Factor de Potencia Para El Diagnostico de Transfoirmadores

7/27/2019 Factor de Potencia Para El Diagnostico de Transfoirmadores

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FACTOR DE POTENCIA / DISIPACINPARA EL DIAGNOSTICO DE

TRANSFORMADORES

Jefry Arias Ochoa, IE

Septiembre de 2012


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Contenido

Generalidades

Factor de potencia / disipacin

Factor de perdidas / capacitancia Pruebas de factor de potencia

Pruebas de factor de potencia en transformadores.

Pruebas de factor de potencia en bujes

Pruebas de factor de potencia en TC / TP


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Contenido

Generalidades







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Generalidades

Definicin

Tcnica de prueba elctrica que aplica voltaje AC

para medir la corriente de fuga/perdida en el

aislamiento elctrico.

Requerimientos de Prueba

Tensin de salida: 0 12 kV AC.

Frecuencia de salida: 0 505 Hz.


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Generalidades

Aplicacin / Utilidad

Calidad del aislamiento

Movimiento de devanados

Normas aplicables

IEEE: C57.12.90 - 2006.

Std 62 1995.

IEC: 60076 2004.


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Generalidades

Caractersticas del Aislamiento

En un sistema de aislamiento ideal conectado a

una fuente de voltaje AC, la corriente es 100%

capacitiva y adelanta al voltaje en 90 grados

exactamente.


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Generalidades


No existe Aislamiento Ideal Una pequea cantidad de

corriente fluye a travs del material aislante y sedenomina corriente de fuga.

La corriente de fuga se compone de dos elementos:

Corriente capacitiva

Corriente resistiva


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Generalidades


En condiciones reales

de aislamiento,adicionalmente a la

corriente capacitiva,

aparece una corriente

resistiva (prdidas) enfase con el voltaje.

Circuito equivalente paralelo


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Contenido

Generalidades







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Factor de potencia del aislamiento

El factor de potencia es la relacin entre la potenciadisipada en vatios y el producto de la corriente por elvoltaje, en voltio-amperios, cuando es probado con unvoltaje sinusoidal y bajo condiciones prescritas. (ANSI/IEEEC57.12.80 1978)


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Factor de disipacin

Es la cotangente del ngulo entre el voltaje sinusoidal

aplicado al dilctrico y la correinte resultante a travs delmismo. (IEEE std 62 1995)


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Factor de potencia Vs Factor de disipacin

Para valores de menores a 20, tan

es aproximadamente igual a cos .


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Factor de potencia Vs Factor de disipacin


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Contenido

Generalidades







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Factor de perdidas

El factor de perdidas en una relacin sin

dimensiones expresada en porcentaje, la cual

da una indicacin de la condicin del

aislamiento. Esta es medida en trminos de

factor de disipacin ( tan ) o factor de

potencia (cos )


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Capacitancia

Cambios en la capacitancia indican movimientos o cambios delmaterial

Variaciones del 5% se deben investigar con el equipo an funcionandoy con el 10% o ms, se debe sacar el equipo de servicio


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Contenido

Generalidades







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Pruebas de factor de potencia

Tensin de prueba: No debe de exceder el

valor de voltaje nominal del espcimen bajo

prueba. Los equipos normalmente referencian

las pruebas realizadas a 2,5 kV 10 kV.

Variables medidas: Corriente (mA)

Potencia (mW)

Capacitancia (pF)

Cos / Tan


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Modos de prueba: Ungrounded Specimen Test(UST)

Grounded Specimen Test (GST)

Grounded Specimen Test withGuard Connection (GST-G)

Corriente de Excitacin

Prueba Tip-up


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Elementos de prueba: Unidad de control

Unidad de Potencia

Cable de AT

Cable de medidcin y guarda rojo

Cable de medidcin y guarda azul

Cable de tierra.Accesorios.


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Prueba de factor de potencia

Se manejan tres (3) posiciones:

1. UST, rojo tierra mide azul.

2. UST, azul tierra mide rojo.

3. UST, rojo y azul miden

Modos de Prueba (UST)

Significa prueba de equipo no

puesto a tierra, como su

nombre lo indica la prueba

mide la corriente del equipoque no circula hacia tierra.


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Modos de Prueba (GST tierra)

Significa prueba de un equipo puesto a tierra, tiene como objetivo medir

toda la corriente de fuga que circula hacia tierra y que circula hacia el

cable de bajo voltaje, el cual esta puesto a tierra. Se maneja una (1) sola

posicin:

1. GST rojo y azul a tierra.


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Se manejan tres (3) posiciones:

1. GST, rojo guarda azul tierra.

2. GST, azul guarda rojo tierra.

3. GST, rojo y azul guardan no aterrizado

Modos de Prueba (GST g)

En este modo solo se mide la

corriente de fuga hacia tierra

obviando la corriente que circula

por el cable de bajo voltaje.


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Incidencia de la temperatura

Las caractersticas elctricas de

la mayora de los materialesaislantes vara con la

temperatura. Por ello se hace

necesario referenciar los

resultado de las pruebas a una

temperatura normalizada

(usualmente 20 C) que permita afuturo realizar la comparacin de

los resultados, si aplica.

EQUIPO ELCTRICO CORRECINPOR C

Bushings en aceite Si

Interruptor en aceite Si

Transformadores en aceite Si

Reguladores de Tensin enaceite

Si

Transformadores de Medida

en aceiteSi

Interruptores y

seccionadores en vacioNo

Cables No

Mquinas rotativas No

Pararrayos No

Prueba de Collar Caliente No


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Los factores de correccin normalmente estn disponibles de los

fabricantes de los equipos, de empresas que realizan pruebas y de

consensos para los diferentes tipos de equipos y aislamientos.


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Incidencia de la humedad y contaminacin

Superficies expuestas pueden bajo condiciones adversas

de humedad relativa, adquirir un deposito de humedad en

la superficie lo cual puede tener un efecto significativo enlas perdidas superficiales y consecuentemente en los

resultados de la prueba. Esta condicin se minimiza

realizando las pruebas en condiciones climticas

favorables (soleado y humedad relativa < 80%).

Sumado a esto se tiene la contaminacin ocasionada pordepsitos qumicos industriales genera capas sobre las

porcelanas de los aisladores ocasionando igualmente

efectos en los resultados de la prueba.


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Interpretacin de las

mediciones.

Los fabricantes de equipos de

prueba ofrecen valores de referencia

para analizar los resultados en

diferentes tipos de equipos.


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Interpretacin de las mediciones.

Una buena referencia es los valores recomendados de acuerdo al

fabricante de los equipos elctricos.


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El valor de factor de potencia medido en la pruebas FAT

pueden servir para comparar con los valores medidos en

campo, al estimar la condicin probable de aislamiento.

Para el caso puntual de transformadores no es fcil de

establecer valores normalizados por las siguientes razones:

La experiencia muestra que la variacin del factor de

potencia con la temperatura es significativa y generaerrores, por lo que no hay una curva de correccin que

pueda usarse en todos los casos


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Los diferentes tipos de lquidos y materiales aislantes

que se utilizan en los transformadores, ocasionan que

haya una gran variacin en los valores de factor depotencia del aislamiento.

Por todo esto se requiere de que cada una de las

pruebas este bien documentada y se realicen de la

misma manera siempre


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Otras consideraciones

1. Fueron los resultados de la prueba

normalizados a 10 kV.2. Se aplicaron factores de correccin de

temperatura?

3. Cual fue el nivel de humedad?4. Realice anotaciones referentes a conexiones

(ubicacin del collar caliente).


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Contenido

Generalidades







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Prueba de factor de potencia en transformadores


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IEEE C57.12.90Cdigo Estndar de Pruebas


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El aislamiento dielctrico es representado por un modelo de

tipo capacitivo, es decir:

Consiste en dos (2) electrodos conductivos separados a una cierta

distancia, con un tipo especifico de material entre los electrodos


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1. CHG: representa lacapacitancia de aislamiento

entre el devanado de alta y

tierra (cuba del

transformador)2. CLG: representa la

capacitancia de aislamiento

entre el devanado de baja y

tierra.

3. CHL: representa lacapacitancia de aislamiento

entre el devanado de alta y

el devanado de baja


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Circuito capacitivo equivalente

=


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Conexiones para transformadores de dos devanados

Se deben cortocircuitar los

terminales del lado de alta

tensin entre si, los del lado de

baja entre si y los del terciario

entre s, si aplica.

Para conexin en estrella

aterrizada es necesario

desconectar el H0 de tierra ycortocircuitar este terminal con

los dems.


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Conexiones para transformadores de dos devanados


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Medicin capacitancia CHL + CHG

Modo de Prueba:GST, mide conductor

rojo y tierra


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Medicin capacitancia CHG

Modo de Prueba:

GST - g, mide tierra

guarda conductorrojo


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Medicin capacitancia CHL

Modo de Prueba:

UST, mide conductor

rojo.


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Protocolo de prueba en transformador de dos devanados (Power DB Lite)


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Corriente de excitacin en transformadores

Es la corriente requerida por el transformador para

mantener el flujo magntico en el ncleo. Se obtiene

aplicando voltaje en el primario con el secundario

abierto.

a. Si el primario es estrella se realiza fase neutro, con el

neutro desconectado.

b. Si el primario es delta se realiza fase fase.

c. El terminal que quede libre debe llevarse a tierra.

d. Si el secundario tiene neutro este debe estar conectado

de tierra.


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Transformadores tridevanados


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Autotransformadores

Para efectos de prueba un autotransformador se considera

como un transformador de dos devanados, con las siguientes

diferencias y consideraciones:

El devanado de alta tensin, de hecho es la combinacin de

los devanados de alta y baja (H y L) los cuales no pueden

fsicamente separarse. Para cortocircuitar el devanado de alta,

todos los siete terminales deben unirse para la prueba: H1,

H2, H3, L1, L2, L3 y H0L0.La prueba se hace similar a la de un transformador

bidevanado, considerando el terciario como anlogo al

devanado secundario convencional.


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Contenido

Generalidades







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Prueba de factor de potencia en bujes


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Bujes tipo Condensador.

Estn diseados para reducir el tamao fsico de los bujes, se

fabrican con papel impregnado en aceite o con papel impregnado

en resina.

Durante el arrollado del papel sobre el ncleo, barra conductora,

se coloca una serie de folios que actan como condensadores

posicionados en intervalos definidos, con el objeto de lograr una

distribucin axial del voltaje. Por otra parte, la longitud de estos

folios permiten que el voltaje se distribuya a lo largo del buje.

Bujes tipo No Condensador.

Son Bujes fabricados como una pieza de porcelana roja, como

una combinacin entre porcelana y gas o con capas concntricas

de aislador y aceite


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La prueba ms relevante es la medida de C1, en

la cual se mide la calidad del aislamiento principal

del buje.

Se inyecta tensin de prueba por el conductor

central, y la medicin se realiza con respecto al

tap de prueba del buje.

El modo de prueba a ejecutar es UST.


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Evaluacin de resultados de C1

Reglas Generales para evaluar los datos de la prueba de

Factor de Potencia en C1, un valor inicial de referencia esnormalmente provisto en los datos de placa


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Capacitancia en C1, un valor inicial de referencia esnormalmente provisto en los datos de placa


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C2 Es la medicin del aislamiento entre el

tap capacitivo y la brida del buje.

Conexin inversa a la prueba de C1.

El voltaje de prueba se aplica al tap capacitivo, La

medicin es con respecto a tierra (la brida). El

conductor central esta conectado a guarda.

El modo de prueba a ejecutar es GST.


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Reglas Generales para evaluar los datos de la prueba de Factorde Potencia en C2, el valor inicial de referencia No esnormalmente provisto en los datos de placa de bujes < 115 kV.

Los resultados de la prueba de FP deben observarseperidicamente en cada buje.

Los valores de FP deben compararse con bujes similares (por

lo general, montados en el mismo aparato elctrico).

Dependiendo del diseo del buje, el valor de FP de C2 variaentre 0.1% y 2%.

Los estndares de IEEE no especifican limites para el valor de

FP de C2 (Referencia IEEE 57.19.00-1991; IEEE 57.19.01-1991.


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Capacitancia en C2, en caso de tener un valor inicial dereferencia en los datos de placa


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Prueba de collar caliente en bujes

La tcnica de pruebas de Collar caliente es especialmente

efectiva para detectar:

Contaminacin interna por humedad en el rea superior

de bujes rellenos con compuestos.

Fisuras, resquebrajamientos en la porcelana o en la

cobertura epxica.

Y, bajo nivel de compuesto o liquido.


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Prueba UST:

Se coloca la banda deneopreno en la porcin

del aislador que se

desea probar, la punta

de baja tensin se

coloca en el conductorcentral y se energiza la

banda de neopreno.


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Prueba GST:

En este caso se midentodas las fugas

existentes en la

superficie del aislador ,

se coloca la banda de

neopreno en la partecentral del buje y la

misma se energiza .


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Evaluacin de pruebas de collar caliente.

Reglas Generales para evaluar las prdidas (Watts) en losdatos de prueba con collar caliente


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Evaluacin de pruebas de collar caliente.

Reglas Generales para evaluar el valor de corriente en losdatos de prueba con collar caliente


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Prueba de factor de potencia en TC / TP

Transformadores de corriente

Se hace necesario cortocircuitar

los puntos P1 y P2 del primario

y aterrizar el devanado

secundario (no necesariamente

cortocircuitado) .

Se realiza un solo modo de

prueba GST tierra y se evaluael valor del FP (se espera queeste sea < 1%).


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Transformadores de corriente


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Transformadores de potencial monofsicos

Se hace necesario cortocircuitar

los puntos H1 y H2 del primarioy aterrizar el devanado

secundario (no necesariamente

cortocircuitado) .

Se realiza un solo modo deprueba GST tierra.


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Transformadores de potencial


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Transformadores de potencial monofsicos

(tierra interna)

Se inyecta por terminal H1,se cortocircuitan los

devanados secundarios

conectando el cable de

baja tensin.

Se realiza un solo modo de

prueba UST.


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