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FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA ZONA POZA RICA TUXPAN MANUAL DE PRUEBAS DE CAMPO PARA EQUIPOS PRIMARIOS DE SISTEMAS DE DISTRIBUCIN. TRABAJO PRACTICO TCNICO. QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECANICO ELECTRICISTA. TARQUINO SALOMN GONZALEZ DOMNGUEZ. RUBEN ROSALES REGINO. CARLOS SERGIO SIMBRON REYES. PRESENTAN. ASESOR: ING. JUSTINO BAUTISTA ESPINOSA. POZA RICA DE HIDALGO, VERACRUZ. 2001

UNIVERSIDAD VERACRUZANA

INDICE--------------------------------------------------------------------------------------- 1

INTRODUCCIN

CAPITULO I

JUSTIFICACIN---------------------------------------------------------------------------- 3

TIPO Y NATURALEZA DEL TRABAJO----------------------------------------------------- 4

CARACTERSTICAS Y FUNCIONES ESENCIALES -------------------------------------- 5

CAPITULO II

PROCESO DEL TRABAJO

SUBTEMA I. DESCRIPCIN Y PRINCIPIO DE OPERACIN DE LOS

COMPONENTES PRIMARIOS DE LOS SISTEMAS DE

DISTRIBUCIN.

1.1 EL TRANSFORMADOR-------------------------------------------------------------- 8

1.2 EL INTERRUPTOR DE POTENCIA-------------------------------------------------- 9

1.3 EL RESTAURADOR------------------------------------------------------------------ 15

1.4 EL CAPACITOR---------------------------------------------------------------------- 23

1.5 EL REGULADOR DE VOLTAJE----------------------------------------------------- 26

1.6 EL SECCIONALIZADOR------------------------------------------------------------ 27

SUBTEMA II. PRUEBAS RECOMENDADAS LOS TRANSFORMADORES

INSTALADOS EN LAS REDES DE DISTRIBUCIN; IN-

TERPRETACION Y MANEJO DE LOS RESULTADOS.

2.1 PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO--------------------------------- 33

2.2 PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA DE AISLAMIENTO----------------------- 41

2.3 PRUEBA DE RELACION DE TRANSFORMACIN-------------------------------- 60

2.4 INTERPRETACION Y MANEJO DE LOS RESULTADOS

DE LAS PRUEBAS PARA EL LLENADO DE FORMATOS Y REPORTES---------- 66

SUBTEMA III. PRUEBAS RECOMENDADAS LOS INTERRUPTORES DE

POTENCIA INSTALADOS EN LAS REDES DE DISTRIBUCIN;

INTERPRETACION Y MANEJO DE LOS RESULTADOS

3.1 PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO--------------------------------- 76

3.2 PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA DE AISLAMIENTO----------------------- 78

3.3 PRUEBA DE RESISTENCIA DE CONTACTOS----------------------------------- 80



SUBTEMA IV. PRUEBAS RECOMENDADAS PARA EL RESTAURADOR INSTALADO

EN LA REDE DE DISTRIBUCIN; INTERPRETACION Y

MANEJO DE LOS RESULTADOS.

4.1 PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO--------------------------------- 92 4.2 PRUEBA DE VERIFICACIN DE CORRIENTE MINIMA DE DISPARO DE FASE----- 94

4.3 PRUEBA DE VERIFICACIN DE CORRIENTE MINIMA DE DISPARO A TIERRA----- 97



SUBTEMA VI. PRUEBAS RECOMENDADAS PARA EL CAPACITOR INSTALADO

EN LA REDE DE DISTRIBUCIN; INTERPRETACION Y


5.1 PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO----------------------------------------- 107

5.2 PRUEBA DE MEDICION DE CAPACITANCIA-------------------------------------------- 109

5.3 INTERPRETACION Y MANEJO DE LOS RESULTADOS DE LAS PRUEBAS

RECOMENDADAS PARA EL LLENADO DE FORMATOS Y REPORTES----------------- 111

SUBTEMA VI. PRUEBAS RECOMENDADAS PARA UN REGULADOR DE VOLTAJE

INATALADO EN LA RED DE DISTRIBUCIN; INTERPRETACIN Y


6.1 PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO-------------------------------- 117 6.2 INTERPRETACION Y MANEJO DE LOS RESULTADOS DE LAS PRUEBAS

RECOMENDADAS PARA EL LLENADO DE FORMATOS Y REPORTES------------------ 119

SUBTEMA VII.PRUEBAS RECOMENDADAS PARA UN SECCIONALIZADOR

INATALADO EN LA RED DE DISTRIBUCIN; INTERPRETACIN Y


7.1 PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO-------------------------------- 123

7.2 INTERPRETACION Y MANEJO DE LOS RESULTADOS DE LAS

PRUEBAS PARA EL LLENADO DE FORMATOS Y REPORTES------------------ 125

CAPITULO III

APORTACIONES O CONTRIBUCIONES AL DESARROLLO------------------------------------- 129

BIBLIOGRAFA------------------------------------------------------------------------------------- 130

1

INTRODUCCIN

En el desarrollo general e industrial de un pas es de vital importancia la disponibilidad

de energa elctrica, por ser el medio ms econmico de tener fuerza motriz,

iluminacin, alimentacin de diversos aparatos, etc.

Actualmente la generacin y transmisin de grandes cantidades de energa elctrica

es primordial para abastecer lo requerimientos de los industriales, los servicios

pblicos y los domsticos de una poblacin en constante crecimiento, lo que ha

provocado la formacin de grandes redes de transmisin y distribucin denominadas

sistemas de distribucin.

El equipo primario de distribucin debe mantenerse en las mejores condiciones

operativas, para reducir las probabilidades de falla; mejorando as la continuidad del

servicio.

Analizando lo anterior, es necesario que los trabajos de preparacin del equipo

primario para su puesta en servicio y las actividades de mantenimiento sean de

calidad, para evitar la salida prematura del equipo en servicio.

Este manual consta de tres captulos :

1.- Aspectos generales de la investigacin.

2.- Procesos del trabajo.

3.- Conclusiones.

El primer capitulo hace referencia a los aspectos generales de la elaboracin del

presente manual. En el segundo capitulo se abordan los principios tericos de un

sistema de distribucin. As como los diferentes tipos de pruebas de campo, su

interpretacin y manejo de resultados, concluyendo as con el capitulo numero tres.

2

CAPITULO I

ASPECTOS GENERALES DE LA INVESTIGACION

3

JUSTIFICACIN

Los manuales son un instrumento necesario en toda industria, compaa, etc. Se

necesitan para obtener las especificaciones deseadas y para llevar acabo los

procedimientos especficos de servicio.

El objetivo principal en la realizacin de este trabajo es exponer las pruebas de campo

para equipos primarios de sistemas de distribucin explicando su teora, aplicacin,

recomendaciones para su ejecucin y las figuras de conexin de las mismas, contiene

los formatos para registrar los resultados y proporciona la informacin

correspondiente para su evaluacin.

Esperando que este trabajo sea til para difundir la importancia de realizar

programas de mantenimiento a los sistemas de distribucin, adems que sirva de apoyo

didctico a los estudiantes de Ingeniera Mecnica Elctrica.

El motivo principal para desarrollar este tema es por la escasa importancia que se leda

al mantenimiento de cada uno de los componentes del sistema de distribucin en la

escuela y en la industria, ya que se podran evitar fallas en el sistema y dejar fuera

importantes reas de servicio.

4

TIPO Y NATURALEZA DEL TRABAJO

Elaborar un manual para pruebas de campo para equipos primarios de sistemas de

distribucin, implica un numero de conocimientos tcnicos y operativos que debe

poseer el personal que participa directamente en la elaboracin del mismo.

La investigacin cientfica en la clasificacin de diversas fallas en los equipos

primarios de los sistemas de distribucin, admite diversas tcnicas empleadas en el

procesamiento de informacin de este trabajo, se apoyan en la naturaleza de la

investigacin documental, bibliografca y escrita ( archivo de biblioteca ) as como la

investigacin de campo observacin y experimentacin considerando aspectos de

normatividad y operatividad.

5

CARACTERSTICAS Y FUNCIONES ESENCIALES

Las pruebas son la base para apoyar los criterios de aceptacin, cuando suceden

cambios con respecto a los valores iniciales de la puesta en servicio, ya que se

consideran solo aquellas que determinan las condiciones del equipo elctrico.

Algunas de las pruebas consideradas son: prueba de resistencia de aislamiento, prueba

de factor de sistema de aislamiento, prueba de relacin de transformacin, prueba de

resistencia de contactos, etc.

Para efectuar cualquier intervencin a los sistemas de distribucin es necesario

aplicar el mtodo o tcnica adecuada con menos riesgos de sufrir accidentes de

graves consecuencias.

6

CAPITULO II

PROCESOS DEL TRABAJO

128

CAPITULO III

CONCLUCIONES

129

APORTACIONES O CONTRIBUCIONES AL DESARROLLO

Se concluye que las pruebas de campo, son actividades dentro de los trabajos de

mantenimiento y puesta en servicio y que envase a los resultados, el personal

responsable obtendr la informacin necesaria para tomar decisiones como: poner en

operacin, mantener energizada o retirar de servicio un equipo.

Las pruebas se deben realizar con un plan para mejorar la aplicacin del

mantenimiento, ya que solo as se lograra una mayor productividad.

Para el mantenimiento del equipo; es importante llevar un registro o historial de las

pruebas efectuadas a cada equipo, para poder realizar un anlisis y comparar para

poder determinar las condiciones operativas del mismo.

130

BIBLIOGRAFA

Anlisis de sistemas elctricos de potencia

William D. Stevenson

1989, MEXICO, D.F.

MC Graw- Hill de Mxico s.a. de c.v.

Elementos de diseo de subestaciones elctricas

Gilberto Enrquez Harper

1989, MXICO D.F.

Editorial Limusa

Estaciones de transformacin, distribucin y proteccin

De sistemas elctricos.

Jos Ramrez Vzquez

1989, MXICO D.F.

Ediciones CEAC SEXTA EDICIN VOL. 7

Procedimientos de pruebas de campo

Para equipos primarios de subestaciones

De distribucin de C.F.E.

1993, MXICO D.F.

Gerencia general de distribucin

Teora y anlisis de las maquinas elctricas

KINGSLEY, KUSKO Y FITZGERALD

1994, segunda edicin

Editorial Hispano Europea, Barcelona Esp.

7

SUBTEMA 1. DESCRIPCIN Y PRINCIPIO DE OPERACIN DE LOS

COMPONENTES PRIMARIOS DE LOS SISTEMAS DE

DISTRIBUCIN.

8

1.1. EL TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCIN

El transformador es un dispositivo que:

A) Transfiere energa elctrica de un circuito elctrico a otro sin cambio de

frecuencia.

B) Lo hace bajo el principio de induccin

C) Tiene circuitos aislados entre si que son eslabonados por un circuito magntico

comn.

NOTA:

Por definicin, una mquina recibe cierto tipo de energa para

transformarla en forma ms apropiada; por ejemplo: de mecnica a elctrica o

elctrico a mecnica. Debido a que el transformador cambia las caractersticas de

energa elctrica tambin se denomina mquina.

En la figura (1.1.1) se ilustra el esquema de un transformador sencillo, en el cul 2

bobinas estn eslabonadas por un ncleo magntico laminado; la bobina conectada a

la alimentacin se llama primaria y la bobina en la cual se induce un voltaje por el

principio de induccin y que alimenta a la carga se llama secundaria.

La bobina primaria toma la energa elctrica de la alimentacin de corriente

alterna y la secundaria la recibe por induccin electromagntica para entregarla a

unos dispositivos elctricos conectados a sus terminales.

9


FACULTAD DE INGENIERIA

MECANICA ELECTRICA

MODALIDAD: TRABAJO PRACTICO TCNICO

TITULO: MANUAL DE PRUEBAS DE CAMPO PARA EQUIPOS

PRIMARIOS DE SISTEMAS DE DISTRIBUCION

SUSTENTANTES: GONZALEZ DOMNGUEZ TARQUINO

ROSALES REGINO RUBEN

SIMBRON REYES CARLOS SERGIO

FECHA: 11-05-01 No DE LA FIGURA: 1.1.1

ALIMENTACIN

C.A.

10

En el esquema (1.1.2) se representan las prdidas que tiene un transformador de

distribucin.

Prdidas en el ncleo

Potencia de Entrada Potencia de Salida

Prdidas en los devanados

Por ser una mquina esttica el transformador no tiene prdidas mecnicas; sus

prdidas son nicamente elctricas y prdidas en el hierro por tal razn su

rendimiento es alto comparado con las mquinas elctricas rotativas.

Las partes principales de un transformador son:

A) Ncleo magntico

B) Bobinas primaria, secundaria, terciaria, etc.

Las partes auxiliares son:

1) tanque, recipiente o cubierta

2) boquillas terminales

3) medio refrigerante

4) conmutadores y auxiliares

5) indicadores

6) radiadores

TRANSFORMADOR

11

A) El ncleo: constituye el circuito magntico que transfiere energa de un

circuito a otro y su funcin principal es la de conducir el flujo activo. Esta

sujeto por el herraje o bastidor, se construye de laminaciones de acero al

silicio ( 4% ) en espesores del orden de 0.014 de pulgada ( 0.355 mm ) con un

aislante de 0.001 de pulgada ( 0.0254 mm ).

B) Los bobinados: constituyen los circuitos de alimentacin y carga; pueden ser

de una, 2 o 3 fases, de alambre delgado, grueso o de barra. La funcin de los

devanados es crear un campo magntico ( primario ) con una prdida de

energa muy pequea y utilizar el flujo para inducir una fuerza electromotriz

(secundario).

1) El tanque recipiente: es un elemento indispensable en aquellos

transformadores cuyo medio de refrigeracin no es el aire, sin embargo puede

prescindirse de l en casos especiales. Su funcin es la de contener en su

interior a los componentes principales.

2) Las boquillas: interconectan los componentes internos del transformador con

el exterior.

3) El medio refrigerante: debe ser buen conductor del calor puede ser lquido (

como en la gran mayora de los transformadores de gran potencia ), slido o

semislido.

4) Los conmutadores, cambiadores de derivacin o taps: son rganos

destinados a cambiar la relacin de voltajes de entrada y salida, con el objeto

de regular el potencial de un sistema o la transferencia de energa activa o

reactiva entre los sistemas interconectados. Existen dos tipos de ellos: el

sencillo, de cambio sin carga, y el , de cambio de carga por medio de seal, o

automtico.

5) Los indicadores: son aparatos que monitorean el estado del transformador, por

ejemplo: el nivel del lquido, la temperatura, la presin, etc.

12

1.- Tanque

2.- Tubos radiadores

3.- Ncleo ( circuito magntico )

4.- Devanados

5.- Rel de proteccin Buchholz

6.- Tanque conservador ( 8 a 10 % del volumen del tanque )

7.- Indicador del aceite

8.- Tubo de escape en caso de explosin

9.- 10.- boquillas o aisladores de potencia

11.- Termmetro

12.- Conexin de los tubos radiadores al tanque

13. - Tornillos opresores para dar rigidez al ncleo

14.- Base de rolar

15.- Refrigerante

9

8

7

6

5

11 10

12

1

2

3

4

15

13 14



MECANICA ELECTRICA







FECHA: 11-05-01 No DE LA FIGURA: 1..1.2

13

Los criterios para la seleccin de conexiones.

La seleccin de la combinacin de las conexiones depende de consideraciones econmicas

y de las exigencias que impone la operacin. Por ejemplo, en las redes de distribucin que

usan tres fases con neutro, es necesario el uso de devanados secundarios en estrella. Ya

que estos tienen un punto accesible para el neutro.

En los transformadores con devanados primario en delta y secundario en estrella o con

primario en estrella y secundario en zig-zag los desequilibrios en la carga ( cuando las

fases no se encuentran igualmente cargadas ), repercuten menos sobre la lnea de

alimentacin primaria.

Los devanados.

Los devanados constituyen los circuitos elctricos del transformador, por un lado

reciben la energa y por otro la entregan con sus parmetros de voltaje y corriente

modificada.

Su funcin principal es la de crear un campo magntico con mnimas prdidas en la

energa.

Los devanados son diseados con caractersticas elctricas y propiedades mecnicas lo

mejor posible para soportar los esfuerzos de corto circuito y con la adecuada ventilacin

para evitar elevaciones de temperatura.

Los devanados van colocados sobre las piernas del ncleo estn cerca de la laminacin el

devanado de baja tensin y sobre ste el devanado de alta tensin, estn separados

entre si y del ncleo por barreras aislantes.

El sistema de enfriamiento.

Las prdidas en el cobre y en el ncleo del transformador se convierten en calor que es

necesario disipar al medio ambiente para mantener la temperatura en su interior por

debajo del mximo que puede soportar el aislamiento sin reducir seriamente sus

caractersticas mecnicas y dielctricas.

El transformador de poca capacidad, tiene la superficie expuesta al exterior

relativamente grande con respecto al volumen y el enfriamiento por radiacin y por

conveccion natural es suficiente para disipar el calor.

14

Los refrigerantes empleados son:

El aire, el aceite dielctrico, el agua y otros lquidos dielctricos.

La eficiencia de una mquina elctrica se define como la relacin existente entre su

potencia de salida y su potencia de entrada; esto es :

Eficiencia = Salida .

Salida + prdidas

Eficiencia = Potencia de salida .

Potencia de salida + prdida en el ncleo + prdidas en devanados

Eficiencia = potencia de salida .

Potencia de salida + potencia en vaco + prdidas en devanados

Prdidas en el ncleo = Pn + Pe = Po

Prdidas en los devanados = Rp Ip2 + Rs Is

2

Potencia de salida = Vs Is Cos

Eficiencia = Vs Is Cos .

Vs Is Cos + Po + Rp Ip2 + Rs Is

2

15

1.2. EL INTERRUPTOR DE POTENCIA

El interruptor de potencia es un dispositivo que puede interrumpir el flujo de la

corriente en un circuito elctrico en condiciones normales o anormales sin sufrir daos.

Los interruptores sirven para tener un control eficiente dentro de un sistema elctrico,

con ellos se puede abrir o cerrar circuitos elctricos tanto en condiciones normales como

en condiciones anormales deben ser capaces de abrir el circuito elctrico sin sufrir dao

alguno, seccionalizando de esta manera las instalaciones que protegen, reduciendo o

eliminando posibles daos en las instalaciones.

Con la correcta seleccin de su equipo asociado (RELEVADORES), juegan un importante

papel en la discriminacin de fallas elctricas aislndolas del resto del sistema, con lo

cual se obtiene mayor confiabilidad y continuidad del servicio elctrico.

Todos los interruptores de potencia se seleccionan de tal manera que sirvan con

eficiencia en el rgimen normal y que soporten las condiciones del cortocircuito.

Para hacer una seleccin adecuada del interruptor de potencia se debe de comprobar los

parmetros elctricos calculados con los parmetros que da el fabricante en cada

catalogo de algn equipo elctrico, y deben satisfacer las condiciones que a continuacin

se indican:

1.- La corriente nominal calculada, menor a la corriente nominal del catlogo.

2.- El voltaje nominal calculado, menor al voltaje nominal del catlogo.

3.- La corriente de corto circuito calculada menor a la capacidad interruptiva del

interruptor.

4.- MVA interruptivos calculado menor a los MVA interruptivos del equipo.

Los mecanismos de un interruptor de potencia pueden ser neumticos, hidrulicos, por

medio de resortes cargados por un motor u operados por solenoide.

16

Dependiendo de la importancia de los equipos a proteger, el voltaje de control, todos los

interruptores de potencia se deben adquirir con fundamento en una especificacin tcnica en la cual deben establecerse claramente los siguientes conceptos como mnimo.

RANGOS

POTENCIA DE CORTO CIRCUITO

VOLTAJE NOMINAL

VOLTAJE MINIMO DE OPERACIN

VOLTAJE MXIMO DE OPERACIN

CORRIENTE NOMINAL

CORRIENTE EN CUATRO SEGUNDOS

CAPACIDAD INTERRUPTIVA

NIVEL VASICO DE IMPULSO

TIEMPO DE OPERACIN

MEDIO DE DESCONEXION

MECANISMO DE OPERACIN

VOLTAJE DE CONTROL

Independientemente del medio de desconexin, las partes principales de los

interruptores de potencia son:

1) Tanque o recipientes

2) Boquillas

3) Conectores (elementos de conexin al circuito)

4) Vstago

5) Contactos fijos

6) Contactos mviles

7) Medio de interrupcin ( aire, aceite, vacio, SF6 )

17

El aceite aislante es el medio de desconexin que ms comn mente se emplea para la

extincin del arco que se forma entre los contactos al momento de interrumpir una

corriente, llevndose a cabo de la forma siguiente:

Los interruptores que utilizan aceite, estn provistos de unas cmaras de extincin,

estas cmaras estn llenas del aceite. El arco produce una gran cantidad de gases de

vaporizacin, los cuales, por presin, ayudan a extinguir el arco.

La figura 1.2.1 muestra unos contactos fijos y todava sumergidos en aceite. Los

contactos mviles se encuentran unidos por la barra de operacin, los contactos fijos son

los de las boquillas (bushings). En esta figura todava no se separan los contactos.

18

Contactos fijos Contactos mviles

Aceite



MECANICA ELECTRICA








19

En la figura 1.2.2 los contactos se han separado, producindose el arco, el cual es

borrado por la accin del aceite en la forma que se describi anteriormente.

20

Contactos fijos Contactos mviles

Aceite



MECANICA ELECTRICA








21

Las cmaras de extincin son espacios cerrados, de forma cilndrica, dentro de

los cuales se encuentran los contactos fijos donde se produce el arco al momento

de la interrupcin.

La figura 1.2.3 muestra un polo de un interruptor con las cmaras de extincin

(2), unidas a las boquillas (1), los contactos mviles (3), unidos por una cruceta a la

barra que cierra y abre los contactos del polo del interruptor.

22



MECANICA ELECTRICA








23

1.3 EL RESTAURADOR

En las redes de distribucin del orden de un 80% de las fallas son de naturaleza

temporal por lo que es conveniente restablecer el servicio en la forma mas rpida

posible para evitar interrupciones largas e innecesarias, para lo cual se requiere de un

dispositivo que tenga la posibilidad de desconectar al circuito y reconectarlo despus de

fracciones de segundo. Los restauradores se disean para interrumpir una fase o tres

fases simultneamente, pueden ser de accionamiento hidrulico o electrnico y la

extincin de arco se puede efectuar tanto en aceite como en vaci y operando con

disparo monofsico.

De acuerdo con los principios de diseo para el restaurador son dispositivos

autocontrolados para interrumpir y cerrar automticamente circuitos de corriente

alterna con una secuencia determinada de aperturas y cierres seguido de una operacin

final de cierre o apertura definitiva, por lo general los restauradores son de operacin

de apertura definitiva pudiendo tener cuatro aperturas y tres recierres.

Desde el punto de vista de seleccin de restauradores los parmetros importantes de

especificacin son : capacidad de interrupcin corriente nominal, corriente mnima de

disparo tensin nominal ( o mxima de diseo ) y nmero de operacin de cierre y

apertura, as como la frecuencia.

Algunas de las caractersticas mas importantes para los restauradores se dan a conocer

en la siguiente tabla:

CARACTERSTICAS DE RESTAURADORES USADOS EN REDES DEDISTRIBUCIN

MONOFASICOS

Tensin nominal Tensin mxima Corriente Capacidad Numero de

. KV De diseo Nominal KA SIM. Operaciones

KV A Esperado

14.4 15.0 50/560 8.0 100

24.9 27.0 10/280 2.0/4.0 68

34.5 38.0 560 8.0 58

24

TRIFSICO

14.4 15.0 50/1120 1.25/16 100

24.9 27.0 560 8.0/12.0 58

34.5 38.0 400/560 6.0/16.0 62

69.0 72.5 560 8.0 58

Para su designacin los restauradores se clasifican deacuerdo a:

a).- El medio de interrupcin

el medio de interrupcin se refiere al medio en el cual se produce la extincin o

auxilia la extincin del arco elctrico y pueden ser por lo general.

- Aceite aislante.

- El vaco .

b).- En cuanto al nmero de fases los restauradores pueden ser

- Monofsicos

- Trifsicos

c).- En cuanto al sistema de control

- Con control tipo hidrulico

- Con control de tipo electrnico en forma automatizada.

Un aspecto importante a considerar en la seleccin y aplicacin de restauradores en

su caracterstica de operacin mediante la relacin tiempo corriente y que de por

hecho parte de la definicin del restaurador con forme a la norma ANSI 37.60

publicado en 1976 en la que lo define como .

Un dispositivo autocontrolado que permite abrir y cerrar en forma automtica un

circuito de corriente alterna con un secuencia de aperturas y cierres deseada seguida

de una operacin de cierre o de apertura definitiva. Siendo la mayora de los

restauradores fabricados de manera que tengan apertura definitiva .

25

La secuencia de operacin normalmente usadas en los restauradores que se aplican para

la proteccin de las redes de distribucin caen por lo general dentro de las siguientes:

Tipo de secuencia de Caracterstica de la maniobra

Maniobra.

A 2 Interrupciones rpidas y 2 con retardo

B 1 Interrupcin rpida y 3 con retardo

C 1 Interrupcin rpida y 2 con retardo

D 2 Interrupciones rpidas y 1 con retardo

Las caractersticas de aplicacin en general para estas secuencias de operacin se dan a

continuacin obtenindose condiciones semejantes para las que no se indican.

Tipo de secuencia Ventajas Comentarios sobre la

De maniobra Aplicacin

A El esquema de 2 interrupciones rapi- Con esta secuencia de maniobra das y 2 con retardo permite la coor- se ha observado estadstica-

dinacion con los relevadores que mente que interrumpe el 90% de

accionan interruptores en aceite y las fallas durante la operacin

tambin una buena coordinacin con rpida el 5% a la tercer opera-

los fusibles. cion por proteccin a un fusible

y el 5% para apertura definitiva

cuando la falla son permanentes.

B El esquema de 1 disparo rpido y 3 El 80% de las fallas se interrum- retardos permite una buena coordina- pen con la operacin rpida del

cion entre restauradores y fusibles restaurador permitiendo un ma-

cuando se encuentran en serie. Yor tiempo de operacin del

fusible que por lo general se

funde en el primer tiempo.

26

1.4 EL CAPACITOR

El capacitor es un equipo auxiliar que se instala en la red de distribucin y se encuentra

ntimamente relacionado con el voltaje de salida del transformador de distribucin ya

que en caso de que exista un bajo voltaje, este por sus caractersticas, lo compensa.

En el caso de la red de distribucin se recomienda conectarlo a un costado del

transformador para realizar la regulacin en caso de falla.

Para el caso en que se instala un banco de capacitores en una subestacin de distribucin

es un equipo auxiliar que se encuentra instalado en el bus principal de salida de la misma

y el cual acta dependiendo del voltaje de salida del transformador de potencia si es alto

el voltaje lo regula a normal.

El principio del funcionamiento del capacitor esta determinado por el rea de las placas

internas, la distancia que existe entre ellas y el voltaje con que se alimenta.

La funcin principal del capacitor es la de almacenar energa.

27

1.5 EL REGULADOR DE VOLTAJE

El propsito del regulador de voltaje es permitir que el sistema mantenga el voltaje de

salida, o muy cerca de el valor deseado, normalmente el valor deseado permanece fijo y

las fluctuaciones del voltaje de salida serian originados por cambios en la carga.

El valor que se necesita puede ser cambiado, pero cuando se hace esto por lo general es

en forma muy paulatina, y el sistema no tiene problemas para seguir las variaciones.

Los casos en que ocurren los cambios rpidos en el voltaje deseado( y para los cuales el

funcionamiento transitorio del sistema se especifica ) son raros.

En la figura 1.5.1 se muestra la regulacin del voltaje en un sistema de distribucin, con

carga mxima y con carga mnima, para el caso en que se mantiene constante el voltaje en

las barras colectoras de la subestacin mediante algn sistema de regulacin de voltaje

instalado en la subestacin ( por ejemplo un transformador con cambio automtico de

derivaciones bajo carga ),en las grficas de la variacin de voltaje a lo largo del sistema

de distribucin, todos los voltajes se han convertido a voltajes de baja tensin,

utilizando la relacin de transformacin de los transformadores de distribucin.

28

Voltajes en las barras de la S.E.

A

B



MECANICA ELECTRICA








29

Para que la regulacin del voltaje sea satisfactoria debe mantenerse el voltaje en el

punto de entrada en la instalacin de cada consumidor dentro de limites aceptables.

Para un sistema secundario de cuatro hilos, con voltaje nominal de 120/208 volts, se

considera como zona favorable de regulacin la comprendida entre 114 y 125 volts y

como la zona tolerable la comprendida entre 111 y 27 volts.

Por ejemplo, en la figura 1.5.1 puede verse que el primer consumidor, situado en A,

tiene un voltaje de 116 volts con carga mxima y de 124 volts con carga mnima, sea

con una variacin de 8 volts dentro del zona favorable. El ltimo consumidor, situado

en B, tiene un voltaje de 111 volts con carga mxima y 122 volts con carga mnima,

sea una variacin de 11 volts que queda comprendida dentro de la zona tolerable.

Cualquier otro consumidor tendr una variacin de voltaje comprendida entre los

valores mximo y mnimo del primer y el ultimo consumidor.

Para lograr una regulacin adecuada es necesario disear el sistema de distribucin de

manera que las cadas de voltaje en las distintos componentes no excedan ciertos

valores que se indican en la figura 1.5.1 de manera que el voltaje mximo del primer

consumidor (que ocurre con carga mnima) no sea mayor de 127 volts y el voltaje

mnimo del ultimo consumidor ( que ocurre con carga mxima ) no sea inferior a 111

volts. Como se indica en la figura 1.5.1 las cadas de voltaje, referidas al voltaje

secundario, en las distintas partes de los componentes del sistema, con carga mxima,

no deban exceder los siguientes valores :

Alimentador primario 3.5 volts

Transformador de distribucin 3.0 volts

Alimentador secundario 3.5 volts

Acometida 1.0 volts

Alambrado de la instalacin del consumidor 3.0 volts

14.0 volts

30

La variacin mxima dentro de la zona tolerable es de 16 volts, pero las cadas de

voltaje se limitan a 14 volts para tomar a consideracin el ancho de la banda de

regulacin de voltaje del regulador instalado.

31

1.6 EL SECCIONALIZADOR

El seccionalizador es un dispositivo auxiliar en la red de distribucin que opera por una

variacin de corriente producida por una falla.

La operacin esta determinada por medio de una bobina la cual tiene la capacidad de

operar solo a su capacidad, ya que no tiene recierres.

Se encuentra instalada en el interior del seccionalizador conectado a dos boquillas las

cuales son la boquilla tres y la boquilla cinco.

Para el caso en el se rebasa la capacidad de la bobina se dispara automticamente.

32

SUBTEMA 2. PRUEBAS RECOMENDADAS PARA LOS TRANSFORMADORES

INSTALADOS EN LAS REDES DE DISTRIBUCIN;

INTERPRETACIN Y MANEJO DE LOS RESULTADOS.

33

PARA OBTENER UN MEJOR RENDIMIENTO EN LA UTILIZACIN DE LOS EQUIPOS

ELCTRICOS ES RECOMENDABLE SOMETERLOS A PROGRAMAS DE

MANTENIMIENTO DEBIDAMENTE PLANEADOS, LOS CUALES DEBEN

COMPLEMENTARSE CON UNA SERIE DE PRUEBAS CUYOS RESULTADOS

ORIENTARAN LAS ACCIONES A REALIZAR.

ACONTINUACION SE MENCIONAN ALGUNAS DE LAS PRUEBAS MAS

IMPORTANTES QUE SE DEBEN REALIZAR A LOS TRANSFORMADORES

2.1- PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

La resistencia de aislamiento se define como la resistencia en megaohms que ofrece un

aislamiento al aplicarle un voltaje de corriente directa durante un tiempo dado, medido a

partir de la aplicacin del mismo.

A la corriente resultante de la aplicacin de voltaje, se le denomina corriente del

aislamiento y consta de dos componentes principales:

a) La corriente que fluye dentro del volumen del aislamiento esta compuesta por:

i) Corriente capacitava.- Es una corriente de magnitud comparativamente alta y

de corta duracin que decrece rpidamente a un valor despreciable

(generalmente en un tiempo rpido de 15 segundos), conforme se carga el

aislamiento, y es la responsable del bajo valor inicial de la resistencia de

aislamiento. Su efecto es notorio en aquellos equipos que tienen capacitancia

alta como mquinas generadoras y cables de potencia de grandes volmenes.

ii) Corriente de absorcin dielctrica.- Esta corriente decrece gradualmente con

el tiempo, desde un valor relativamente alto a un valor cercano a cero

siguiendo una fusin exponencial. Generalmente los valores de resistencia

obtenidos de una prueba, quedan en gran parte determinados por la corriente

de absorcin. Dependiendo del tipo y volumen del aislamiento, esta corriente

tarda desde unos cuantos minutos a varias horas en alcanzar un valor

despreciable; sin embargo para efectos de pruebas, puede despreciarse el

cambio que ocurre despus de diez minutos.

34

iii) Corriente de conduccin irreversible.- Esta corriente influye a travs del

aislamiento y es prcticamente constante, predomina despus que la corriente

de absorcin se hace insignificante.

b) Corriente de fuga.- Es la que fluye sobre la superficie del aislamiento. Esta

corriente al igual que la corriente de conduccin irreversible, permanece

constante y ambas constituyen el factor primario para juzgar las condiciones de

aislamiento.

Absorcin Dielctrica.- La resistencia de aislamiento directamente con el espesor del

aislamiento e inversamente el rea del mismo; cuando repentinamente se aplica un voltaje

de corriente, directa a un aislamiento, la resistencia se inicia con un valor bajo y

gradualmente va aumentando con el tiempo hasta estabilizarse.

Los ndices mencionados, son tiles para la evaluacin del estado del aislamiento de

devanados de transformadores y generadores.

Entre los factores que afectan las pruebas y tienden a reducir la resistencia de

aislamiento de una manera notable son: La suciedad, La humedad relativa, La temperatura

y La induccin electromagntica; La resistencia de aislamiento varia inversamente con la

temperatura en la mayor parte de los materiales aislantes, es necesario efectuar las

mediciones a la misma temperatura o convertir cada medicin a una misma base:

35

Esta conversin se efecta con la siguiente ecuacin.

Rc = Kt (Rt)

Donde:

Rc = Resistencia de aislamiento en megaohms corregida a la temperatura base

Rt = Resistencia de aislamiento a la temperatura que se efectu la prueba

Kt = Coeficiente de correccin por temperatura

Las mediciones se puede obtener de la siguiente manera:

a) Mediante un ohmetro (megger) la indicacin directa el cual se indica en la siguiente

figura 2.1.1

36

MEGGER DE AISLAMIENTO



MECANICA ELECTRICA








37

Entre las recomendaciones para realizar dicha prueba se siguen los siguientes pasos:

a) Limpiar la porcelana de las boquillas quitando el polvo, suciedad, etc.

b) Desconectar los neutros de los devanados al sistema a tierra.

c) Colocar puentes entre las terminales de las boquillas de cada devanado:

primario, secundario y terciario, si este es el caso

d) Nivelar el medidor centrando la burbuja con los tornillos de ajuste.

e) Conecte adecuadamente las terminales de prueba al transformador que se

va a probar, encienda el medidor, gire el selector a la posicin TEST hasta

el valor de voltaje preseleccionado.

En medidores de resistencia de aislamiento de alto rango, se recomienda

usar cable de prueba blindado en la terminal de lnea y conectar su

blindaje a la terminal de guarda, para no medir la corriente de fuga en las

terminales a travs del aislamiento del cable.

f) Para cada prueba anotar las lecturas de 15,30,45 y 60 segundos

Como a 2,3,4,5,6,7,8,9 10 minutos.

g) Al terminar la prueba, ponga fuera de servicio el instrumento

Regresando el selector a la posicin de Discharge y aterrice la parte del

equipo aprobado durante a un tiempo mas menos igual al de la prueba.

Con el selector Discharge se completa, a travs de conexiones internas del

instrumento, un circuito de descarga para la parte probada.

h) registrar el porciento de la humedad relativa. Preferentemente

efecte las pruebas cuando sea menor de 75%.

i) registrar la temperatura del aceite y del devanado.

38

Para la comprobacin del medidor de resistencia de aislamiento se siguen los siguientes

pasos:

a) Para verificar la posicin de la aguja indicadora en la marca infinito del medidor;

gire manualmente la manivela, mueva si es necesario con un destornillador el

tornillo de ajuste hacia uno u otro lado, hasta que la aguja se posicione en la

marca infinito.

b) Para verificar los cables de prueba y comprobar la posicin de la aguja indicadora

en la marca cero, proceda de la siguiente manera: conecte los cables al medidor,

gire el selector a la posicin de TEST, la aguja indicadora deber posesionarse en

la marca infinito. No trate de ajustar la aguja al infinito por pequeas

desviaciones provocadas por las corrientes de fuga de los cables de prueba. Para

comprobar la posicin cero, apague el medidor, conecte entre si las terminales de

los cables de prueba (lnea y tierra), gire la manivela un cuarto de vuelta estando

el selector en posicin TEST, la aguja se mover a la marca cero.

Las conexiones para realizar la prueba se realizan de la siguiente manera:

Al efectuar las pruebas de resistencia de aislamiento a los transformadores, hay

diferentes criterios en cuanto al uso de la terminal de guarda del medidor. El propsito

de la terminal de guarda es para efectuar mediciones en mallas con tres elementos

(devanados AT, devanado BT, y tanque), y puede decirse que la corriente de fuga de un

sistema de aislamiento conectada a esa terminal no interviene en la medicin.

Si no se desea utilizar la guarda del medidor, el tercer elemento se conecta a

travs del tanque a la terminal de tierra del medidor, la corriente de fuga

solamente tendr la trayectoria del devanado de prueba a tierra.

Con el objeto de unificar la manera de probar los transformadores de potencia,

en este procedimiento se considera la utilizacin de la terminal de guarda del

medidor.

39

En la siguiente figura 2.1.2 se muestra el diagrama de conexin de la prueba de

resistencia de aislamiento a si como tambin la conexin para realizar la prueba al

transformador.

40

PRUEBA CONEXIONES DE PRUEBA MIDE

L G T

1 H -- X + Tq RH - RHX

2 H Tq X RHX

3 X -- H + Tq RX - RHX



MECANICA ELECTRICA








41

2.2. PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA DE AISLAMIENTO

Una de las aplicaciones de esta prueba es la de conocer el estado de los aislamientos, se

basa en la comparacin de un dielctrico con un condensador, en donde el conductor

energizado se puede considerar una placa y la carcasa o tierra del equipo como la otra

placa del capacitor.

El equipo de prueba de aislamiento F.P. mide la corriente de carga y watts de prdida, en

donde el factor de potencia, capacitancia y resistencia de corriente alterna pueden ser

fcilmente calculados para un voltaje de prueba dados.

El factor de potencia de un aislamiento es una cantidad adimensional normalmente

expresada en porciento, que se obtiene de la resultante formada por la corriente de

carga y la corriente de perdidas que toma el aislamiento al aplicarle un voltaje

determinado, es una caracterstica propia del aislamiento al ser sometidos a campos

elctricos.

Debido a no ser aislantes perfectos, adems de una corriente de carga puramente

capacitaba, siempre lo a travesara una corriente que esta en fase con el voltaje aplicado

(IR), a esta corriente se le denomina de prdidas dielctricas, en estas condiciones el

comportamiento de los elctricos queda representado por el siguiente diagrama

vectorial. Que se presenta en la figura 2.2.1

42

Ir = Corriente de perdidas

Ic = Corriente de carga capacitiva

I = Corriente resultante de Ic mas Ir

E = Voltaje aplicado

Cp = Capacitancia del aislamiento del Espcimen

Rp = Resistencia del aislamiento del Espcimen

I

0 Ir E



MECANICA ELECTRICA








IC

43

Para aislamientos con bajo factor de potencia, (Ic) e (I) son substancialmente de la

misma magnitud y la corriente de prdidas (Ir) muy pequea, en estas condiciones el

ngulo es muy pequeo y el factor de potencia estar dado por:

FP = cos = sen y prcticamente = TAN

Lo cual implica que el factor de potencia siempre ser la relacin de los watts de

perdidas (Ir), entre la carga en volts-Amperes del dielctrico bajo prueba (I).

El mtodo de medida del equipo de prueba, se fundamenta, en un circuito puente de

resistencias y capacitores.

Con el conocimiento de los valores de la corriente de carga, el voltaje de prueba y la

frecuencia, la capacitancia del aislamiento puede ser determinada por la siguiente

ecuacin:

Xc = V / I

C = 1 / w.Xc

La capacitancia de aislamientos secos no es afectada por la temperatura, sin embargo en

los aislamientos hmedos o contaminados, esta tiende a incrementar con la temperatura.

El diagrama simplificado muestra la operacin del equipo. Fig. 2.2.2

44

CIRCUITO SIMPLIFICADO DE EQUIPO F.P.



MECANICA ELECTRICA








45

De la fuente de alimentacin se toma el autotransformador que alimenta a travs del

switch de reversa cambiando la polaridad al transformador de alto voltaje con lo cual se

elimina la interferencia causada por el campo elctrico de otros equipos energizados.

La alimentacin al circuito amplificador puede ser switcheada a las posiciones A, B, C.

En la posicin A el medidor es ajustado a escala plena por medio del control.

En la posicin B el medidor registra el voltaje a travs de RB el cual es funcin de la

corriente total IT y la lectura que se obtiene son miliamperes.

En la posicin C la entrada al circuito amplificador consiste de ambos voltajes, el

voltaje a travs de la resistencia RB y el voltaje r, ambos voltajes estn en posicin y

pueden ser balanceados por el ajuste de R.

No es posible un balance completo, el voltaje a travs de RB incluye ambas componentes,

en fase (IR) y la componente en cuadratura (IC); mientras en el circuito de referencia el

voltaje a travs de r esta en cuadratura, y se puede variar su valor, por lo tanto se tiene

un balance parcial o una lectura mnima la cual es proporcional al voltaje a travs de RB,

resultado de la corriente en fase (IR).

El producto de la mnima lectura y el multiplicador de watts es igual a los watts de

prdida disipados en el espcimen bajo prueba.

Existen diversas opciones de prueba con el equipo F.P. las cuales se mencionan a

continuacin:

a) Espcimen Aterrizado.- se prueba en muestra de prueba a tierra (GST), por sus

siglas en ingles. Cuando el control de LV se coloca en posicin Ground como se

muestra en la figura (2.2.3), el cable LV es conectado a potencial de tierra. De

esta forma el cable LV puede ser utilizado para aterrizar el espcimen bajo

prueba. Es tambin posible aterrizar el espcimen, utilizando la terminal de

tierra del cable de alto voltaje (HV), del cual se muestra en la figura (2.2.3),

otra forma de aterrizar directamente a tierra.

46



MECANICA ELECTRICA








47



MECANICA ELECTRICA








48

b) Espcimen Guardado.- Se prueba un GST GUARD. Cuando el control del LV se coloca

en posicin GUARD figura (2.2.4). El cable LV es conectado a guarda del equipo de

prueba, haciendo una comparacin entre las figuras 1 y 2 se puede observar esta

diferencia entre ambos circuitos de medicin entre las terminales de alto voltaje y

tierra. La diferencia con respecto a las figuras anteriores es la posicin de las conexin

del cable LV con respecto al medidor de MVA y MW. La conexin de guarda tambin

puede ser posible si se utiliza la terminal de guarda del cable HV.

49



MECANICA ELECTRICA








50

C) Espcimen no Aterrizado.- Se prueba un UNGROUNDED SPECIMEN TETS (UST),

por sus siglas en ingles, cuando el control de LV se coloca en posicin UST figura (2.2.5),

solamente la medicin de MVA y MW se efecta a travs del cable LV. Se puede

observar como el punto de conexin de guarda y tierra son comunes, de este modo la

medicin de MVA y MW no es realizada a travs de tierra.

51



MECANICA ELECTRICA








52

Factores que afectan a la prueba.

Entre los factores que afectan la prueba y tienden a aumentar el valor de factor de

potencia de los aislamientos de una manera notable son: La suciedad, La humedad

relativa, la temperatura y la induccin electromagntica.

El metodo de medicin del factor de potencia del aislamiento es el siguiente.

La prueba consiste en aplicar un potencial determinado al aislamiento que se desea

probar, medir la potencia en watts que se disipa a travs de l y medir la carga del mismo

en volts-amperes. El factor de potencia se calcula dividiendo los watts entre los volts-

amperes y el resultado se multiplica por 100.

A continuacin se indican algunas consideraciones para la interpretacin de resultados de

prueba, es necesario el conocimiento de valores bsicos de factor de potencia de

materiales aislantes.

Como referencia se presentan valores de factor de potencia y constantes dielctricas de

algunos materiales.

% F.P. Constante

Material a 20c Dielctrica

Aire 0.0 1.0

Aceite 0.1 2.1

Papel 0.5 2.0

Porcelana 2.0 7.0

Hule 4.0 3.6

Barniz cambray 4.0-8.0 4.5

Agua 100.0 81.0

53

Instrucciones de operacin para medidores de factor de potencia.

Una de las aplicaciones de este equipo es la prueba mediante la cual se puede conocer el

estado de los aislamientos. La teora de esta prueba se basa en la comparacin de un

dielctrico con un condensador en donde el conductor energizado se puede considerar

una placa, la carcasa o tierra del equipo como la otra placa del capacitor.

El equipo de prueba de aislamiento F.P. mide la corriente de carga y watts de prdida en

donde el factor de potencia, capacitancia y resistencia de corriente alterna pueden ser

fcilmente calculados para un voltaje de prueba dado.

El equipo de prueba que comnmente se utiliza para medir el factor de potencia de los

aislamientos es el medidor modelo MEU-2500 marca doble engineering.

En la figura 2.2.6 se muestra la cartula de este medidor, misma que incluye los

controles indicados en los siguientes incisos:

54



MECANICA ELECTRICA








55

a) Colocar el medidor de factor de potencia sobre una base firme y nivelada, en

seguida conecte al medidor sus cables: tierra, HV y LV, cercirese

b) que el control de voltaje se encuentre en posicin cero. Inserte el cable de

alimentacin de corriente alterna y el cable de extensin de seguridad manual.

c) Conecte el cable de alto voltaje (HV) a la terminal del equipo bajo prueba.

d) Conectar tambin la terminal de bajo voltaje (LV). El swicht selector (LV) se

selecciona segn la posicin deseada (GROUND, GUARD O UST). Si la terminal

de bajo voltaje (LV) no se va a usar, el swicht (LV) se selecciona en GROUND.

e) Coloque el selector de MVA Y MW en su posicin central (check) y el selector de

rango en su posicin superior (HIGH).

f) Seleccione el mximo multiplicador de MVA y MW (2000).

g) Accione el interruptor de encendido en la posicin ON.

h) El interruptor inversor (REV.SWICHT) se coloca en cualquiera de las dos

posiciones (izquierda o derecha). La posicin central es desconectado (OFF).

i) Cierre el interruptor de seguridad del operador y el interruptor de extensin,

con esto se cierra un relevador del equipo, la lmpara indicadora verde se apaga

y enciende la lmpara roja. Si esto no sucede, invierta el enchufe de la

alimentacin de 127 volts, o bien, verifique el correcto aterrizamiento del equipo

de prueba.

j) Incremente lentamente el voltaje, girando hacia la derecha la perilla de control

de voltaje hasta que el volmetro indique 2.5 KV. Si durante el ajuste del voltaje,

el indicador del medidor tiende a sobre pasar su escala, ajstelo girando hacia la

derecha la perilla (METER ADJ.) de modo que la aguja se mantenga dentro del

rango.

56

Si el interruptor termomagntico se abre antes de alcanzar 1.25 KV, el espcimen se

deber probar debajo de ese rango. Si el interruptor termomagntico se abre entre 1.25

y 2.5 KV, se tendr que probar un poco abajo y para esto se debe seguir los pasos

indicados en medicin debajo de 2.5 KV.

k) Cuando se alcance el voltaje de prueba de 2.5 KV., ajuste el medidor de MVA

MW en 100, girando la perilla de ajuste (METER ADJ.)

l) Cambie el selector de la posicin check a la posicin MVA y seleccione el

multiplicador de rango a la posicin en la cual se produce la mayor deflexin

sobre la escala.

m) Seleccione el multiplicador de MVA que produzca la mayor deflexin sobre la

escala y registre la lectura en el formato. En caso de no poder tomar la lectura,

cambie de rango, para esto, coloque el selector en la posicin check, y la perilla

multiplicadora en su mximo valor, repita el procedimiento registre la lectura en

el formato y anote el multiplicador. La lectura debe ser verificada para ambas

posiciones de (REV. SWICHT), si existe alguna diferencia entre estas dos

lecturas.

n) Cambie el interruptor selector a la posicin derecha para la medicin de MV, no

se deber mover el rango de la escala (high, Med. O Low) que se utilizo para

obtener los MVA. El multiplicador de escala propia si se podr variar. Gire la

perilla de ajuste (MV ADJ) hasta que la lectura mnima sea obtenida, seleccione

el multiplicador de MW menor que se produzca la mayor deflexin medible en la

escala. Cada vez que el multiplicador sea reducido, la lectura de los MV debern

de ser ajustados a la mnima deflexin de la aguja, con la perilla (MV ADJ.)

o) Registre la lectura de MV y su multiplicador en el formato de prueba.

p) Anote el valor de la capacitancia obtenida en el ajuste de miliwatts (MV ADJ).

q) Coloque los controles en su posicin inicial: el interruptor selector en (check), el

control de voltaje en cero, los interruptores de seguridad y de encendido

57

abiertos; antes de dar la seal de que los cables de conexin pueden ser

retirados.

r) Los interruptores MVA y MV y RANGE pueden ser colocados en su posicin

superior, o pueden dejarse en su posicin actual cuando se va a efectuar otra

prueba similar.

Recomendaciones para realizar la prueba de factor de potencia de aislamiento.

a) Coloque el instrumento de prueba sobre una base firme y nivelada a una distancia

tal del equipo a probar, que permita el buen manejo de los cables de prueba.

b) Conecte el medidor a la fuente de alimentacin y oprelo hasta alcanzar el rango

del voltaje de prueba y despus redzcalo a cero, con la finalidad de verificar la

fuente de poder del medidor.

c) El transformador a probar deber aislarse totalmente de los buses o barras,

lneas y la superficie de las boquillas deben de estar limpias y secas.

d) Desconectar todas las terminales de boquillas.

e) Desconectar todos los neutros de los devanados al sistema de tierra.

A continuacin se muestran algunos voltajes recomendados, para la prueba de factor de

potencia en transformadores de distribucin y potencia llenos en aceite.

58

Rango de Voltaje Del

Devanado KV

Voltaje de Prueba

(KV)

12 o Mas 10

4.04 a 4.8 5

2.4 a 4.8 2

Debajo de 2.4 1

Conexiones para realizar la prueba

Una ves preparado el medidor, conectar las terminales de prueba del equipo al

transformador. La terminal de alta tensin del medidor, conectarla al devanado por

probar y la terminal de baja tensin a otro devanado.



transformador

59

PRUEBA CONEXIONES DE PRUEBA MIDE

T. A. T. T. B. T. SELECTOR

1 H X GROUND CH + CHX

2 H X GUARDA CH

3 X H GROUND CX + CHX

4 X H GUARDA CX

5 H X UST CHX



MECANICA ELECTRICA








60

2.3. PRUEBA DE RELACION DE TRANSFORMACIN

La relacin de transformacin se define como la relacin de vueltas o de voltajes del

primario al secundario, o la relacin de corrientes del secundario al primario en los

transformadores y se obtiene por la siguiente relacin:

RT = NP / NS = VP / VS = IS / IP

Mediante la aplicacin de esta prueba es posible detectar corto circuito entre espiras,

falsos contactos, circuitos abiertos, etc.

El mtodo mas utilizado para llevar a cabo estas pruebas es con el medidor de relacin

de vueltas, Transformer Turn Ratio (T. T. R.), que opera bajo el conocido principio de que

cuando dos transformadores que nominalmente tienen la misma relacin de

transformacin, y se excitan en paralelo, con la pequea diferencia en la relacin de

ngulo de ellos, se produce una corriente circulante entre ambos relativamente alta.

El equipo de medicin de relacin de transformacin, esta formado bsicamente; por un

transformador de referencia con relacin ajustable desde 0 hasta 130, una fuente de

excitacin de corriente alterna, un galvanmetro detector de cero corriente, un

volmetro, un ampermetro y un juego de terminales de prueba, contenidos en una caja

metlica o de fibra de plstico. Para relacin de transformacin mayores de 130, a este

equipo se le acoplan transformadores auxiliares, tal como se muestra en la figura 2.3.1

61



MECANICA ELECTRICA








62

COMPROBACIN DEL MEDIDOR DE RELACION DE TRANSFORMACIN

En este procedimiento se describe la comprobacin del medidor con capacidad de

relacin hasta 130.

Existen tres formas para la comprobacin del correcto funcionamiento del medidor, se

detecta en forma rpida, cualquier alteracin en las partes mas vulnerables como son: las

terminales y sus conectores, el circuito detector, y los medidores, etc.

El medidor cuenta con cuatro terminales para realizar las pruebas; dos de ellas

denominadas de excitacin (X1, X2), se identifican, porque el conductor es de seccin

grande y en sus extremos tiene un conector tipo C con tornillo para su sujetacin y

conduccin; las otras dos terminales, se identifican porque el conductor es de seccin

pequea y se denominan secundarias (H1, H2) y en sus extremos tienen conectores tipo

mordaza.

a) Comprobacin de Balance.- Se colocan los selectores en cero. Conectar entre si

H1 y H2. asegrese que los tornillos de los conectores C (X1, X2) no hagan

contacto con el tope ni se toquen entre si. Gire la manivela del generador hasta

obtener 8 volts de excitacin. Observe el galvanmetro detector, la aguja deber

permanecer al centro de la escala sobre la marca del cero. Si es necesario, ajuste

a cero la aguja con un destornillador manteniendo los 8 volts de excitacin, suelte

la manivela y observe el galvanmetro detector. La aguja puede quedar

ligeramente desviada de la marca cero.

b) Comprobacin de la Relacin Cero.- En las terminales de excitacin (X1, X2),

apriete los tornillos hasta el tope, hasta que haga buen contacto con la cara

opuesta. Mantenga separadas las terminales X1 y X2 y deje las terminales H1 y

H2 conectadas entre si y los selectores en cero. Gire la manivela hasta obtener 8

volts; mientras gira observe el galvanmetro, ajuste el cuarto selector hasta

lograrlo, manteniendo los 8 volts de excitacin. El cuarto selector deber indicar

una desviacin no mayor de divisin. Esta comprobacin puede hacerse an

cuando las terminales de excitacin se tengan conectadas a un transformador

bajo prueba.

63

c) Comprobacin de Relacin Unitaria.- Conecte la terminal secundaria negra H1 a la

terminal negra de excitacin X1 y la terminal secundaria roja H2 a la terminal

roja de excitacin X2. coloque los selectores en la lectura 1.000.

Gira la manivela hasta obtener 8 volts de excitacin y simultneamente observe el

galvanmetro, si la lectura no es uno exactamente ajustarla en el cuarto selector

sin dejar de girar la manivela. Si el cuarto selector indica una lectura menor de

cero, cambie los selectores hasta obtener una lectura de 0.9999; vuelva a ajustar

el cuarto selector hasta que la aguja marque cero. El equipo deber leer 1,000 con

casi la mitad de una divisin en el cuarto selector.

Recomendaciones para Realizar la Prueba de Relacin de Transformacin.

a) Librara el equipo completamente asegurar y comprubese de que se

encuentren abiertas las cuchillas seccionadoras correspondientes y

desconectando las terminales de las boquillas de la lnea.

b) Colocara el medidor sobre una superficie fija y nivelada, tal que la

manivela pueda ser operada sin interrupciones.

c) Anota los datos de placa y diagrama vectorial del equipo a probar. El

diagrama vectorial es la referencia para conectar el medidor

adecuadamente.

d) Calcula la relacin terica, tomando en cuenta que la relacin a medir es

por fase correspondiente de alta y baja tensin de los transformadores.

e) Conecta las terminales de excitacin del TTR GN y GR al devanado de baja

tensin del transformador bajo prueba, y las terminales secundarias CN y

CR se debern conectar al devanado de alta tensin.

f) Los valores de la relacin tericos calculados servirn de base para colocar

los selectores en el valor esperado en el medidor.

g) Acciona la manivela manteniendo 8 volts de excitacin y opere los

selectores de menor rango hasta lograr la deflexin nula en el

galvanmetro.

64

h) Has las mediciones y registre las lecturas en el formato correspondiente.

i) Al terminar la prueba, pon fuera de servicio el medidor, y aterrice el

equipo objeto del ensayo.

En caso de no contar con datos ponga actuar el transformador actuar de la siguiente

manera:

Gira el primer selector un paso en el sentido de las manecillas del reloj. Gire la manivela

del generador de vuelta. Observe el galvanmetro. Si aun se deflexiona hacia la

izquierda, contine girando el selector en el sentido de las manecillas del reloj hasta que

finalmente en uno de los pasos, observe que el galvanmetro se ha deflexionado hacia la

derecha, mientras tanto, contine girando la manivela. Regrese un paso el selector. El

galvanmetro se deflexionara hacia la izquierda. Contine con el mismo procedimiento en

el segundo y tercer selector. Luego proceda con el cuarto selector (potencimetro)

girndolo lentamente en el sentido de las manecillas del reloj hasta que las deflexiones

del galvanmetro sean pequeas, mientras contine girando lentamente la manivela del

generador.

Ahora incrementa su velocidad hasta obtener una lectura de 8 volts, en ese momento

ajuste el cuarto selector hasta que la aguja del galvanmetro no muestre deflexin fuera

de la marca central de balance.



transformador

65

PRUEBA

CONEXIONES DE PRUEBA

MIDE CR CN GR GN

1 H1 H3 X1 X0 A

2 H2 H1 X2 X0 B

3 H3 H2 X3 X0 C



MECANICA ELECTRICA








66

2.4 INTERPRETACION Y MANEJO DE RESULTADOS DE LAS PRUEBAS PARA EL

LLENADO DE FORMATOS Y REPORTES

Para evaluar las condiciones del aislamiento de transformadores de distribucin, es

conveniente analizar la tendencia de los valores que se obtengan en las pruebas

peridicas.

Para un mejor anlisis de los aislamientos las pruebas deben hacerse al mismo potencial,

las lecturas corregidas a una misma base 20 C y en lo posible, efectuar las pruebas

bajo las mismas condiciones ambientales.

En la evaluacin de las condiciones de los aislamientos, debe calcularse los ndices de

absorcin y polarizacin.

El ndice de absorcin es el de 1/1/2,se obtiene de la divisin del valor de la resistencia a

1 minuto entre el valor de minuto; el ndice de polarizacin es de 10/1 se obtiene

dividiendo el valor de la resistencia a 10 minutos entre el valor de 1 minuto.

Los valores mnimos de los indicas deben ser de 1.2 para el ndice de absorcin y 1.5 para

el ndice de polarizacin para considerar el transformador aceptable.

El envejecimiento del aislamiento o el requerimiento, provocan un aumento en la corriente

de absorcin que toma el aislamiento y se detecta con un decremento gradual de

resistencia de aislamiento.

NOTA: para obtener el valor de el ndice de polarizacin se calcula solo para los

transformadores de potencia que se encuentran en una subestacin de distribucin.

En la siguiente tabla se proporcionan los valores de resistencia de aislamiento a 20 C de

los transformadores segn su voltaje de operacin. Deacuerdo al manual de pruebas de

campo para equipo primario de subestaciones de distribucin.

67

RESISTENCIA MINIMA DE AISLAMIENTO EN ACEITE A 20C.

Voltaje entre

Fase kv

megaohms Voltaje entre

Fase kv

megaohms

1.2 32 92 2480

2.5 68 115 3100

5.0 135 138 3720

8.66 230 161 4350

15.0 410 196 5300

25.0 670 230 6200

34.0 930 287

69.0 1860 400

68

TRANSFORMADOR

PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO.

MARCA CONTINENTAL ELECTRIL VOLTAJE A.T. 13200 B.T. 220/127

CAPACIDAD 30 KVA IMPEDANCIANCIA 2.18

No DE SERIE 1210-7715

TEMPERATURA AMBIENTE 20C H.R. 75 %

C O NE X I O N E S D E P R U E B A

LINEA H H X

GUARDA SIN GUARADA TANQUE SIN GUARDA

TIERRA X + ( TIERRA FISICA ) X H + ( TIERRA FISICA )

TIEMPO DE LECTURAS LECTURAS LECTURAS

LA PRUEBA CORREGIDA CORREGIDA CORREGIDA

MINUTOS MEDIDA MULTIPLICADA A 20C MEDIDA MULTIPLICADA A 20C MEDIDA MULTIPLICADA A 20C

1/4 500 2500 2500 1000 5000 5000 750 3750 3750

1/2 550 2750 2750 1100 5500 5500 850 4250 4250

3/4 600 3000 3000 1200 6000 6000 950 4750 4750

1 600 3000 3000 1250 6250 6250 1000 5000 5000

CORRECCION POR TEMPERATURA INDICES

TEMPERATURA C DEL FACTOR TEMPERATURA C DEL FACTOR RH

TRANSFORMADOR CORRECCION TRANSFORMADOR CORRECCION 1/1/2 1.090

95 89.0 35 2.5

90 66.0 30 1.8 RX

85 49.0 25 1.3 1/1/2 0.181

80 36.2 20 1.0

75 26.8 15 0.73 RHX

70 20.0 10 0.54 1/1/2 1.176

65 14.8 5 0.40

60 11.0 0 0.30

55 8.1 -5 0.22 INDICES DE POLARIZACION Y ABSORCION

50 6.0 -10 0.16 PROMEDIO MINIMO

45 4.5 -15 0.12 10/1 = 1.5

40 3.3 1/1/2 = 1.2

69

Para el caso del factor de potencia del aislamiento en la siguiente figura se muestra

esquemticamente el aislamiento que constituye al transformador de distribucin.

TRANSFORMADOR DE DOS DEVANADOS.

Los aislamientos como Ch, Cx, son respectivamente los aislamientos entre el devanado

de alta tensin y tierra, el devanado de baja tensin y tierra.

Los aislamientos representados como Chx, son los aislamientos entre devanados.

CH.- se refiere al aislamiento entre los conductores de alto voltaje y las partes

aterrizadas (tanque y ncleo)incluyendo boquillas, aislamiento del devanado,

aislamiento de miembros de soporte y aceite.

CX.- se refiere al aislamiento entre los conductores de bajo voltaje y las partes

aterrizadas (tanque y ncleo),incluyendo boquillas, aislamiento del devanado,

aislamiento de miembros de soporte y aceite.

CHX.- se refiere al aislamiento de los dos devanados correspondientes, barreras y

aceite entre los devanados.

ALTA

BAJA

CH

CX

CHX TANQUE

Y

NUCLEO

70

El criterio a utilizar para considerar un valor de factor de potencia aceptable, es de

que un transformador con aislamiento clase A y sumergido en aceite el valor es de

0.5 a 1.0 % a una temperatura de 20 C.

Para valores mayores al 1% de factor de potencia, se recomienda se investigue la

causa, que puede ser originada por degradacin del aceite aislante, humedad y/o

suciedad en los aislamientos o por posible deficiencia de alguna de las boquillas.

Revisar la estadstica de valores obtenidos en pruebas anteriores, con el objeto de

analizar la tendencia del comportamiento de los valores.

Si se detecta que estos han ido en aumento deber programarse un mantenimiento

general.

71

TRANSFORMADOR

PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA DE AISLAMIENTO





PRUEBA A 2.5 KV

MILIVOLTAMPERES MILIWATS FACTOR DE KV DE

PRUEBA CONEXIN LECTURA MULTIPLICADOR MVA LECTURA MULTIPLICADOR MW POTENCIA PRUEBA

1 ALTA BAJA GROUN 35 100 3500 42 2 84 2.4 2.5

Ch = 136

Pf

2 ALTA BAJA GUARDA 48 20 960 43 1 43 4.47 2.5

3 ALTA BAJA UST 26 100 2600 21 2 42 1.61 2.5

Chx =

1060 Pf

4 BAJA ALTA TIERRA 31 100 3100 28 2 56 1.80 0.5

5 BAJA ALTA GUARDA 94 20 1880 17 2 34 1.80 0.5

RESULTADOS * 2540 41 1.61

CALCULADOS * 1220 22 1.80

*Chx = PRUEBA 1 - PRUEBA 2

*Chx = PRUEBA 3 - PRUEBA 4

72

para la prueba de relacin de transformacin ( TTR ) la interpretacin de los formatos

ocurre de la siguiente manera.

Si la aguja del ampermetro se deflexiona a plena escala y la aguja del volmetro no se

aprecia deflexin es indicacin que el transformador bajo prueba esta tomando mucha

corriente de excitacin, se notara que la manivela resulta difcil de girar, hay razn

para sospechar que existe un corto circuito.

Cuando no se puede obtener el balance las causas pueden ser:

a).- si el transformador bajo prueba, no se logra obtener el balance, el problema puede

considerarse como un corto circuito o un circuito abierto en los devanados: una

corriente excesiva de excitacin y un voltaje pequeo, son indicativos de un corto

circuito en uno de los devanados.

b).- cuando se tienen corriente y voltaje de excitacin normales, pero sin deflexin en

la aguja del galvanmetro es indicio de que se tiene un circuito abierto. Es posible

determinar cual de los dos devanados se encuentra abierto, desconecte las dos

terminales e inserte una pieza que es tope del tornillo, la cual va conectada al cable

grueso que conecta al transformador de referencia del TTR. apriete el tornillo

nuevamente contra el conector de la boquilla, gire la manivela del generador, si el

devanado secundario se encuentra abierto no se tendr indicacin de corriente en el

ampermetro, si el ampermetro indica una corriente de excitacin normal se puede

concluir que el devanado primario esta abierto.

Para calcular la diferencia entre relacin terica y la relacin medida, se utiliza la

siguiente formula.

( relacin terica relacin medida )

% DIFERENCIA = ( 100 )

relacin terica

Como valor establecido por C.F.E. el valor mximo de diferencia permitida es de 0.4%.

73

TRANSFORMADOR

PRUEBA DE RELACION DE TRANSFORMACION.





TAP VOLTAJE RELACION H1 - H3 H2 - H1 H3 - H2 % D I F E R E N C I A M A X I M A

NOMINAL X0 - X1 X0 - X2 X0 - X3

1 13860 109.133 109.191 109.198 109.146 0.05 0.059 0.01

2 13530 106.535 106.585 106.59 106.537 0.04 0.051 0.001

3 13200 103.937 103.977 103.978 103.927 0.03 0.039 0.009

4 12870 101.338 101.367 101.369 101.337 0.028 0.003 0.0009

5 12540 98.74 98.756 98.623 98.727 0.016 0.11 0.01

DIFERENCIA MAXIMA PERMISIBLE

EN RELACION DE TRANSFORMACION -0.4 %

74

EQUIPO : TRANSFORMADOR. FECHA: 10 DE MAYO 01

HR % : 62 TEMP.AMB. : 30c

PRUEBAS : RESISTENCIA DE AISLAMIENTO, FACTOR DE POTENCIA DE

AISLAMIENTO, RELACION DE TRANSFORMACIN ( TTR ) .

TIPO DE MANTENIMIENTO : PREVENTIVO.

OBSERVACIONES :

El desarrollo de las pruebas antes mencionadas se realizaron sin ningn contra tiempo

climatolgico o externo que pudiese afectar el resultado de las mismas.

Los resultados obtenidos dentro de cada una de las pruebas realizadas al

transformador son valores aceptables para el buen funcionamiento de la red de

distribucin y poder ser consumida por el usuario sin ninguna alteracin.

Por lo tanto se determina que el transformador trabajara al 100% de su capacidad

como lo indica la placa de datos del mismo.

REALIZO. SUPERVISO.

REVISO

75

SUBTEMA 3. PRUEBAS RECOMENDADAS PARA LOS INTERRUPTORES DE

POTENCIA INSTALADOS EN LAS REDES DE DISTRIBUCIN;

INTERPRETACIN Y MANEJO DE LOS RESULTADOS.

76

PARA OBTENER UN MEJOR RENDIMIENTO EN LA UTILIZACIN DE LOS

EQUIPOS ELCTRICOS ES RECOMENDABLE SOMETERLOS A PROGRAMAS DE

MANTENIMIENTO DEBIDAMENTE PLANEADOS, LOS CUALES DEBEN

COMPLEMENTARSE CON UNA SERIE DE PRUEBAS CUYOS RESULTADOS

ORIENTARAN LAS ACCIONES A REALIZAR.

ACONTINUACION SE MENCIONAN ALGUNAS DE LAS PRUEBAS MAS

IMPORTANTES QUE SE DEBEN REALIZAR A LOS INTERRUPTORES DE

POTENCIA

3.1- PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

Considera lo establecido en el subtema dos, apartado 2.1 realiza paso a paso las

indicaciones para la prueba de resistencia de aislamiento que en este caso se

someter a el interruptor de potencia.



interruptor de potencia.

77

PRUEBA POSICIN CONEXIONES MIDE

L G T

1 ABIERTO 1 P1 - 2 Tq B1

2 ABIERTO 1 P1 Tq - 2 B1 G

3 ABIERTO 1 - 2 P1 P2 Tq B1 B2

4 CERRADO 1 P1 P2 Tq B1-B2-Be-G-A-At

5 ABIERTO 2 P2 - 1 Tq B2

UN

manual de pruebas doble.pdf

Documents

prueba de resistencia

prueba de verificacin

prueba de factor

pruebas recomendadas

prueba de relacion

prueba de medicion

potencia de aislamiento

sistemas de distribucin