La importancia del ensayo de tangente delta en transformadores a 1 Hz

Hoy vamos a hablar sobre un tema importante en la industria de los transformadores: la medición del factor de potencia disipación a la frecuencia de 1 Herzio en aislamientos impregnados. El ensayo de tangente delta, también conocido como ensayo de factor de disipación, es una prueba crítica que se realiza en los transformadores para evaluar su rendimiento. En este artículo, vamos a explorar la importancia de esta prueba y su impacto en la toma de decisiones en la industria.

El ensayo de tangente delta es una medida de la pérdida de energía en el aislamiento del transformador. Esta pérdida se debe a factores como la humedad, la contaminación y la degradación del aislamiento. El ensayo de tangente delta se mide mediante una serie de pruebas que evalúan la capacidad del aislamiento para retener la energía eléctrica y evitar la disipación.

En este post, vamos a profundizar en los detalles de las pruebas del ensayo de tangente delta y su relación con el factor de potencia. También vamos a hablar sobre los diferentes métodos de medición del ensayo de tangente delta en los transformadores, incluyendo la prueba de gran espécimen y la prueba de espécimen a tierra.

Además, vamos a explicar los pasos que se deben seguir antes de realizar la prueba, como verificar la conexión a tierra del transformador, comprobar los datos de la placa, y retirar las conexiones de las barras y cables de las bornas.

Finalmente, hablaremos sobre la importancia del ensayo de tangente delta en la evaluación del rendimiento de los transformadores y en la toma de decisiones en la industria. Si estás interesado en aprender más sobre el ensayo de tangente delta y su impacto en la industria de los transformadores, ¡sigue leyendo este artículo!

Debilidades en la celulosa

Las principales debilidades de esta combinación de elementos agua y papel, son la inestabilidad química del aceite y la degradación irreversible de la celulosa. Una vez que la celulosa comienza a degradarse, es prácticamente imposible regenerarle.

Características técnicas

• Balance adecuado de las propiedades eléctricas y térmicas del papel y aceite.
• Confiabilidad en diseño en un rango adecuado de estabilizaciones eléctricas, mecánicas y térmicas.
• Resistencia a los agentes de degradación en el elemento del transformador.
• Prolongada vida útil si se opera y mantiene adecuadamente.

Importancia del factor de potencia de disipación

Importancia del factor de potencia de disipación: Es crucial verificar que el factor de potencia de disipación no varíe con el voltaje. Aunque no hay una regla específica para las variaciones máximas, es importante observar la tendencia. Los instrumentos modernos pueden determinar con precisión si hay cambios en el factor de potencia. Se recomienda que sea bajo, entre 0.05 y 0.1 durante las pruebas de comisionamiento.

Condiciones para un buen estado de los devanados impregnados en aceite dieléctrico:

1. El factor de potencia de disipación debe tener un valor bajo o adecuado.
2. El factor de potencia no debe variar con el voltaje.

Estas condiciones son necesarias para verificar en una medición del factor de potencia o disipación de un elemento impregnado, ya sea en un buje (bushing) o en el aislamiento principal del transformador.

Análisis de respuesta en frecuencia: Para garantizar que se evalúe todo el aislamiento del transformador, sería conveniente incorporar el devanado de regulación en la prueba. Esto mejora la sensibilidad del resultado.

Normativas para el mantenimiento de transformadores

Normas internacionales:

La IEEE C57.152, que es la guía de mantenimiento de transformadores de la IEEE. Esta norma establece los procedimientos y recomendaciones para la medición y el análisis de los factores de disipación de potencia en elementos impregnados.

La norma IEEE 57-12-200, publicada en 2022, establece procedimientos y recomendaciones para la medición y análisis de los factores de potencia y capacitancia en transformadores y bujes. Para las temperatura de referencia podemos tomarlo así: La temperatura a asignar a un buje en prueba es el promedio entre la temperatura del aceite del transformador y la temperatura ambiente. Los valores establecidos por las normas y referencias de la frecuencia de red se indican típicamente a 20 grados Celsius.

Evaluación de resultados en transformadores: Existen diferentes criterios para evaluar los resultados de las pruebas, pero en general, el factor de potencia o tangente delta está en el orden del 1% para la mayoría de los transformadores sumergidos en aceite (otras normas para trafos de tipo distribución permiten hasta un valor de 3 MTS).

Bushings – Bujes – :
La norma IEEE C57 152 no establece valores específicos para bujes, pero la norma IEEE 5701 indica que el valor máximo del factor de potencia puede ser del 0.5% para bujes nuevos. Esta norma está orientada principalmente a pruebas de aceptación en bujes.

Reemplazo de bujes:

Si se encuentra un buje con un factor de potencia superior al 10% en la capacidad medida, la norma IEEE 445 recomienda su reemplazo.

Informe Jinko 755: Este informe, publicado en 2019, aborda principalmente el análisis de la condición de los bujes y propone una tabla que permite evaluar su estado. Sin embargo, sigue siendo un tema complejo, ya que requiere que los valores del factor de potencia de disipación se corrijan o midan a 20 grados Celsius.

Corrección de temperatura: La relación de Rhenius es una herramienta matemática que se utiliza para aplicar correcciones de temperatura en las mediciones del factor de potencia.

Existen modelos y herramientas, con patente y desarrollados por Megger, como el ITC (Individual Temperature Correction), que permiten corregir eficientemente el factor de potencia delta y mostrar el verdadero valor de la tangente Delta del activo medido independiente del clima, ubicación o desgaste logrando mejoras a la tabla de corrección por temperatura que no ve más variables que la misma temperatura.

La variación del factor de potencia o disipación con la temperatura puede ser sustancial y errática, por lo que no existe una curva de ajuste universal para todos los casos. La norma IEEE 57-12-90 sugiere medir a 20 grados Celsius para minimizar las variaciones.

En el diagnóstico de transformadores y bujes, las mediciones en banda estrecha (1 a 500 Hz) y banda ancha (0.1 mHz a 1 kHz) proporcionan información sobre el estado del aislamiento sólido y líquido. Las mediciones de factor de potencia a 1 Hz, conocidas como “narrow band”, ofrecen un diagnóstico avanzado y sensible, aunque aún no existen normas específicas para su interpretación.

En este artículo, analizamos casos prácticos de transformadores y bujes sometidos a pruebas de factor de potencia y correcciones de temperatura. Exploramos cómo interpretar y ponderar los resultados para determinar el estado del aislamiento y decidir si es necesario realizar investigaciones adicionales o reemplazar el equipo.

¿Se pueden obtener diferentes respuestas a 1 Hz que a la frecuencia de red?

1. A pesar de tener un factor de potencia adecuado a una frecuencia de red (60 Hz para El Salvador), las mediciones de banda estrecha y ancha pueden mostrar que el papel está muy húmedo y el aceite esté en mal estado, lo que requeriría tratamiento adicional que no podríamos ver con un ensayo a 15 Hz o a 60 Hz y que si se podría ver claramente a 1 Hz.
2. Las pruebas a 1 Hz revelan problemas en el aceite anticipadamente, lo que indica la necesidad de un proceso de recirculación de aceite o su reemplazo directo, hay otros equipos en el mercado que pueden llegar a 15 Hz ya que la escala es logarítmica a 1Hz se tienen más del doble de información, la electrónica para poder leer a 1Hz no es sencilla y solo equipos de última generación pueden leerlos.
3. Hay veces que en frecuencia de red se pueden tener dudas, por eso se sugiere realizar un estudio de banda ancha o corta pero que llegue a 1Hz para saber que el papel como el aceite estén en condiciones óptimas, lo que indica que no se requería ningún proceso de mantenimiento adicional, eso si seria un gran ahorro.
4. En bushings o buje de papel impregnados en aceite: Las mediciones en banda estrecha y ancha generalmente muestran resultados complementarios, los puntos de los gráficos no saltan se mantienen con una tendencia, lo que indica que las pruebas no se reemplazan entre sí, sino que se complementan para un diagnóstico completo, por lo que es idóneo añadir los estudios a 1Hz al no tenerlos.

En conclusión:

Las pruebas de factor de potencia y técnicas de respuesta eléctrica en banda estrecha, como en banda corta llegando a 1 Hz, han demostrado ser muy efectivas para diagnosticar la calidad del aislamiento en transformadores y bushings (bujes) de manera amplia y se complementan muy bien.