S.E.P. S.N.E.S.T. D.G.E.S.T.

INSTITUTO TECNOLGICO DE TOLUCA

SUBESTACIONES ELECTRICAS

PRCTICA No. 4

ARREGLO DE SUBESTACION UNITARIA

EQUIPO: A3

ALUMNOS:

CAAS RAMIREZ LUIS EUGENIO

GONZALEZ TAPIA GABRIEL

MNDEZ AGUIAGA ISMAEL

MONTES DE OCA BAUTISTA ISRAEL

CARRERA: ING. ELECTROMECNICA

INGENIERO: CASTRO ZAMORA IGNACIO

Metepec, Estado de Mxico, abril de 2014

|i

INDICE

INDICE ........................................................................................................................................................ I

OBJETIVO ................................................................................................................................................. II

INTRODUCCIN ...................................................................................................................................... III

QU ES LA PRUEBA DE RIGIDEZ DIELECTRICA DEL ACEITE DE UN TRANSFORMADOR? 1

NMERO DE NEUTRALIZACION, NORMAS ASTM D-664 Y D-974 ............................................... 2

TENSIN INTERFACIAL, NORMA ASTM D-971 .................................................................................. 3

RELACIN DE ANLISIS ENTRE TENSIN INTERFACIAL Y ACIDEZ ........................................... 3

CONTENIDO DE HUMEDAD, NORMA ASTM D-1533 ....................................................................... 4

INDICE COLORIMTRICO (COLOR), NORMA ASTM D-1500 ......................................................... 4

CROMATOGRAFA DE GASES DISUELTOS ....................................................................................... 4

ANALISIS DE RESULTADOS: ................................................................................................................ 5

METODO DE ANALISIS CUALITATIVO ........................................................................................... 5 MTODO DE CANTIDAD DE GASES COMBUSTIBLES TOTALES ................................... 6

DESARROLLO ......................................................................................................................................... 6

1. EXTRACCIN DEL ACEITE .................................................................................................................. 6 2.- INSPECCION Y RECONOCIMIENTO DEL EQUIPO DE PRUEBAS ................................... 7 3.- REALIZAR LAS PRUEBAS ............................................................................................................. 8 4.-ALMACENAMIENTO DEL ACEITE ............................................................................................. 10

CONCLUSIN ......................................................................................................................................... 11

RECOMENDACIONES ........................................................................................................................... 11

|ii

Objetivo

Mostrar al estudiante como se determina la rigidez del aceite, cual debe de ser su

apariencia para verificar que se encuentra en buen estado para que siga operando

dentro del transformador.

As como tambin la forma en la que se debe de almacenar para despus poder ser

usado. De igual manera se identificaran las normas que rigen esta prueba y que

determinan los niveles de voltaje a los que puede operar el aceite en el

transformador.

|iii

Introduccin

Esta prueba al aceite es una de las ms frecuentes, ya que al conocer la tensin de ruptura que un aceite soporta es mucho ms valioso, adems, esta prueba revela cualitativamente la resistencia momentnea de la muestra del aceite al paso de la corriente y el grado de humedad, suciedad y slidos conductores en suspensin. Como es sabido en los transformadores sumergidos en aceite, ste hace dos funciones: de refrigerante y de aislante. En cuanto a la funcin de aislante, es necesario determinar la rigidez dielctrica del aceite, para lo cual se emplea un equipo probador que se le conoce como probeta y que en cuyo interior tiene dos electrodos calibrados, a los cuales se les aplica un potencial variable que provoca que al llegar a cierto valor dicho potencial se rompa el dielctrico del aceite y se registre dicho valor de tensin aplicada. La prueba se puede realizar con electrodos planos o semiesfricos y cuyo dimetro y separacin esta normalizado de acuerdo al tipo de prueba. Para electrodos semiesfricos la separacin es de 1.016 mm y para planos de 2.54 mm Los electrodos y la probeta deben limpiarse perfectamente de preferencia enjuagndolos con gasolina, bencina o algn solvente adecuado, libre de toda humedad. Hasta que se encuentren libres de fibras o bien deber lavarse la copa previamente con el mismo aceite que se va a probar. El aceite se debe tomar de la parte inferior del transformador (ya que es la parte donde posiblemente tenga mayor nmero de impurezas el mismo). La evaporacin de la gasolina de los electrodos puede enfriarlos lo suficiente para que haya una condensacin de humedad en la superficie. Por esta razn despus del enjuague final con gasolina, la copa debe llenarse inmediatamente con el aceite a probar. La temperatura de la copa de prueba y del aceite cuando se est probando debe ser igual a la del ambiente, a fin de reducir al mnimo la absorcin de humedad. La temperatura ambiente no debe ser menor de 20C. La mayora de los equipos que se tienen son de electrodos planos, por lo que la descripcin se har tomando de base este tipo de electrodos.

1

QU ES LA PRUEBA DE RIGIDEZ DIELECTRICA DEL ACEITE DE UN

TRANSFORMADOR?

RIGIDEZ DIELECTRICA

Es una prueba que muestra la presencia de agentes contaminantes (agua,

polvo, partculas conductoras) en el aceite, las cuales pueden ser

representativas si se presentan valores bajos de rigidez. Cuando un aceite

est muy contaminado tiende a presentar valores bajos de rigidez los cuales

disminuyen el aislamiento del transformador.

La prueba consistente en aplicar un voltaje de C.A. entre dos electrodos

sumergidos en aceite a una distancia de 2.54 mm o 2.0 mm dependiendo

de la norma a ser utilizada.

2

El valor de tensin en kilovoltios a la que se presenta descarga entre los

electrodos se le conoce como rigidez dielctrica y como norma general es el

promedio del resultado de 5 pruebas sobre la misma muestra espaciadas

un minuto.

Las normas utilizadas y los valores lmites permitidos para esta prueba son

las siguientes:

ASTM D-877: Electrodos planos separados 25.4 mm, Tensin Mnima

25 kV

ASTM D-1816: Electrodos semiesfricos separados 20mm, Tensin

mnima 50 kV.

NMERO DE NEUTRALIZACION, Normas ASTM D-664 y D-974

Dependiendo del origen, proceso de refinacin o deterioro en servicio de los

aceites aislantes, estos pueden presentar caractersticas cidas o alcalinas,

el nmero de neutralizacin expresado como nmero cido es una medida

de la cantidad de estas sustancias; por lo que podramos decir que la acidez

de un aceite nos da una idea del cambio o deterioro de su condicin aislante.

Una acidez alta indica presencia de lodos, que implica obstruccin de los

ductos de refrigeracin y por lo tanto disminucin de la capacidad del

transformador para disipar temperatura o sea disminucin de la capacidad

de potencia.

Los valores tpicos y lmites para esta prueba son los siguientes:

Aceite nuevo: 0.03 mg KOH/gr

Aceite usado: Entre 0.1 y 0.2 mg KOH/gr

A regenerar: Mayor a 0.2 mg KOH/gr

3

TENSIN INTERFACIAL, Norma ASTM D-971

La tensin interfacial es un fenmeno fsico-qumico que se produce por las

fuerzas de atraccin que existen entre las molculas de dos lquidos. En los

aceites aislantes se utiliza para detectar presencia de productos de

oxidacin, no detectables con la prueba de acidez, por lo que podramos

concluir que es una prueba complementaria a esta.

La prueba consiste en medir el rompimiento de la interfase en dinas por

centmetro entre las superficies conformadas por el aceite a ser probado y

agua destilada.

Los valores mnimos permitidos son los siguientes:

Aceite nuevo: 45 dinas/cm

Aceite usado: 25 dinas/cm

Agua destilada: 70 dinas/cm

RELACIN DE ANLISIS ENTRE TENSIN INTERFACIAL Y ACIDEZ

La tensin interfacial y el nmero de neutralizacin son dos pruebas

complementarias ya que una disminucin en el valor de la tensin interfacial

generalmente est seguida por un aumento en el valor de la acidez.

Dividiendo estos dos valores se obtiene un nmero (sin unidades) que es un

excelente medio para evaluar la condicin del aceite, este valor se conoce

como ndice de MEYER o ndice de Calidad (I.C.) del aceite.

La siguiente tabla muestra el estado del aceite dependiendo del valor del

ndice de calidad, as como sus valores tpicos para la tensin interfacial y

la acidez.

INDICE DE

CALIDAD ACIDEZ TENSION

INTERFACIAL

ESTADO DEL

ACEITE

300-1500 0.01-0.1 30-45 Muy bueno

160-299 0.11-0.15 24-29 Aceptable

45-159 0.16-0.40 18-23 Malo

4

CONTENIDO DE HUMEDAD, Norma ASTM D-1533

Esta prueba consiste en medir la cantidad de agua en partes por milln

presente en una muestra de aceite.

El aceite tiende a entregar agua al aislamiento del devanado del

transformador cuando su temperatura baja (condicin peligrosa si la

humedad es alta), por lo tanto la mayor cantidad de humedad en un

transformador se concentra all.

Los valores mximos permitidos dependiendo del aceite son los siguientes:

Aceite nuevo: 10 partes por milln

Aceite usado: 30 partes por milln

INDICE COLORIMTRICO (COLOR), NORMA ASTM D-1500

Esta prueba es utilizada para el control de los aceites en el proceso de

refinacin, no es una gua para determinar la calidad del aceite, pero en

conjuncin con las otras pruebas permite determinar el grado de deterioro.

La prueba consiste en comparar el color del aceite con unos colores patrones

que van numerados de 0.5 a 8.0 siendo 8.0 el ms oscuro.

Los valores tpicos son 0,5 aceite nuevo y 1,5 aceite usado.

CROMATOGRAFA DE GASES DISUELTOS Norma ASTM D-3621

Es una prueba de trascendental importancia para detectar que pudo haber

pasado que puede estar pasando en la parte interna de un transformador.

Consiste en analizar que tipo de gases estn disueltos en una muestra de

aceite.

Los gases dentro de un transformador se producen y disuelven en el aceite

por mltiples causas entre las que tenemos: altas temperaturas, descargas

parciales, arcos elctricos, humedad, etc.

El equipo utilizado para realizar esta prueba es el cromatgrafo de gases el

cual por medio de calentamiento extrae los gases a la muestra de aceite, los

separa y cuantifica en partes por milln.

Los gases de inters y que mejor informacin suministran a cerca del estado

del transformador son los siguientes:

5

Hidrgeno H2

Nitrgeno N2

Oxgeno O2

Monxido de carbono CO

Dixido de carbono CO2

Metano CH4

Etano C2H6

Etileno C2H4

Acetileno C2H2

ANALISIS DE RESULTADOS:

Existen varios mtodos de anlisis para evaluar el estado de un

transformador a partir de la cantidad de gases encontrados en una muestra

de su aceite aislante. Entre los ms utilizados tenemos los siguientes:

METODO DE ANALISIS CUALITATIVO

GASES PRESENTES ESTADO DEL TRANSFORMADOR

CO, CO2, H2O Calentamiento del papel

CO, CO2 Papel quemado

C2H4, C2H6, CH4 Calentamiento de aceite

Por encima de 500C

CO2 calentamiento de aceite hasta 400C

H2O Calentamiento del aceite hasta 200C

6

H2, C2H2, CH4, C2H4, C2H6 Arco Elctrico

MTODO DE CANTIDAD DE GASES COMBUSTIBLES TOTALES

CANTIDAD DE GASES EN PPM ESTADO DEL TRANSFORMADOR

0-500 Normal

500-1000 Hacer seguimiento

1000-2500 Investigar

Ms de 2500 Sacar de servicio e inspeccionar

DESARROLLO

1. Extraccin del aceite

Se extrae el aceite del transformador al cual se le har la prueba de rigidez dielctrica para

saber cul es el estado de operacin del aceite, el envase que se utilice para retirar el

aceite debe de estar totalmente limpio para que este no contamine al fluido.

El aceite se extrae como se muestra en las figuras.

7

2.- INSPECCION Y RECONOCIMIENTO DEL EQUIPO DE PRUEBAS

El equipo de pruebas cuenta con un recipiente en el cual estn dos electrodos de

placas paralelas, un volmetro que es el que hace las lecturas de las pruebas, los

botones variadores de tensin, con estos se aumenta el voltaje para generar el arco

elctrico entre las placas, tambin cuenta con un botn de restablecimiento, este se

utiliza para restablecer el volmetro a 0.

El equipo en el que se realizaran las pruebas es un recipiente con electrodos

paralelos, el cual tiene una separacin de 25.4mm, para que dentro de estas se

genere el arco elctrico d acuerdo al voltaje que se le est aplicando.

Antes de realizar las pruebas se debe de inspeccionar que el equipo funcione de

manera correcta y que el recipiente que contiene al aceite este totalmente limpio

para evitar las malas lecturas.

8

Cuando se conecte el equipo de pruebas se debe verifica que la aguja del volmetro

este en 0.

3.- REALIZAR LAS PRUEBAS

La primer prueba que se realizara es la del tacto, esta ayuda a que se vea el espesor

del aceite, su consistencia y adems a comparar entre una que se encuentra en

operacin y una que se encuentra almacenada, ya que cambia mucho su aspecto.

Aceite en operacin

Aceite almacenado

9

Despus de realizar la prueba de del tacto, se llevara a cabo la prueba de rigidez

dielctrica, el aceite que se extrae del transformador se vierte dentro del recipiente,

se tapara el recipiente con la proteccin que tiene este, la proteccin cuenta con

una pequea placa de hierro la cual hace contacto con una barra del mismo material

estos elementos son los que cierran el circuito.

Se realizaron 3 pruebas con el aceite que se extrajo del transformador y los

resultados obtenidos fueron los siguientes:

1.- primer prueba = 40 KV

2.- segunda prueba= 25KV

3.- tercer prueba=35KV

Las pruebas se realizan con un espacio de tiempo de 30s entra cada una de ellas, la lectura mnima que se obtuvo es de 25 KV la mxima fue de 40KV, de acuerdo con la norma: ASTM D-877: Electrodos planos separados 25.4 mm, la Tensin Mnima

es de 25 kV.

10

4.-ALMACENAMIENTO DEL ACEITE

El almacenamiento del aceite es de mucha importancia ya que este se debe de

realizar con los tambos en forma horizontal y en tarimas unos encima de otros

separados con estas, ya que de esta manera se evita que la presin se acumule

entre el espacio que se deja entre a tapa y el fluido.

ALMACENAJE CORRECTO

ALMACENAJE INCORRECTO

11

CONCLUSIN

Esta prueba nos ayuda a determinar la localizacin de fallas, determinacin de

estas, deterioro del aceite y la deteccin de gases combustibles. La determinacin

de la prueba de rigidez dielctrica del aceite es importante para verificar la

capacidad que tiene para soportar esfuerzos dielctricos sin fallar. Permite tambin

detectar la presencia de agentes contaminantes, como agua, suciedad o algunas

partculas conductoras en el aceite.

Las condiciones del aceite y de la carga deben evaluarse sobre una base anual, sin embargo un programa de mantenimiento elctrico preventivo y predictivo, nos dir la frecuencia real de estas pruebas basadas en la importancia del equipo en el sistema y la condicin de operacin previamente analizada que tiene ese equipo. Se deben mantener registros permanentes de todos los ensayos realizados, en la medida que los ensayos demuestran la presencia de un deterioro evidente en el transformador en esa misma medida se acelera la frecuencia de la realizacin de las pruebas.

RECOMENDACIONES

Tanto los electrodos como la copa deben lavarse con aceite aislante en buenas

condiciones o con el aceite que se va a probar. Evitar tocar los electrodos y el

calibrador con los dedos, en caso de condensacin en la copa se deber calentar

ligeramente para evaporar la humedad antes de usarla.

Al iniciar las pruebas se deben examinar los electrodos asegurndose que no

existan escoriaciones causadas por el arco elctrico o acumulacin de

contaminantes. Si las escoriaciones son profundas se deben pulir. El carbn y la

suciedad deben eliminarse calibrando posteriormente la distancia entre los

electrodos.

12

BIBLIOGRAFIA

http://www.google.com.mx/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=9&ved=0C

FYQFjAI&url=http%3A%2F%2Fwww.utec-

cfe.com.mx%2Fcontenidos%2Fcontenido_129.ppt&ei=teI8U7yyEeessQTlroHoDA

&usg=AFQjCNECYa7_eCNpKCHxxHwKl0bTw_zBSg

http://www.taringa.net/posts/apuntes-y-monografias/10119768/Prueba-de-rigidez-

dielectrica.html

http://books.google.com.mx/books?id=2UiPfOS5m6cC&pg=PA183&lpg=PA183&d

q=practica+prueba+de+rigidez+del+aceite&source=bl&ots=7ZYi9O2ZCF&sig=VKk

BTJj256d0nb4IRpuUNNUlt8c&hl=es-

419&sa=X&ei=wV07U8uaKIrJsQTEnILIAQ&ved=0CFQQ6AEwBw#v=onepage&q=

practica%20prueba%20de%20rigidez%20del%20aceite&f=false

http://www.eesmx.com/?page_id=16