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La Nota Energética

Prueba de índice de polarización en transformadores eléctricos

El diagnóstico de la condición de transformadores de potencia resulta fundamental para la gestión de su vida útil. Un correcto análisis de los resultados de los ensayos y controles no sólo permite evitar fallos intempestivos, sino que además hace posible optimizar las condiciones de operación y planificar trabajos para adoptar acciones correctivas [1]. Una de las pruebas/técnicas más importantes para la evaluación del estado del aislamiento tanto de los devanados y bushing así como del aislamiento del circuito magnético del transformador se basa en la pruebas de resistencia de aislamiento.

La corriente total desarrollada cuando se aplica un voltaje DC está compuesta por los siguientes tres componentes:

  • Corriente de carga: Corriente requerida para cargar la capacitancia del aislamiento.

  • Corriente de absorción: Electrones libres a través de aislamiento bajo el efecto de campo eléctrico.

  • Corrientes de fuga: Una corriente pequeña esencialmente estable a través y sobre el aislamiento. La corriente de fuga incrementa tan rápido como incrementa la humedad presente.

Índice de polarización en trasformadores eléctricos 2
Índice de polarización en trasformadores eléctricos

El objetivo de la prueba de resistencia de aislamiento es determinar la resistencia a la corriente de fuga de los aislamientos. Esta es una función de la contaminación y las impurezas contenidas en los aislamientos, así como de la temperatura y la humedad presente en el aislamiento. [2].  Dado los diferentes tipos de asilamientos (papel), geometrías internas diferentes para cada fabricante, potencias, niveles de tensión, entre otras cosas hace que una estandarización de valores recomendados para esta prueba sea muy compleja. Para obviar este problema se recomienda utilizar los conceptos de índice de polarización, los cuales nos permiten evaluar los aislamientos independientemente del tipo de transformador.  El método índice de polarización no debería usarse para evaluar la condición del aislamiento en transformadores nuevos.

La prueba de resistencia [3] de aislamiento, es válida para detectar principalmente defectos en el aislamiento, como deterioro o contaminación, y en casos extremos fallas entre bobinados o a tierra. Una ventaja de la lectura de IP es que todas las variables que pueden afectar una la lectura en megohmios, como la temperatura y la humedad, son esencialmente las mismas para las lecturas de 1 min y 10 min.

Usualmente se mide en megohmios[MΩ], referidos a 20°C según factores de conversión suministrados por el fabricante del transformador, aplicando voltaje dc de diferentes valores; los más usados son; 500 V, 1000 V, 2500 V, 5000 V, es importante evaluar el nivel de tensión del devanado correspondiente previo a la inyección de voltaje en la prueba.

Índice de polarización en trasformadores eléctricos

En particular, para el caso de transformadores de dos arrollamientos sugiere llevar a cabo tres mediciones: aplicando la tensión entre los terminales de AT cortocircuitados y tierra, conectando a tierra los devanados de BT; entre los terminales de BT cortocircuitados y tierra, conectando los devanados de AT a tierra; y por último aplicando la tensión entre los terminales de AT y BT cortocircuitados y tierra. [1]

El índice de polarización es la relación de resistencia de aislamiento medida a 10 minutos sobre el valor obtenido a 1 minuto .

Las siguientes son pautas para la evaluación del aislamiento en un transformador, cuando se aplica la relación de índice de polarización tomadas de [3]:

Una evaluación periódica del nivel de aislamiento en transformadores de potencia, es una herramienta relativamente cómoda de realizar en campo, pero muy poderosa para evaluaciones primarias en la condición de aislamiento en el equipo, con pruebas complementarias tales como factor de potencia y capacitancia al igual que un análisis de DGA al aceite aislante, resulta en una evaluacion completa del estado de los aislamientos presentes en el trasformador.

Problemas típicos en trasformadores sumergidos en aceites, tales como fugas de aceite, deterioro de empaquetadura y falta de tratamientos /regeneraciones al aceite aislante origina, entre otras cosas, una disminución considerable en los niveles de aislamiento entre devanados y tierra ya que la presencia de humedad y contaminación en los aislamientos, entiéndase papel y aceites aislante, hace que los valores obtenidos en pruebas de resistencia de aislamiento sea muy bajos.

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Bibliografía:

[1]

R. E. ALVAREZ, P. MORCELLE del VALLE, E. CALO y L. CATALANO, «ANÁLISIS DE IEEE C57.152 y TB 445 de CIGRE PARA EL DIAGNÓSTICO DE LA CONDICIÓN DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA,» XVII ERIAC CIGRE A2_Calo, p. 8, 21 al 25 de mayo de 2017 .

[2]

A. B. B. Ltda, «Laboratorio de Potencia .Pruebas Electricas a Trnasformadores».

[3]

IEEE Power and Energy Society, «IEEE Guide for Diagnostic Field Testing of Fluid-Filled Power Transformers, Regulators,and Reactors,» IEEE Std C57.152-2013, 2013.


Ing. Anderson Ríos Gutiérrez
Líder de Transformadores
Transequipos S.A.

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