Localizar la falla

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Aplicación
Aplicación
Localizar la falla
Diagnóstico completo de
un generador hidráulico
Los generadores se emplean para generar energía eléctrica. El
hecho de que presenten alguna falla significa pérdida de producción y, por consiguiente, pérdida de ingresos para el operador. Tanto el mantenimiento como el diagnóstico de la funcionalidad del sistema desempeñan una función importante para
evitar fallas imprevistas. Tras un largo periodo de inactividad,
se realizaron mediciones eléctricas de diagnóstico en un generador hidráulico antiguo con una tensión nominal de 6 400 V y
una potencia de salida de 5 400 kW para garantizar un funcionamiento ininterrumpido.
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Aplicación
El aislamiento principal del devanado del estator de los
generadores tiene solo unos pocos milímetros de grosor.
DIRANA
Se mantiene fino para encajar tanto cobre como sea po-
> Reduce a la mitad el tiempo típico de
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prueba al combinar métodos de rango de
sible en la ranura del estator y para ofrecer el mejor des-
tiempo y frecuencias (PDC y FDS)
empeño posible sin dejar de mantener sus dimensiones
> Determinación automática del
exteriores compactas. Un arco en el aislamiento principal
durante el funcionamiento tendría fatales consecuencias.
contenido de humedad sin necesidad de
Es por eso por lo que inspeccionar el aislamiento del de-
conocimientos expertos
> Correcto cableado gracias a detallados
vanado desempeña una función muy importante durante
diagramas del cableado
las mediciones eléctricas de diagnóstico.
> Sin sobrestimación del contenido de
Prueba de humedad
humedad debido a la compensación
Antes de aplicar altas tensiones de prueba al aislamien-
exclusiva de productos de envejecimiento
to, es muy importante asegurarse de que esté seco.
Para comprobarlo, se mide la resistencia del aislamiento
utilizando tensión continua. Si el aislamiento se encuentra
en perfecto estado, fluirá una corriente relativamente
más alta que con las fases V y W. El PI de la fase U era solo
alta después de aplicar la tensión CC, pero después caerá
de 1,4 mientras que el de las otras fases era aproxima-
bruscamente. La relación de la corriente después de un
damente de 4,5. El bajo PI de la fase U significaba que
minuto con la corriente transcurridos diez minutos se
era necesario efectuar una inspección más detallada del
conoce como índice de polarización (PI). El PI es un indica-
aislamiento antes de que pudieran realizarse pruebas de
dor importante para el estado del aislamiento. Si su valor
alta tensión.
es inferior a dos, no deben aplicarse altas tensiones al
DIRANA: más información en menos tiempo
se produzca un arco.
Mediante la determinación de la respuesta dieléctrica,
En primer lugar se utilizó DIRANA para medir las corrien-
DIRANA permite un diagnóstico bastante más detallado
tes del aislamiento y el PI. Con la fase U, después de 10
del aislamiento que nunca antes se había podido conse-
minutos la corriente del aislamiento era casi 1 000 veces
guir utilizando solo el PI. La respuesta dieléctrica puede
Corriente de aislamiento en nA
aislamiento del devanado puesto que hay riesgo de que
5000
1000
Fase U antes del secado, PI 1,4
500
Fase U tras el secado, PI 1,4
Fase U tras la reparación, PI 5,5
100
Fase V, PI 4,5
50
Fase W, PI 4,5
10
5
1
0,5
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Tiempo en s
Corrientes del aislamiento de las fases U, V y W.
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medirse en función del tiempo (PDC – corriente de polarización
la prueba de resistencia del aislamiento después de la limpieza,
y despolarización) y de la frecuencia (FDS – espectroscopia del do-
no hubo mejoras perceptibles. Por lo tanto, los devanados se
minio de frecuencia). El método PDC mide la corriente de carga y
calentaron y secaron utilizando una corriente CC de alrededor de
de descarga en el tiempo. El método FDS detecta la capacitancia y
250 A. Cuando se verificó el calentamiento mediante una cámara
el factor de disipación en un amplio rango de frecuencias. DIRANA
de imagen térmica, quedó patente que determinadas zonas del
combina los dos métodos y, por lo tanto, reduce a la mitad el tiem-
devanado en la fase W estaban más calientes que el resto del
po típico necesario para la prueba.
devanado.
Al medir la respuesta dieléctrica, el factor de disipación extrema-
La resistencia del devanado se midió después utilizando la unidad
damente alto de la fase U con 294% a 10 mHz, en comparación
CPC 100 y una corriente CC de 100 A. El resultado indicó que la
con aproximadamente el 5% de las dos otras fases, fue especial-
resistencia del devanado de la fase W era aproximadamente un
mente sorprendente. El brusco aumento de la capacitancia de
25% más alta que la de las otras fases. Cuando se inspeccionó el
la fase U de unos 100 nF a 50 Hz hasta pasar a 287 nF a 10 mHz
devanado, se determinó que diversas conexiones soldadas en el
también quedó patente inmediatamente.
cabezal del devanado de la fase W estaban rotas. Seguidamente
se procedió a volver a soldar las conexiones dañadas.
Posible solución: secado de los devanados
Además de lo anterior, se repitieron las mediciones de la resisten-
Debido al bajo PI de la fase U, se extrajo el rotor del generador
cia del aislamiento y del PI. A 513 nA después de 600 segundos,
para proceder a limpiar el devanado del estator, que estaba
la corriente del aislamiento era más de 10 veces más baja que el
extremadamente sucio. No obstante, cuando se volvió a realizar
valor registrado antes del proceso de secado. No obstante, el PI de
la fase U no sufrió cambios y permaneció en el valor bajo de 1,4.
Medición de descargas parciales usando el sistema MPD 600
Se procedió a realizar una medición de descargas parciales para
alta tensión
localizar la falla. Se conectó un canal de un sistema MPD 600 al lado
de alta tensión. Otro se conectó el punto de estrella del devanado U.
A una tensión de 2,5 kV, se produjeron descargas parciales muy
severas de más de 100 nC en el punto de estrella. Pudieron ser lo-
punto de estrella
calizadas acústicamente por medio de un detector ultrasónico. La
imagen muestra la ubicación de la falla: pinza de montaje afilada
en la salida al punto de estrella.
Medición de las descargas parciales de la fase U a 2,5 kV.
Reparación del devanado defectuoso
Sin embargo, la falla real todavía no se había eliminado, algo que
se hizo evidente cuando se repitió la medición de la corriente
del aislamiento mediante DIRANA. Por lo tanto, se probaron los
devanados a su tensión nominal (6 400 V). Durante este prueba,
se produjo un arco en la fase U después de unos 10 segundos. La
resistencia del devanado que se midió después era tan baja que
pudo alimentarse una corriente de 2 A en la ubicación de la falla
mediante la unidad CPC 100. A partir de ahí, el punto de entrada
de la corriente se alternó entre el lado de alta tensión y el punto
de estrella. La varilla defectuosa pudo localizarse utilizando un amperímetro de pinza. El devanado se reparó desconectando la bobina defectuosa y conectando los extremos del devanado restante
entre sí. Se volvió a probar la corriente del aislamiento. Se determinó que estaba a un nivel similar al de las otras dos fases. El PI fue
Ubicación de la falla de DP en la salida al punto de estrella.
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de 5,5 tras las reparaciones, muy por encima del valor crítico de 2.
Aplicación
CN
UN(t)
CC1
Z1
Z2 UX(t)
U1
V1
W1
U2
V2
W2
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CX
CC2
Mediciones simultáneas de capacitancia, factor de
disipación y descargas parciales utilizando la unidad
CPC 100 + CP TD1 y MPD 600.
CPC 100 + CP TD1
> Mejora en el diagnóstico del aislamiento gracias a
pruebas a frecuencia variable
> Ligero y fácil de transportar gracias al carro
> Pruebas automatizadas con plantillas de pruebas
> Informes: análisis detallados con pantallas de tendencias y gráficas
www.omicronusa.com/cptd1
Tiempo de prueba total tras las reparaciones: 6 minutos
se aumentó automáticamente en incrementos del 10% de la
En el paso final, todas las mediciones pertinentes para la
tensión nominal hasta el 120% y después se volvió a reducir
puesta en servicio de la máquina reparada se realizaron simul-
en pasos del 10% hasta volver a cero. Todos los datos, como
táneamente. El sistema de pruebas utilizado para la medición
la tensión, la corriente, la frecuencia, la capacitancia, el factor
simultánea de la capacitancia, el factor de disipación y las
de disipación y todos los niveles y patrones de descargas
descargas parciales hace que esta prueba sea extremadamen-
parciales se registraron y guardaron para todos los niveles de
te eficaz. Consta del dispositivo de pruebas universal CPC 100
tensión de prueba. De esta manera, el tiempo que se habría
junto con el sistema de pruebas de capacitancia/factor de
necesitado para registrar todos estos datos manualmente se
disipación CP TD1, y utiliza reactores de compensación CP
redujo espectacularmente.
CR500 para la compensación de la potencia reactiva y hasta
El resultado correcto arrojado por todas estas pruebas
cuatro sistemas MPD 600, incluidos condensadores de acopla-
demostró la disponibilidad operativa de la máquina tras
miento MCC y convertidores de alta frecuencia MCT para la
sus reparaciones. El generador hidráulico pudo ponerse en
medición de las descargas parciales. Todo el procedimiento de
marcha de nuevo.
prueba (fase U en comparación con fase V, fase W y estator) se
completó en tan solo 6 minutos. Puesto que la prueba ha de
realizarse a diversos niveles de tensión, la tensión de prueba
Michael Krüger
Head of Engineering Services
Test & Diagnostics Solutions for Primary Assets
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