un inapropiado aterramiento.
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