UABCInstructivo

PRUEBAS DE MOTORESNORMA: IEEE std C57.12.90 - 1993,

numeral 10.11

PRUEBA:

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO (MEGGER)

HOJA: 1 DE: 11

FECHA:

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE LOS AISLAMIENTOS(MEGGER)

CONTENIDO

1. REGISTRO DE REVISIONES2. TABLA DE DISTRIBUCION3. OBJETO4. GENERALIDADES4.1. FACTORES QUE AFECTAN LA MEDIDA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO4.2. PRUEBA DE CORTO TIEMPO O PUNTUAL4.3. METODO TIEMPO - RESISTENCIA4.4. RELACIÓN DE ABSORCIÓN DIELÉCTRICA5. MEDIDA DE RESISTENCIA EN TRANSFORMADORES5.1. CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR5.2. MEDIDA DE RESITENCIA DE AISLAMIENTO ENTRE ALTA TENSIÓN Y BAJA TENSIÓN5.3. MEDIDA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO ENTRE ALTA TENSIÓN Y TIERRA6. DIAGRAMA VECTORIAL DEL TRANSFORMADOR BAJO PRUEBAS

Este documento es propiedad de JOSÉ M. BURBANO O., se prohíbe su reproducción total o parcial por cualquier medio electrónico o mecánico, sin la expresa autorización de JOSÉ M. BURBANO O.

NORMAS COMPLEMENTARIAS ACTUALIZACIONES

ELABORO: REVISO: APROBO: FECHA:

UABCInstructivo

PRUEBAS DE MOTORESNORMA: IEEE std C57.12.90 - 1993,

numeral 10.11

PRUEBA:

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO (MEGGER)

HOJA: 2 DE: 11

FECHA:

1. REGISTRO DE REVISIONES

REVISION Nº FECHA CAMBIOS PAGINAS

2. TABLA DE DISTRIBUCION

CARGO PUESTO DE TRABAJO TIPO INF.

UABCInstructivo

PRUEBAS DE MOTORESNORMA: IEEE std C57.12.90 - 1993,

numeral 10.11

PRUEBA:

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO (MEGGER)

HOJA: 3 DE: 11

FECHA:

3. OBJETIVO PARTICULAR

Este instructivo tiene por objeto establecer el procedimiento para la ejecución de la medida de la resistencia de aislamiento de los transformadores que se prueben para verificar el estado de los aislamientos tanto sólidos como líquidos.

4. GENERALIDADES

4.1 FACTORES QUE AFECTAN LA MEDIDA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO:

Se debe recordar que la medida de resistencia (de aislamiento) puede ser determinada por el

voltaje aplicado y la corriente resultante, RV

I

. Hay un número de factores que afectan la

corriente, incluyendo temperatura del aislamiento y humedad como es bien sabido. Ahora vamos a considerar la naturaleza de las corrientes a través del aislamiento y el efecto del voltaje aplicado.

La corriente a través y a lo largo del aislamiento está compuesta en parte por una corriente relativamente estable por los caminos de fuga sobre la superficie del aislamiento.

Eléctricamente, también fluye a través del volumen (cuerpo) del aislamiento. Realmente la corriente total está formada por tres componentes, como se muestra en la figura 1:

4.1.1 CORRIENTE DE CARGA CAPACITIVA.

Corriente que arranca muy alta y cae después de que el aislamiento ha sido cargado al voltaje total. (En la misma forma como fluye el agua en el jardín cuando Ud. da la primera vuelta a la llave de la manguera).

4.1.2 CORRIENTE DE ABSORCIÓN.

También es una corriente, inicialmente alta, pero luego cae (por razones discutidas más adelante en el método Tiempo - Resistencia).

4.1.3 CORRIENTE DE CONDUCCIÓN O DE FUGA.

Una corriente pequeña esencialmente estable que fluye a través y sobre el aislamiento.

Como se muestra en la figura 1, la corriente es la suma de las tres componentes y es la corriente que puede ser medida por un microamperímetro, o en término de megaohmios a un voltaje particular por medio de un MEGGER (ohmímetro). Debido a que la corriente total depende del tiempo durante el cual es aplicado el voltaje, Ud. podrá ver ahora por que la Ley de

UABCInstructivo

PRUEBAS DE MOTORESNORMA: IEEE std C57.12.90 - 1993,

numeral 10.11

PRUEBA:

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO (MEGGER)

HOJA: 4 DE: 11

FECHA:

Ohm RV

I

solamente se cumple, teóricamente, en un tiempo infinito (que es el tiempo que

debe esperar antes de tomar la lectura de resistencia).

En la práctica, como verá en los métodos de prueba descritos más adelante, usted lee un valor, que es la resistencia aparente, este valor es usado para diagnosticar disturbios en los aislamientos, que es lo que se está buscando.

figura 1

Nótese también, en la figura 1, que la corriente de carga desaparece tan rápido como el equipo bajo prueba es cargado. Unidades grandes que presentan grandes capacitancias demorarán más tiempo para ser cargadas. Esta corriente también es la energía almacenada inicialmente; debe ser descargada después de la prueba, cortocircuitando y aterrizando el aislamiento. SIEMPRE SE DEBE TOMAR ESTA MEDIDA DE SEGURIDAD.

Se puede observar de la figura 1 que la corriente de absorción decrece a una rata relativamente baja, dependiendo de la naturaleza exacta del aislamiento. Esta energía almacenada, también debe ser removida al final de la prueba y requiere de un tiempo más largo que la corriente de carga de la capacitancia; alrededor de cuatro veces el tiempo durante el cual fue aplicado el voltaje.

Con un buen aislamiento las corrientes, de conducción o de fuga, aumentarán hasta un valor estable que es constante para el voltaje aplicado, como se muestra en la figura 1. Cualquier

UABCInstructivo

PRUEBAS DE MOTORESNORMA: IEEE std C57.12.90 - 1993,

numeral 10.11

PRUEBA:

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO (MEGGER)

HOJA: 5 DE: 11

FECHA:

incremento de la corriente de fuga con el tiempo es un indicativo de disturbios o contaminantes como se discutirá en las pruebas descritas en los párrafos siguientes.

Con un conocimiento de como se afecta el significado de la lectura en los instrumentos de medida, empezamos considerando tres métodos comunes de prueba: (1) de corto tiempo o medida puntual. (2) Tiempo - Resistencia. (3) Absorción dieléctrica; y (4) por pasos o pruebas multivoltaje.

4.2 PRUEBA DE CORTO TIEMPO O PUNTUAL

En este método, simplemente se conecta el instrumento de medida a través del aislamiento que se va a probar y se opera por un período de tiempo corto (usualmente es recomendado un período de 60 segundos). Como se muestra esquemáticamente en la figura 2, solamente se toma un punto de la curva de incremento de la resistencia, donde el valor será menor para 30 segundos y mayor para 60 segundos. Se debe tener en cuenta que la temperatura y la humedad, así como las condiciones del aislamiento afectan la medida.

figura 2

La primera medida de aislamiento hecha en planta sin ninguna medida previa, puede ser solamente una guía vasta de qué tan bueno o malo está el aislamiento. Por muchos años los profesionales del mantenimiento han venido usando la regla del megaohmio para establecer el menor límite admisible para la resistencia de aislamiento.

La regla establecida es:

La resistencia de aislamiento puede ser aproximadamente un megaohmio por cada 1000 voltios de voltaje de operación, con un valor mínimo de un megaohmio.

Por ejemplo, un motor con un voltaje nominal de 2400 voltios, deberá tener una resistencia mínima de aislamiento de 2.4 M. En la práctica, las lecturas en M son considerablemente

UABCInstructivo

PRUEBAS DE MOTORESNORMA: IEEE std C57.12.90 - 1993,

numeral 10.11

PRUEBA:

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO (MEGGER)

HOJA: 6 DE: 11

FECHA:

superiores a este valor mínimo, en equipos nuevos o cuando el aislamiento está en buenas condiciones.

Tomando medidas periódicamente y registrándolas se tendrán mejores bases para juzgar el estado de los aislamientos. Una persistente inclinación de la curva es usualmente un aviso del avance de deterioro del aislamiento, aunque los valores sean mayores que los sugeridos como mínimos de seguridad. Así mismo, cuando las lecturas periódicas son consistentes, es señal de que los aislamientos están en buen estado, aunque los valores sean menores que los mínimos recomendados.

4.3 MÉTODO TIEMPO - RESISTENCIA:

Este método es totalmente independiente de la temperatura y puede dar información concluyente sin acudir a registros o pruebas anteriores. Él es basado en el efecto de absorción de un buen aislamiento comparado con aislamientos húmedos o contaminados. Simplemente se toman sucesivas lecturas en tiempos especificados y registra las diferencias en las lecturas (ver figura 3). Las pruebas hechas por este método, algunas veces son llamadas pruebas de absorción.

Nótese que un buen aislamiento muestra un incremento continuo en el valor de resistencia (menor corriente. ver curva A), sobre un período de tiempo (del orden de 5 a 10 minutos). Esto es causado por la corriente de absorción de la que ya se habló anteriormente; un buen aislamiento muestra este efecto de carga durante un tiempo mucho más prolongado que el tiempo requerido para cargar la capacitancia del aislamiento.

Si el aislamiento contiene mucha humedad o contaminantes, el efecto de absorción es mostrado por una alta corriente de fuga la cual muestra un valor claramente constante, al tiempo que la lectura de resistencia es baja.

(recuerde: RV

I )

Figura 3

UABCInstructivo

PRUEBAS DE MOTORESNORMA: IEEE std C57.12.90 - 1993,

numeral 10.11

PRUEBA:

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO (MEGGER)

HOJA: 7 DE: 11

FECHA:

Esta prueba es valiosa porque es independiente de la clase de equipo. El incremento en la resistencia por limpieza y secado del aislamiento ocurre de la misma manera así el equipo sea grande o pequeño.

Desde luego, se pueden comparar muchos transformadores, motores o equipos y establecer estándares para nuevas unidades, registrando sus potencias nominales.

NOTA: al efectuar medida resistencia-tiempo, se debe observar cuidadosamente el comportamiento del equipo. Una fluctuación pronunciada y constante del indicador del valor leído (aguja en análogos. Valor en pantalla en los digitales) es indicativo de un aislamiento con problemas de contaminación por humedad o agentes contaminantes como el polvo o partículas extrañas en el aislamiento (en el aceite en caso de transformadores inmersos en él).

4.4. RELACION DE ABSORCION DIELECTRICA

La relación de dos medidas de “Resistencia - Tiempo” (tales como la medida a 60 segundos dividida por la medida tomada a 30 segundos) es llamada “Relación de Absorción Dieléctrica”, ella es usada para el registro de información del aislamiento. Si la relación es la medida tomada a los 10 minutos dividida por la medida tomada al minuto, el valor es llamado INDICE DE POLARIZACION.

Con un Megger manual es más fácil para el usuario efectuar la medida solamente a 60 segundos, tomando la primera medida a 30 segundos. Si se dispone de un Megger alimentado por la red o electrónico, mejorará sus resultados efectuando la prueba a 10 minutos, tomando medidas a 1 y 10 minutos obtendrá el “Indice de Polarización”. La tabla 1 muestra valores de relaciones y la correspondiente condición del aislamiento de acuerdo a cada valor.

Tabla 1- Condición del aislamiento indicada por las Relaciones de Absorción Dieléctrica*

Condición del aislamiento Relación 60/30 segundosRelación 10/1 minuto

(Indice de Polarización)

En mal estado o peligroso

Cuestionable

Bueno

Excelente

1.0 a 1.25

1.4 a 1.6

Superior a 1.6**

menor que 1

1.0 a 2.0

2 a 4

Superior a 4**

* Estos valores deben considerarse relativos y tentativos (de referencia), sujetos a la experiencia con el método Tiempo-Resistencia sobre un período de tiempo.

** En algunos casos, con motores, valores aproximadamente un 20% mayores a los mostrados aquí, indican un devanado seco-quebradizo el cual puede fallar bajo condiciones de choque o durante el arranque. Para mantenimiento preventivo el devanado del motor debe ser limpiado, tratado y secado para restablecer la flexibilidad del devanado.

5. MEDIDA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO EN TRANSFORMADORES

UABCInstructivo

PRUEBAS DE MOTORESNORMA: IEEE std C57.12.90 - 1993,

numeral 10.11

PRUEBA:

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO (MEGGER)

HOJA: 8 DE: 11

FECHA:

Esta prueba es normalizada en IEEE std C57.12.90 - 1993, numeral 10.11 en cuanto al procedimiento pero no establece valores típicos. Por lo tanto, los criterios de aceptación y rechazo se tomarán de acuerdo a las experiencias desarrolladas por el usuario de la misma.

Como se mencionó en el apartado anterior, con esta prueba se tratará de establecer el estado de los aislamientos del transformador en cuanto a secado y posibles contaminaciones por elementos extraños tales como polvo o partículas polares libres en el aceite (en los casos de transformadores inmersos en este).

A continuación se describen los pasos a seguir para la ejecución de la prueba, así:

5.1 CONEXION DEL TRANSFORMADOR.

Se deben cortocircuitar las salidas de alta tensión entre sí y las de baja tensión entre sí. El tanque debe conectarse a tierra, como se muestra en la figura 4.

Figura 4: Conexión de transformadores monofásicos y trifásicos

5.2. MEDIDA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO ENTRE ALTA TENSIÓN Y BAJA TENSIÓN

Una vez preparado el transformador se procederá a conectar los terminales del equipo de prueba a este, entre el devanado de AT y el de BT, mientras el tanque permanece aterrizado.

De acuerdo a las instrucciones de manejo del equipo, se procederá a aplicar el mismo nivel de tensión declarado por el fabricante en el protocolo de pruebas, dejando estabilizar la aguja hasta que haya transcurrido un minuto, tiempo después del cual se tomará la lectura que indique el Megger. Esta lectura se comparará contra el protocolo de pruebas suministrado por el fabricante. Es importante anotar que se debe consignar la temperatura ambiente a la cual se tomó la lectura, la cual debe ser igual a la temperatura de los devanados bajo prueba.

UABCInstructivo

PRUEBAS DE MOTORESNORMA: IEEE std C57.12.90 - 1993,

numeral 10.11

PRUEBA:

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO (MEGGER)

HOJA: 9 DE: 11

FECHA:

En caso de que la temperatura de los devanados sea diferente a la temperatura ambiente, la resistencia medida se debe referir a 20ºC, tomando como factores de conversión, los consignados en la tabla Nº 1.

ºC Factor de corrección ºC Factor de corrección0 0.25 38 3.46011 0.258 39 3.70072 0.2579 40 3.953 0.3095 41 4.25664 0.3306 42 4.56105 0.36 43 4.98716 0.3796 44 5.23657 0.4067 45 5.608 0.4358 46 6.01219 0.4670 47 6.4420

10 0.5 48 6.902511 0.5361 49 7.396112 0.5745 50 7.8513 0.6156 51 8.491614 0.6596 52 9.098715 0.7067 53 9.7492

15.6 0.74 54 10.446316 0.7573 55 11.2017 0.8114 56 11.993518 0.8694 57 12.851119 0.9316 58 13.769920 1.0 59 14.754421 1.059 60 15.8522 1.1461 61 16.939723 1.2280 62 18.150924 1.3158 63 19.448725 1.40 64 20.839226 1.5107 65 22.4027 1.6187 66 23.925828 1.7345 67 25.636429 1.8585 68 27.469430 1.98 69 29.433531 2.1337 70 31.7532 2.2863 71 33.792933 2.4498 72 36.209034 2.6249 73 38.797935 2.80 74 41.572036 3.0137 75 44.7037 3.2292

TABLA Nº 1: Factores de corrección de resistencia del aislamiento para referirla a 20ºC (transformadores inmersos en aceite)1.

1 Tomado de “A STITCH IN TIME”...”Manual on Electrical Insulation Testing for the Practical Man, using Megger Test Instruments. 2ª Edición, 1978. James G. Biddle Co.

UABCInstructivo

PRUEBAS DE MOTORESNORMA: IEEE std C57.12.90 - 1993,

numeral 10.11

PRUEBA:

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO (MEGGER)

HOJA: 10 DE: 11

FECHA:

5.3 MEDIDA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO ENTRE ALTA TENSIÓN Y TIERRA

Para esta medida se procederá en la misma forma del caso anterior. Las puntas o terminales de prueba del equipo se conectarán entre el devanado de ALTA TENSION y el TANQUE del transformador el cual, en este caso será nuestra tierra.

Se debe aplicar una tensión igual a la declarada en protocolo.

La medida se tomará después de transcurrido un minuto desde la energización. El resultado obtenido se comparará contra el protocolo de pruebas del transformador, en la casilla correspondiente.

5.4 MEDIDA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO ENTRE BAJA TENSIÓN Y TIERRA.

Las conexiones de los terminales del transformador serán las mismas de los dos casos anteriores (figura 4).

Se conectarán los terminales del equipo de prueba entre el devanado de BT y el tanque, el cual deberá estar aterrizado.

Se energiza aplicando una tensión igual a la declarada por el fabricante en el protocolo, y se toma la lectura después de transcurrido un minuto. Como en los casos anteriores, el valor obtenido, se comparará contra el protocolo de pruebas.

En el caso de transformadores desencubados (chequeo de secado), la tierra será el núcleo del mismo.

Se debe anotar que los resultados obtenidos en esta prueba, definirán si el transformador se somete o no a la prueba de tensión aplicada y por ende al resto de pruebas de rutina.

6. ESQUEMA DEL COMPORTAMIENTO DEL TRANSFORMADOR BAJO PRUEBA.

Figura 5: Relación Vectorial del transformador bajo prueba.

UABCInstructivo

PRUEBAS DE MOTORESNORMA: IEEE std C57.12.90 - 1993,

numeral 10.11

PRUEBA:

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO (MEGGER)

HOJA: 11 DE: 11

FECHA:

Como se observa en la figura 5, bajo estas condiciones de prueba, el transformador, en todos los casos descritos, se comporta como un condensador. Por lo tanto no hay diferencias de potencial entre los terminales de los devanados.

Las corrientes que circulan durante la ejecución de la prueba, son corrientes capacitivas entre los devanados y de estos a tierra.

Se debe aclarar que en casos especiales o para efectos de establecer los valores mínimos aceptables para considerar que el estado de los aislamientos de un transformador es el adecuado, se debe emplear el método RESISTENCIA - TIEMPO para obtener la relación de absorción dieléctrica y el índice de polarización. Este método demanda lecturas de resistencia a 30 segundos, 60 segundos y 10 minutos como se describe en los apartados anteriores. Se recomienda efectuar todas las lecturas desde los 30 segundos y después minuto a minuto para obtener la tendencia de la curva de resistencia de aislamiento, la cual muestra en forma clara y contundente el estado real de los aislamientos, además de proporcionar los índices mencionados, los cuales son la mejor herramienta para la toma de decisiones con respecto a un proceso de secado o ante la posibilidad de proceder a una prueba que puede ser destructiva como la de TENSION APLICADA.

Es de anotar que durante la toma de lecturas en la prueba resistencia-tiempo, la aguja o indicador del equipo de medida no debe presentar fluctuaciones severas ya que esto es indicativo de dificultades en el aislamiento. La tendencia debe ser siempre creciente.

Como nota importante se debe tener en cuenta que la medida de resistencia de aislamiento no es ni debe ser empleada como indicativo de distancias eléctricas. La medida de resistencia de aislamiento solamente detecta problemas por distancias cuando son tan críticas que al aplicar la tensión de prueba se produce la ruptura. (generalmente cuando la distancia es tan pequeña que se produce un corto circuito.

NOTA IMPORTANTE: Bajo ninguna condición se debe efectuar esta prueba cuando el transformador está bajo condiciones de vacío (en los casos de secado dentro del tanque).