La prueba de
rigidez dieléctrica tiene por objeto detectar la presencia de humedad y de
partículas sólidas en suspensión. Existen diversos métodos para determinar este
valor en función de la forma de electrodos, su posición, separación, área y
tiempo de aplicación del voltaje.
La rigidez
dieléctrica del fluido refrigerante y con ella el grado de aislamiento de un
transformador, varía fuertemente en función del contenido en agua Figura 1. A título orientativo se
puede decir que un fluido conteniendo 60 p.p.m. (0.6 ml./l) de agua alcanza una
rigidez de 50 KV/cm. y esta aumenta a 230 kV/cm. si el contenido de agua se
reduce a 10 p.p.m. (0.1 ml./l).
Figura 1: Efecto del contenido en agua sobre
la rigidez dieléctrica del aceite
Debido a esta dependencia entre el estado dieléctrico del aceite y el contenido en agua, podemos determinar por medio de pruebas hechas periódicamente, cuando es necesario deshidratar el aceite.
La primera precaución a tomar es, asegurarse que el recipiente de extracción está limpio y seco.
La muestra del aceite se deberá tomar de la parte inferior del transformador, donde se supone que se encuentra en las peores condiciones.
Se limpiara y secara la boca de la válvula por donde ha de fluir el líquido aislante, dejando correr una cantidad que puede ser de tres a cuatro litros antes de tomar el aceite en la probeta de prueba, la cual se enjuagara y se tirara el aceite, posteriormente se vuelve a llenar hasta que queden cubiertos los electrodos (unos 5 milímetros) y se traslada al ensayador donde quedara en reposo un tiempo suficiente hasta que desaparezcan las burbujas del fluido contenido en la probeta y este se vea totalmente limpio dentro de la misma; se tomara la temperatura ambiente y humedad relativa en el lugar donde se efectuará la prueba, cuando el tiempo sea lluvioso o con niebla la prueba se realizará en interior, para evitar que el fluido se humedezca y el resultado pierda fiabilidad, pasado el periodo de reposo se procede a realizar la prueba elevando la tensión de forma que el incremento de esta no sea superior a 3 kV./segundo, hasta que se produzca la ruptura de tensión cuando salta el arco entre los electrodos.
Figura 2: Equipo para la medida de rigidez dieléctrica
de aceites, manual y automático
Se anota el valor que tiene en ese
momento el Kilovoltímetro y se vuelve a la posición de cero el regulador de
tensión, dejando reposar el fluido durante un tiempo de uno a dos minutos,
volviéndose a repetir la prueba durante cinco disparos por probeta.
Los métodos VDE y ASTM-D-877 utilizan
dos tipos de pruebas normalmente aplicadas en trabajos de campo la prueba de
referencia y la prueba de rutina seguidas de la comprobación de la consistencia
estadística:
Prueba de
referencia:
Se realizan 5 pruebas de ruptura en 5
muestras diferentes y se anotarán los valores de las tensiones de ruptura.
- Si estos valores cumplen los criterios de consistencia estadística, la prueba se considerará válida y se tomará como tensión de ruptura su valor medio.
- Si no cumple dicho criterio, se realizarán 5 nuevas rupturas, en otras 5 muestras, y se tomará como tensión de ruptura el valor medio de los 10 obtenidos.
Prueba de rutina:
Consiste en hacer dos pruebas de
ruptura en dos muestras diferentes.
- Si ninguno de los dos valores está por debajo de lo especificado, se considerará el líquido como válido.
- En caso contrario se realizará la prueba de referencia.
Comprobación de
la Consistencia Estadística:
Se calcula el rango de los cinco
valores, restando el valor más bajo del más alto.
Esta cantidad se multiplica por 3 y se
compara con el próximo al más bajo de los valores obtenidos. Si es mayor se
considera que la prueba no reúne la consistencia estadística.
Ejemplo:
Nº de ruptura
|
KV
|
0
|
22
|
1
|
28
|
2
|
33
|
3
|
31
|
4
|
29
|
5
|
31
|
a)
Se ignora el primer valor (22 kV)
b)
Se obtiene el rango: 33 – 28 = 5 kV
c)
Se multiplica el rango por 3: 5 x 3 = 15 kV
d)
Se comprueba el rango con el próximo al valor más bajo, es decir: 15 kV
y 29 kV
e)
Como 15 kV es menor que 29 kV la prueba reúne la Consistencia
Estadística.
La prueba ASTM-877 aplica el mismo
procedimiento para los 5 valores de tensión de ruptura obtenidos, pero no desprecia ningún valor.
Los tipos de electrodos usados y la
separación entre ellos, equivalen a la norma ASA, y son discos de una pulgada
(25.4 mm.) de diámetro, separados 0.1 pulgada (2.54 mm.).
A
continuación, en la figura 3, se
establece el factor “C” de multiplicación para pasar a kV/cm en los diversos
tipos de electrodos y equivalencias entre ellos figura 4.
Figura 3: Valores del factor “C”
para distintos tipos de electrodos y separaciones
(Rigidez dieléctrica kV/cm = C · kV)
Figura 4: Equivalencias entre las tensiones de
prueba según
el tipo de
electrodo o norma empleada
Figura 5: Rigidez dieléctrica mínima recomendable según
la tensión del transformador
Acciones recomendadas debido a tensiones de ruptura dieléctrica bajas.
Generalmente esto se debe a la
presencia de agua no disuelta y partículas en suspensión. Si no se acompaña de
síntomas de envejecimiento del aceite, (color oscuro e índice de neutralización
alto) bastará con hacer un tratamiento del aceite hasta recuperar un valor
normal de esta característica (aceite del Grupo 2).
Si hay síntomas de envejecimiento, será
necesario, según sea el caso, hacer una regeneración del aceite (aceite del
Grupo 3).
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