Tipos de pruebas eléctricas

Esta prueba es de diagnóstico y está recomendada para cables clasificados como cables de energía, que van desde 5 hasta 115 KV. Si bien es cierto que es considerada como prueba dieléctrica severa, también es cierto que los niveles de pruebas para aceptación y mantenimiento, están determinados por las normas aplicables, y siempre son niveles inferiores a lo indicado para las pruebas en fábrica.

Por otra parte y a pesar de la existencia de otras pruebas, y por mucho es una inmejorable herramienta para diagnosticar sobre el estado operativo (del conjunto cable-empalme-terminal), y/o sobre la calidad de la mano de obra de la instalación de accesorios, ya que las magnitudes y comportamiento de las corrientes de fuga, son el elemento importante para valorar sobre el estado operativo de un solo cable o de una gran red de distribución.

Esta prueba nos proporciona información acerca del comportamiento del sistema aislante al ser sometido a un alto potencial, si el aislamiento tuviese una falla, ésta prueba logrará manifestarla.

La prueba de Hi-Pot en C.D., se realiza mediante un equipo de pruebas dieléctricas, el cual consta de una fuente de corriente directa de cierta capacidad y su consola de control. Es recomendable efectuar ésta prueba en forma monopolar, pero también suele efectuarse en forma tripolar.

Esta prueba es una alternativa a la prueba de Hi-Pot en C.D. para Cables de Potencia, a pesar de que no proporciona ninguna información sobre el estado operativo de los aislamientos. Esta prueba está considerada como prueba de estrés, en donde no existen lecturas de corrientes de fuga. Se considera que un cable o bien soporta el voltaje de prueba o falla. Se dice que si un cable no puede soportar 2 o 3 veces el voltaje nominal, no va a durar mucho y el objetivo es que falle durante la prueba cuando se está listo para reemplazarlo o repararlo.

También se usa como prueba para acreditar la correcta instalación de los cables XLP instalados, cable nuevo instalado" (aquel que se halle en la condición de inicialmente tendido, y con sus accesorios incluidos (empalmes /terminales); mostrando gráficas de la onda senoidal, positiva y negativa, de manera que nos muestra si está cumpliendo con la Norma IEEE 400.2 Guide For Field Testing of Shielded Power Cable Systems Using Very Low Frequency.

Verificar que los aislamientos del transformador bajo prueba cumplen con la resistencia mínima soportable bajo la operación a la que serán sometidos, así como de comprobar la no inadecuada conexión entre sus devanados y tierra para avalar un buen diseño del producto y que no exista defectos en el mismo.

El procedimiento de prueba para la medición de la resistencia de aislamiento de un transformador está descrito en la norma IEEE C57.12.90.

Graficando los valores de resistencia de aislamiento contra el tiempo, se obtiene una curva denominada absorción dieléctrica; indicando su pendiente el grado relativo de secado y limpieza o suciedad del aislamiento. Si el aislamiento está sucio o húmedo, se alcanzara un valor estable en un minuto después de haber iniciado la prueba y como resultado se obtendrá una curva con baja pendiente.

La pendiente de la curva puede 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 60 a 30 segundos se le conoce como “índice de Absorción”, y a la relación de 10 a 1 minuto como “índice de Polarización”.

Los índices mencionados, son útiles para la evaluación del estado del aislamiento de devanados de transformadores de potencia y generadores. Esta prueba es de gran utilidad para dar una idea rápida y confiable de las condiciones del aislamiento total del transformador bajo prueba.

La medición de esta resistencia independientemente de ser cuantitativa también es relativa, ya que el hecho de estar influenciada por aislamientos, tales como porcelana, papel, barnices, etc., la convierte en indicadora de la presencia de humedad y suciedad en los materiales.

El factor de potencia del aislamiento es otra manera de evaluar y juzgar las condiciones del aislamiento de los devanados de transformadores, autotransformadores y reactores. Es recomendado para detectar humedad y suciedad en los mismos, es en sí, una característica propia del aislamiento al ser sometido a campos eléctricos.

El principio fundamental de las pruebas es la detección de cambios en las características del aislamiento, producidos por el envejecimiento, contaminación del mismo, como resultado del tiempo, condiciones de operación del equipo.

Con la aplicación de una tensión AC aparece una corriente como consecuencia del proceso de polarización del material aislante (orientación de las cargas en el sentido del campo eléctrico), este fenómeno disminuye en el tiempo, en transformadores puede durar desde algunos segundos hasta varios minutos. El equipo de prueba de aislamiento F.P. mide la corriente de carga y los watts de pérdida.

Como el factor de potencia aumenta directamente con la temperatura del transformador, se deben referir los resultados a una temperatura base de 20 ºC, para fines de comparación tanto para transformadores, como para líquidos aislantes y bushings.

La medición de la corriente de excitación en transformadores detecta:

• Cortos entre láminas
• Malas uniones
• Corrientes circulantes

Problemas en los devanados:

• Cortos entre espiras
• Circuito abierto
• Malas conexiones

Se obtiene en el devanado primario al aplicar a éste un voltaje a frecuencia nominal, manteniendo el devanado secundario en circuito abierto.

La corriente de excitación consta de dos componentes: una en cuadratura (IL) y la otra en fase (IR). La componente en cuadratura corresponde a la corriente reactiva magnetizante del núcleo, mientras que la componente en fase incluye pérdidas en el núcleo y cobre.

La magnitud de la corriente de excitación depende en parte del voltaje aplicado, del número de vueltas y las dimensiones en el devanado, de la reluctancia y de otras condiciones tanto geométricas como eléctricas que existen en el transformador.

La relación de transformación se define como la relación de vueltas o de voltajes del primario al secundario, o la relación de corrientes del secundario al primario en los transformadores.
Mediante la aplicación de esta prueba es posible determinar:

• Las condiciones del transformador después de la operación de protecciones primarias tales como: relé diferencial, relé Buchholz, fusibles de potencia, etc.
• Identificación de espiras en cortocircuito
• Investigación de problemas relacionados con corrientes circulantes y distribución de carga en transformadores en paralelo.
• Cantidad de espiras en bobinas de transformadores.
• Circuitos abiertos (espiras, cambiadores, conexiones, etc.).
• Se debe realizar la prueba de relación de transformación en todas las posiciones del cambiador de tomas antes de la puesta en servicio del transformador. Para transformadores en servicio, efectuar la prueba en la posición de operación o cuando se lleva a cabo un cambio en la derivación.

También se realiza cada vez que las conexiones internas son removidas debido a la reparación de los devanados, reemplazo de bushings, mantenimiento al cambiador de tomas, etc.

Esta prueba es utilizada para conocer el valor de la resistencia óhmica de los devanados de un transformador cuando es sometida a una corriente continua.

Es auxiliar para conocer el valor de las pérdidas en el cobre (I2R) y detectar falsos contactos en conexiones de bushings, cambiadores de tomas, soldaduras deficientes y hasta alguna falla inicial en los devanados.

La corriente empleada en la medición no debe exceder el 15 % del valor nominal del devanado, ya que con valores mayores pueden obtenerse resultados inexactos causados por variación en la resistencia debido al calentamiento del devanado.

Los factores que afectan la prueba son:

• Cables inapropiados
• Suciedad en los terminales del equipo bajo prueba
• Contactos mal hechos que generan puntos de alta resistencia

Los puntos con alta resistencia en partes de conducción, originan caídas de voltaje, generación de calor, pérdidas de potencia, etc. La prueba se realiza en circuitos donde existen puntos de contacto a presión o deslizables, como es el caso en interrup­tores.

Al realizar la prueba se debe tener en consideración lo siguiente:

• El equipo bajo prueba debe estar desenergizado y en la posición cerrado.
• Se debe de aislar a lo posible la inducción electromagnética, ya que esta produce errores en la medición y puede dañar el equipo de prueba.
• Limpiar perfectamente bien los conectores donde se van a colocar las terminales del equipo de prueba para que no afecten a la medición.

Con el fin de verificar la correcta operación de los Dispositivos de Protección contra sobrecorriente en los Tableros Generales de Distribución en Baja Tensión, se realizan pruebas con equipos de prueba especial, de acuerdo a la marca correspondiente al Interruptor Electromagnético.

Actividades de prueba

• Extracción del Interruptor en su caso, para inspección, mantenimiento y limpieza general.
• Revisión de contactos principales.
• Revisión de ajustes y Pruebas de Operación a Unidades de Disparo.
• Colocación del interruptor en su cuna, en caso de haberlo extraído.
• Pruebas finales de carga de resorte, apertura y cierre.

El EFECTO CORONA consiste en la ionización del aire que rodea a los conductores de Alta Tensión. Este fenómeno tiene lugar cuando el gradiente eléctrico supera la rigidez dieléctrica del aire y se manifiesta en forma de pequeñas chispas o descargas a escasos centímetros de los cables.

Las líneas eléctricas se diseñan para que el efecto corona sea mínimo, puesto que también suponen una pérdida en su capacidad de transporte de energía; en su aparición e intensidad influyen los siguientes condicionantes:

• Tensión de la línea: cuanto mayor sea la tensión de funcionamiento de la línea, mayor será elgradiente eléctrico en la superficie de los cables y, por tanto, mayor el efecto corona. En realidad sólo se produce en líneas de tensión superior a 80 kV.
• La humedad relativa del aire: una mayor humedad, especialmente en caso de lluvia o niebla, incrementa de forma importante el efecto corona.
• El estado de la superficie del conductor: las rugosidades, irregularidades, defectos, impurezas adheridas, etc., incrementan el efecto corona.
• Número de subconductores: el efecto corona será menor cuanto más subconductores tenga cada fase de la línea.

Como consecuencia del efecto corona se produce una emisión de energía acústica y energía electromagnética en el rango de las radiofrecuencias, de forma que los conductores pueden generar ruido e interferencias en la radio y la televisión; otra consecuencia es la producción de ozono y óxidos de nitrógeno.

El ruido provocado por el efecto corona consiste en un zumbido de baja frecuencia (sobre los 100 Hz) provocado, a su vez, por el movimiento de los iones y un chisporroteo producido por las descargas eléctricas.

(Entre 0,4 y 16 kHz). Son ruidos de pequeña intensidad que en muchos casos apenas son perceptibles; únicamente cuando el efecto corona sea elevado se percibirán en la proximidad inmediata de las líneas de Alta Tensión, disminuyendo rápidamente al aumentar la distancia a la línea.