Medición de Aislamiento.pdf

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MEDIDOR DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO(MEGGER)

A continuación se describen los lineamientos recomendados para la medición de la

resistencia de aislamiento en máquinas rotatorias, transformadores de potencia,transformadores de instrumento, apartarayos, interruptores, cables de potencia yalambrado de control. Además, se describe en forma general las características de laresistencia en los diferentes tipos de aislamiento y los métodos de prueba para sumedición. Su aplicación está dirigida al equipo de potencia, pero con los criteriosadecuados se puede hacer extensivo al equipo menor, como son los motoresfraccionarios y transformadores de distribución.

TEORIA GENERAL DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

DEFINICIONES:

La resistencia de aislamiento se define como la resistencia (en ohm) que ofrece unaislamiento al aplicarle un voltaje de corriente directa durante un tiempo dado, medido apartir de la aplicación del mismo, como referencia se utilizan los valores de 1 a 10minutos.

Corriente de aislamiento. Es la corriente resultante de la aplicación del voltaje de corrientedirecta a un aislamiento y consiste de dos componentes principales:

a) La corriente que fluye dentro del volumen del aislamiento y está compuesta de:

i) Corriente capacitiva: que es una corriente de magnitud comparativamente alta yde corta duración, decrece rápidamente a un valor despreciable (generalmente enun tiempo máximo de 15 segundos) conforme se carga el aislamiento y es laresponsable del bajo valor inicial de la resistencia de aislamiento. Su efecto esnotorio en aquellos equipos que tienen capacitancia alta, como en grandeslongitudes de cables de potencia.

ii) Corriente de absorción dieléctrica: esta corriente decrece gradualmente con eltiempo, desde un valor relativamente alto a un valor cercano a cero siguiendo unafunción exponencial. Generalmente, los valores de resistencia obtenidos en losprimeros minutos de una prueba, quedan en gran parte determinados por lacorriente de absorción. Dependiendo del tipo y volumen del aislamiento, está

corriente tarda desde unos cuantos minutos a varias horas en alcanzar un valorapreciable, sin embargo, para efectos de la prueba de “Megger” puededespreciarse el cambio que ocurra después de 10 minutos.

iii) Corriente de conducción irreversible: esta corriente fluye a través delaislamiento y es prácticamente constante y predomina después que la corriente deabsorción se hace insignificante.


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b) La corriente que fluye sobre la superficie de fuga. Esta corriente al igual que la deconducción permanece constante y ambas constituyen el factor primario para juzgar lascondiciones de un aislamiento.

Curva de Absorción Dieléctrica. La resistencia de aislamiento varía directamente con elespesor del aislamiento e inversamente al área del mismo cuando repentinamente seaplica un voltaje de corriente directa a un aislamiento. La resistencia se inicia con un valorbajo y gradualmente va aumentando con el tiempo hasta estabilizarse. A la curva obtenidacuando se grafican los valores de la resistencia de aislamiento contra el tiempo, se ledenomina curva de absorción dieléctrica y su pendiente indica el grado relativo de secadoo suciedad del aislamiento. Si el aislamiento está húmedo o sucio se alcanzará un valorestable en uno o dos minutos después de haber iniciado la prueba y se obtendrá unacurva con baja pendiente.

Índices de absorción y polarización: La pendiente de la curva de absorción dieléctricapuede expresarse mediante la relación de dos lecturas de resistencia de aislamiento

tomadas a diferentes intervalos de tiempo durante la misma prueba. A la relación de 60segundos a 30 segundos se le conoce como ÍNDICE DE ABSORCIÓN y a la relación de10 minutos a 1 minuto como ÍNDICE DE POLARIZACIÓN. El índice de polarización esmuy útil para la evaluación del estado del aislamiento de devanados de generadores ytransformadores, y es indispensable que se obtenga justamente antes de efectuar unaprueba de alta tensión en máquinas rotatorias.


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EL MEGGERDESCRIPCIÓN, PRINCIPIO DE OPERACIÓN E INSTRUCCIONES PARA SU USO

Básicamente existen cuatro formas de medir la resistencia de aislamiento: Mediante un óhmetro (Megger) de indicación directa. Mediante un vóltmetro y un ampérmetro utilizando una fuente de potencial de

corriente directa. Mediante un vóltmetro y una fuente de potencial de corriente directa. Mediante un puente de resistencia con batería y galvanómetro auto contenido.

El “Megger” ha sido el instrumento estándar para la verificación de la resistencia deaislamiento. Existen básicamente tres tipos de instrumentos, los accionados manual-mente, los accionados por motor y los de tipo rectificador.El primer tipo es satisfactorio para efectuar pruebas de tiempo corto, pero no esrecomendable para las pruebas rutinarias de absorción dieléctrica; puesto que es difícilmantener la velocidad adecuada durante los 10 minutos que dura esta prueba. Para estefin deberán usarse cualquiera de los otros dos tipos. Como el valor de la resistencia deaislamiento varía con el voltaje aplicado es importante que el instrumento de prueba tengasuficiente capacidad para mantener su voltaje a su valor nominal constante durante los 10

minutos de prueba. Por esta razón, algunos de los aparatos pequeños no son aptos paraefectuar pruebas en los transformadores y generadores grandes que toman una corrientede absorción grande. Se recomienda usar un mismo instrumento para efectuar laspruebas periódicas en el equipo, ya que las diferencias en las características de salidapueden afectar las curvas de absorción dieléctrica, especialmente en los valores iniciales.

PRINCIPIO DE OPERACIÓN. Aún cuando existe una gran variedad de instrumentos para la medición de la resistenciade aislamiento, puede decirse que la mayoría utiliza el elemento de medición de bobinascruzadas, cuya principal característica es que su exactitud es independiente del voltajeaplicado en la prueba. El megóhmmetro consiste fundamentalmente de dos bobinasdesignadas como A y B (Fig. 5.1) montadas en un sistema móvil común, con una aguja

indicadora unida a las bobinas y con libertad para girar en un campo producido por unimán permanente. En el caso del “Megger” el sistema móvil está sustentado en elementossoportados en resortes y está exento de las espirales de control que llevan otros aparatoscomo los ampérmetros y vóltmetros.


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La alimentación de señal a las bobinas se efectúa mediante ligamentos conductores queofrecen la mínima restricción posible, de tal forma, que cuando el instrumento estánivelado y no se le está alimentando corriente la aguja indicadora flotará librementepudiendo quedar en reposo en cualquier posición de la escala. Adicionalmente alelemento de medición, el megóhmmetro tiene un generador de corriente directaaccionado manualmente o mediante un motor el cual proporciona el voltaje necesario

para efectuar la medición. La bobina deflectora A está conectada en serie con unaresistencia fija R’ y la bobina de control B está conectada en serie con una resistencia deserie R, quedando la resistencia bajo prueba conectada entre las terminales línea y tierradel aparato. Las bobinas A y B están montadas en el sistema móvil con un ángulo fijoentre ellas y están conectadas de tal forma que cuando se les alimenta corriente,desarrollan pares opuestos y tienden a girar el sistema móvil en direcciones contrarias.Por lo tanto, la aguja indicadora se estabilizará en el punto donde los dos pares sebalancean.Cuando el aislamiento es casi perfecto o cuando no se conecta nada a las terminales deprueba no habrá flujo de corriente en la bobina A. Sin embargo, por la bobina B circula unflujo de corriente y por tal razón, gira en contra de las manecillas del reloj hastaposicionarse sobre el entrehierro en el núcleo de hierro C. En esta posición la aguja

indicadora está sobre la marca del infinito. Con las terminales de prueba en cortocircuitofluye una corriente mayor en la bobina A que en la bobina B, por tal motivo un par mayoren la bobina A desplaza el sistema móvil en sentido de las manecillas del reloj, hastaposicionar la aguja indicadora en el cero de la escala. Cuando se conecta una resistenciaentre las terminales línea y tierra del aparato, fluye una corriente en la bobina deflectora Ay el par correspondiente, desplazará el sistema sacándolo de la posición del infinito haciaun campo magnético que aumenta gradualmente, hasta que se alcanza un balance entrelos pares de las dos bobinas. Esta posición depende del valor de la resistencia externaque controla la magnitud relativa de la corriente en la bobina A.Debido a que los cambios en el voltaje afectan las dos bobinas en la misma proporción, laposición del sistema móvil es independiente del voltaje. La función de la resistencia R’ eslimitar la corriente en la bobina A y evitar que se dañe el aparato cuando se ponen en

corto-circuito las terminales de prueba.En la Fig. 5.1, se muestra como se guarda la terminal de línea mediante una arandelametálica conectada al circuito de guarda, esto evita errores debido a fugas a través de lasuperficie del aparato entre las terminales de línea y tierra. Básicamente lo que se hace,es proporcionar a la corriente de fuga un camino en derivación hacia la fuente dealimentación, que no pase por la bobina deflectora del aparato.

USO DE LA GUARDA

Generalmente todos los “Megger’ s” con rango mayor de 1,000 Ohm están equipados con

una terminal de guarda. El propósito de esta terminal es contar con un medio paraefectuar mediciones en mallas de tres terminales de tal forma que pueda determinarsedirectamente el valor de una de las dos trayectorias posibles. Además de esta finalidadprincipal, dicha terminal hace posible que el “Megger” pueda utilizarse como una fuente devoltaje de corriente di-recta con buena regulación, aunque con capacidad de corrientelimitada. Concretamente puede decirse que la corriente de fuga de toda componente deun sistema de aislamiento conectada a la terminal de guarda no interviene en la medición.

Así, en el caso de la Fig. 5.2, usando las conexiones indicadas, se mide la resistencia R12directamente ya que la otras dos no entran en la medición por estar conectada la terminal


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3 a la guarda. Al usar la terminal de guarda, particularmente en el caso de losinstrumentos accionados con motor, o los de tipo rectificador, se debe tener seguridadque no exista la posibilidad de que se produzca un brinco eléctrico entre las terminales dela muestra bajo prueba, conectadas a guarda y tierra. Tal situación podría causar unarqueo indeseable en el conmutador del generador del instrumento.


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INSTRUCCIONES GENERALES PARA USO DEL “MEGGER”

a) No debe usar un probador cuyo voltaje en terminales sea superior al que se consideraseguro aplicar al equipo que se va a probar. Se sugieren los valores mostrados en laTabla como seguros o normalmente permisibles. De hecho estos valores representan unmargen seguro ya que el equipo se fabrica con un grado de seguridad considerable.

VOLTAJE NOMINAL DELPROBADOR

VOLTAJE NOMINAL DELEQUIPO BAJO PRUEBA

100 – 250 V 100 V max.500 V 100 V o mas1000 V 400 V o mas2500 V 1000 V o mas

b) Coloque el instrumento en una base firme bien nivelada. En el caso de instrumentosequipados con nivel, nivelarlos centrando la burbuja en el nivel. Evite las grandes masasde hierro y los campos magnéticos fuertes

c) Si el aparato es de voltaje múltiple se gira el selector de voltaje hasta el valor que serequiere para efectuar la prueba.

d) Verifique el INFINITO del aparato operando manualmente la manivela a la velocidadnormal en los “Megger’ s” manuales o poniendo en operación el motor o rectificador en losaccionados por motor o los del tipo rectificador. En el caso de que el instrumento tengaswitch de descarga colocarlo en la posición PRUEBA. Mientras se verifica el INFINITOgire el ajustador del índice hacia uno u otro lado hasta que la aguja indicadora seestacione sobre la marca de INFINITO.


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e) Con el objeto de evitar errores introducidos por el aislamiento de los cables de prueba,de ser posible conviene usar alambre de cobre desnudo. En caso de que se haganecesario usar cables aislados deberá seleccionarse unos con alta calidad y duración. Serecomienda usar cables de un solo conductor calibre 14 AWG, con aislamiento de hulenatural resistente al aceite. La superficie exterior debe ser lisa sin cubierta trenzada y sedeben evitar los empalmes. Cuando se efectúan pruebas con un “Megger” de alto rango,

se requiere usar un cable de prueba blindado en la terminal de línea y conectar sublindaje a la terminal de guarda, para evitar medir la corriente de fuga en las terminales oa través del aislamiento del cable. Después de conectar los cables de prueba al aparato y

justamente antes de conectarlos al equipo que se va a probar es necesario probar estoscables, para ello se opera el aparato y se verifica que la aguja indicadora alcance el“INFINI-TO”. No trate de corregir las pequeñas desviaciones provocadas por las ligerascorrientes de fuga de los cables de prueba, mediante el ajustador de índice en losinstrumentos de alto rango. En seguida conecte entre sí las terminales de los cables deprueba (línea - tierra) y observe si la aguja se va hacia cero, verificando con ello que loscables no están abiertos.

f) Asegúrese que el equipo que se va a probar no está energizado y aterrícelo durante 10

minutos para eliminar toda carga capacitiva que pueda afectar la medición.

g) Tome nota de las componentes que intervienen adicionalmente al equipo que se va aprobar, de preferencia en una hoja o formato preestablecido.

h) Conecte adecuadamente las terminales de prueba al equipo que se va a probar, opereel aparato, gire en caso de que exista el interruptor de descarga a posición de “TEST” ytome la(s) lectura(s) de los tiempos requeridos, anotando los resultados en la hoja deprueba correspondiente

i) Al terminar la prueba ponga fuera de servicio el instrumento, regrese el interruptor dedescarga a posición “DIS-CHARGE” y aterrice nuevamente la parte del equipo probado

durante un tiempo cuando menos igual al tiempo de la prueba. Con el interruptor dedescarga en posición “DISCHARGE” se completa a través de conexiones internas delinstrumento, un circuito de descarga para la parte probada.

j) Registre la temperatura del equipo bajo prueba anotándola en la hoja de pruebacorrespondiente.

k) En el caso de que se pruebe equipo con grandes superficies de dispersión como lasarmaduras y campos de las máquinas rotatorias, conviene medir el % de humedadrelativa en la atmósfera.

MEDIDAS DE SEGURIDAD AL UTILIZAR EL “MEGGER”

Antes de retirar cualquier equipo para efectuar pruebas, se deberá contar con la libranzarespectiva. Se deberán tomar todas las precauciones necesarias para asegurar que no sepuede energizar el equipo bajo prueba, se deberán efectuar pruebas para comprobar queno se tengan voltajes inducidos, conectar tierras. Si es necesario desconectar el neutro oalguna otra conexión a tierra asegurarse antes de que no lleve corriente. Al conectar lasterminales del “Megger” y al operarlo deberá usarse guantes aislantes. Al efectuarpruebas de absorción en equipos con un volumen grande de aislamiento, se deberá tomarla precaución de descargarlo de toda la corriente capacitiva y de absorción después de laprueba y antes de remover las terminales de prueba.


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MÉTODOS DE MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

Existen tres métodos prácticos para medir la resistencia de aislamiento mediante un“Megger”:

1. El método de tiempo corto o lectura mínima.

2. El método de tiempo - resistencia o absorción dieléctrica.3. El método de voltajes múltiples.

Método de tiempo cortoEl método de tiempo corto consiste en conectar el “Megger” a través del aislamiento quese va a probar, operarlo durante un tiempo corto y leer la lectura final. Este método esbueno para una prueba de rutina rápida. Anteriormente existía confusión respecto acuando detener la prueba, puesto que generalmente el valor de la resistencia aumentacon el tiempo, sin embargo, ésta únicamente tiene importancia para aquellos que esténinteresados en el valor exacto en el momento de efectuar la prueba. Actualmente seconsidera que el valor preciso es menos importante que la tendencia de las lecturasefectuadas periódicamente. Para fines de normalización se recomienda aplicar voltaje de

prueba durante 60 segundos, con el objeto de poder efectuar comparaciones bajo lamisma base con los datos de prueba existentes y futuros. Este método tiene su principalaplicación en equipos pequeños y en aquellos que no tienen una característica notable deabsorción como son los interruptores, cables, apartarrayos, etc.

Método tiempo-resistencia o absorción dieléctricaEste método consiste en aplicar el voltaje de prueba durante un período de 10 minutostomando lecturas a intervalos de un minuto. En el caso de “Megger’s” accionados manualmente se aplica el voltaje durante 1 minuto y se toman lecturas a los 30 y 60segundos. Su aplicación se basa en las características de absorción del aislamiento yproporciona una buena referencia para evaluar el estado de los aislamientos en aquellosequipos con característica de absorción notable, como son las grandes máquinas

rotatorias y transformadores de potencia, sobre todo cuando no existe historial de pruebasanteriores.

Método de voltajes múltiplesEste método tiene su principal aplicación en la evaluación del aislamiento de las máquinasrotatorias y en menor grado para el de los transformadores. Al igual que el métodoanterior es un apoyo para evaluar los aislamientos cuando se carece de historial. Suaplicación requiere el uso de un instrumento con varios voltajes para poder aplicar dos omás voltajes en pasos por ejemplo con 500 V y después con 1,000 V. Este método seapoya en el hecho de que conforme se aumenta el voltaje de prueba se aumentan losesfuerzos eléctricos sobre el aislamiento al aproximarse o superar las condiciones deoperación. La influencia de los puntos débiles del aislamiento en las lecturas de

resistencia adquirirá mayor importancia hasta hacerse decisiva al sobrepasar cierto límite,cuando esto ocurre se tendrá una caída pronunciada en el valor de la resistencia deaislamiento que se aprecia claramente al graficar las lecturas obtenidas contra el voltajeaplicado. Aún cuando preferentemente conviene que el nivel superior de voltaje usadosea suficiente para provocar esfuerzos eléctricos equivalentes o mayores que losnominales en el aislamiento. Por experiencia se ha visto que si se efectúa esta pruebacon voltajes menores también puede revelarnos la presencia de humedad u otroscontaminantes en el aislamiento. Con los “Megger’s” accionados manualmente es máspráctico efectuar la prueba en 60 segundos tomando lectura a los 30 y 60 segundos.


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En el caso de los instrumentos operados con motor o con rectificador se obtendránmejores resultados si se efectúa una prueba a 10 minutos tomando lecturas cada minuto.De preferencia los voltajes aplicados deben estar en relación de 1 a 5 o mayor (porejemplo 500 y 2,500 V) Según la experiencia a la fecha un cambio de 25% en el valor dela resistencia de aislamiento para una relación de voltajes de 1 a 5 generalmente se debea la presencia excesiva de humedad u otros contaminantes. Este método contempla

cuatro técnicas para realizar la prueba:

a) Aplicar cada paso de voltaje durante el tiempo necesario para que desaparezca lacorriente de absorción, descargando completamente el aislamiento en cada paso.

b) Aplicar los pasos de voltaje durante un minuto sin descargar el aislamiento entre cadapaso.

c) Aplicar los pasos de voltaje durante un minuto con períodos de descarga de un minutoentre cada paso.

d) Aplicar los pasos de voltaje durante un minuto descargando completamente el

aislamiento entre cada paso.

La interpretación es muy sencilla en caso de utilizar la técnica indicada en el inciso “a”, yaque se considera que el aislamiento está en buenas condiciones si la relación entreresistencia y voltaje permanece constante. En el caso de las técnicas indicadas en losincisos “b” y “c” aún cuando la interpretación es sencilla, requiere tomar en cuenta lainfluencia de la energía absorbida en cada paso debido a la característica de absorcióndel aislamiento.


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FACTORES QUE AFECTAN LA PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO.

Si las mediciones de resistencia y absorción dieléctrica no se llevan a cabo con un altogrado de habilidad, se presentarán fluctuaciones importantes. Cada uno de estos factorespuede ser la causa de grandes errores en la medición de la resistencia de aislamiento, loscuales no deben considerarse como problemas del aparato de medición.

Efecto de la condición de la superficie del aislamiento.Los elementos contaminantes tales como carbón, polvo o aceite depositados en lassuperficies aislantes pueden bajar la resistencia de aislamiento. Este factor esparticularmente importante cuando se tienen superficies aislantes relativamente grandesexpuestas al ambiente, el polvo depositado sobre las superficies aislantes, ordinariamenteno es conductor cuando está seco, pero cuando se expone a la humedad se vuelveparcialmente conductor y baja la resistencia. Por lo tanto se deberá eliminar toda materiaextraña que esté depositada sobre el aislamiento antes de efectuar la prueba.

Efecto de la humedadUna gran parte de los materiales utilizados en los sistemas de aislamiento como son el

aceite, el papel, el cartón y algunas cintas, son higroscópicos, por lo tanto son capaces deabsorber humedad y esto ocasiona una reducción en la resistencia de aislamiento.

Actualmente se construyen algunas máquinas rotatorias con aislamientos que noabsorben humedad, pero si la temperatura del devanado alcanza un valor igual o inferior ala de punto de rocío, se puede formar una película de humedad sobre la superficie delaislamiento, reduciendo su resistencia. El mismo fenómeno se presenta en las porcelanasde las boquillas de los transformadores e interruptores cuando se tiene alta humedad enel ambiente siendo más grave si la superficie está contaminada. Es importante sobre todoen el caso de las máquinas rotatorias, efectuar las pruebas cuando los devanados tenganuna temperatura superior a la del punto de rocío. Esto es necesario especialmente en elcaso de equipo de importancia y para ello se efectúan mediciones de temperatura debulbo húmedo y bulbo seco para determinar el punto de rocío y la humedad absoluta o

relativa.

Efecto de la temperaturaLa resistencia de aislamiento varía inversamente con la temperatura para la mayor partede los materiales aislantes. Para comparar apropiadamente las mediciones periódicas deresistencia de aislamiento, es necesario efectuar las mediciones a la misma temperatura,o convertir cada medición a una misma base. Esta conversión se efectúa con la siguienteecuación

Rc * Kt * Rt

donde:

Rc = Resistencia de aislamiento corregida a la temperatura baseRt = Resistencia de aislamiento a la temperatura en que se efectuó la pruebaKt = Coeficiente de corrección por temperatura

Potencial de prueba aplicadoLa medición de resistencia de aislamiento es en sí misma una prueba de potencial y debepor lo tanto restringirse a valores apropiados que dependan de la tensión nominal deoperación del equipo que se va a someter a la prueba y de las condiciones en que seencuentre su aislamiento. Esto es importante particularmente para máquinas pequeñas o


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de baja tensión y para transformadores sin aceite aislante y que se encuentren húmedos.Si la tensión de prueba es alta, se puede provocar fatiga en el aislamiento. Lospotenciales de prueba más comúnmente utilizados son tensiones de corriente directa de500 a 5,000 V. Las lecturas de resistencia disminuyen normalmente al utilizar potencialesmás altos, sin embargo, para aislamiento en buenas condiciones y perfectamente secos,se obtendrán valores muy próximos para diferentes tensiones de prueba, siempre que no

se pase del valor nominal de operación del equipo en cuestión. Si al aumentar el potencialde prueba se reducen significativamente los valores de resistencia de aislamiento, estopuede indicar que existen imperfecciones o fracturas en el mismo, posiblementeagravados por suciedad o humedad aún cuando también la sola presencia de humedadcon suciedad puede ocasionar este fenómeno.

Efecto de la duración de aplicación de voltaje de pruebaEste efecto tiene una importancia notable en el caso de las máquinas rotatorias gran-desy transformadores de potencia con aislamiento en buenas condiciones, sin embargo, en elcaso de los interruptores, apartarayos y cables de pequeña longitud este efecto carece deimportancia en comparación con los primeros, en los cuales es recomendable efectuar laspruebas con una duración de 1 minuto.

Efecto de la carga residualUn factor que afecta las mediciones de resistencia de aislamiento y absorción dieléctricaes la presencia de carga previa en el aislamiento. Esta carga puede originarse porque elequipo trabaja aislado de tierra o por una aplicación del voltaje de c.c. en una pruebaanterior, por lo tanto es necesario que antes de efectuar las pruebas se descarguen losaislamientos mediante una conexión a tierra.

Efecto del envejecimiento y curadoEn el caso de aislamiento con aglutinantes semisólidos, tales como la mica con asfalto, sepresenta un proceso de curado con el tiempo el cual provoca un aumento en la corrientede absorción que toma el aislamiento y por lo tanto un decremento de la resistencia de

aislamiento con el incremento de envejecimiento. Adicionalmente con el envejecimiento,algunos aislamientos pueden desarrollar fracturas lo cual aumenta la corriente de fuga.


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MEDIDOR DE RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN

Las iniciales TTR provienen del idioma inglés “Transformer Turn Ratio” este equipo deprueba está diseñado para hacer mediciones de relación de transformación en autotransformadores, reguladores de voltaje, transformadores de potencia y de distribución

(en la gran mayoría de tipos, tamaños y voltajes). El TTR no es aplicable cuando larelación de transformación es mayor de 130, como en el caso de transformadores depotencial, de corriente y algunos transformadores de distribución. Es un instrumentopráctico y preciso para analizar las condiciones de transformadores en los siguientescasos:

a) Medición de relación de transformación de equipos nuevos, reparados oreembobinados.

b) Identificación y verificación de terminales, derivaciones (taps) y sus conexionesinternas.

c) Determinación y comprobación de polaridad y continuidad.d) Pruebas de rutina y detección de fallas incipientes.

También, es un valioso auxiliar en los siguientes casos:

a) Determinación de las condiciones reales del transformador después de laoperación de protecciones primarias tales como: diferencial, Buchholtz, fusibles depotencia, etc.

b) Identificación de espiras en corto circuito.c) En la investigación de problemas relacionados con corrientes circulantes y

distribución de carga en transformadores en paralelo.d) Determinación de cantidad de espiras en bobinas de transformadores (por

métodos suplementarios).

PRINCIPIO DE OPERACIÓN

El TTR, opera bajo el principio de que cuando dos transformadores que nominalmentetienen la misma relación de transformación, se conectan y se excitan en paralelo; con lamás pequeña diferencia en la relación de algunos de ellos, se produce una corrientecirculante entre ambos relativamente grande.

CONSTRUCCIÓN.

El equipo TTR está formado básicamente por un transformador de referencia con relaciónajustable desde 0 hasta 130, una fuente de excitación de corriente alterna, ungalvanómetro detector de cero corriente y un juego de terminales de prueba (ver figura).


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Partes principales de un Medidor de Relación de Transformación

GeneradorLa fuente de potencia para realizar la prueba, es un generador manual de corrientealterna del tipo de imanes permanentes, que proporciona 8 V de excitación a 60 ciclos/segaproximadamente. El generador también alimenta 8 V para la referencia del detectorsíncrono.

Transformador de referenciaEs un transformador con derivaciones de una cantidad exacta de espiras entre cadaderivación, diseñado de tal manera que la caída de voltaje en el primario debido a lacorriente de magnetización es despreciable cuando se excita con 8 V.

Selectores (S1, S2 Y S3)Se tienen tres selectores conectados a las derivaciones del secundario del transformadorde referencia, los selectores están articulados a sus respectivos indicadores de posición.Viendo el TTR de frente y leyendo de izquierda a derecha, el primer selector cambia lacantidad de espiras del transformador de referencia en pasos de 10; el segundo selectorcambia en pasos de 1; el tercero en pasos de 0.1. La cantidad total de espirasconectadas, o sea la relación de transformación, es la cifra que se lee a través de lasmirillas correspondientes a cada selector.


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Selector R4Se tiene un cuarto selector alineado con los otros tres, pero con una mirilla más grande,localizado al extremo derecho. Este se conecta a un potenciómetro a través de undevanado auxiliar del transformador de referencia, por lo cual se obtiene un voltajevariable en forma continua que eléctricamente equivale a un cambiador de derivacionesvariable. La carátula está marcada en 100 divisiones, cada una de las cuales corresponde

a un cambio de relación de 0.001.

DetectorConsiste de un rectificador síncrono y un microampérmetro de corriente directa con valorcero al centro, se localiza en el ángulo superior derecho del TTR.

Instrumentos de mediciónExiste un vóltmetro de corriente alterna que mide el potencial de excitación. Sobre lacarátula está indicado el valor de 8 V y los límites superior e inferior que marcan el rangode voltaje correcto para la prueba. También se tiene un ampérmetro que indica lacorriente de magnetización del transformador bajo prueba, ambos medidores estánmontados sobre la tapa del equipo.

TerminalesSe tienen cuatro terminales conectadas en forma permanente al aparato, con ellas seconecta el transformador bajo prueba. Dos de ellas son de 10 pies de longitud (3.04m),tienen en el extremo unos conectores en forma de “C” para conectar el devanado que seva a usar como primario (generalmente el devanado de bajo voltaje). Las otras terminalestienen 13 pies (3.96 m) de longitud, con caimanes aislados en los extremos para conectarel secundario para la prueba (generalmente es el devanado de alto voltaje). En la caja delequipo se tiene un compartimiento para guardar las terminales. Las terminales estánforradas con aislamiento a prueba de aceite y son de uso rudo.

COMPROBACIÓN PRELIMINAR

Hay tres pasos para comprobar el funcionamiento correcto del aparato TTR. Con esteprocedimiento se detecta rápidamente cualquier desperfecto en las partes másvulnerables del aparato como son: las terminales y sus conectores, el circuito del detector,los medidores y el potenciómetro (R4).

Comprobación de balanceColoque todos los selectores en cero (00.000). Conecte H1 con H2. Asegúrese que lostornillos de los conectores “C” (X1, X2) se encuentran atornillados hasta la mitad de su

rosca, que no hagan contacto con el tope, además no deben tocarse entre sí. Gire lamanivela del generador hasta lograr 8 V de excitación. Observe el detector (D), la agujadebe permanecer al centro de la escala sobre la marca cero. Si es necesario, ajuste laaguja a cero con un desarmador mientras mantiene la excitación en 8 V. Suelte lamanivela y observe el detector (D). La aguja puede quedar ligeramente desviada de lamarca cero, si esta desviación es mayor de 1/16”, ver el manual en la sección demantenimiento.


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Comprobación de la relación cero

En las terminales de excitación (XI, X2) apriete los tornillos hasta el tope, asegúrese quelos tornillos hacen buen contacto contra la cara opuesta, si es necesario coloque unasarandelas de cobre para asegurar un buen contacto. Mantenga separa das las terminalespara que no se toquen entre sí durante la comprobación. Deje las terminales secundarias

H1 y H2 conectadas entre sí. Deje los selectores en lecturas de cero. Gire la manivela delgenerador hasta obtener 8 V de excitación, mientras gira observe el galvanómetro, si laaguja no indica cero (al centro), ajuste el cuarto selector hasta lograr que la aguja indiquecero, mientras mantiene girando el generador con 8 V de excitación. El cuarto selectordebe indicar una desviación no mayor de 1/2 división. El error que se obtenga en lacomprobación de la relación cero, afectará las lecturas del cuarto selector con la magnituddel error. Si el error resulta inconveniente por ser grande, consulte el manual demantenimiento. Esta comprobación puede hacerse aun cuando las terminales deexcitación se tengan conectadas a un transformador bajo prueba.

Comprobación de relación unitaria

En las terminales de excitación (X1, X2) apriete los tornillos hasta el tope, asegúrese quelos tornillos hacen buen contacto contra la cara opuesta, si es necesario coloque unasarandelas de cobre para asegurar un buen contacto. Mantenga separadas las terminalespara que no se toquen entre sí durante la comprobación. Conecte la terminal secundariaH1 de color negro a la terminal de excitación X1 de color negro. Conecte la terminalsecundaria H2 de color rojo a la terminal de excitación X2 de color rojo. Coloque losselectores en la lectura 1.000. Gire la manivela hasta obtener 8 V de excitación,simultáneamente observe el galvanómetro, si la lectura no es cero, ajuste el cuartoselector hasta que el detector indique cero, sin dejar de girar la manivela. Si el cuartoselector indica una lectura menor de cero, cambie los selectores hasta obtener una lecturade 0.9999, nuevamente ajuste el cuarto selector hasta que la aguja del galvanómetro

indique cero. El equipo debe leer 1.000 con casi la mitad de una división en el cuartoselector. El error que se obtenga en la comprobación unitaria afectará en las lecturas delcuarto selector con la magnitud del error. Si este error resulta inconveniente por sumagnitud, consulte el manual de mantenimiento. Esta comprobación debe hacerse sola-mente con las conexiones antes indicadas.

PROCEDIMIENTO DE PRUEBA

Determinación de polaridad

Para obtener la relación de transformación en un transformador, se debe proceder en elsiguiente orden:

a) Precaución: asegúrese que el transformador que se va a probar se encuentracompletamente DESENERGIZADO, verificando en el campo que tantointerruptores como cuchillas de cada uno de los circuitos conectados a losdevanados del transformador se encuentran en posición abierta. Las terminalesconectadas a tierra pueden dejarse conectadas si se desea.


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b) Si el transformador bajo prueba se encuentra cerca del equipo energizado con altatensión, aterrice una terminal de cada uno de los devanados, así como también elTTR utilizando su terminal de puesta a tierra.

c) Conecte las terminales de excitación X1 y X2 al devanado de menor tensión de los

que van a ser comparados. Conecte la terminal secundaria H1 a la Terminal demayor voltaje que corresponda a X1. Conecte la terminal H2 a la otra terminal demayor voltaje. Cuando ambos devanados estén conectados a tierra en una de susterminales, conecte las termina-les X1 y H1 (negras) a los puntos aterrizados.Siempre excite el devanado de baja tensión completo.

d) Coloque los selectores del TTR en ceros y gire la manivela del generador 1/4 devuelta. Si el galvanómetro se reflexiona hacia la IZQUIERDA, la conexión deltransformador es SUBSTRACTIVA. Las terminales H1 y X1 (negras) se conectan alas terminales de la misma polaridad, igualmente H2 y X2.

e) Si el galvanómetro se deflexiona hacia la DERECHA cuando el transformador ha

sido conectado y probado como se indicó anteriormente, entonces la polaridad es ADITIVA y es necesario intercambiar las terminales H1 y H2 para conectarcorrectamente el TTR. Esto es, que las terminales del mismo color deben irconectadas a los bornes de la misma polaridad.

f) Una vez que el TTR ha quedado conectado al transformador, coloque losselectores en una lectura de 1.000 y lentamente gire la manivela. Observe elgalvanómetro, la aguja debe deflexionarse hacia la izquierda. Simultáneamenteobserve el ampérmetro y el vóltmetro. Si la aguja del ampérmetro se deflexiona aplena escala mientras que en la aguja del vóltmetro no se aprecia deflexiónalguna, esto es una indicación de que el transformador está tomando muchacorriente de excitación. Además, notará que la manivela resulta más difícil de girar,

hay razón para sospechar de un corto circuito involucrando una gran parte delflujo. Verifique sus conexiones asegurándose que las terminales de excitación noestán en corto, trate de obtener el balance del galvanómetro. Normalmente laaguja del ampérmetro indica valores altos y la del vóltmetro se deflexionaligeramente durante los ajustes preliminares. El voltaje de generación seincrementa hasta 8 V conforme se obtiene el balance del galvanómetro. Laslecturas del ampérmetro disminuirán dado que la carga del secundario se reduce acero en el punto de balance.

Balance

Precaución: no gire la manivela si alguien está tocando las terminales secundarias delTTR. Cuando la relación de transformación es grande, se tienen voltajes del orden de1,000 V en el secundario al excitarse con 8 V el primario del transformador. Gire el primerselector un paso en el sentido de las manecillas del reloj. Gire la manivela del generador1/4 de vuelta. Observe el galvanómetro, si aún se reflexiona hacia la izquierda, continúegirando el selector en el sentido de las manecillas del reloj hasta que finalmente en uno delos pasos se observe que el galvanómetro se ha deflexionado hacia la derecha, mientrastanto, continúe girando la manivela. Regrese un paso el selector, el galvanómetro sedeflexionará hacia la izquierda. Continúe con el mismo procedimiento en el segundo y


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tercer selector. Luego proceda con el cuarto selector (potenciómetro) girándololentamente en el sentido de las manecillas del reloj, hasta que las deflexiones delgalvanómetro sean pequeñas, mientras continúe girando lentamente la manivela delgenerador. Ahora incremente su velocidad hasta obtener una lectura de 8 V, en esemomento ajuste el cuarto selector hasta que la aguja del galvanómetro no muestredeflexión fuera de la marca central de balance.

Lectura de la relación

Una vez concluidos los puntos anteriores, la relación de transformación se puede leerdirectamente de las carátulas de los selectores. Después de haber obtenido el balance,anote las cantidades indicadas por los dos primeros selectores (S1 y S2). Coloqueenseguida el punto decimal. Posteriormente anote las lecturas del tercero y cuartoselector.

Nota: en el cuarto selector, las lecturas inferiores al valor de 10 deben anotarse con un 0al frente para conservar el valor real. Por ejemplo: una lectura de once divisiones debe

anotarse 11, pero una lectura de 7 debe anotarse 07. El número de dígitos que sonsignificativos en una prueba de TTR depende de la precisión requerida. En la mayoría delos casos, el error no excede el 0.1%. Las lecturas se pueden redondear con tresdecimales

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