INSTITUTO TECNOLOGICO DE NUEVOLAREDO.

Departamento De Ingeniera Elctrica y Electrnica.

Tema:PRUEBA DE RELACIN DE TRANSFORMACIN.Maestro: ING. Justo

Materia:

Objetivos generales.Verificar el comportamiento de dielctricos ante las altas tensiones elctricas, su degradacin y contaminacin.Objetivo particular.Aprender cmo se hace una prueba al dielctrico de un transformador, no solo tericamente si no fsicamente, tomando en cuenta lo aprendido en la teora. Fluidos usados como aislantes en transformadores de distribucin.Un aceite mineral de transformador se compone principalmente de carbono e hidrgeno en molculas que presentan diferentes estructuras. Los aceites parafnicos estn formados por molculas que pueden ser tanto de cadena lineal como ramificada. Los alcanos normales de tipo cadena lineal son conocidos como parafinas, si son enfriados se impide su libre flujo y se deben tomar precauciones para utilizarlos en un clima fro.Los aceites naftnicos tambin conocidos como cicloalcanos estn formados por molculas con una estructura anular, presentan excelentes caractersticas a bajas temperaturas.Todos los aceites de transformador contienen molculas aromticas con una estructura molecular totalmente distinta de las molculas parafnicas y naftnicas, tanto qumica como fsicamente.La oxidacin se ve influenciada por dos parmetros principales: oxgeno y temperatura. Es de notar que todos los aceites contienen una pequea cantidad de aire, incluso despus de la desgasificacin (entre un 0.05 y un 0.25% de oxgeno por volumen). El calor acelera este deterioro.Los procesos de oxidacin se producen por actividad de descargas parciales en micro burbujas, las que generan ozono, elemento especialmente activo en los procesos de oxidacin.El proceso de oxidacin se inhibe con aditivos denominados antioxidantes.Existen dos tipos de aceites en el mercado, inhibidos y no inhibidos. De hecho, todos los aceites son inhibidos, los inhibidos por la adicin de fenol retardado (destruccin radical), y los no inhibidos con inhibidores naturales (destruccin por perxido).La actividad de los antioxidantes dura un tiempo definido, llamado perodo de induccin, durante el cual previenen la formacin de perxidos con radicales libres.Tipos de aceite aislantes usados en transformadores de distribucin. Aceite No Inhibido: Aceite mineral aislante que no contiene ningn antioxidante. Aceite Inhibido: Aceite mineral aislante que contiene algn antioxidante. Aceite No inhibido Tipo I: Es aquel que cumple con las caractersticas de un aceite parafinico. Aceite No inhibido Tipo ll: Es aquel que cumple con las caractersticas de un aceite naftnico. Aceite inhibido Tipo I: Es aquel cuyo contenido de inhibidores es de hasta 0,08%. Aceite inhibido Tipo II: Es aquel cuyo contenido de inhibidores es de 0,30%. Aceite Naftnlco: Trmino aplicado al aceite mineral aislante derivado de crudos especiales que tienen muy bajo contenido de nparafinas (ceras). Este aceite tiene un bajo punto de escurrimiento y no necesita ser des parafinado (eliminar cera) y no requiere el uso de depresores de escurrimiento. Aceite Parnico: Trmino aplicado a aceite mineral aislante derivado de crudos con alto contenido de nparafinas (ceras) naturales. Tales aceites deben ser liberados de las parafinas y puede ser necesaria la adicin de un depresor de escurrimiento para alcanzar un bajo punto de escurrimiento. Bifenlios Policloratos: Fluidos sintticos, altamente contaminantes, con una temperatura de inflamacin muy alta. No biodegradables. Son hidrocarburos aromticos dorados de desuso como lquidos dielctricos. Didctrico: Sustancia que tiene fundamentalmente la propiedad electromagntica de ser polarisable en energa disipada prdidas dielctricas en un lquido aislante elctrico y de la energa disipada.Policloratos Bifenilos o PCBs.Los policlorobifenilos (PCB) son una familia de 209 congneres que poseen una estructura qumica orgnica similar y que se presentan en una variedad de formas que va desde lquidos grasos hasta slidos cerosos. Existen 12 PCB llamados de tipo dioxina que tambin pueden ser txicos y no-txicos.Debido a su gran estabilidad trmica, qumica y biolgica, as como por su elevada constante dielctrica, los PCBs se usaron masivamente hasta mediados de la dcada de 1970 como aislantes para equipos elctricosEl Policloruro de bifenilo (PCB) est considerado segn el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) como uno de los doce contaminantesms nocivosfabricados por el hombre. Actualmente su uso est prohibido en casi todo el mundo.Los efectos nocivos sobre la salud y el medio ambiente de los PCB se conocen desde los aos setenta. Su fabricacin y comercializacin se prohibi en los pases europeos en el ao 1976 mediante las Directivas 76/403 y 76/769, aunque la prohibicin de su utilizacin no lleg hasta el ao 1985 con la Directiva 85/467.Estas restricciones, sin embargo, no han ido acompaadas de la exigencia de recogida y descontaminacin de los equipos y aparatos que los contienen hasta el ao 1996 con la Directiva 96/59, que recoge el acuerdo de los pases firmantes del Convenio para la Proteccin del Medio Ambiente Marino del Ocano Atlntico Nordeste (PARCOM) de eliminar y descontaminar los PCB y aparatos que los contienen antes del final de 2010. El Real Decreto 1378/1999 traslada al ordenamiento jurdico espaol esta directiva.El Real Decreto 1378/1999 establece que los poseedores de PCB y aparatos que los contienen estn obligados a: Eliminarlos o descontaminarlos antes del 1 de enero de 2011.Deben entregar los PCB y aparatos que los contengan a un gestor autorizado para su eliminacin o descontaminacin antes del 1 de enero de 2011. Informar sobre estos aparatos a las CC.AA. Deben justificar el contenido en PCB de los aparatos que posean segn la norma UNE-EN 61619. Aquellos que posean aparatos con un volumen de PCB superior a 1 dm3 debern: declarar la posesin de los aparatos a las comunidades autnomas antes del 1 de septiembre de 2000. Comunicar las previsiones para descontaminarlos a las CC.AA. Etiquetarlos y marcarlos, y cumplir unas normas estrictas de almacenamiento y manipulacin. Deben etiquetar y marcar los aparatos y sealizar los locales que los contienen.Parmetros o elementos que se miden durante la prueba de rigidez dielctrica del aceite.El valor lmite de la intensidad del campo elctrico en el cual un material pierde su propiedad aislante y pasa a ser conductor. Se mide en voltios por metro V/m (en el SI).Tambin podemos definirla como la mxima tensin que puede soportar un aislante sin perforarse. A esta tensin se la denomina tensin de rotura de un dielctrico.Aceite de silicio/ mineral. Ruptura dielctrica: 0-15 MV/mImportancia de medir la rigidez dielctrica del aceite a transformadores de distribucin.

La rigidez dielctrica disminuye con el tiempo debido a la contaminacin del aceite. Este ensayo, quizs es el ms frecuentemente utilizado. Permite detectar impurezas mecnicas, dicho de otro modo detectar material insoluble en el aceite, tales como fibras, pelusas provenientes del mismo transformador o agua libre. El valor de la rigidez dielctrica es prcticamente independiente del estado qumico del aceite, pero su influencia es directa sobre la seguridad del servicio de un transformador, debe ser considerada como uno de los ensayos principales cuando se trata de evaluar el estado dielctrico de la aislacin. En una prueba convencional en el cual el valor medido de rigidez dielctrica depende esencialmente del equipo y del procedimiento utilizado. Consiste en someter a una muestra de aceite contenida en un recipiente apropiado, a una prueba de tensin alterna, cuyo valor se va elevando en forma continua hasta que se produce la descarga disruptiva. La pureba se efecta sobre las muestras tal cual son extradas, sin secado o desgasificacin previa, como mnimo se extrae un litro de aceite o tres veces el volumen de la celda de ensayo, recipiente donde se coloca el aceite para su ensayo. Como los resultados obtenidos dependen del diseo de los electrodos utilizados, siempre conviene indicar en el informe respectivo de qu tipo de electrodo se trata o que se haga mencin explcita de la norma bajo la cual fue realizado el ensayo. Antes de introducir el aceite a la celda de prueba, se debe agitar el recipiente que contiene la muestra de manera que se asegure una distribucin de las impurezas en el lquido, pero teniendo en cuenta de que no se formen burbujas de aire. Inmediatamente ante de comenzar con la prueba se debe lavar las paredes internas de la celda, electrodos, agitador, termmetro y cualquier otro elemento que este en contacto con la muestra, con aceite de la misma muestra a ensayar. Inmediatamente despus se mide la temperatura, 20 +/- 5 C y se coloca la celda en el equipo de prueba. La cantidad mnima de aceite empleada no debe ser menor a 0,25 litros y la distancia entre los electrodos 2,5 mm. Y las paredes del recipiente no inferior a 12 mm. Al verter el aceite en el recipiente que previamente ha sido lavado y secado, se procede de manera que el aceite descienda lentamente a lo largo de las paredes del mismo, con el objeto de evitar la formacin de burbujas de aire. Luego se deja reposar durante 5 minutos antes de aplicar la tensin. La tensin se la aumenta en forma uniforme desde cero hasta que se produzca la descarga disruptiva a una velocidad de 2 +/- 0,2 Kv. por segundo, la tensin de ruptura es el valor mximo alcanzado justo al momento en el cual abre el circuito. En total se realizan seis rupturas sobre la muestra en ensayo, con intervalos de dos minutos entre cada aplicacin de la tensin, se debe verificar que no existan burbujas de aire entre los electrodos antes de aplicar nuevamente la tensin. En caso de existencia se deben eliminar, para ello se puede utilizar una varilla de vidrio limpia o un agitador a hlice de dos palas don dimetro de 20 a 25 mm. y con una velocidad de 250 a 300 vueltas por minuto. Indicadores de problemas en la rigidez dielctrica del aceite de un transformador en operacin.Contenido de agua en el aceite de los transformadoresEl agua puede provenir del aire atmosfrico o bien resultar de la degradacin de los materiales aislantes. Para los contenidos de agua relativamente bajos, el agua permanece en solucin y no modifica el aspecto del aceite de los transformadores. Por lo tanto, el agua disuelta se debe por medio de mtodos qumicos.El agua disuelta afecta a las propiedades dielctricas del aceite de los transformadores. La solubilidad del agua en el aceite del transformador aumenta en funcin de la temperatura y del ndice de neutralizacin.Cuando el contenido de agua supera cierto nivel (valor de saturacin), el agua no puede permanecer en solucin y aparece el agua libre en forma de turbiedad o de gotitas de agua. Invariablemente, el agua libre provoca una disminucin de la rigidez dielctrica y de la resistividad y un aumento del factor de disipacin dielctrica (tg d)ndice de neutralizacin del aceite de los transformadores

El ndice de neutralizacin de un aceite de transformadores es una medida de los componentes o agentes contaminantes cidos en el aceite.En un aceite de transformadores nuevo el valor del ndice de neutralizacin es pequeo pero aumenta como resultado del envejecimiento por oxidacin. Se utiliza como ndice general que permite determinar la conveniencia del reemplazo o regeneracin del aceite de transformadores.Sedimentos y lodos precipitables en el aceite de los transformadores

Esta prueba permite hacer la distincin entre los sedimentos y los lodos precipitables.Los materiales slidos comprenden los productos de degradacin o de oxidacin insolubles de los materiales aislantes slidos o lquidos, de fibras de orgenes diversos, de carbn, de xidos metlicos, etc. que resultan de las condiciones de explotacin del equipo. La presencia de partculas slidas puede reducir la rigidez dielctrica del aceite de los transformadores, y adems pueden limitar los intercambios trmicos, favoreciendo as la continuacin de la degradacin de la aislacin.Los lodos estn constituidos por productos formados en un estado de oxidacin avanzado y es una advertencia de la posible acumulacin de depsitos en el equipo.Factor de disipacin dielctrica (tg d) y / o resistividad volumtricaEstas caractersticas son muy sensibles a la presencia en el aceite de los transformadores de sustancias polares solubles, de productos de envejecimiento o de sustancias coloidales. Las variaciones se pueden detectar aun cuando la contaminacin es tan pequea que los mtodos qumicos no las pueden detectar.Los lmites aceptables para estas caractersticas dependen fuertemente del equipamiento elctrico y su aplicacin (tensin de servicio, potencia, etc.). Sin embargo, los valores elevados del factor de disipacin modifican el factor de potencia y / o la resistencia de la aislacin en los arrollamientos del transformador.Generalmente existe una relacin entre el factor de disipacin dielctrica y la resistividad volumtrica. A temperaturas elevadas, la resistividad volumtrica disminuye a medida que la tangente delta aumenta.Se puede obtener informacin til suplementaria, midiendo la resistividad volumtrica y la tangente delta a la temperatura ambiente y a una temperatura ms elevada, como por ejemplo 90 C. Un resultado satisfactorio obtenido a los 90 C asociado con un resultado insuficiente obtenido a una temperatura ms baja, indica la presencia de agua o de productos de degradacin precipitables en fro pero en una concentracin generalmente aceptable. Los resultados no satisfactorios obtenidos en ambas temperaturas indican una contaminacin ms importante y la imposibilidad de reciclar el aceite de los transformadores a un nivel aceptable por filtrado y desgastado a baja temperatura. En la prctica no se deben efectuar los dos ensayos con la misma muestra de aceite de los transformadores.Punto de inflamacindel aceite de los transformadoresUn punto de inflamacin bajo indica la presencia de sustancias voltiles combustibles en el aceite de los transformadores.La exposicin prolongada del aceite de los transformadores a muy altas temperaturas, en condiciones de falla, puede producir suficientes cantidades de hidrocarburos de bajo peso molecular como para causar la disminucin del punto de inflamacin del aceite de los transformadores. Colordel aceite de los transformadoresEl color de un aceite aislante de transformadores se determina por la luz transmitida y se expresa con un valor numrico obtenido por comparacin con una serie de colores normalizados. No es una propiedad importante, pero es bastante til para una evaluacin comparativa. Un ndice de color elevado o que evoluciona rpidamente puede indicar una degradacin o una contaminacin del aceite de los transformadores. Recomendaciones climticas para realizar la prueba de rigidez dielctrica del aceite aislante.Condiciones de 20 C, evitar bajas temperaturas, humedad, da lluvioso.Alcances y limitaciones de la prctica.Los alcances de la prctica nos permitirn comprobar el punto de ruptura del dielctrico, as como tambin si hay algn sedimento o lodo dentro del dielctrico, podremos observar color del aceite. Los lmites de ella es que no se podrn hacer todas las pruebas adecuadas al dielctrico ya que algunas de las pruebas se necesitan hacer en un laboratorio especial.

Tipo de subestacin. (Capacidad, fases, Configuracin H-X, voltajes, fabricante, lts aceite, ao de fabricacin, etc.) Condiciones climticas durante la prctica. (Localizacin, temperatura, humedad, clima, fecha, hora) Condiciones de servicio del transformador bajo prueba. El transformador se encontraba operando antes de la prctica?R= No. Se observa algo fuera de lo normal que impida la prctica?R= No. Fugas de aceite, la vlvula opera correctamente?R= No observamos ninguna fuga de aceite durante la revisin del transformador, la vlvula funcionaba correctamente. Le faltan indicadores de presin, nivel, temperatura?R= Si, el equipo no cuenta con ellos.Requerimientos de la prctica. Equipos de medicin. (Nombre, fabricante, modelo, #serie, descripcin, funciones disponibles, accesorios que se incluyen, puede anexar ficha tcnica del equipo emitida por el fabricante en lugar de lo subrayado). Equipo de proteccin personal.Cascos.Guantes.Lentes.Chaleco de seguridad.Herramienta.Pericas.Equipo para la prueba.Extensin elctrica.Vasija de extraccin de aceite.Calibrador de electrodos.Material miscelneo.Trapos para limpieza del recipiente de prueba.Trapo de limpieza para la copa de lavado.Cuidados antes de iniciar la prctica.Equipo de medicin apagado.Limpieza de la copa de lavado.Calibracin de los electrodos.Extraer dos muestras de aceite antes de ejercer la prueba.Tener una conexin para conectar el equipo de medicin.Transformador desenergizado.Configuracin general del equipo de medicin para la prueba.1. Tomar los datos del transformador y revisar la temperatura ambiente.2. Aflojar el tapn de la mquina.3. Tomar una muestra de 40 ml de aceite (mitad de copa de lavado).4. Mojar o lavar el recipiente y la copa de prueba con el aceite.5. Desechar el aceite en el recipiente indicado.6. Ahora procedemos a sacar la muestra para hacer la prueba, Asegurndose que cubra todos los electrodos.7. Conectar el equipo.8. Introducir la copa en el equipo.9. Encender el equipo.10. Revisar el manual del equipo segn el transformador y los electrodos.11. Seleccionar la prueba conforme a la norma C.D877.12. Presionar el botn de start.13. Obtener los resultados.14. Capturar los datos en las tablas correspondientes.15. Tiempo entre cada prueba deben ser 2 minutos.16. Repetir la prueba 5 veces desde el punto 12.17. Obtener un promedio de los datos capturados.18. Al final desechar el aceite en los lugares correspondientes ya que es altamente contaminante.Resultados obtenidos. (Formato de resultados, anexar los resultados de prcticas anteriores). Conclusiones de la prctica.