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.

 

 

HEWITT, Peter Cooper

HEWITT, Peter Cooper

• 5 de mayo de 1861, New York (USA).

† 25 de agosto de 1921, Neuilly (Francia).

 

Ingeniero estadounidense que inventó, en 1895, la lámpara de vapor de mercurio y, en 1902, el rectificador de vapor de mercurio que se utilizaría durante muchos años para transformar la corriente alterna en corriente continua en la tracción eléctrica.

Estudió en el Instituto de Tecnología Steven de la Universidad de Columbia. Heredero de una gran fortuna, su padre había fundado la Cooper Union (una sociedad de estudios históricos), era Senador de los EE. UU. y había sido Alcalde de Nueva York.

Cooper consagró su vida a la investigación científica en ramas muy diversas: tubos de vacío (válvulas), telegrafía sin hilos (radio), inventó un procedimiento que perfeccionaba la soldadura eléctrica y realizó estudios en hidroaviones y helicópteros.

Pertenecía a multitud de Consejos de Administración de Empresas metalúrgicas, mineras y también de ferrocarriles, y fue Presidente de varias Sociedades filantrópicas.

Su descubrimiento más conocido es la lámpara de vapor de mercurio (1895); más tarde, en 1902, inventaría el rectificador de vapor de mercurio.

Fundó con George Westinghouse la compañía Westinghouse - Cooper Hewitt para desarrollar y fabricar sus inventos. En sus últimos años estudió el efecto de los materiales fluorescentes para transformar las radiaciones ultravioletas de la descarga del mercurio en radiación visible.

Murió el 25 de agosto de 1921 en el hospital americano de Neuilly, Francia, a consecuencia de una neumonía que finalizó en una operación intestinal.

Doctor Honoris Causa de las Universidades de Columbia (1905) y del Rutger College (1916).

 

HERTZ, Heinrich Rudolf

HERTZ, Heinrich Rudolf

• 22 de febrero de 1857, Hamburgo (Alemania).

† 1 de enero de 1894, Bonn (Alemania).

 

Físico alemán. Hábil experimentador, construyó un circuito resonante con una cámara de chispas con el que descubrió en 1885 las ondas electromagnéticas que predecían las ecuaciones de Maxwell, demostrando también las propiedades de reflexión de estas ondas y midiendo la longitud de onda de las mismas.

Cuando finalizó el bachillerato, se fue primero a Frankfurt para estudiar Ingeniería, pero tenía dudas sobre la carrera que prefería: Ingeniería o Física. Al año siguiente se fue al Politécnico de Dresde y pasó a continuación un año en el servicio militar en los ferrocarriles de Berlín. En 1877 se trasladó al Politécnico de Munich para estudiar Ingeniería, pero seguía sin estar convencido de su vocación. Finalmente, decidió ir a Berlín para estudiar Física, donde fue alumno de Helmholtz y Kirchhoff.

Al llegar a Berlín, Hertz se presentó a un premio para resolver un problema sobre la inercia eléctrica, que ganó. Helmholtz había sugerido el problema y le gustó el desarrollo de Hertz; es por ello que le animó a que se presentara a otro premio que ofrecía la Academia de Berlín, para comprobar experimentalmente una de las sugerencias de las teorías de Maxwell, pero Hertz no se atrevió en aquel momento. Después de acabar su tesis doctoral, que le llevó solamente tres meses, se quedó como ayudante de Helmholtz en el Instituto de Física de Berlín, puesto en el que permaneció hasta 1880, que aceptó un puesto de investigador en la Universidad de Kiel, debido al traslado de Max Planck. Como esta universidad no disponía de un laboratorio adecuado, Hertz se concentró en el trabajo teórico sobre Metereología, unidades eléctricas y magnéticas, y la teoría de Maxwell.

En el año 1885 Hertz se traslada a Karlsruhe como Catedrático de Física. Mientras estaba en Karlsruhe, Hertz se casó y publicó nueve artículos importantes sobre descarga en gases y radiación electromagnética; de hecho, en 1887, mientras investigaba las descargas eléctricas en los gases, Hertz descubrió que la presencia de luz ultravioleta cambiaba la tensión a partir de la cual se producen las descargas entre dos electrodos metálicos. El fenómeno fue conocido después como efecto fotoeléctrico, porque la luz y otras formas de energía electromagnética de alta frecuencia provocaban la emisión de electrones por los metales (sin embargo, las ramificaciones y estudios de este efecto los harían otros).

En 1888, y por sugerencia de su antiguo maestro Helmholtz, montó un circuito eléctrico oscilante que se descargaba entre dos esferas metálicas separadas por un espacio de aire. Cada vez que el potencial alcanzaba un máximo en una dirección u otra, saltaba una chispa entre las esferas. Con la chispa oscilante, las ecuaciones de Maxwell predecían que podían generarse ondas electromagnéticas; cada oscilación debía producir una onda, de modo que la radiación sería de una longitud de onda extremadamente larga. Hertz utilizó como dispositivo de detección para descubrir la presencia posible de tal radiación, una sencilla espira acabada en dos pequeñas esferas; observó que cuando saltaba una chispa en el circuito oscilante, saltaban también pequeñas chispas entre las esferas de la espira detectora; al colocar la espira detectora por diversos lugares de la habitación del laboratorio, pudo explicar el aspecto de las ondas y calcular su longitud de onda, que comprobó que era de 66 cm., lo que representaba ser un millón de veces más elevada que la longitud de onda visible. Comprobó que estas ondas tenían componentes de campo eléctrico y magnético. De este modo demostró la existencia de las ondas electromagnéticas que había sugerido Maxwell en 1873.

En Inglaterra, Lodge confirmó los experimentos de Hertz, y Righi, en Italia, demostró la relación de las ondas hertzianas con la luz. Este trabajo de Hertz le consagró mundialmente y todas las universidades le ofrecieron trabajo; Berlín quería que sucediera allí a Kirchhoff, pero en diciembre de 1888 se fue como catedrático de Física a Bonn como sucesor de Clausius (también tuvo ofertas de la universidad americana Clark y de la universidad de Graz para sustituir a Boltzmann). En Bonn, vivió en la misma casa en la que había estado Clausius. Aquí tuvo como ayudante de investigación a Philipp Lenard, quien más tarde ganaría el Premio Nobel. Aquí publicó más artículos científicos y libros de Electromagnetismo y Mecánica.

Debido a un envenenamiento crónico de la sangre, murió, desgraciada[1]mente para la ciencia, antes de cumplir los treinta y siete años.

Coexistencia de corrientes de alta y baja intensidad

 

Cuadro general BT inteligente

 

Protección de Motores (Presentación PowerPoint)

Protección de Imagen Térmica (ANSI 49)