ENSAYOS
http://imseingenieria.blogspot.com/2016/11/mantenimiento-electrico-de-alternadores.html
Tabla 1:
Estado del aislamiento
Continua en: Mantenimiento eléctrico de Alternadores y Motores de Alta Tensión (Parte 3ª)
https://imseingenieria.blogspot.com/2016/12/mantenimiento-electrico-de-alternadores_3.html
FUENTE:
con la realización de una serie
de ensayos que permiten conocer el estado de elementos esenciales para el
funcionamiento sin averías de las máquinas.
Devanados del estator
Cada uno de los ensayos que se
citan a continuación da información sobre un aspecto particular. Se pueden
considerar dos grupos de ensayos según la información que facilitan. El primer
grupo está constituido por los ensayos que podríamos llamar “destructivos” en
los que se pretende saber si el aislamiento que se ensaya soporta o no la
tensión de ensayo, tal es el caso de los ensayos dieléctricos a 50 Hz (o 60 Hz),
0,1 Hz o corriente continua. El segundo grupo está formado por los ensayos “no
destructivos” con los que se pretende recoger una información más completa
sobre el grado de envejecimiento de los aislantes, permitiendo ver su evolución
a lo largo del tiempo y comparando sus resultados con otras máquinas similares.
Entre estos se pueden citar la medida del índice de polarización, corriente de
absorción, trazado de la curva corriente de fuga-tensión aplicada y la medida
de descargas parciales.
Por su carácter potencialmente
destructivo, los ensayos dieléctricos deben reservarse para recepción de
máquinas. Por el contrario, para pruebas de mantenimiento se recomienda
realizar los ensayos calificados como no destructivos.
Para realizar estos ensayos se
deben conectar a tierra los detectores de temperatura del devanado y se deben
cortocircuitar los secundarios de los transformadores de tensión e intensidad
de la máquina.
a) Ensayos dieléctricos a 50
Hz (o 60 Hz según sea la frecuencia nominal de la máquina)
En este ensayo se aplica una
tensión a 50 Hz entre cada fase del devanado y el hierro del estator y se
observa si el aislamiento soporta o no esta tensión. Es por tanto un ensayo
potencialmente destructivo.
Durante el ensayo, las
solicitaciones de los aislamientos por efecto del calentamiento local por las
pérdidas dieléctricas producen un cierto grado de envejecimiento, por lo que no
debe abusarse de esta prueba.
Su puesta en práctica exige un
transformador de ensayos con regulación fina de la tensión de salida. La
potencia de este transformador puede ser considerable (del orden de 300 kVA
para un gran alternador hidráulico) lo que puede ser un gran impedimento para
su utilización en medidas en centrales.
La tensión de ensayo para
máquinas de tensión nominal entre 6 y 17 kV viene especificada en IEC 60034-1 y
UNE EN 60034-1 de la siguiente forma:
Ensayos de recepción de máquinas nuevas 2Un
+ 3 kV
Ensayos de máquinas no nuevas parcialmente
Bobinadas o después de una revisión, estando
Los devanados secos y limpios 1,5
Un
La tensión debe aplicarse a cada fase, estando las
otras dos conectadas a masa, y debe mantenerse durante un minuto.
b) Ensayos dieléctricos a 0,1 Hz
Este ensayo puede sustituir al ensayo dieléctrico a
50 Hz.
Las principales características de este ensayo son:
- Reparto de tensiones exactamente igual que a 50 Hz en todos los tipos de aislamiento.
- No existe peligro de daños internos en el aislamiento, pues las pérdidas dieléctricas son considerablemente menores que en servicio normal, al ser la frecuencia 500 veces menor.
- El equipo de ensayos es una potencia del orden de 500 veces menor que a 50 Hz, lo que permite un equipo de pruebas ligero y de pequeñas dimensiones.
- Las solicitaciones eléctricas a que están sometidas las cabezas de bobina son algo mayores que a 50 Hz.
Se toma como
coeficiente de correlación entre un ensayo a 0,1 Hz y su correspondiente a 50
Hz el valor de 1,25 (CIGRE Nº 108).
De acuerdo con este
coeficiente, las tensiones de ensayo a 0,1 Hz deben ser:
Ensayos de recepción de máquinas nuevas 2,5Un + 3,7 kV
Ensayos de máquinas no nuevas parcialmente
Bobinadas o después de una revisión, estando
Los devanados secos y limpios 1,87
Un
La tensión debe
aplicarse a cada fase, estando las otras dos conectadas a masa, y debe
mantenerse durante un minuto.
c) Ensayos
dieléctricos en corriente continua
El ensayo a 50 Hz
puede sustituirse también por un ensayo en corriente continua.
El equipo de ensayos
necesario es ligero, de transporte fácil y de muy débil consumo.
El reparto de
potencial a través del aislamiento depende fundamentalmente de las
resistividades de los diferentes materiales aislantes componentes, mientras que
a 50 Hz el reparto depende de las permitividades respectivas. Esto da lugar a que
en los aislamientos a base de mica y goma laca, sea la mica la que soporta en
corriente continua toda la tensión. Afortunadamente este es el componente al
que se le tiene asignado especialmente esta misión y el efecto del diferente
reparto no es apreciable en cuanto a los resultados. Para otros tipos de
aislamientos, como los que utilizan como aglomerantes el asfalto o resinas
sintéticas, el reparto de potencial es prácticamente el mismo.
Se toma como
coeficiente de correlación entre un ensayo en corriente continua y su
correspondiente a 50 Hz el valor de 1,6 (CIGRE Nº 143, ANSI 50.25).
De acuerdo con este
coeficiente, las tensiones de ensayo en corriente continua deben ser:
Ensayos de recepción de máquinas nuevas 3,2Un + 4,8 kV
Ensayos de máquinas no nuevas parcialmente
Bobinadas o después de una revisión, estando
Los devanados secos y limpios 2,4
Un
La tensión debe aplicarse a cada fase, estando las
otras dos conectadas a masa.
La manera en que debe aplicarse la tensión, tal
como se especifica en UNE 60060 y IEC 60060, es la siguiente: hasta el 75% de
la tensión de ensayo el ritmo de elevación de la tensión no es importante:
desde el 75% al 100% de la tensión de ensayo, el ritmo de elevación debe ser
aproximadamente del 2% de la tensión por segundo. Una vez alcanzada la tensión
de ensayo, se mantiene en este valor durante un minuto. Después de este tiempo
se reduce la tensión de forma suave. La descarga final deberá hacerse a través
de una resistencia de alto valor (del orden de 1 MΩ) para evitar sobretensiones
transitorias en algún punto del devanado.
En la parte 4ª de esta serie de post sobre el
mantenimiento eléctrico de alternadores y motores de alta tensión, se
analizarán las consideraciones sobre los riesgos de perforación dieléctrica de
los aislamientos durante los ensayos.
d) Índice de
Polarización
Cuando se aplica una
tensión continua entre una fase del alternador y la masa del mismo, la
corriente que circula después de la extinción rápida de la corriente de carga
del condensador formado por el conjunto cobre-aislamiento-hierro se compone de
una corriente de fuga constante, debida a la conductividad propia del
aislamiento, y de una corriente variable decreciente con el tiempo, denominada
corriente de absorción (Figura 1). Ambas corrientes dependen del contenido en
humedad y la contaminación por sustancias como el aceite y el polvo, sin
embargo, la experiencia demuestra que estos factores influyen mucho mas en la
corriente de fuga que en la de absorción, y de aquí la posibilidad de valorar
el grado de contaminación de un aislamiento mediante comparación entre ambas
clases de corriente, lo que se hace cuantitativamente por el índice de
polarización, definido como el cociente entre la corriente total al cabo de un
minuto de aplicada la tensión y la corriente al cabo de diez minutos:
Figura
1: Corriente de carga y descarga del aislamiento de un devanado
El
verdadero interés del “Índice de polarización” nace de constituir un criterio
no dimensional, independiente de las características de la máquina ensayada,
habiéndose podido definir unos valores límites aplicables a todas las máquinas
(Tabla 1).
El índice de
polarización depende de la temperatura del devanado, no pudiendo establecerse,
salvo en raros casos, leyes fijas que lo relacionen con ella, debiendo
realizarse siempre las medidas a igual temperatura para que los resultados sean
acordes (temperatura ambiente).
Para que los
resultados sean comparativos, la medida debe realizarse siempre a la misma
tensión, eligiendo con preferencia el valor de 500 V.
Un valor anormalmente
alto del Índice de polarización en devanados de máquinas muy viejas, por
ejemplo un valor de 5 o más en una máquina con 20 años de servicio, puede
indicar un aislamiento reseco y quebradizo.
e) Corriente de
absorción
Con esta medida se
pretende valorar la calidad del aglomerante que forma parte del aislamiento. En
él aparecen, por diversas causas, impurezas que originan la corriente de
absorción.
En la práctica, la medida de la corriente de
absorción se realiza durante la descarga, después de haber mantenido durante un
tiempo suficientemente largo (treinta minutos) una diferencia de potencial
constante (generalmente 500 V) entre el arrollamiento y masa, haciéndose
convencionalmente a un minuto de establecido el cortocircuito. Con objeto de poder
comparar resultados encontrados en diferentes máquinas, esta corriente se
refiere a la unidad de tensión aplicada y a la unidad de capacidad del devanado
a masa, expresándose en mA/VF.
El valor medido
depende de la temperatura y del grado de humedad del aislamiento, por lo que,
para emitir un juicio sobre el estado del aglomenrante, es necesario tener en
cuenta el valor encontrado para el Índice de polarización y referir a 20 ºC la
corriente medida. A título indicativo, puede darse la siguiente relación entre
la corriente de absorción a un minuto en mA/VF y el estado del aglomenrante
(Tabla 2).
Tabla 2: Estado del
aglomerante
https://imseingenieria.blogspot.com/2016/12/mantenimiento-electrico-de-alternadores_3.html
FUENTE:
ASINEL: Mantenimiento eléctrico
de Alternadores y Motores de Alta Tensión
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