Ensayos de factor de potencia a 1 Hz: sensibilidad avanzada con mínima complejidad

Resumen Ejecutivo

La medición de factor de potencia/factor de disipación (FP/FD) a 1 Hz complementa la prueba tradicional a 50/60 Hz, elevando significativamente la sensibilidad frente a degradación del aislamiento. Esta técnica se integra con el mismo conexionado y añade poco tiempo a la rutina, aportando una validación inmediata y una tendencia más robusta para transformadores y bushings.

Introducción

Las pruebas de FP/FD a frecuencia de línea son un pilar en la evaluación del aislamiento de equipos sumergidos en líquido, como transformadores y bushings. Sin embargo, su carácter monofrecuencia puede ocultar degradaciones incipientes. Incorporar una segunda medición a 1 Hz durante la misma sesión ofrece un “segundo punto” en el espectro dieléctrico que mejora la discriminación entre humedad en celulosa y conductividad del aceite, aumenta la sensibilidad a defectos y reduce falsos negativos, sin penalizaciones relevantes de tiempo ni logística.

Fundamentos técnicos de medir a 1 Hz

• Respuesta dieléctrica por frecuencia:
  • Entre 10 y 100 Hz, los sistemas inmersos en aceite suelen mostrar una respuesta casi lineal cuando las pérdidas son bajas.
  • Entre 1 y 10 Hz, el sistema es al menos 10 veces más sensible a degradación del aislamiento; pequeñas variaciones de humedad/conductividad se reflejan con mayor amplitud en el FP/FD [ID 2].
• Frecuencia de transición:
  • Existe una frecuencia resonante (de transición) que depende de la temperatura, materiales y nivel de contaminación. A menor frecuencia, aumentan las pérdidas y la dispersión; por ello 1 Hz es un “punto sensible” para detectar cambios sutiles [ID 2].
• Dependencia térmica:
  • La variación del FP a 50/60 Hz con la temperatura es pequeña comparada con la variación a 1 Hz. Esto hace que 1 Hz sea más informativo pero exige corregir a temperatura de referencia con técnicas adecuadas (ver ITC) [ID 2, ID 3].

Instrumentación, configuración y flujo de prueba

• Instrumento y rango:
  • Plataformas como DELTA4000 permiten medir de 1 a 505 Hz con hasta 12 kV, sin accesorios adicionales y con el mismo conexionado de 50/60 Hz [ID 4].
• Modo recomendado de prueba:
  • “Frecuencia de línea + 1 Hz con ITC” en la plantilla de PowerDB. Alternativamente, “NB DFR” (banda estrecha) para ampliar a múltiples puntos entre 1 y 505 Hz si se requiere mayor resolución [ID 4].
• Datos de placa y tensiones de ensayo:
  • Complete nombre de placa, tensiones nominales, temperatura ambiente y del aceite. El software ajusta tensiones y aplica corrección de temperatura individual (ITC) en forma automática [ID 4].
• Conexiones típicas (transformadores):
  • CH (HV–tierra), CL (LV–tierra) y CHL (HV–LV): ejecute FP/FD a 50/60 Hz y añada 1 Hz en el mismo montaje.
  • Bushings: mediciones individuales con las mismas conexiones utilizadas en FP de línea [ID 4].
• Tiempo de prueba:
  • Añadir 1 Hz no implica un aumento significativo del tiempo total respecto a la medición convencional; es un complemento práctico a la rutina [ID 2, ID 4].

Corrección de temperatura: ITC (Individual Temperature Correction)

• Por qué es clave:
  • Para comparar tendencias, los resultados deben referirse a una temperatura base (p. ej., 20 °C). ITC evita el uso de tablas genéricas y aplica una corrección derivada de la respuesta dieléctrica del activo, más representativa de su condición real [ID 3, ID 4].
• No es constante:
  • El factor de corrección cambia si cambia la condición del aislamiento (humedad en papel, conductividad del aceite). Por ello, ITC se recalcula en cada campaña y mejora la confiabilidad de la tendencia [ID 3].

Criterios de evaluación y diagnóstico

• Lecturas clave:
  • Además de %FP/FD, observe capacitancia, pérdidas en vatios y corriente de prueba; todos aportan contexto a la condición del aislamiento [ID 2].
• Comparación 50/60 Hz vs 1 Hz:
  • Una elevación incipiente a 1 Hz, con valores aún “normales” a 50/60 Hz, sugiere humedad inicial en celulosa o aumento de conductividad del aceite. Es una alerta temprana para acciones preventivas [ID 2, ID 4].
• Visualización y semáforo:
  • PowerDB entrega evaluación codificada por colores para línea y 1 Hz (post-corrección), simplificando la toma de decisiones en campo [ID 4].
• Tendencias y referencias:
  • Tratar el 1 Hz como punto adicional de referencia en la serie histórica mejora la sensibilidad del trending y la detección de desviaciones sutiles [ID 2].

Consideraciones de seguridad y preparación

• Aislamiento y puesta a tierra:
  • Desenergice, aísle del resto de la subestación y asegure una puesta a tierra sólida del equipo bajo prueba para lecturas confiables y seguras. Evite acoplos a equipos adyacentes que contaminen la medición [Análogo a buenas prácticas descritas para interruptores en ID 0/6].
• Condiciones ambientales:
  • Registre temperaturas (ambiente/aceite) y confirme integridad de conexiones y limpieza de superficies aislantes antes de medir.

Aplicaciones prácticas

• Transformadores de potencia (SAT y mantenimiento):
  • Integre 1 Hz en CH, CHL y CL. Beneficios: detección temprana de incremento de humedad en celulosa y cambios en la conductividad del aceite; validación inmediata cuando el FP a 50/60 Hz es dudoso [ID 2, ID 4].
• Bushings OIP, RIP y RIS:
  • Los bushings (especialmente OIP) son candidatos ideales: 1 Hz mejora la detección de defectos de fabricación/instalación y degradaciones incipientes, con el mismo montaje de prueba [ID 4].
• Validación rápida en campo:
  • Cuando el FP a línea está en el límite, un segundo punto a 1 Hz aporta certeza sin repetir conexiones ni agregar hardware; acelera decisiones operativas [ID 2, ID 4].
• Flujo sugerido de incorporación a la rutina:
  • Configurar plantilla “Línea + 1 Hz con ITC”.
  • Ejecutar FP/FD a 50/60 Hz y 1 Hz en cada configuración (CH, CL, CHL; y bushings).
  • Revisar semáforo y parámetros auxiliares; aplicar ITC a 20 °C.
  • Documentar y comparar con histórico; programar acciones si 1 Hz muestra tendencia al alza aun con 50/60 Hz estable.

Conclusiones Clave

• Medir FP/FD a 1 Hz, además de 50/60 Hz, incrementa la sensibilidad al deterioro del aislamiento y reduce la ambigüedad diagnóstica sin complicar logística ni aumentar significativamente el tiempo de prueba.
• La corrección ITC basada en la respuesta dieléctrica del propio activo es esencial para comparaciones válidas y tendencias confiables.
• Transformadores y bushings se benefician directamente: 1 Hz funciona como alerta temprana de humedad en celulosa y cambios de conductividad del aceite, y como validador inmediato de lecturas a frecuencia de línea.
• Implementar “Línea + 1 Hz con ITC” es una mejora de alto impacto y bajo costo operativo para los programas de pruebas rutinarias.

Fuentes de la Base de Conocimiento

• [ID 2] Robalino D., Oppedisano V., Petroff K. Evaluación de la condición de aislamiento: mejora del FP/FD de rutina con mediciones entre 1 y 505 Hz y sensibilidad superior de 1–10 Hz.
• [ID 4] Megger. Nota de Aplicación DELTA4000 – FP/FD a 1 Hz, ITC y NB DFR; integración en PowerDB, misma conexión que 50/60 Hz y evaluación tipo semáforo.
• [ID 3] IDAX322 – DFR en campo: corrección individual de temperatura (ITC), dependencia con condición del aislamiento y lineamientos de análisis.