CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA PRUEBAS EN CAMPO DE …
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CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA PRUEBAS EN CAMPO DE BOQUILLAS DE ALTA TENSIÓN DE TRANSFORMADORES
Comisión Federal de Electricidad LAPEM MEXICO Nicolás León Rivera
1. RESUMEN
La idea de escribir este artículo nace, debido a la problemática que ha surgido a través de los años para la interpretación de los resultados de pruebas en campo en boquillas de alta tensión de transformadores, al índice tan alto de fallas en transformadores de potencia (2o, lugar mundial, en causa de falla por su origen en las boquillas) y a la controversia que ha desatado este tema a nivel internacional. Específicamente nos estamos refiriendo a los aislamientos C1 y C2 de las boquillas y particularmente a sus valores de factor de potencia y capacitancia en sus diferentes etapas, desde su fabricación hasta su reparación o reemplazo después de años de operación. La CFE y particularmente LAPEM, se ha visto en diferentes casos ante esta problemática para la interpretación de los resultados de prueba, ya que como se va a detallar más adelante, son varios factores lo que intervienen en el proceso; es decir, existen diferencias en la normativa internacional, en los procesos de fabricación, en los criterios de aceptación, especialmente para pruebas en campo y porque no decirlo, errores en la medición. En este articulo, se intenta condensar la información más relevante que encontramos al respecto, que nos permita una toma de decisiones lo más acertada posible, pero sobre todo, que nos pueda ayudar a reducir las fallas de los equipos, la indisponibilidad y las interrupciones del servicio.
De igual forma, se establecen los diferentes criterios para la aceptación en fábrica, puesta en servicio y operación; así como algunos casos que quedan fuera de la estandarización. 2. INTRODUCCIÓN
Los aislamientos C1 y C2 de las boquillas de transformadores son por si mismos, totalmente diferentes, el primero es el aislamiento principal y el segundo es el aislamiento del tap de pruebas o de potencial. Ambos son importantes, por lo que es necesario probarlos durante su vida útil y aplican solamente para boquillas tipo condensador. En general, el aislamiento C1 se debe mantener vigilado para detectar a tiempo algún posible deterioro, contaminación o daño físico que evite una falla; el C2 también, pero por diferente razón, es decir, este aislamiento es la parte más débil de toda la estructura ya que al no tenerlo monitoreado, es por ahí por donde se puede desarrollar a futuro una falla. Existe la creencia equivocada de que este punto no se prueba ya que esta referido por lo regular a tierra. Otras diferencias importantes son: Por sus características, se prueban a voltajes diferentes, sus capacitancias también diferentes, en general C2 es 10 veces más grande que C1. Para un buen diagnóstico, la limpieza de las boquillas es determinante así como una inspección visual a detalle, verificando nivel de aceite, fracturas, fugas, tornillería floja o alguna evidencia de sobrecalentamiento. El uso de binoculares para pruebas en campo es muy recomendable. Finalmente no se debe olvidar que la mayoría de los fabricantes, definen los límites para los valores de FP y capacitancia esperado y que por lo regular, vienen impresos estos valores en una placa de datos. También, existen estadísticas documentadas para datos de prueba de diferentes tipos y marcas de boquillas, así como ayuda en
RVP-AI/2012 – TRO-09 PONENCIA RECOMENDADA
POR EL COMITÉ DE TRANSFORMADORES DEL
CCAAPPÍÍTTUULLOO DDEE PPOOTTEENNCCIIAA DEL IEEE SECCIÓN
MÉXICO Y PRESENTADA EN LA REUNION
INTERNACIONAL DE VERANO, RVP-AI/2012, ACAPULCO GRO., DEL 8 AL 14 DE JULIO DEL 2012.
TRO-09
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2
programas de prueba (DTA de Doble y otros) para evaluación en sitio y al momento. 3. DISEÑO/CONSTRUCCIÓN.
CONSIDERACIONES GENERALES
Existe una variedad extensa de diseños y
construcción en boquillas de alta tensión de
transformadores, aunque en general, constan
principalmente de elemento conductor,
aislamiento principal (solido, liquido, gas o una
combinación de ellos), tap o dispositivo para
pruebas y/o medición y elemento soporte. (Ver
Fig. 1)
3.1. CLASIFICACIÓN DE BOQUILLAS POR SU
TIPO
Existen varias formas de clasificar boquillas, sin
embargo, para fines prácticos seleccionamos la
siguiente::
TIPO CONDENSADOR.- El aislamiento principal de
estas boquillas puede ser papel impregnado en
aceite (OIP), papel devanado con resina (RIP) y
papel impregnado con resina (RBP), el cual se
devana alrededor del conductor, formando un
cilindro concéntrico para efectos de graduación
capacitiva. Este tipo de boquillas es el que se
utiliza prácticamente en todos los transformadores
de transmisión y se han aplicado en sistemas de
voltaje de 35 kV hasta 1500 kV. Se subdividen en:
Boquillas con aislamiento de papel impregnado en aceite.- Estas boquillas también son conocidas como tipo OIP oil impregnated paper, están equipadas con un tap de prueba o un tap de potencial. Algunas de sus características importantes son: bajo nivel de descargas parciales y estabilidad térmica.
Boquillas con aislamiento de papel impregnado en resina (RIP).- Se conocen como boquillas tipo RIP, debido a que su aislamiento principal es de papel impregnado con resina. Al núcleo devanado se le realiza una impregnación al vacío con resina y tratamiento de curado
Boquillas con aislamiento de papel
devanado con resina (RBP).- Estas
boquillas tienen un núcleo con
aislamiento, formado con papel devanado
con resina y se les como tipo RBP resin
bonded paper. Las boquillas de este tipo
están equipadas con un tap de prueba y
se utiliza para la conexión entre
generadores eléctricos y el transformador
de unidad, por lo que opera con un nivel
de corriente alto y un nivel de voltaje bajo.
Estas boquillas tienen la característica de
que la envolvente externa está fabricada
con hule silicón. Las ventajas del uso de
materiales sintéticos en boquillas pueden
resumirse en los siguientes aspectos:
facilidad de fabricación, menor peso,
mayor flexibilidad que la porcelana y
mayor duración de hidrofobicidad.
TIPO NO CONDENSADOR.- Estas boquillas se caracterizan por no tener capacitores concéntricos para graduación del campo eléctrico, e construyen con aislamiento sólido y pueden ser aisladas con aire o gas. Se subdividen en:
Boquillas sólidas.- Están construidas
con un conductor central y envolvente de
porcelana o resina epóxica, en cada uno
de los extremos. Se utilizan en equipos
con voltajes menores a 35 kV, como por
ejemplo en transformadores de
distribución y en generadores de potencia.
Por lo reducido de los gradientes
eléctricos de trabajo, no requieren
graduación de campo. En
transformadores, el extremo inferior de la
boquilla se conecta directamente en el
conductor del devanado. Esta conexión
atraviesa internamente, tanto el
aislamiento interior, como exterior de
porcelana o resina epóxica. Entre los dos
aislamientos existe una brida de montaje,
para la fijación de la boquilla en el tanque
del transformador. Estas boquillas no
tienen referencia de tierra, por lo que en
caso de que se coloquen transformadores
de corriente en las mismas, se deberá
cuidar que su clase de aislamiento sea
igual al de la boquilla.
Boquillas aisladas en aire.- Son utilizadas únicamente con equipos aislados en aire y tensiones de hasta 35
3
kV. Estas boquillas son de tipo sólido en cuanto a su construcción y se utiliza aire a presión atmosférica entre el conductor y la envolvente aislante Una boquilla aire/aire tiene aislamiento en aire en ambos extremos y se usa normalmente en aplicaciones donde un extremo está expuesto a las condiciones ambientales externas y el otro se encuentra protegido de ellas. Al extremo expuesto a las condiciones ambientales se le denomina tipo exterior y al otro, tipo interior. El extremo externo debe tener una distancia de fuga considerable, para soportar la lluvia y la contaminación.
Boquillas aisladas en gas.- Utilizan gas
presurizado como medio aislante entre el
conductor central y la brida de montaje.
No tienen graduación capacitiva y utilizan
una pantalla aterrizada para el control de
los campos eléctricos (arreglo coaxial).
Algunos otros diseños utilizan un núcleo
con graduación capacitiva, hecho de una
película plástica compatible con el gas
SF6. Las boquillas aire/gas o aceite/gas,
son utilizadas generalmente en
subestaciones aisladas en gas SF6.
3.2. TIPOS DE TAPS EN BOQUILLAS
El “Tap” en boquillas tiene dos funciones
principales, servir como elemento exterior para
pruebas de diagnóstico y como divisor capacitivo
para medición o ambas. Su principio consiste en
conectar en su última o ultimas capas
graduadoras un perno metálico, que en operación
normal, puede estar aterrizado o flotado según
sea el caso. Para un mejor entendimiento, se
describen como sigue:
Tap De Pruebas.- Las conexiones del tap están hechas en la última capa conductora de la capacitancia graduada principal del aislamiento del núcleo. El aislamiento del tap incluye, el pequeño espacio entre la última capa conductora del núcleo y el manguito aterrizado de la boquilla y la brida de montaje. En condiciones normales de operación, este elemento está firmemente aterrizado y para pruebas de factor de potencia y capacitancia entre otras, permanece flotado (Ver fig. 2a). Boquillas modernas “tipo condensador”, usualmente son equipadas con este tipo de tap en rangos que van de los 15 a 69 kV, aunque esto no
es limitativo. Tap De Potencial.- Las conexiones del tap están hechas en varias capas conductoras desde el diámetro exterior de las capacitancias graduadas del aislamiento del núcleo. Una conexión permanente a tierra está hecha entre el manguito metálico aterrizado exterior y el extremo de la última capa conductora del núcleo. El aislamiento del tap incluye, el espacio entre la capa conductora interna por donde el tap de potencial es conectado, y la capa conductora externa permanentemente aterrizada del núcleo. En condiciones normales de operación, este elemento puede estar aterrizado o flotado, dependiendo si tiene o no conectado un dispositivo para medición y/o pruebas de factor de potencia y capacitancia entre otras. Este tipo de tap es usualmente instalado en boquillas de 69 kV y mayores, aunque tampoco es limitativo. (Ver fig. 2b). Algunos diseños especiales de boquillas llevan instalados ambos tipos de taps. Debido a las diferencias constructivas, obviamente existen diferencias en los valores de capacitancias C1 y C2 entre ellas mismas y entre diferente tipo de tap; de igual forma en las tensiones de prueba. Esto es como sigue:
La capacitancia C2 de boquillas con taps de potencial puede ser del orden de diez veces más grande que la capacitancia de boquillas C2 con taps de prueba.
Para boquillas con taps de prueba, las capacitancias C1 y C2 son aproximadamente iguales.
Para boquillas con taps de potencial, la capacitancia C2, es aproximadamente diez veces más grande que la capacitancia C1.
La tensión sugerida para pruebas para C1
en ambos casos es de 10 kV.
La tensión sugerida para pruebas de C2
en boquillas con tap de pruebas es de 0.5
kV.
La tensión sugerida para pruebas de C2
en boquillas con tap de potencial es de
2.0 kV.
LAPEM ha tomado como voltajes
normalizados para las pruebas del aislamiento
principal de las boquillas C1, 10 kV; y para el
aislamiento del tap de potencial o de prueba un
voltaje de 500 volts. Pero se considera tomar en
cuenta los voltajes señalados por cada uno de los
fabricantes de las boquillas, con la finalidad de
verificar en forma más correcta la degradación de
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los aislamientos involucrados.
4. FACTORES QUE AFECTAN LAS PRUEBAS De acuerdo con IEEE Std C57.19.00/01, las boquillas tipo condensador de 115 kV y mayores, normalmente incluyen las capacitancias principal C1 y de tap C2. Las cuales dependen principalmente de su diseño y de las características de su aislamiento. Por lo tanto, el factor de potencia y los valores de capacitancia de cada uno de estos aislamientos bajo circunstancias normales, no deberían estar muy afectados por factores externos. Los factores que pueden afectar significativamente las mediciones son:
Contaminación y humedad en el aceite
Temperatura y humedad ambiental
Caminos resistivos a tierra acoplados capacitivamente como estructuras soporte, cajas de madera húmedas,
resistencia entre la brida de montaje de la boquilla y el tanque del transformador
Efecto de cercanía de otros objetos. Esto tiene que ver con ciertos diseños de tap`s en que los valores medidos comparados contra los de placa tienen diferencias mayores a los límites generales
Errores de medición durante las pruebas
Bajo ciertas condiciones y sobre todo para C2, contaminación de la porcelana/aire
5. TECNICAS DE PRUEBA APLICABLES A
BOQUILLAS DE ALTA TENSIÓN Las boquillas de alta tensión deben ser inspeccionadas periódicamente, en intervalos no mayores de 5 años según su tipo. Las boquillas de tensiones menores deberán ser probadas, por si existiera algún indicio de deterioro y las que lo muestren en intervalos de 6 meses a 1 año y ser retiradas de servicio, si las pruebas indican alguna condición de riesgo.
5.1. CLASIFICACIÓN DE PRUEBAS A
BOQUILLAS
Todas las pruebas en general, solo se mencionan para su conocimiento, ya que este trabajo se concentra específicamente en los datos comparativos de aceptación de pruebas en campo, contra las de fábrica; es decir, Factor de potencia y capacitancia de C1 y C2, Collar caliente y Descargas parciales.
PRUEBAS EN FÁBRICA
Pruebas prototipo.- Se aplican solo a un lote representativo de cierto modelo o tipo de boquilla que nos permita confirmar los cálculos de diseño y sus límites operativos
Pruebas Dieléctricas a la Tensión de Aguante: Impulso de Rayo, Impulso de maniobra y Descargas parciales
Pruebas Mecánicas: Hermeticidad y Cantiliver
Pruebas Térmicas: Estabilización de temperaturas
Pruebas rutinarias.- Se aplican a todas y cada una de las boquillas para su aceptación.
Facto de potencia (Tan &) y capacitancia
Descargas parciales
Tensión de aguante del Tap
Hermeticidad
Figura 1. Partes principales de una boquilla de transformador
Figura 2. Diferencias básicas entre boquillas con tap de Prueba y de potencial
5
PRUEBAS EN CAMPO
Rutinarias.- Se aplican a todas las boquillas bajo un programa de mantenimiento.
Inspección visual
Resistencia de aislamiento en CD
Facto de potencia (Tan &) y capacitancia
Descargas parciales
Pruebas de collar caliente
Especiales.- mediciones de tecnología moderna y que no están normalizadas
Medición de gases disueltos en el aceite
Termografía
Detección de humedad en el aceite
6. COMPARATIVA DE CRITERIOS DE ACEPTACION Y ANALISIS DE RESULTADOS
6.1. CRITERIOS DE ACEPTACIÓN
NORMALIZADOS
Para fines de evaluación, el Factor de potencia FP y el Factor de disipación Tan &, cuando son cercanos a 1.0 %, se consideran equivalentes
En cuanto a los criterios de aceptación para las pruebas en fábrica de IEEE e IEC, solo se consideran los referentes a Factor de disipación (tan &) y descargas parciales, los cuales se muestran en las tablas 1,2,3 y 4
Los criterios de aceptación para las pruebas en campo fueron tomados del IEEE Std. 62-1995
La tabla 5 muestra un resumen de estos criterios
6..2. DIFERENCIAS EN LA NORMATIVA DE
PRUEBAS
Existen diferencias de valores esperados entre norma (ver tablas)
Existen diferencias de fabricación, dependiendo de qué normativa se utilizó en cuanto kV BIL y tensión de trabajo (ver tablas 6 y 7)
Según IEEE, Todas las Boquillas con más de 350 kV BIL deberán contar con un electrodo tipo Potencial. Boquillas de 110 kV a 350 kV BIL Terán un electrodo de prueba.
IEC Requiere electrodo de ensayo en
boquillas de transformador con tensión nominal de 72.5 kV y superior. No requiere tap de potencial en las boquillas arriba de 72 kV; IEEE si, requiere.
Diferencias de fabricación en capacitancias de C2 entre IEEE e IEC, del orden de 10 a 1
6..3. LÍMITES DE FABRICANTES DE BOQUILLAS
La tabla 11 muestra los límites marcados por fabricantes para boquillas nuevas
6..4. EXPERIENCIAS DE USUARIOS
Ciertos usuarios reportan irregularidades en las mediciones de campo contra los datos de placa de algunas boquillas, encontrándose diferencias pequeñas y grandes. ¿es esto aceptable? (ver tablas 8 y 9)
Otro grupo de usuarios reporta diferencias de capacitancias entre boquillas del mismo rango de 400 hasta 10,000 pF (ver grafico 1)
6..5. RECOMENDACIONES GENERALES Y
GUÍAS DE PRUEBA
Las mediciones de FP de C1, se deben corregir a 20
0C
La mayoría tiene un factor de disipación de 1%
Las pruebas de aislamiento del tap no se corrigen por temperatura
Compare los resultados obtenidos con el valor medido en fabrica
Compare los resultados con boquillas similares, medidas en la misma sesión de prueba
Si los resultados son el doble del conocido(o de unidades medidas al mismo tiempo) es necesario investigar. Un pequeño un pequeño incremento puede ser crítico en el caso de boquillas envejecidas y que han tenido un comportamiento estable del factor de disipación del tap por un largo tiempo
Un alto factor de potencia de C2 puede ser indicativo de deterioro o contaminación del fluido aislante en la cámara principal de la boquilla.
Un factor de potencia alto de C2 o las perdidas en watts/miliwatts fluctuantes pueden ser indicativas de un defecto de aislamiento del tap el cual, si se rompe,
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podría causar que el fluido en la cámara principal fluye por la tapa del tap o se vacié cuando esta sea retirada. También puede ser indicativo de la existencia de una conexión deficiente entre el tap y el papel metálico del electrodo
Las mediciones de collar caliente no son normativas, pero son útiles y arrojan información suficiente para la toma de decisiones
La prueba de resistencia de aislamiento no es confiable en la detección temprana de la contaminación en boquillas. Cuando el deterioro de la mima puede ser detectado por la resistencia de aislamiento de CD, es una indicación de que la boquilla se encuentra en un estado avanzado de deterioro y que requiere un mantenimiento inmediato.
La determinación de gases disueltos en el aceite por cromatografía, tampoco está normalizada. En la tabla 10 se muestra una guía tomada de un grupo de expertos de CIGRE.
El análisis de gases disueltos en el aceite, es una herramienta para el diagnóstico y detección de fallas incipientes de equipos eléctricos, que utilizan papel impregnado en aceite como aislador. Este sistema aislante, utilizado en la manufactura de boquillas, genera gases al ser sometido a esfuerzos eléctricos y térmicos.
Para realizar esta prueba, se requiere una muestra de aceite del interior de la boquilla. Aquéllas que no tengan una válvula de extracción de aceite, no son susceptibles de esta prueba, ya que al desarmar la boquilla para tomar la muestra, puede provocar un daño irreversible.
Algunos de los gases disueltos en el aceite pueden ser: hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, metano, etano, etileno y acetileno, monóxido de carbono y dióxido de carbono,
El resultado del análisis de los gases puede ser interpretado según las normas o por niveles de aceptación, definidos por el fabricante, esto
Como se mencionó anteriormente, por el tipo de gas que presente en el aceite, se puede saber que condición lo ocasiona, como por ejemplo: el dióxido y monóxido de carbono son usualmente producidos
por el envejecimiento del papel. La presencia de metano, etileno y etano, pueden ser el resultado del rompimiento del papel y el aceite. La ausencia de acetileno e hidrógeno confirman la ausencia de arcos eléctricos.
La tangente de perdidas es otra forma de medir la calidad del aislamiento y en valores cercanos a 1% es equivalente al factor de disipación.
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7. Ejemplo de Resultados C1 y C2
Influencia de condición de las boquillas en las
pruebas generales
Boquillas de Bajo Voltaje – GE Tipo LC 25 kV
8. DETECCIÓN DE MODOS DE FALLA EN BOQUILLAS
Defecto Modo de
Falla Detección
Deficiente impregnación
Ionización critica
cuerpo capacitivo;
Ingreso humedad, aire; Perforación
Aceite saturado de gas;
Factor de potencia y capacitancia
Envejecimiento aislamiento; Explosión
Migración de cobre; Inestabilidad térmica del
papel/aceite
Descargas parciales
Sobrecalentamiento
dieléctrico;
Incremento localizado
de pérdidas dieléctricas
DGA
Formación de cera";
Ionización incipiente
Perforación
8
Tabla 1 Criterios de aceptación para pruebas en
Fabrica según IEEE Std C57.19.01-2000 Nota: Solo se menciona valores para C1
Tipo de aislamiento en
boquillas
C1 ó C Valores Tan e
incrementos de Tan
Valores a
1,05 Um /
Aumento entre
1,05 Um / & Uma
Papel impregnado de aceite
0,007 0,001
Papel impregnado de resina
0,007 0,001
Resina adherida al papel
0,015 0,004
Película impregnada de Gas
0,005 0,001
Gas 0,005 0,001
Resina moldeada
0,015 0,004
Combinado
b b
Otra
a No se aplica a las boquillas cuando Um ≤ 36 kV.
b El proveedor deberá indicar los valores
Tabla 2 Criterios de aceptación para pruebas en
Fabrica según IEC Std 60137-2003-08 Nota: Solo se menciona valores para C1
C1 ó C F.P. y limites de Capacitancia
Tipo de
Aislamiento de boquillas
C1 ó C F.P. y limites de Capacitancia
Factor de Potenciaa Capacitancia
Limite(%) Cambio
aceptableb
Cambio aceptable (%)
c
Papel Impregnado de aceite
0.50
+0.02/-
0.04
±1.0
Papel Impregnado de résina
0.85
±0.04
±1.0
Resina adherida al papel
2.00
±0.08
±1.0
Otros Aislamientos
1.00 ±0.04 ±1.0
Solido N/A ---- ----
a Corregida a 20°C.
b La diferencia algebraica de factor de potencia
(expresada en porcentaje), medido a 10 kV o en la
tensión máxima L-G antes y después de la prueba de
tensión de aguante debe estar dentro de los límites
especificados. Por ejemplo, si el factor de potencia de
la boquilla de papel impregnado de aceite es de
0,30% antes de la prueba, el factor de potencia
máximo aceptable después de la misma sería de
0,32%. c
El % de cambio en la capacitancia presente
después de la prueba de tensión de aguante basado
en el valor inicial debe estar dentro de los límites
especificados. Las mediciones se realizarán a 10 kV o
en tensión máxima L-G.
9
Limites para la medición de DP´s
Tipo de Aislamiento de boquillas
A 1.5 veces la tensión máxima c
L-G (pC or µV)
Papel Impregnado de aceite, 10
Papel Impregnado de résina 10
Resina adherida al papel 100
Otros Aislamientos 25
Solido 50d Tabla 3 Criterios de aceptación para pruebas en
Fabrica según IEEE Std C57.19.01-2000
Tabla 4 Criterios de aceptación para pruebas en
Fabrica según IEC Std 60137-2003-08
Tabla 5 Resumen de valores de aceptación para pruebas
en Fabrica y en campo
BIL(kV) 200 350 650 900
kV 34.5 69 138 230
Tabla 6 Tablas De Correspondencia Entre BIL y
Tensiones Nominales para Equipos < 300 kV Según IEEE
Tipo de aislamiento en
boquillas
Cantidad máxima de descarga pC medido a
Uma 1,5 Um /
b 1,05 Um /
Papel impregnado de aceite
10 10 5
Papel impregnado de resina
10 10 5
Resina adherida al papel
c ---- 250 100
Con capas de metal
d d 300
Película impregnada de Gas
10 10 5
Gas --- 10 5
Resina moldeada --- 10 5
Combinado
d
Otra
d
a Solo se aplica para boquillas de transformador.
b Para boquillas de interruptores, las cantidades de descarga se puede medir con un voltaje menor, sobre la base de un acuerdo entre el comprador y el proveedor. c Para boquillas de papel adherido con resina para el uso en los transformadores de potencia, bajas cuantidades de descarga puede ser acordadas entre el comprador y el proveedor. d Los valores máximos permisibles de descargas deberán ser acordado entre el comprador y el proveedor.
Valores de aceptación para C1 y C2
Magnitud a evaluar
Límites y cambios para C1
Límites
Cambio
aceptable
Fabrica (%)
Campo (%)
Fabrica (%)
Campo (%)
FP / Tan &
0.5 – 2.0 a
≤ 1.0 b
-0.04 / +0.08 a
≤ 50
Capacitancia Dato de
placa
Dato de
placa
+/- 1.0
a
+/- 10 c
Descargas parciales (pC)
10 -100 5 – 300
a - - -
Límites y cambios para C2
FP / Tan & -
0.5 – 1.0 a hasta
2.0 -
En algunos casos
hasta 2 veces a
Capacitancia
Dato de
placa
Dato de placa
- +/- 10 c
a Varia según la norma a aplicar y/o fabricante
b Referencia tomada de IEEE 62-1995
c
Referencias de Doble, fabricantes y/o experiencias de
usuarios
10
BIL (kV)
170
250
325
380-450
450-550
450-650
550-750
650-1050
kV 36 52 72.5 100 123 145 170 245
Tabla 7 Tablas de Correspondencia entre BIL y
Tensiones Nominales para Equipos < 300 kV Según IEC
Tipo de Boquilla
kV Cap. C2 de Placa
Cap. medida
Dif. % Dif
A 138 7,660 7,664 3.90 0.1%
B 138 7,610 7,614 4.30 0.1%
C 196 10,500 10,507 7.00 0.1%
D. 138 7,580 7,588 7.50 0.1%
E 138 9,050 9.062 12.20 0.1%
F 138 5,921 5,940 18.70 0.3%
G 138 250 298 48.30 16.2%
H 138 282 344 62.49 18.1%
I 196 282 344 62.49 18.1%
J 138 316 391 75.38 19.3%
K 138 250 489 239.4 48.9%
L 138 266 570 303.5 53.3%
Tabla 8 Boquillas con diferencias grandes entre
datos de placa y valores medidos
Nameplate C2 Capacitance Measured C2 Capacitance
Grafico 1 Boquillas con capacitancias C2 diferentes
Gases
Disueltos
Con 5 años
de
servicio
Con 10
años de
servicio
IEC
SC36A
Working
Group
Hidrógeno 8 37 100
Metano 7 16 30
Etano 10 25 50
Etileno 1 3 30
Acetileno 0 0 2
Monóxido de carbono
45 65 1000
Dióxido de carbono
140 240 3000
Tabla 10 Concentración típica de gases disueltos
en el aceite
11
Tabla 11 – Limites de fabricantes de Boquillas para el
F.P. (Factor de Potencia)
9. CONCLUSIONES
La importancia de realizar una evaluación adecuada de las boquillas de alta tensión en los transformadores de potencia; aplicando de forma correcta los procedimientos de pruebas existentes, es de consecuencias transcendentales ya que la experiencia de fallas de boquillas y sus
consecuencias catastróficas, han causado grandes daños económicos para CFE. Llevar los registros adecuados en forma gráfica, comparando los resultados de los datos de fabrica con los de las mediciones subsecuentes durante la vida del transformador, va de la mano con el propósito de detectar oportunamente cambios significativos que proporcionan elementos de decisión en el diagnostico de las boquillas. Los puntos aquí discutidos, consideran lo que el autor ha recopilado en documentos que tratan sobre el tema, procedimientos de CFE, propios de la oficina de sistemas eléctricos, normativa internacional, recomendaciones de fabricante y la experiencia propia en el área de pruebas de diagnóstico y aislamiento a equipo de potencia. 10. REFERENCIAS [1]. Std. IEEE C57.19.00 – 1991 Requerimiento
generales estandarizados y procedimiento de pruebas Boquillas de alta tensión externos
[2]. Std. IEEE C57.19.01 – 2000 Desempeño estandarizado características y dimensiones para Boquillas de alta tensión externos
[3]. Std. IEEE 21-1976 - IEEE General Re-quirements and Test Procedure for Outdoor Apparatus Bushings
[4]. Std. IEEE 62-1995 – Guia para pruebas de diagnóstico en campo de Transformadores llenos de aceite, Reactores y reguladores
[5]. Std. IEC 60137-2003-08 Boquillas aisladas de CA arriba de 1000 V
[6]. Procedimiento K3332.327 Procedimiento para pruebas de Boquillas de alta tensión de transformadores
[7]. Procedimiento CFE MPSE3-04”Puesa en servicio de transformadores de potencia de 10 MVA y mayores con tensione de 115 KV
[8]. Manual de transformadores y reactores de potencia tomo I segunda edición. CFE TRANSMISION
[9]. Manual para la prueba de Doble aislamientos eléctricos por la pérdida dieléctrica y factor de potencia
[10]. TESTING AND MAINTENANCE OFHIGH-VOLTAGE BUSHINGS Manual of Westinghouse Outdoor Bushings Technical Data 33-360.
[11]. Apparatus Bushing Reference Book, Gen-eral Electric Co., Bulletin GET- 2525.
[12]. NEMA Publication No. 107-1964, Reaffirmedby NEMA 1976 - Methods of Measurement of Radio Influence Voltage (RIV) of High-Voltage Apparatus, National
Boquillas (Se omite
narca)
Tipo y
clase de Boquillas
F.P. inicial de las boquillas nuevas
F.P. peligroso valuado
en 20 EC (%)
B001
A 6.0 8.0
B 10.0 12.0
F 1.5 2.0
L 3.0 4.0
LC 2.5 3.5
OF 2.6 6.0
S 3.5 6.0
U 1.0 1.5
B002 POC 0.5
PRC 0.7-1.2
B003 ODOF G L
1-10
F.P. inicial = 22
B004
ODOF G L
2-4
F.P. inicial = 16
B005
Clase GK Tipo C
0.4-0.6
Clase LK Tipo A
0.6-0.7
B006r
P PA PB
0.5
1.0
B007
D 6.0
O 1.4
OCB & Inst. Trans.
69-Kv y por debajo
3.5
OCB & Inst. Trans.
92-Kv a 138-kV
2.8
Potencia y Distribución ODB & 161-kV a 288-kV
2.0
12
Electrical Manufacturers Association, 2101 L Street NW, Washington, D.C. 20037.
[13]. Hubert, Charles L., Preventive Maintenanceof Electrical Equipment, McGraw-Hill Book Co., New York, N.Y., 1969. (FIST)
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BIOGRAFIA
Nicolás León Rivera.
Egresado como Ingeniero Industrial Eléctrico del Instituto Tecnológico de Cd. Guzmán, Jalisco, actualmente
aspirante al título de Maestro en ingeniería eléctrica, énfasis en transformadores de potencia. Experiencia laboral de 29 años en CFE-LAPEM, ejerciendo diversos puestos en el Área Eléctrica en la oficina de Puesta en Servicio de Centrales Generadoras; participación de 10 años aproximadamente como ingeniero de pruebas de diagnostico y aislamiento a equipos eléctricos de potencia. Autor de varios artículos referentes a pruebas de diagnóstico y aislamiento para Generadores y transformadores y miembro de los comités de especialistas en ambos rubros. Actualmente es Jefe de la Oficina de Sistemas Eléctricos del LAPEM, función que lleva a cabo desde hace 10 años.