Fallos típicos en aisladores capacitivos

 

Toma de pruebas para medidas de aislamiento y capacidad en un aislador capacitivo

 

Los aisladores capacitivos son los elementos del transformador donde hay más esfuerzo                 dieléctrico concentrado en muy poco volu men. Debido a esto, y al hecho que su expectativa de vida útil es menor que la del  transformador mismo, su condición debe evaluase y asegurarse de una forma más intensiva que la de otros elementos. No en              vano los estudios de MCC (Mantenimiento               Centrado en Confiabilidad) realizados en algunas empresas sugieren que la periodicidad de ejecución de pruebas y análisis debe ser mayor que en otros componentes  del transformador.

Los fenómenos de deterioro que más afectan los aisladores están relacionados con el                    ingreso de contaminación externa (princi palmente humedad) causada por deterioro           de juntas y el depósito de impurezas y contaminantes en el canal de separación entre el cuerpo capacitivo y la porcelana como subproducto del deterioro del aceite mismo. De igual forma, la tecno logía de fabricación usada en los mecanismos de control e igualación de esfuerzos al  interior de las capas de papel  (actual mente se usa papel aluminio pero antes se  usaba tinta semiconductora impregnada) puede determinar la probable ocurrencia de  modos de fallo particulares (migración de la  tinta semiconductora).

Sin importar el fenómeno particular de  degradación o contaminación que afecte al  aislador, este se manifiesta como incremento o decremento de los valores de factor de potencia del núcleo capacitivo (aislamiento C1) y de la capa externa de aislamiento (C2         o aislamiento tap de medida contra tierra). También, y dependiendo de la criticidad y  grado de evolución del modo de fallo se generan gases en el interior del aislador especialmente hidrógeno, H2.

Generalmente cuando la contaminación viene del exterior, se presentan primero un incremento del factor de potencia de la última capa de aislamiento (C2) y posterior mente comienza la afectación del aislamiento principal (C1) con incremento del mismo. La posibilidad de detección temprana del modo de fallo en este caso está fuertemente                       determinada por el tipo de material usado            en la fabricación del receptáculo del tap de           medida ya que si el material posee altas pérdidas, generará un efecto de enmascaramiento del valor del factor de potencia de la última capa de papel. La afectación de esta         última será entonces detectada hasta cuan do su valor de factor de potencia sobrepase                el del material en que esta elaborado el receptáculo del tap.

Si la contaminación está asociada a deterioro del aceite y a presencia de subproductos de degradación, generalmente la capacidad dieléctrica del canal de separación entre cuerpo capacitivo y porcelana  se afecta, ocasionado un decremento del factor de potencia del aislamiento principal (C1) el cual puede llegar hasta valores negativos.

La detección de estos cambios, al prin cipio sutiles, requiere que el ingeniero de mantenimiento posea criterios de evaluación bastante ajustados.

Normalmente se ha usado criterios ba sados en los valores puntuales obtenidos (1.0% es el valor límite común usado para el               factor de potencia en aisladores), sin embargo, el uso de análisis estadístico de tasas de crecimiento históricas de los valores de factor de potencia, la misma ejecución de la medida a dos valores de tensión diferentes (cálculo de tip-up o incremento) sumado a la identificación de aspectos particulares tecnológicos y de construcción (tipo de aislamiento interno, métodos de secado usados en fábrica) potencian aún más la efectividad de las mediciones de factor de            potencia en la detección de estos modos de  fallo.

La Tabla 1 muestra un resumen del análisis estadístico realizado a un grupo del                  historial de valores de factor de potencia de  C1 de una población de 440 aisladores de diferentes tensiones (115 kV, 230 kV y 500 kV) y tiempos de servicio.

Se observa que la gran mayoría de aisladores presentan valores de factor de potencia por debajo de 0.7%.

 

Factor de Potencia C1
Media	0,380
Error típico	0,006
Mediana	0,370
Moda	0,280
Desviación estándar	0,129
Varianza de la muestra	0,017
Curtosis	6,073
Coeficiente de asimetría	1,534
Rango	1,110
Mínimo	0,110
Máximo	1,220
Suma	206,487
Cuenta	544
Mayor(1)	1,220
Menor(1)	0,110
Nivel de confianza (95,0%)	0,011

Tabla 1. Resumen estadístico de  valores de factor de potencia

de C1 para una población de aisladores.