UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA DETERMINACIÓN DE LOS PROTOCOLOS DE PRUEBA EN ALTA TENSIÓN A SER APLICADOS EN EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS EN NIVEL DE HASTA 22KV. Tesis previa a la obtención del Título de Ingeniero Eléctrico. Autor: Olmedo Portocarrero De La Torre Director: Ing. Flavio Quizhpi Palomeque. 2011 - 2012 Cuenca Ecuador 1 Todos los conceptos desarrollados, análisis realizados y las conclusiones vertidas en el siguiente trabajo, son de exclusiva responsabilidad de los autores Y autorizo a la Universidad Politécnica Salesiana el uso de la misma para nes académicos. Cuenca, marzo 12 del 2012. OLMEDO PORTOCARRERO DE LA TORRE. 2 Ingeniero FLAVIO QUIZHPI PALOMEQUE Director de Tesis. CERTIFICA: Que la tesis con el título DETERMINACIÓN DE LOS PROTOCOLOS DE PRUEBA EN ALTA TENSIÓN A SER APLICADOS EN EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS EN NIVEL DE HASTA 22KV. , ha sido desarrollada por el estudiante Olmedo Portocarrero, ha sido revisada y asesorada de acuerdo a los requerimientos establecidos en la propuesta inicial y al cronograma denido, por lo que después de reunir los requisitos estipulados en los Documentos Generales e Instructivos de Graduación de la Universidad, autorizo su presentación para los nes legales consiguientes. Cuenca a marzo 12 del 2012. Ing. Flavio Quizhpi P. 3 DEDICATORIA: Con profundo agradecimiento, dedico este trabajo a mi madre, esposa, hijos y hermanos; quienes con su apoyo incondicional y paciencia han hecho posible ésta anhelada meta, inicio de nuevas experiencias y futuros desafíos. 4 RECONOCIMIENTO: Mi mas sincero agradecimiento y reconocimiento al Señor e Ing. Flavio Quizhpi maestro y amigo. Quien infundido de ese espíritu salesiano, de servicio y apoyo, hizo posible la culminación exitosa de este libro de tesis. 5 DETERMINACIÓN DE LOS PROTOCOLOS DE PRUEBA EN ALTA TENSIÓN A SER APLICADOS EN EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS EN NIVEL DE HASTA 22KV. OLMEDO PORTOCARRERO 11 de julio de 2012 Índice general 1. CARACTERÍSTICAS DEL LABORATORIO DE ALTA TENSIÓN DE LA U P S 9 1.1. Equipos del Laboratorio [1] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.2. Como Funciona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.2.1. 11 Capacidad de Generación de Señales . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1.1. Altas tensiones AC sinusoidales - 60Hz hasta de 100kVrms y 10kVA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.2.1.2. Altas tensiones DC hasta de 140kV y 5kVA. . . . . . . . . . 11 1.2.1.3. Altas tensiones impulso tipo rayo normalizadas (1.2/50us) hasta de 120kV. 1.2.1.4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Altas corrientes impulso tipo rayo normalizadas (8/20us) hasta de 10kA y 8kV. 1.3. Seguridad 1.3.1. 1.4. 1.5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Distancias de Seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 12 12 1.3.1.1. Bloqueo de Seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.3.1.2. Esquema del Banco de Control . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Toma de Tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Megger [2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.5.1. Descripción Del Megger 16 1.5.2. Pantalla de Cristal Liquida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.5.3. Comprobación de Aislamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.5.3.1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conguración del Megger para una Comprobación de Aislamiento 1.6. 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.5.3.2. Comprobación en Rampa o en Régimen estático 1.5.3.3. Conguración de la Duración de una Comprobación 1.5.3.4. Índice de Polarización (PI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.5.3.5. Índice de Absorción Dieléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.5.3.6. Capacitancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 . . . . 19 19 1.5.4. Advertencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.5.5. PRECAUCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Pruebas Posibles a ser Realizadas con este Equipo [1] [3] . . . . . . . . . . . 21 1.6.1. Pruebas de Corriente Continua en Aislamiento Sólido [3.1] . . . . . . 21 1.6.2. Prueba de Resistencia de Aislamiento [4] . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.6.3. Prueba de Alto Potencial DC. [3.2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.6.4. Pruebas en Corriente Alterna para Equipos con Aislamiento Sólido 22 1.6.5. Prueba de Alto Potencial AC. [3.3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.6.5.1. 22 Prueba de Factor de Potencia [3.4] [6] 1 . . . . . . . . . . . . 2. ENSAYO DE LOS AISLADORES 2.1. Pruebas en Corriente Continua 2.1.1. 2.2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Prueba de Resistencia de Aislamiento [4] . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.1.1.1. Prueba de Corto Tiempo o Lectura Puntual [5] . . . . . . . 24 2.1.1.2. Protocolo de Prueba de Corto tiempo 24 2.1.1.3. Prueba de Absorción Dieléctrica DAR [7] [8] . . . . . . . 24 2.1.1.4. Protocolo de Prueba del Indice de Absorción Dieléctrica [9] 24 2.1.1.5. Prueba de Tensión por Pasos [9] 25 2.1.1.6. Protocolo de la Prueba del Método de Tensión por Pasos 2.1.1.7. Prueba de Tiempo Resistencia [5] 2.1.1.8. Protocolo de la Prueba para el Método de Tiempo Resistencia 25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 . . . . . . . . . . . . . . 25 Generación de Impulsos de Tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.2.1. Funcionamiento del Circuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2.2. Protocolo de Prueba para el Impulso Estándar de Rayo 2.2.1.1. 2.3. 23 Método de Prueba Estadístico [10] [11] . . . . . . . . . . . 27 Mediciones y Análisis de Resultados de las Pruebas de Aislamiento . . . . . 28 2.3.1. Datos Obtenidos de los Ensayos del Aislador 52.1 . . . . . . . . . . . 28 2.3.1.1. Datos de la Prueba de Corto Tiempo 28 2.3.1.2. Datos de la Prueba de Índice de Absorción Dieléctrica e . . . . . . . . . . . . Indice de Polarización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.1.3. Datos de la Prueba de Tensión por Pasos 30 2.3.1.4. Datos de la Prueba de Tiempo Resistencia . . . . . . . . . 31 2.3.1.5. Datos de la Prueba de Impulso . . . . . . . . . . . . . . . . 32 . . . . . . . . . . 3. ENSAYO DE INTERRUPTORES 3.1. 3.2. Pruebas de Corriente Continúa 36 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.1. Prueba de Resistencia de Contactos 3.1.2. Protocolo de Pruebas de Resistencia de Contactos 3.1.3. Prueba de Velocidad de Operación de Interruptores [12] 3.1.4. Protocolo de Prueba de Velocidad de Operación de Interruptores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 36 37 37 . . 38 Aislamientos en Seccionadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.2.1. Pruebas en Seccionadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.2.2. Prueba de Resistencia de Aislamiento [4] . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.2.2.1. Prueba de Tiempo Resistencia [5] 40 3.2.2.2. Protocolo de la Prueba para el Método de Tiempo Resistencia 40 3.2.2.3. Método de la Prueba de Absorción Dieléctrica [7] . . . . . . 3.2.2.4. Prueba de Tensión por Pasos [9] 3.2.2.6. Protocolo de la Prueba del Método de Tensión por Pasos . . . . . . . . . . . . . . . 40 40 40 . 41 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Datos Obtenidos en los Ensayos del Seccionador ST (30-60 kV) 3.3.1.1. . . . 41 Datos de la Prueba de Absorción Dieléctrica e Indice de Polarización 3.3.2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2.5. Mediciones y Análisis de Resultados 3.3.1. . . . . . . . . . . . . . . Protocolo de la Prueba de Absorción Dieléctrica DAR _Indice de Polarización PI 3.3. 27 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1.2. Datos de la Prueba de Tensión por Pasos 3.3.1.3. Datos de la Prueba de Tiempo Resistencia Prueba de Resistencia de contactos. 2 41 . . . . . . . . . . 42 . . . . . . . . . 43 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4. ENSAYO DE PARARRAYOS 4.1. Pruebas de Corriente Continua [3.1] 4.1.1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Prueba de Resistencia de Aislamiento [4] . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.1.1.1. Obtención de la Resistencia de Aislamiento . . . . . . . . . 45 4.1.1.2. Método de la Tensión por Pasos [9] 45 4.1.1.3. Protocolo de la Prueba para el Método de la Tensión por Pasos 4.2. 44 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prueba de Absorción Dieléctrica DAR [7] 4.1.1.5. Protocolo de la Prueba de Absorción Dieléctrica 4.1.1.6. Prueba de Indice De Polarización PI [7] 4.1.1.7. Protocolo de la Prueba de Indice de Polarización 4.1.1.8. Prueba de Tiempo Resistencia [5] 4.1.1.9. Protocolo de la Prueba para el Método de Tiempo Resistencia 47 . . . . . . 46 46 . . . . . 46 . . . . . . . . . . . . . . 47 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Datos Obtenido de la prueba de Absorción Dieléctrica e Índice de 4.2.1.1. Datos de la Prueba de Tensión por Pasos 4.2.1.2. Datos de la Prueba de Tiempo Resistencia Pruebas en Corriente Alterna 4.3.1. 46 . . . . . . . . . . Polarización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3. 45 4.1.1.4. Mediciones y Análisis de Resultados 4.2.1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 . . . . . . . . . 49 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Prueba de Factor de Potencia 4.3.1.1. 47 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Protocolo de la prueba de factor de potencia de aislamiento 52 I Conclusiones y Recomendaciones 53 II Anexo 1 63 III Anexo 2 66 IV ANEXO 3 71 V ANEXO 4 73 VI ANEXO 5 76 VII Test Methods for Electrical Power Insulators 79 .1. Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 .2. Denitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 .2.1. Insulators and Parts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 .2.1.1. Insulator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 .2.1.2. Shell. 82 .2.1.3. Pin Insulator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 .2.1.4. Post Insulator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 .2.1.5. Cap and Pin Insulator. .2.1.6. Line Insulator (Pin, Post). .2.1.7. Apparatus Insulator (Cap and Pin, Post). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 82 82 .2.2. .2.3. .2.4. .2.1.8. Suspension Insulator. .2.1.9. Strain Insulator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 .2.1.10. Spool Insulator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 .2.1.11. Wire Holder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 83 .2.2.1. Low Frequency. 83 .2.2.2. Low-Frequency Flashover Voltage. .2.2.3. Low-Frequency Withstand Voltage. .2.2.4. Low-Frequency Puncture Voltage. .3.2. .3.3. .3.4. .3.5. . . . . . . . . . . . . . . 83 . . . . . . . . . . . . . 83 . . . . . . . . . . . . . . 83 83 .2.3.1. Impulse Wave. 83 .2.3.2. Impulse Flashover Voltage. .2.3.3. Critical Impulse Flashover Voltage. .2.3.4. Impulse Withstand Voltage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 . . . . . . . . . . . . . 83 . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Mechanical Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 .2.4.1. 84 Ultimate Mechanical Strength. . . . . . . . . . . . . . . . Combined Mechanical and Electrical Strength (Suspension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.4.3. Time-Load Withstand Strength. .2.4.4. Mechanical-Impact Strength. 84 . . . . . . . . . . . . . . . 84 . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Miscellaneous . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 .2.5.1. 84 Radio-Inuence Voltage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Test-Specimen Mounting for Electrical Tests .3.1. .4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Impulse Voltages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Insulator). .3. 82 Low-Frequency Voltages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.4.2. .2.5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Suspension Insulators . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 .3.1.1. Mounting Arrangement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 .3.1.2. Energized Electrode. 84 .3.1.3. Proximity of Other Objects. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Line Insulators (Pin, Post) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 .3.2.1. Mounting Arrangement (Crossarm). . . . . . . . . . . . . 85 .3.2.2. Mounting Pin (If Required). . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 .3.2.3. Energized Electrode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 .3.2.4. Proximity of Other Objects. . . . . . . . . . . . . . . . . . Apparatus Insulators (Cap and Pin, Post) 85 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 .3.3.1. Mounting Arrangement. .3.3.2. Energized Electrode. .3.3.3. Proximity of Other Objects. Strain insulators . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 .3.4.1. Mounting Arrangement. .3.4.2. Proximity of Other Objects. Spool Insulators 85 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 .3.5.1. Mounting Arrangement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.5.2. Energized Electrode. 86 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 .3.5.3. Proximity of Other Objects. . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Electrical Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 .4.1. General. 86 .4.2. Low-Frequency Dry Flashover Voltage Tests . . . . . . . . . . . . . . 86 .4.2.1. Mounting Arrangement. 86 .4.2.2. Voltage Application. .4.2.3. Dry Flashover Voltage Vdue. .4.2.4. Corrections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 4 .4.3. .4.4. .4.5. .4.6. .4.7. .4.8. .4.9. .4.10. .4.11. Low-Frequency Wet Flashover Voltage Tests . . . . . . . . . . . . . 88 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 .4.3.1. Mounting Arrangement. .4.3.2. Precipitation. .4.3.3. Preparation of Test Specimen. . . . . . . . . . . . . . . . . 88 .4.3.4. Voltage Application. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 .4.3.5. Wet Flashover Voltage Value. . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 .4.3.6. Corrections. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Low-Frequency Dry Withstand Voltage Tests . . . . . . . . . . . . . 88 88 .4.4.1. Mounting Arrangement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 .4.4.2. Voltage Application. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 .4.4.3. Test Voltage and Time. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 .4.4.4. Corrections. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Low-Frequency Wet Withstand Voltage Tests . . . . . . . . . . . . . 89 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 .4.5.1. Mounting Arrangement. .4.5.2. Precipitation. .4.5.3. Preparation of Test Specimen. .4.5.4. Voltage Application. .4.5.5. Test Voltage and Time. .4.5.6. Corrections. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 89 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Low-Frequency Dew Withstand Voltage Tests . . . . . . . . . . . . 89 .4.6.1. Preparation of Test Specimen. . . . . . . . . . . . . . . . . 89 .4.6.2. Mounting Arrangement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 .4.6.3. Voltage Application. .4.6.4. Test voltage and Time. .4.6.5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Corrections. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Impulse Flashover Voltage Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 .4.7.1. General. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 .4.7.2. Mounting Arrangement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 .4.7.3. IrnpulseVoltage Wave. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 .4.7.4. Critical Impulse Flashover Voltage Value. . . . . . . . . . . 90 .4.7.5. Volt-Time Flashover Cuives. 90 .4.7.6. Corrections. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Impulse Withstand Voltage Tests 90 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 .4.8.1. General. .4.8.2. Mounting Arrangement. .4.8.3. Corrections. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Radio-Inuence Voltage Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 .4.9.1. Mounting Arrangement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 .4.9.2. Equipment. 91 .4.9.3. Atmospheric Conditions. .4.9.4. Precautions in Making Radio-Inuence Voltage Tests. . . . 91 .4.9.5. Methods of Making Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Visual CoronaTest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 .4.10.1. General. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 .4.10.2. Mounting Arrangement. .4.10.3. Procedure. Puncture Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 .4.11.1. Mounting Arrangement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 .4.11.2. Voltage Application. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 .4.11.3. Percent Average Variation of Puncture Volt age. 92 5 . . . . . . .5. Mechanical Tests .5.1. .5.2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ultimate Mechanical-Strength Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 .5.1.1. General. .5.1.2. Suspension Insulators .5.1.3. Line Insulators (Pin, Post) (Cantilever Strength). .5.1.4. Apparatus Insulators (Cap and Pin, Post) .5.1.5. Strain Insulators (Tensile Strength). .5.1.6. Spool Insulators (Transverse Strength). .5.1.7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5.4. .5.5. .5.6. 93 . . . . . 93 . . . . . . . . . 93 . . . . . . . . . . . . 93 . . . . . . . . . . . 94 Wire Holders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Combined Mechanical- and Electrical-Strength Test (Suspension.Insulators). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5.3. 92 Time-Load-WithstandStrengthT est .5.3.1. Mounting Arrangement. .5.3.2. Loading. 94 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 .5.4.1. Preparation of Test Specimens. . . . . . . . . . . . . . . . . 94 .5.4.2. Testing Solution. .5.4.3. Procedure. .5.4.4. Interpretation of Results. Porosiîy Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Thermal Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 .5.5.1. Cenerai. 95 .5.5.2. Testing Arrangement. .5.5.3. Equipment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 .5.5.4. Method of Making Test. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pinhole-Gaging Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 .5.6.1. General. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 .5.6.2. Test Procedure. 95 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6. Galvanizing Test. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 .7. Routine Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Electrical Tests. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 .7.1.1. High-Frequency Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 .7.1.2. Low-Frequency Test. .7.1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Mechanical Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 .7.2.1. Suspension Insulators. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 .7.2.2. Apparatus Insulators. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Revision of American National Standards Referred to in This Document . . 96 .7.2. .8. 6 Índice de guras 1.0.1.Laboratorio de Alta Tensión UPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1.Circuitos de Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 14 1.3.2.Circuitos Principales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.5.1.Descripción del Megger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.5.2.Descripción de los Botones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.5.3.Funciones de la Pantalla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.2.1.Características de los Parámetros de la Norma de Tensiones de Pruebas de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.2.2.Circuitos Básicos de Impulso de Tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Impulso 27 2.2.3.Montaje experimental para la generación de impulso tipo rayo . . . . . . . . 28 2.3.1.Aislador de Suspensión 52.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.3.2.Tendencia de la Resistencias del Aislador 52.1 - Prueba Tensión por Pasos . 30 2.3.3.Aislador 52.1 Curva Tiempo Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.3.4.Aproximación Lineal y(U) y Probabilidad Relativa P(U): Impulso Positivo . 33 2.3.5.Densidad de Prob., Prob. Acumulativa: Impulso Positivo . . . . . . . . . . . 33 2.3.6.Aproximación Lineal y(U) y Probabilidad Relativa P(U): Impulso Negativo 34 2.3.7.Densidad. de Prob., Prob. Acumulativa: Impulso Negativo . . . . . . . . . . 35 3.1.1.Circuito de medición de resistencia de contactos . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.1.2.Interruptor en posición de ensayo utilizando un Impulso grafo . . . . . . . . 38 3.1.3.Cortacircuitos de 15kV 100 A 39 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1.Tendencia de la Resistencia del Seccionador ST 22 kV . . . . . . . . . . . . 42 3.3.2.Seccionador ST Curva Tiempo Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.1.1.a) Uso Del Terminal de Guarda.- gura tomada de The Lowdown on High Voltage DC Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.2.1.Pararrayos Clase y Norma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4.2.2.Tendencia de la Resistencia de el Pararrayos 18 kV . . . . . . . . . . . . . . 49 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.2.3.Pararrayos Curva Tiempo Resistencia 4.3.1.Modelo paralelo de aislamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 .0.2. Corrientes en un Dieléctrico ante un Campo Eléctrico DC. . . . . . . . . . . 64 .0.3. Descripción del Pararrayos de 18 kV-15.3 kV MCOV 74 . . . . . . . . . . . . . .0.4. Características Eléctricas del Pararrayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 .4.1. Low-Frequency Humidity Correction Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 .4.2. Impulse Humidify Correction Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 7 Índice de cuadros 1.1.1.Componentes Modulares del Laboratorio de Alta Tensión . . . . . . . . . . 10 1.5.1.Descripción de las funciones de la Pantalla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.1.1.Resistencia de Aislamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.1.2.Valores de Referencia para los Indices DAR 24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1.Mediciones de Resist. Volumétrica y Supercial del Aislador 52.1 . . . . . . 29 2.3.2.Resultados de la Prueba DAR del Aislador 52.1 . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.3.Resultado de la Prueba de Tensión por Pasos . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.4.Aislador 52.1 Datos de Prueba Tiempo Resistencia 2.3.5.Datos Prueba de Impulso Positivo 30 . . . . . . . . . . . . . . 31 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.3.6.Regresión por Mínimos Cuadrados: Impulso Positivo . . . . . . . . . . . . . 32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.3.8.Regresión por Mínimos Cuadrados: Impulso Negativo . . . . . . . . . . . . . 34 2.3.9.Valores Característicos de las Curvas de Densidad de Probabilidad 35 2.3.7.Datos a Impulso Negativo 3.1.1.Resistencia de Contactos para Interruptores de Potencia . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.2.1.Valores de referencia para los indices DAR e PI . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.3.1.Datos de Prueba de Absorción Dieléctrica e Índice de Polarización del Seccionador ST Brasil 2002 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2.Seccionador ST.- Prueba de Tensión por Pasos 41 . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.3.3.Seccionador ST Datos de Prueba Tiempo Resistencia . . . . . . . . . . . . . 43 4.2.1.Datos de Prueba de Índice de Absorción Dieléctrica e Índice de Polarización 48 4.2.2.Pararrayos 18 kV_15.3 MCOV Prueba de Tensión por Pasos . . . . . . . . . 48 4.2.3.Pararrayos Datos de Prueba Tiempo Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.3.1.Voltajes de Prueba de Pararrayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.3.2.Aislador 52.1 Calicación del Aislamiento Indice DAR y PI . . . . . . . . . 56 . . . . . . . . . . 58 4.3.3.Seccionador Calicación del Aislamiento Indice DAR y PI 4.3.4.Pararrayos Calicación del Aislamiento Indice DAR y PI . . . . . . . . . . . 59 4.3.5.Relación.a Resistencias y Corrientes de Fuga . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 .0.6. Modelo de Tabla para Tabular las Disrupciones . . . . . . . . . . . . . . . . 67 .0.7. Modelo de Tabla para Tabular Datos de Probabilidad . . . . . . . . . . . . .0.8. Valores Referencia-les de la Prueba Descarga Dieléctrica . . . . . . . . . . . 68 70 .0.9. Hoja de Datos del Aislador 52.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 .0.10.Referencias Especicas - Normas de Ensayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 .0.11.Normas de Prueba de Contorneo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 .5.1. Rate of Increase of Load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 8 Capítulo 1 CARACTERÍSTICAS DEL LABORATORIO DE ALTA TENSIÓN DE LA U P S El laboratorio de Alta tensión de la Universidad Politécnica Salesiana es tipo modular. Posee un generador clase Marx, que probablemente es la forma más común de generar altas tensiones DC y AC, cuando el voltaje requerido es mayor a la tensión disponible de alimentación del sistema. Un generador de Marx es un tipo de circuito eléctrico cuyo objetivo es generar un pulso de voltaje alto. Lo que hace este generador, primero es usar un Transformador elevador de voltaje a la entrada común de 220VAC, luego ésta es recticada a través de un diodo de alta corriente, y como va a ser un recticador de media onda (un semiciclo de la componente AC) va a cargar/descargar a los Capacitores del circuito, que es una red de resistores y capacitores, conformando una red RC, aunque también se puede usar una red LC (Bobinas y Capacitores), pero hay un manejo de mayor corriente que podría ser peligrosa, ya suciente tenemos con el alto voltaje, como recomendación, solamente uno de ellos debería ser tan grande como queramos, no ambas. 1.1. Equipos del Laboratorio [1] Los componentes del laboratorio se encuentran debidamente identicados por un número de parte código alfanumérico , un símbolo de elemento y valores de componente, que hace posible el uso adecuados de los mismos dentro de una conguración de circuito Figura 1.0.1: Laboratorio de Alta Tensión UPS 9 requerida, referido al cuadro 1.1.1 DESCRIPCIÓN DEL COMPONENTE TERCO TIPO NO Mesa de control HV9103 HV prueba de transformador HV9105 Conector exible HV HV9106 Varilla de tierra HV9107 Barra de conexión HV9108 Conector de copa HV9109 Pedestal de piso HV9110 Recticador HV9111 Capacitor de Alisamiento HV9112 Resistencia de medición HV9113 Interruptor de tierra HV9114 Espaciador HV9118 Barra espaciadora HV9119 Capacitor de descarga HV9120 Resistencia de carga HV9121 Resistor de frente de onda HV9122 Resistor wavetail HV9123 Barra de aislamiento HV9124 Esfera gap (Explosor) HV9125 Unidad para la esfera gap HV9126 Resistencia de carga 10 M ohms HV9127 Divisor de baja tensión HV9130 Unidad de disparo HV9131 Esfera de disparo HV9132 Esfera de descarga con medición de distancia y ajuste motorizada HV9133 Recipiente de presión y vacío HV9134 Corona Cage HV9135 Recipiente para pruebas de aceite HV9136 Taza para prueba de aceite HV9137 Electrodo HV9138 Condensador de medición HV9141 Condensador de gas comprimido HV9144 Condensador de acoplamiento HV9146 Voltímetro para AC pico HV9150 Voltímetro DC HV9151 Voltímetro de impulso máximo HV9152 Descargas parciales metro HV9153 Cuadro 1.1.1: Componentes Modulares del Laboratorio de Alta Tensión 10 1.2. Como Funciona La manera de obtener alta tensión es mediante un arreglo serie paralelo de condensadores y resistencias que forman los conocidos circuitos multiplicadores de tensión. Los condensadores actúan como los acumuladores de carga y en ellos vamos a establecer las tensiones necesarias para la experimentación, en tanto que las resistencias actúan como los elementos atenuadores en la carga y descarga de la tensión acumulada. Los circuitos multiplicadores pueden estar conformados por diferentes etapas dependiendo de la tensión que se desee obtener. El tiempo requerido para la carga y descarga de los condensadores acumuladores depende esencialmente del valor de las resistencias y de la capacidad de los condensadores que en denitiva son los que establecen las constantes de tiempo RC. Así por ejemplo, para un generador de impulsos de rayo, con una tensión de fase de 100 kV, y una tensión de salida deseada de 1 MV (es decir, 10 etapas), las resistencias de carga debe ser de 20 a 40 k Ohm (que corresponde a un arco de corriente continua de 5 a 10 amperios). Si los condensadores eran de 1 uf, entonces el tiempo de descarga constante sería de 20 milésimas de segundo, mucho, mucho más largo que la constante de tiempo de 50 micro segundos de un impulso de prueba estándar. Este generador de ejemplo tendría una energía almacenada de 5 kJ / por etapa o de 50 kJ para el sistema total. La energía que se disipa por la resistencia de carga será igual a la energía almacenada en los condensadores. 1.2.1. Capacidad de Generación de Señales En este momento el laboratorio con el sistema modular que cuenta está en capacidad de generar las siguientes señales; que nos permitirá realizar ensayos en aislamientos sólidos, líquidos y otros tipos de aislamientos. 1.2.1.1. Altas tensiones AC sinusoidales - 60Hz hasta de 100kVrms y 10kVA. Ensayos: a. Prueba de Alto Potencial AC. b. Prueba de Factor de Potencia c. Prueba de Análisis de Respuesta en Frecuencia. 1.2.1.2. Altas tensiones DC hasta de 140kV y 5kVA. Ensayos: a. Prueba de Resistencia de Aislamiento b. Prueba de Alto Potencial DC c. Prueba de Absorción Dieléctrica d. Prueba de Voltaje por Pasos 1.2.1.3. Altas tensiones impulso tipo rayo normalizadas (1.2/50us) hasta de 120kV. 1.2.1.4. Altas corrientes impulso tipo rayo normalizadas (8/20us) hasta de 10kA y 8kV. Ensayos: a. Impulso Estándar de Rayo. b. Impulso Estándar de Interrupción 11 1.3. Seguridad Todas las instalaciones de alta tensión están protegidas contra la entrada involuntaria en la zona de peligro. 1.3.1. Distancias de Seguridad En el establecimiento las distancias para tensiones de hasta 1 MV, son los siguientes: Para tensiones alterna y tensiones continuas. 50 cm por cada 100 kV. Para tensiones de impulso. 20 cm por cada 100 kV. Un espacio mínimo de 50 cm se observa, independiente del valor y el tipo de voltaje. Está prohibido introducir objetos conductores a través de la cerca mientras que la instalación este en uso. 1.3.1.1. Bloqueo de Seguridad En las instalaciones de alta tensión cada puerta posee interruptores de seguridad, los cuales permiten la apertura de la puerta sólo cuando todos los conductores principales de la instalación se interrumpieron. En lugar de una interrupción directa, el interruptor de seguridad también puede operar sobre el relé de falta de tensión, en lugar de un interruptor de circuito de potencia, que, al abrir la puerta, interrumpe todos los cables principales de la instalación. Estos interruptores de potencia también puede ser conectada de nuevo cuando la puerta está cerrada. En las instalaciones de alta tensión cada puerta posee interruptores de seguridad, los cuales permiten la apertura de la puerta sólo cuando todos los conductores principales de la instalación se interrumpieron. En lugar de una interrupción directa, el interruptor de seguridad también puede operar sobre el relé de falta de tensión, en lugar de un interruptor de circuito de potencia, que, al abrir la puerta, interrumpe todos los cables principales de la instalación. Estos interruptores de potencia también puede ser conectada de nuevo cuando la puerta está cerrada. La condición de la conmutación de una instalación debe ser indicada por un cambio de conguración de la lámpara roja encendida y por un programa de instalación de la lámpara verde apagada . Si la cerca se abre para el montaje y desmontaje de la instalación, o para efectuar modicaciones en gran escala, todas las precauciones descritas a un lado u otro de la entrada a la instalación deben ser observadas. Aquí se debe prestar especial atención a la interrupción segura de los cables principales, al interruptor de aislamiento u otros puntos de desconexión sobre la mesa de control de la instalación en cuestión, que aparecen advirtiendo juntas la inscripción "No encienda! ½Peligro! . 1.3.1.2. Esquema del Banco de Control El circuito completo de la mesa de control contempla: Circuitos de Control Circuitos Principales 12 Circuitos de Control Entre estos tenemos: Circuitos de seguridad que garantizan un funcionamiento libre de accidentes. No obstante esta garantía esta completa si solo y solo si el experimentador observa adicional-mente las normas de seguridad del laboratorio; y son: 1. Botón de apagado emergente S 5 (Emergency o ) que tiene por función interrumpir el suministro de energía que alimenta a las bobinas de los contactores F1 y que controlan los circuitos de potencia. 2. El conmutador de contacto de la puerta S 16. De función similar al botón de apagado de emergencia. Circuitos de control. Entre los que tenemos: 1. Botones de activación del primario y del secundario del transformador. 2. Y el botón de cierre Un Locking. Circuito de encendido, activado por la llave de operación, el conmutador S6 (key operated switch). La gura 1.3.1 ejemplica con claridad estos circuitos y su función. Circuitos Principales Hay que aclarar que todos los circuitos son de mucha importancia y que el nombre que lleva este en particular, se debe a que con ellos se establece las tensiones de experimentación. Estos son: Circuito de alimentación 220 V - 240 V, 50 Hz - 60 Hz. EL circuito Variac 5.5 kVA. Es un transformador de espiras variables que tiene por función regular la tensión de manera controlada. EL circuito de encendido principal (Main Swich) pone a trabajar los circuitos de medición (voltímetro y amperímetro). El circuito de control de señal 24 V. Controla la salida del regulador de voltaje Circuito de medición de tensión y corriente primaria. Estos se muestran en la gura 1.3.2 13 Figura 1.3.1: Circuitos de Control 14 Figura 1.3.2: Circuitos Principales 1.4. Toma de Tierra A una instalación de alta tensión se puede entrar sólo cuando todas las piezas que puedan asumirse de alta tensión están en la zona de contacto de toma de tierra. La puesta a tierra sólo se puede efectuar por el conductor a tierra dentro de la cerca. La jación de 15 los cables de puesta a tierra en las piezas a tierra se debe hacer con la ayuda de barras de aislamiento. Puestas a tierra del interruptor con una posición de funcionamiento claramente visible, también son permitidos. En las conguraciones de alta potencia con suministro directo de la red de alto voltaje, la puesta a tierra se consigue mediante aisladores de puesta a tierra. Puesta a tierra sólo puede hacer después de la desconexión de la fuente de corriente, y sólo podrán ser removidos cuando no hay nadie más presente dentro de la cerca o si la conguración esta bacante después de la retirada de la tierra. Todos las partes metálicas de la instalación que no tienen potencial durante el servicio normal deben estar conectadas a tierra de manera able y con una sección transversal adecuada de 1,5 mm 2 de conductor de Cu. En las conguraciones de prueba con suministro directo de la red de alta tensión, las conexiones de tierra deben hacerse con las consideraciones particulares de las fuerzas dinámicas que pueden surgir. 1.5. Megger [2] El megger equipo indispensable en un laboratorio de alta tensión, es esencialmente un medidor de alto rango (óhmetro). Que por sus características de generación de altas tensiones DC, y sosticado diseño nos permite determinar de manera directa Capacitancias, Resistencias de Aislamiento, Indice de Polarización Dieléctrica y el Indice de Absorción Dieléctrica. 1.5.1. Descripción Del Megger A continuación presentamos una descripción gráca. Figura 1.5.1: Descripción del Megger 16 Figura 1.5.2: Descripción de los Botones Además, y también se utilizan para acceder a los siguientes elementos del menú: 1.X Insulation Functions (Funciones de aislamiento): 1.1 Ramp o (Rampa desactivada; opción predeterminada) 1.2 Ramp on (Rampa activada) 1.3 DAR T= 01-00 1.4 DAR/PI T= 10-00 2 Time limit xx-xx (Límite de tiempo xx-xx) 3 Show results (Mostrar resultados) 4 Delete results (Eliminar resultados) Pulse para seleccionar. 1.5.2. Pantalla de Cristal Liquida En la siguiente gura 1.5.3 se observa las funciones elegibles para la realización de las distintas pruebas, los iconos de alerta para que el usuario tome la precauciones debidas durante la experimentación, etc. El cuadro 1.5.1 relacionado con este gráco describe cada uno de sus partes. 17 Figura 1.5.3: Funciones de la Pantalla Cuadro 1.5.1: Descripción de las funciones de la Pantalla 1.5.3. Comprobación de Aislamiento Varias son las funciones que adaptan la comprobación a sus requisitos. Esta funciones permiten: Denir una tensión de prueba Realizar una selección de comprobación en rampa Establecer un límite de tiempo (duración) para la comprobación 18 Medir el índice de polarización (PI) Medir el índice de absorción dieléctrica (DAR) Medir la capacitancia 1.5.3.1. Conguración del Megger para una Comprobación de Aislamiento 1. Con el Comprobador encendido, congure las opciones de medición disponibles adecuándolas a los requisitos de su comprobación. Entre estas opciones se incluyen: Tensión de prueba: puede establecer un rango entre 250 V y 10.000 V(en incrementos de 50 V/100 V). Comprobación en rampa: puede activarla o desactivarla. Límite de tiempo: sin límite, o de 1 a 99 minutos. 2. Conecte las sondas al circuito de corriente que se va a comprobar. 3. Pulse durante 1 segundo para comenzara la comprobación del aislamiento. 4. Cuando se naliza la comprobación, en la pantalla aparece STORE RESULT? (¾Almacenar resultado?). Si procede, memorice los resultados 1.5.3.2. Comprobación en Rampa o en Régimen estático La función de comprobación Ramp (Rampa) es una comprobación automatizada que comprueba el aislamiento ante posibles rupturas eléctricas. Durante una comprobación en rampa, la tensión de salida comienza en 0 V y aumenta lineal mente (100 V/s) hasta alcanzar la tensión de prueba especicada o hasta que se detecte una disminución repentina de la resistencia medida. A continuación, se detiene la comprobación Ramp (Rampa), la tensión de prueba disminuye hasta cero y la tensión del punto de ruptura eléctrica se guarda en la memoria del Comprobador. El resto de resultados de la comprobación se considerarán no válidos si la comprobación no alcanza la tensión de prueba especicada. Si la comprobación cumple satisfactoriamente con las normas requeridas sin que se produzca una ruptura eléctrica, los únicos resultados válidos de la prueba serán la tensión de prueba y la resistencia del aislamiento. 1.5.3.3. Conguración de la Duración de una Comprobación Se puede controlar la duración de una comprobación del aislamiento mediante la conguración de un temporizador. El tiempo (duración de la comprobación) se puede establecer en incrementos de 1 minuto hasta un máximo de 99 minutos. Durante una comprobación de duración especíca, el límite de tiempo aparece en la esquina inferior derecha de la pantalla y el tiempo transcurrido se muestra en el medio de la pantalla. Una vez transcurrido el tiempo especicado, la comprobación del aislamiento se habrá completado y la comprobación habrá nalizado. 19 1.5.3.4. Índice de Polarización (PI) Como parte de la comprobación del aislamiento, el Comprobador mide y memoriza el índice de polarización, si procede. Una comprobación del índice de polarización tarda en realizarse 10 minutos. Por lo tanto, el Comprobador comenzará la cuenta atrás cuando queden 10 minutos. Cuando una comprobación del aislamiento lleva 10 minutos o más, la comprobación del índice de polarización se naliza y memoriza. El campo en pantalla gura como PI=. PI = 1.5.3.5. R ∗ 10 minutos R ∗ 1 minuto (1.5.1) Índice de Absorción Dieléctrica Como parte de una comprobación del aislamiento, el Comprobador mide y memoriza el índice de absorción dieléctrica (DAR), si procede. Una comprobación del DAR tarda 1 minuto en completarse. Por lo tanto, el valor medido y memorizado será no será válido en todas aquellas comprobaciones del aislamiento con una duración inferior a 1 minuto. Cuando una comprobación del aislamiento dura 1 minuto o más, la comprobación del DAR se incluye en los resultados. El campo en pantalla gura como DAR=. DAR = 1.5.3.6. R ∗ 1 minuto R ∗ 30 seg (1.5.2) Capacitancia Como parte de la comprobación del aislamiento, el Comprobador mide y memoriza la capacitancia, si procede. El campo en pantalla gura como C=. 1.5.4. Advertencias Antes y después de efectuar comprobaciones, conrme que el Comprobador no indica la presencia de tensiones peligrosas. Si el Comprobador emite un sonido de forma continua y la pantalla muestra una tensión peligrosa, desconecte los conductores de comprobación y la alimentación del circuito de corriente que se va a comprobar. Desconecte todas las fuentes de alimentación del circuito de corriente que se va a comprobar y descargue la capacitancia de dicho circuito antes de utilizar el Comprobador. Conecte el conductor de comprobación común antes que el conductor de comprobación con corriente, y retire éste último antes que el conductor de comprobación común. 1.5.5. PRECAUCIÓN Nunca conecte un probador de aislamiento MEGGER a líneas o equipo energizados. Nunca utilice el probador o cualquiera de sus cables o accesorios para ningún otro propósito ½Los aparatos bajo prueba no deben estar vivos! No utilice el instrumento en una atmósfera explosiva 20 1.6. Pruebas Posibles a ser Realizadas con este Equipo [1] [3] Conductores, transformadores, aisladores, pararrayos, seccionadores, etc. son elementos muy importantes en un esquema de transmisión distribución y protección dentro de un Sistema Eléctrico de Potencia. La correcta selección y dimensionamiento de estos elementos, entre otros, que conformen la red eléctrica; y dentro del ámbito de sus especicaciones, determina el grado de conabilidad del sistema. Con el paso del tiempo, las condiciones medio ambientales y de operación, cambian las características constructivas de estos, lo que causa daños o deterioros importantes en el resto de elementos que conforman la red. El conocimiento del estado de las características electro mecánicas, de los equipos, permiten a técnicos e ingenieros tomar decisiones sobre su mantenimiento, reparación o remplazo. Los parámetros o características eléctricas de los equipos, elementos o aparatos que se utilizan en las redes de energía eléctricas, se determinan básicamente mediante ensayos de laboratorio que mencionaremos a continuación. Estos ensayos se realizan bajo normas de aceptación nacional o internacional: Pruebas en Corriente Continua en Aislamiento solido Pruebas en Corriente Alterna para Equipos con aislamiento Solido 1.6.1. Pruebas de Corriente Continua en Aislamiento Sólido [3.1] Los aislamientos sólidos son materiales utilizados en varios niveles de voltajes, que proveen un alto nivel de aislamiento y una capacidad importante de disipación de calor. Se comportan como materiales dieléctricos que previenen el ujo de electricidad entre puntos de diferente potencial. Se han utilizado para este propósito resinas epóxicas, porcelana, vidrio y polímeros base EPR, silicona o elastómeros termoplásticos. Dos tipos de prueba en DC pueden ser conducidas en aislamiento sólido: Prueba de Resistencia de Aislamiento Prueba de Alto Potencial DC 1.6.2. Prueba de Resistencia de Aislamiento [4] Esta prueba se conduce con equipos que aplican voltajes entre 100 y 15000 voltios para algunos fabricantes y hasta 200000 voltios para otros fabricantes. El equipo empleado es un medidor de alta resistencia (en el rango de Mega Ohmios) cuyo propósito es establecer la resistencia de aislamiento. La calidad del aislamiento es evaluada según el valor obtenido. La resistencia de aislamiento también depende de factores externos al sujeto bajo evaluación estos pueden ser la temperatura, humedad y otros factores ambientales. El resultado de esta prueba tiene mayor poder predictivo si se compara con resultados de un registro histórico de pruebas efectuadas. De esta forma, se puede vericar la tendencia del nivel de aislamiento. Un valor puntual de la resistencia de aislamiento pudiera ser insuciente para indicar la fortaleza o debilidad del aislamiento. Un valor bajo en la resistencia de aislamiento pudiera indicar contaminación o la existencia de un problema que pudiera causar daños a corto plazo. 21 1.6.3. Prueba de Alto Potencial DC. [3.2] La prueba tiene como objeto vericar la rigidez dieléctrica de un material aislante. La rigidez dieléctrica de un material aislante se dene como el máximo gradiente de potencial que un material puede soportar sin que exista perforación o canales de conducción en el mismo. Esta es calculada a partir de los voltajes de ruptura y del espesor del aislante en el punto de ruptura o en un punto cercano a él. La rigidez dieléctrica se expresa normalmente en términos de gradiente de voltaje en unidades tales como voltios por milímetros o Kilo voltios por centímetros. La rigidez dieléctrica de un sistema aislante determina el nivel de voltaje al cual el equipo puede operar. También determina cuanto sobre voltaje continuo o instantáneo puede soportar. 1.6.4. Pruebas en Corriente Alterna para Equipos con Aislamiento Sólido Básicamente existen dos tipos de pruebas en corriente alterna para equipos con aislamiento sólido. 1.6.5. Prueba de Alto Potencial AC. [3.3] Se realizan con voltajes superiores a los de operación normal por un tiempo relativamente corto, alrededor de un minuto. El nivel de voltaje utilizado debe estar acorde con lo recomendado por el fabricante y lo indicado por las normas correspondientes. Generalmente estos valores se encuentran alrededor del 75 % del voltaje de prueba de fábrica para pruebas de aceptación y entre el 125 % y el 150 % del voltaje nominal para pruebas de mantenimiento por un período de 1 minuto. Las conexiones de prueba son iguales a las recomendadas para pruebas de alto potencial DC con la salvedad de que no se requiere la descarga de los equipos. 1.6.5.1. Prueba de Factor de Potencia [3.4] [6] Es una prueba importante para determinar la calidad del aislamiento en todo tipo de equipo eléctrico. En el caso de aislamiento sólido, se recomienda utilizar un nivel de voltaje similar al valor de voltaje nominal del equipo. En secciones posteriores, se describirá en detalle el principio teórico de esta prueba, el resultado de la misma no puede ser considerado como concluyente por sí mismo, siempre debe compararse con resultados anteriores con valores referidos al mismo nivel de voltaje y a 20 grados centígrados. 22 Capítulo 2 ENSAYO DE LOS AISLADORES 2.1. Pruebas en Corriente Continua La información obtenida de estas pruebas indicará la necesidad de mantenimiento correctivo, reemplazo del equipo bajo prueba o la conrmación de que el equipo puede ser energizado sabiendo que la posibilidad de falla durante la puesta en servicio, será mínima. 2.1.1. Prueba de Resistencia de Aislamiento [4] El voltaje aplicado en una prueba de aislamiento depende de la tensión nominal del equipo a ensayar como referencia se puede aplicar un voltaje según lo indicado en la cuadro 2.1.1, por un período entre 30 y 60 segundos, luego se mide la resistencia de aislamiento. El resultado de esta prueba tiene mayor validez si es comparado con valores históricos, obtenidos de pruebas anteriores. Todos los valores deben estar referidos a 20° centígrados. Voltaje Nominal [V] Voltaje Recomendado De Prueba DC Mínimo Valor De Resistencia De Aislamiento [MΩ] 250 500 25 600 1000 100 1000 1000 100 2500 1000 500 5000 2500 1000 8000 2500 2000 15000 2500 5000 25000 5000 20000 35000 1500 100000 46000 15000 10000 Mayor a 69000 15000 10000 Cuadro 2.1.1: Resistencia de Aislamiento 23 2.1.1.1. Prueba de Corto Tiempo o Lectura Puntual [5] Es una prueba DC que inyecta energía por un lapso de 30 a 60 segundos al aislador. El valor de la prueba tiene mayor valides si se lo contrasta con registros históricos. [ver Métodos de Prueba (Ensayos Eléctricos) 2.1.1.2. ] Protocolo de Prueba de Corto tiempo Limpiar la supercie de aislador para eliminar contaminantes o humedad de ella. Armar el circuito de ensayo en el laboratorio (MEGGER). Seleccionar una tensión de ensayo (10 kV) Seleccionar la función de prueba Ramp. Seleccionar el tiempo de duración de la prueba (2 min) Aplicar las tensiones de ensayo durante el ultimo minuto del tiempo seleccionado. Registrar la resistencia. Analice el resultado comparando con el valor esperado 2.1.1.3. Prueba de Absorción Dieléctrica DAR [7] [8] La prueba de absorción dieléctrica se conduce al nivel de tensión nominal del equipo. El resultado de esta prueba consiste en realizar el cociente del valor de resistencia de aislamiento tomada a los 60 segundos y el valor de resistencia de aislamiento tomada a los 30 segundos. La prueba mide la calidad del aislamiento. Si el aislamiento se encuentra en buenas condiciones el valor de la resistencia de aislamiento se incrementa a medida que transcurre el tiempo. [ ver 2.1.1.4. Métodos de Prueba (Ensayos Eléctricos) ] Protocolo de Prueba del Indice de Absorción Dieléctrica [9] Limpiar la supercie de aislador para eliminar contaminantes o humedad de ella. Armar el circuito de ensayo en el laboratorio (MEGGER). Seleccionar una tensión de ensayo (10 kV) Seleccionar la función de prueba DAR Contraste el resultado con la tabla. Condición Del Aislamiento Relación 60/30 Segundos Peligroso - Dudoso 1,0 a1,25 Bueno 1,4 a1,6 Excelente Arriba de 1,6 Cuadro 2.1.2: Valores de Referencia para los Indices DAR 24 2.1.1.5. Prueba de Tensión por Pasos [9] Esta prueba se realiza con un tiempo de aplicación de tensión de 60 segundos [ver Métodos de Prueba (Ensayos Eléctricos) 2.1.1.6. ] Protocolo de la Prueba del Método de Tensión por Pasos Limpiar la supercie del aislador para liberarlo de cualquier contaminante que pueda inuir en el resultado Armar el circuito de ensayo en el laboratorio (MEGGER). Seleccionar una tensión de ensayo (3 kV, 6 KV, 9 kV) Seleccionar el tiempo de duración de la prueba (2 min, 3 min, 3 min) Aplicar las tensiones de ensayo, en pasos de igual duración (60 segundos). Tabular en un cuadro las resistencias obtenidas a las tensiones aplicadas. Gracar la curva de ajuste de los puntos de resistencia contra tensión. 2.1.1.7. Prueba de Tiempo Resistencia [5] La prueba se realiza a tensión constante. Se basa en el efecto de absorción dieléctrica del aislador. En un buen aislador aumenta la tensón conforme pasa el tiempo hasta alcanzar un valor estable 2.1.1.8. Protocolo de la Prueba para el Método de Tiempo Resistencia Eliminar todo residuo o contaminante de la supercie aislante del aislador Armar el circuito de ensayo en el laboratorio (MEGGER). Aplicar la tensión y en el primer minuto hacer 4 lecturas espaciadas igualmente en el tiempo (15, 39, 45 y 60 segundos), luego una lectura cada minuto, hasta el minuto 5; en el minuto 10 se toma una lectura nal. Tabular las lecturas obtenidas de 0 a los 5 minutos y a los 10 minutos Des-energizar el circuito armado para el ensayo Ajustar los puntos de resistencia contra tensión. 2.2. Generación de Impulsos de Tensión Dos son los aspectos de uso común para caracterizar el aislamiento de los aparatos de energía estas son Nivel básico de aislamiento para impulso de rayo y Nivel básico para impulso de interrupción; estas se denen en función de ondas especícas y son: 1. IMPULSO ESTÁNDAR DE RAYO. Un impulso completo que tiene un tiempo frontal de 1.2 µs y un tiempo a valor medio de 50 µs. Se describe como un impulso 1.2/50. (Norma American National Standard, C68.1-1968 Measurement of Voltage in Dielectric Tests) 25 2. IMPULSO ESTÁNDAR DE INTERRUPCIÓN. Un impulso completo que tiene un µs. tiempo frontal de 250 y un tiempo medio de 2500 µs. Este se describe como un impulso 250/2500. (Norma American National Standard C68.1-1968). La identicación de las características del tiempo de las tensiones de impulso se da en la Fig. 2.2.1 En este experimento de tensiones de impulso tipo rayo se utiliza sobre todo un frente de onda de T1 = 1.2 µs y un tiempo de cola de T2 = 50µs en promedio Figura 2.2.1: Características de los Parámetros de la Norma de Tensiones de Pruebas de Impulso Esta forma 1.2/50 µs, es comúnmente elegida para realizar pruebas de impulso. Por regla general, tensiones de choque se generan en el circuito básicos que se muestran en la Fig. 2.2.2 Las relaciones entre los valores de los elementos y las magnitudes características que describen la curva en función del tiempo están dadas por las constantes de tiempo: T1 ≈ Re (Cs + Cb ) T2 ≈ Rd Cs × Cb Cs + Cb Donde: Cs capacitor de impulso Cb capacitor de carga Rd resistencia de frente y Re resistencia de cola 26 (2.2.1) (2.2.2) Para tensiones de impulso tipo rayo de la forma normalizada 1.2/50 las constantes de tiempo son: T1 = 68,22µs (2.2.3) T2 = 0,405µs (2.2.4) En el diseño de circuitos de tensiones de impulso, se debe tener en cuenta que la capacidad del objeto de prueba está conectada en paralelo a Cb y por lo tanto el tiempo de frente y la eciencia η en particular puede verse afectada. Las normas permiten toleran- cias relativamente grandes de establece una tolerancia del ±30 % ±3 % para T 1y de ± 20 % para T 2. Igualmente la norma entre el valor de la tensión de ensayo medida durante el ensayo y el valor de la tensión de ensayo especicada. Figura 2.2.2: Circuitos Básicos de Impulso de Tensión 2.2.1. Funcionamiento del Circuito El condensador Cs se carga mediante una fuente de corriente continua y luego se aísla de la fuente. El impulso se genera cuando el explosor F se cebe actuando como interruptor. El condensador De descarga Cs esta ahora cargado con una tensión U0 y el condensa- dor Cb esta descargado. El cebado de los explosores actúa de interruptor provocando la rápida descarga de la capacidad, Cb, fundamentalmente a través de la resistencia Rd. La resistencia Re es la que determina el transitorio subsecuente. 2.2.1.1. Método de Prueba Estadístico [10] [11] La prueba de impulso tipo rayo 1.2/50 , tiene carácter aleatorio y genera una función de densidad de probabilidad conocida como función de Gauss. Esto nos lleva a proponer el siguiente protocolo de prueba. [ver Métodos de Prueba (Ensayos Eléctricos) ] 2.2.2. Protocolo de Prueba para el Impulso Estándar de Rayo 1. El generador de impulsos de una sola etapa debe ser tal como se establece en la gura 2.2.3 El objeto a ensayar; se integrara al circuito colocándolo paralelo al equipo de laboratorio identicado con HV9120 en el circuito b) de la gura 2.2.3 2. Establecer una tensión c0 U de carga 3. Congurar el Osciloscopio para registrar el impulso estándar de rayo 4. Obtener el valor máximo de la tensión de impulso: 5. Determinar la muestra estadística. 6. Denir el numero de ensayos por muestra. 27 b = ηU c0 U 7. Procesar en forma estadística el resultado de las muestras. a) b) Figura 2.2.3: Montaje experimental para la generación de impulso tipo rayo 2.3. Mediciones y Análisis de Resultados de las Pruebas de Aislamiento En este puto expondremos las mediciones realizadas sobre el Aislador de Suspensión 52.1 descrito en la gura 2.3.1 . Figura Descripción Clase - norma Método de ensayo norma Aislador de suspensión a Clase 52 horquilla - ANSI C29.2 ALSH y ANSI C29.1 ALSHF Figura 2.3.1: Aislador de Suspensión 52.1 En el parte IV presentamos las características del 52.1 que pone a disposición el fabricante. 2.3.1. Datos Obtenidos de los Ensayos del Aislador 52.1 2.3.1.1. Datos de la Prueba de Corto Tiempo Condiciones de prueba: 28 20o C 56 % Temperatura = Humedad = Cuadro 2.3.1: Mediciones de Resist. Volumétrica y Supercial del Aislador 52.1 Interpretación de la Prueba La prueba realizada bajo condiciones normales es decir a la misma temperatura, humedad; la misma tensión y tiempo de ejecución nos permite comparar los resultados. Observamos de inmediato que la resistencia supercial (Rsup mayor que la resistencia volumétrica (Rvol = 359 GΩ), = 1,67 M Ω) es mucho y que resulta en un valor esperado. Su forma posee una área supercial mínima necesaria que es función de la tensión y de la resistividad del medio para evitar descargas disruptivas de contorneo. 2.3.1.2. Datos de la Prueba de Índice de Absorción Dieléctrica e Indice de Polarización Los datos que se muestran en el cuadro 2.3.2 a continuación fueron tomados a una temperatura de 20o C y un humedad relativa de 56 %. Cuadro 2.3.2: Resultados de la Prueba DAR del Aislador 52.1 29 Interpretación de la Prueba La interpretación de la prueba se realiza por comparación con el cuadro de Indice de Absorción [ver cuadro 2.1.2], lo cual nos dice que siendo el DAR = 1,12 < 1,4 y P I = 1,35 < 2 2.3.1.3. el aislador se encuentra en condiciones dudosa. Datos de la Prueba de Tensión por Pasos Condiciones de prueba. Temperatura = 20o C Humedad relativa = 56 % Cuadro 2.3.3: Resultado de la Prueba de Tensión por Pasos Figura 2.3.2: Tendencia de la Resistencias del Aislador 52.1 - Prueba Tensión por Pasos 30 Interpretación de la Prueba Los valores de resistencia volumétrica (Rv ), supercial (Rs ) y la resultante (Rp ) que observamos, sin duda cumple con lo teorizado. La resistencia de un aislamiento tiende a incrementarse ante un aumento de la tensión. En este punto podemos decir que tomando en cuenta estas lecturas y las de la prueba de corto tiempo, como también el rango de variaciones de la tensión de prueba; la resistencia de aislamiento se estabiliza a un determinado valor no menor que la resistencia de diseño para la tensión nominal de trabajo. En la gura 2.3.2 representación gráca de la tendencia del aislamiento. Podemos conrmar la pendiente creciente de 2.3.1.4. Rv y Rs así como la estabilidad, que en efecto, Rp evidencia. Datos de la Prueba de Tiempo Resistencia Condiciones de prueba. Temperatura = 20o C Humedad relativa = 56 % Tensión de Prueba 5[kV] Tiempo [s] 15 30 45 60 120 180 240 300 600 Resistencia [G(Ω)] 195 243 264 277 306 321 329 336 356 Cuadro 2.3.4: Aislador 52.1 Datos de Prueba Tiempo Resistencia Interpretación de la Prueba Sin lugar a dudas la curva (Figura 2.3.3) muestra la forma característica del comportamiento de un buen aislamiento. Figura 2.3.3: Aislador 52.1 Curva Tiempo Resistencia 31 2.3.1.5. Datos de la Prueba de Impulso Condiciones de prueba. Temperatura = 20,8o C Humedad relativa = 57 % La toma de datos debe hacerse a impulso positivo y negativo. El aislamiento sometido a diferentes solicitaciones puede responder, de echo, de diferente manera si se toma el ciclo positivo de la tensión recticada o el ciclo negativo. El análisis de los datos obtenidos nos dirá, como se comporta el objeto ensayado. En su realización se tomo tensiones a intervalos de 5 kV con un número de muestras ¨n¨ por tensión igual a 20. Prueba a Impulso Positivo [10] Cuadro de Datos En esta registramos el número de disrupciones (nd) por tensión de prueba aplicada (x [kV]). La probabilidad relativa Q[ %] resulta de dividir el numero nd (disrupciones) por el número ¨n¨ de muestras (n=20). x[kV] nd Q[ %] y 105 1 5 -1.6452 110 7 35 -0.3849 115 14 70 0.5240 Cuadro 2.3.5: Datos Prueba de Impulso Positivo Regresión Lineal por Mínimos Cuadrados ¨b¨ y ¨m¨ Tiene por objeto denir los parámetros de la ecuación, que permite aproximar la probabilidad de ocurrencia de una una disrupción a una tensión dada. y =m*U+b=0.2169*U (2.3.1) 2 x y xy 105 -1.6452 -172.7472 11025 110 -0.3849 -42.3365 12100 115 P - 24.3634 0.5240 x = −330 P y = −1,5061 x 60.2602 P xy = −154,8235 xmd ymd 110 -0.5020 13225 P x2 = −36350 Cuadro 2.3.6: Regresión por Mínimos Cuadrados: Impulso Positivo Con los parámetros resultado de la regresión lineal queda denida la ecu: 2.3.1 que se gráca en la gura 2.3.6. En la misma gura 2.3.6 se a gracado la probabilidad relativa de descarga disruptiva a escala probabilista. 32 Figura 2.3.4: Aproximación Lineal y(U) y Probabilidad Relativa P(U): Impulso Positivo La obtención de y(U ) ≈ P (U ) resulta en un procedimiento para determinar valores fundamentales que caracterizan al objeto ensayado. Estos son: Umd (tensión media de ruptura), s (desviación estándar) y BIL (nivel básico de aislamiento). La gura 2.3.5 representa la función de densidad de probabilidad y la función de probabilidad acumulativa. Figura 2.3.5: Densidad de Prob., Prob. Acumulativa: Impulso Positivo 33 Prueba a Impulso Negativo [10] Cuadro de Datos En adelante lo que se expuso para la prueba a impulso positivo, es valida para ésta. En este párrafo nos limitaremos a mostrar los resultados. x[kV] nd Q[ %] y 105 2 10 1.2817 110 18 90 -1.2817 115 19 95 -1.6452 Cuadro 2.3.7: Datos a Impulso Negativo Regresión Lineal por Mínimos Cuadrados y = 0,2927 ∗ U − 31,6479 P (2.3.2) 2 x[kV] y xy 105 -1.2817 -134.5815 11025 110 1.2817 140.9902 12100 15 1.6452 189.1993 x = 330 P y = 1,6452 P xy = 195,6080 x xmd ymd 110 0.5484 13225 P x2 = 36350 Cuadro 2.3.8: Regresión por Mínimos Cuadrados: Impulso Negativo Gráca de la Aproximación g. 2.3.6 y Funciones de Prob. g. 2.3.7 Figura 2.3.6: Aproximación Lineal y(U) y Probabilidad Relativa P(U): Impulso Negativo 34 Figura 2.3.7: Densidad. de Prob., Prob. Acumulativa: Impulso Negativo Interpretación de la Prueba De la comparación de los cuadros de datos 2.3.7 a im- pulso negativo y 2.3.5 a impulso positivo notamos de inmediato que a paridad de tensión, existe una mayor ocurrencia de descargas en la prueba a impulso negativo, que en la de impulso positivo. Esto se debe a la aleatoriedad maniesta de las descargas, pero ademas y principalmente a las características físico químicas del aislador ensayado. Dos echos concretos se desprenden de este comportamiento particular del elemento en prueba: 1. El modulo de la tensión media (U ) a la que se producen disrupciones sera menor en la prueba a impulso negativo que en la de impulso positivo. Esto es de esperarse dado que existe una mayor probabilidad disruptiva a tensiones negativas. 2. La desviación estándar (s) a impulso negativo, también resulta ser menor que la desviación estándar a impulso positivo. Lo que implica que existe una mayor concentración de descargas cuando las tensiones son negativas, o de otra manera podemos decir que existe una mayor dispersión de las descargas cuando la tensión es positiva. La tensión media, desviación estándar y otra característica de suma importancia, el nivel básico de aislamiento (BIL). Son deducibles a partir de la ecuación de regresión lineal y(U); lo cual habla de la importancia que tiene ésta y la extrapolación como método de aproximación. El siguiente cuadro nos muestra como calcular estos valores. Valores característicos b U = −m 1 s= m BIL = U − 2,5 ∗ s y =m∗U −b Impulso Positivoy = 0,2169 ∗ −24,3634 Impulso Negativoy = 0,2927 ∗ U − 31,6479 112.3143 [kV] 108.1264 [kV] 4.6100 [kV] 3.4165 [kV] 100.79 [kV] 99.59 [kV] Cuadro 2.3.9: Valores Característicos de las Curvas de Densidad de Probabilidad 35 Capítulo 3 ENSAYO DE INTERRUPTORES INTERRUPTORES DE POTENCIA El interruptor de potencia es un dispositivo electromecánico cuya función principal es la de conectar y desconectar circuitos eléctricos bajo condiciones normales o de falla, además pueden realizar o efectuar re-cierres, cuando sea una función que se requiera en el sistema. Debido a las operaciones de sierre y apertura que cumplen los interruptores durante su vida útil , estos están sometidos al desgaste de sus contactos y es función del número de maniobras que realiza el mismo. El desgaste de los contactos incrementa la resistencia eléctrica entre ellos, lo que trae como consecuencia un incremento de la temperatura de contacto y viceversa, el incremento de la temperatura resulta en una disminución de la fuerza de contacto y un rápido incremento de la resistencia. Además de los factores mecánicos, los factores ambientales como la humedad, el polvo ambiental, la oxidación de las supercies de contacto de un interruptor tienen efecto directo sobre su resistencia. De modo que para evaluar las condiciones de los contactos del interruptor, se han establecido dos tipos de pruebas, ambos miden la resistencia R, estática y dinámica. 3.1. Pruebas de Corriente Continúa 3.1.1. Prueba de Resistencia de Contactos La medición de la resistencia de contacto se realiza usualmente usando los principios de la ley de Ohm: V =R×I (3.1.1) Donde: V I R es el voltaje a través del contacto; es la corriente; es la resistencia. Si aplicamos una corriente directamente dividiendo V Iy por medimos el voltaje V, la resistencia R se puede obtener I. R= Como se ve en la gura 3.1.1 36 V I (3.1.2) Figura 3.1.1: Circuito de medición de resistencia de contactos Dado que la cámara de interrupción es un contenedor cerrado, sólo tenemos acceso a los conductores de entrada y de salida; la R medida entre estos dos puntos sería la suma de todas las resistencias de contacto halladas en serie (contactos jos, de cierre y apertura y los deslizantes). De acuerdo a la norma IEC 694, artículo 6.4.1, el valor de la corriente a usar debería ser lo más cercana a la corriente nominal para la que fue diseñada la cámara de interrupción. Si esto es imposible de lograr, se pueden usar corrientes más pequeñas pero no menos a 50 A para eliminar el efecto galvánico que podría afectar las lecturas 3.1.2. Protocolo de Pruebas de Resistencia de Contactos 1. Armar el circuito que suministre la corriente nominal del interruptor. 2. Vericar que la cámara de interrupción del interruptor este en la posición cerrada 3. Limpiar los puntos de conexión a la red del interruptor, que deben estar libres de polvo, oxido o humedad que afecte la medida de resistencia. 4. Realizar varias pruebas consecutivas y calcular el promedio. 5. El valor obtenido debe estar dentro del rango de valores presentada el cuadro 3.1.1. Tensión nominal del Resistencia interruptor [kV] [µΩ] 25 100-350 120 80-200 120-30 100 735 20-80 Cuadro 3.1.1: Resistencia de Contactos para Interruptores de Potencia 3.1.3. Prueba de Velocidad de Operación de Interruptores [12] En los interruptores, el tiempo de apertura y cierre es crítico ya que el mismo está ligado a la cantidad de energía que puede manejar el interruptor. Durante la secuencia de 37 apertura o cierre, el arco eléctrico aparece entre el contacto móvil y el contacto jo. Si la apertura o cierre del interruptor no se realiza en el tiempo para el que fue diseñado, la energía asociada al arco eléctrico puede superar la capacidad de disipación de energía térmica del interruptor con el consecuente daño del equipo. Por otra parte, la no extinción a tiempo del arco eléctrico acelera el deterioro de los contactos del interruptor lo cual adelanta el requerimiento de mantenimiento mayor en el mismo. Esta prueba requiere de un equipo especial y un procedimiento más complicado que el método estático. La información recogida es de una naturaleza diferente y nos da un mayor entendimiento de la condición del contacto que no está disponible en la prueba estática. 3.1.4. Protocolo de Prueba de Velocidad de Operación de Interruptores 1. Vericar la arquitectura mecánica del interruptor. 2. Armar el circuito como se indica en la gura 3.1.2. 3. Se inyecta una corriente y se mide el voltaje. Esto nos dará el valor de la resistencia en todo su recorrido desde la posición cerrada hasta la posición abierta. 4. El impulsó-grafo puede registrara la curva de operación del mecanismo del interruptor desde una posición cerrada, a medida que se mueve a su posición de apertura. 5. Comparar los resultados con los datos de fabricante Figura 3.1.2: Interruptor en posición de ensayo utilizando un Impulso grafo SECCIONADORES 38 Este es un equipo de maniobra diseñado sólo para abrir o cerrar un circuito eléctrico en condiciones energizadas o no, pero sin circulación de corriente de carga o cortocircuito, sus maniobras de conexión o desconexión se hacen en vacío. Figura 3.1.3: Cortacircuitos de 15kV 100 A Las partes principales de un seccionador son: 1.- Columna de aislamiento: Forma el aislamiento a tierra respecto a puntos energizados del seccionador. 2.- Cuchilla: Parte móvil de contacto que embraga una con otra, ya sea móvil o ja. 3.- Base: Es el soporte metálico donde se ja el seccionador. 4.- Terminales: Son las piezas conductoras a las cuales se jan los conectores de los conductores de entrada y salida del seccionador. 5.- Mecanismo de Accionamiento: Es elemento necesario para realizar las maniobras del seccionador. Estas pueden ser por pértiga aislada.- manual (directa o a distancia).eléctrica por medio de un motor eléctrico accionado de forma local o remota. 3.2. Aislamientos en Seccionadores El aislamiento de los seccionadores básicamente está constituido por piezas cerámicas, en forma de columnas y sirve para soportar y aislar las piezas conductoras que van a conectarse al circuito. 3.2.1. Pruebas en Seccionadores. Pruebas de operación mecánica. Prueba de Resistencia de Aislamiento. Prueba de Resistencia de contactos. Evidentemente que entre las pruebas mencionadas, las que nos dará información acerca del comportamiento eléctrico del seccionador una vez instalada en red de suministro son las dos últimas. 3.2.2. Prueba de Resistencia de Aislamiento [4] Las pruebas de aislamiento para seccionadores son similares a las pruebas ya indicadas para los otros equipos aquí expuestos. Esta prueba trata de determinar si existe un camino de baja resistencia en el aislamiento. 39 3.2.2.1. Prueba de Tiempo Resistencia [5] Es casi independiente de la temperatura y pude darnos información relevante y concluyente sobre el estado del seccionador. [ver Métodos de Prueba (Ensayos Eléctri- cos)] 3.2.2.2. Protocolo de la Prueba para el Método de Tiempo Resistencia Eliminar todo residuo o contaminante de la supercie aislante del seccionador Armar el circuito de ensayo en el laboratorio (MEGGER). Aplicar la tensión y en el primer minuto hacer 4 lecturas espaciadas igualmente en el tiempo (15, 39, 45 y 60 segundos), luego una lectura cada minuto, hasta el minuto 5; en el minuto 10 se toma una lectura nal. Tabular las lecturas obtenidas de 0 a los 5 minutos y a los 10 minutos Des-energizar el circuito armado para el ensayo Ajustar los puntos de resistencia contra tensión. 3.2.2.3. [ver Método de la Prueba de Absorción Dieléctrica [7] Métodos de Prueba (Ensayos Eléctricos) 3.2.2.4. ] Protocolo de la Prueba de Absorción Dieléctrica DAR _Indice de Polarización PI Liberar la supercie del seccionador de posible contaminación por aceite o humedad Armar el circuito de ensayo en el laboratorio (MEGGER). Seleccionar la función de prueba DAR_PI. Determinar la relación de absorción dieléctrica DAR_PI Contrastar de los Valores Obtenidos vs. Valores de Referencia del cuadro 3.2.1 Condiciones del Relación 60-30 Relación 10/1 minuto Aislamiento Segundos PI (Indice de Polarización) Peligroso - Menos de 1 Dudoso 1.0 a 1.25 1.0 a 2 Bueno 1.4 a 1.6 2 a 4 Excelente Arriba de 1.6 Arriba de 4 Cuadro 3.2.1: Valores de referencia para los indices DAR e PI 3.2.2.5. Prueba de Tensión por Pasos [9] El tiempo de aplicación de tensión de prueba es de 60 segundos [ver Prueba (Ensayos Eléctricos) ] 40 Métodos de 3.2.2.6. Protocolo de la Prueba del Método de Tensión por Pasos La supercie del seccionador debe estar libre de cualquier contaminante que pueda inuir en el resultado Armar el circuito de ensayo en el laboratorio (MEGGER). Seleccionar una tensión de ensayo (3 kV, 6 kV, 9 kV) Seleccionar el tiempo de duración de la prueba (2 min, 3 min, 3 min) Aplicar las tensiones de ensayo, en pasos de igual duración (60 segundos). Tabular en un cuadro las resistencias obtenidas a las tensiones aplicadas. Gracar la curva de ajuste de los puntos de resistencia contra tensión. 3.3. Mediciones y Análisis de Resultados Objeto de experimentación Seccionador ST-Brasil 2002 de 30-60 kV de tensión nominal. 3.3.1. Datos Obtenidos en los Ensayos del Seccionador ST (30-60 kV) 3.3.1.1. Datos de la Prueba de Absorción Dieléctrica e Indice de Polarización Condiciones de prueba: 20o C 56 % Temperatura = Humedad = Cuadro 3.3.1: Datos de Prueba de Absorción Dieléctrica e Índice de Polarización del Seccionador ST Brasil 2002 Interpretación de la Prueba El seccionador empleado para la prueba fue dado de baja por una empresa de distribución eléctrica. Los resultados de la prueba dan la razón al personal técnico que decidió retirar del servicio el seccionador. Comparando los indices DAR y PI resultantes de la experimentación, notamos que están por debajo de los valores tolerables. [ver cuadro 3.2.1] 41 3.3.1.2. Datos de la Prueba de Tensión por Pasos Condiciones de prueba: 20o C 56 % Temperatura = Humedad = Cuadro 3.3.2: Seccionador ST.- Prueba de Tensión por Pasos Figura 3.3.1: Tendencia de la Resistencia del Seccionador ST 22 kV Interpretación de la Prueba Es evidente, que tanto la resistencia volumétrica (Rv ), como la supercial (Rs ), muestran una caída de varios cientos de 42 G Ω; de igual manera la resultante (Rp ). Los resultados de la prueba de Indice de Absorción y de Polarización nos ayuda a concluir que el aislamiento se encuentra en mal estado. La gura 3.3.1 evidencia la tendencia a la baja de las resistencias lo que conrma lo antes expuesto. 3.3.1.3. Datos de la Prueba de Tiempo Resistencia Condiciones de prueba: 20o C 56 % Temperatura = Humedad = Tensión de Prueba 10[kV] Tiempo [s] 15 30 45 60 120 180 240 300 600 Resistencia [GΩ] 118 122 130 128 132 131 135 135 113 Cuadro 3.3.3: Seccionador ST Datos de Prueba Tiempo Resistencia Interpretación de la Prueba El comportamiento errático de la curva de resistencia, termina en una drástica caída de la misma. Su forma ya muestra a simple vista el grave deterioro del aislamiento Figura 3.3.2: Seccionador ST Curva Tiempo Resistencia 3.3.2. Prueba de Resistencia de contactos. La prueba de residencia de contactos en seccionadores tiene el mismo objetivo que la prueba realizada en interruptores expuestos en este mismo capítulo. Y es por ello que nos remitiremos a ella siempre que queramos hacer una prueba de estas en seccionadores 43 Capítulo 4 ENSAYO DE PARARRAYOS Los Pararrayos son elementos de protección que se caracterizan por presentar dos estados básicos de operación o funcionamiento que depende fundamentalmente del nivel de tensión al que esta sometido. Así el pararrayos se comportara como un aislador cuando se encuentra a su tensión nominal de diseño, que no es mas que el máximo valor ecaz de voltaje fase tierra entre sus polos, que le permiten una operación normal ante sobre-tensiones transitorias. Cuando el voltaje al que se ve sometido el pararrayos alcanza el nivel de sebado, entra en estado de conducción y evacua cualquier sobre tensión; luego de lo cual recupera su condición de aislador. 4.1. Pruebas de Corriente Continua [3.1] Las pruebas de DC que se realizan en un pararrayos están motivadas tomando en cuenta su condición de aislador y sus características constructivas. Si el pararrayos consta de varias secciones se probará cada una de ellas. Este es el caso de los pararrayos de oxido zinc, elemento que le permite un comportamiento dinámico cuando esta sometido a sobre-tensiones no transitorias o a la tensión de cebado. 4.1.1. Prueba de Resistencia de Aislamiento [4] Como se indicó son pruebas destinadas a establecer la tendencia de la resistencia de aislamiento del equipo o elemento bajo prueba. Los pararrayos están sometidos a diferentes exigencias eléctricas y medioambientales que podrían causar el deterioro de este importante elemento de protección. Las razones para realizar estas pruebas en este equipo y en otros de su misma naturaleza, son varias: Recepción de equipos.- Que tiene por objeto asegurar que el equipo adquirido se encuentre en buenas condiciones, que cumplan con las especicaciones de la contratación y que no sean fuente de perdidas económicas. Mantenimiento preventivo.- Motivadas principalmente por seguridad. Su objetivo, precautelar la vida humana, incrementar la conabilidad del servicio y evitar perdidas materiales y económicas. Mantenimiento correctivo.- Encaminada a mejorar las condiciones de trabajo y el rendimiento de los sistemas. 44 Recomendaciones Iniciales Seguridad en el laboratorio.- Lea con atención las recomendaciones del capítulo 1: El pararrayos debe estar totalmente limpio de carbonilla o algún otro tipo de contaminante que pueda causar una descarga eléctrica no prevista especialmente cuando el ensayo se realiza en ambientes húmedos. De ser el caso si posee un elevada característica capacitiva (pararrayos de oxido metálico) debe descargarse por completo antes de realizar cualquier ensayo. 4.1.1.1. Obtención de la Resistencia de Aislamiento Durante la prueba de aislamiento, se aplica una alta tensión continua VDC sobre el elemento ensayado. Esta tensión provoca una corriente de circulación en la supercie (is ) y en el interior (iv ) del aislamiento, del orden de los micro-amperios. Su intensidad responde a parámetros físicos y de diseño del pararrayos, así como a las condiciones del medio circundante (temperatura y humedad) existentes en el momento de la prueba. Estas corrientes permiten determinar la resistencia de aislamiento supercial y/o la resistencia de aislamiento volumétrica dependiendo de la conguración del circuito en la prueba. Mediante la aplicación de la ley de Ohm obtenemos la resistencia o la corriente de fuga, según el método y el equipo utilizado en la experimentación. R = V dc/I El valor de la resistencia se expresa en mega ohmios -[M Ω] I = V dc/R El valor de la corriente se expresa en micro amperios - [µA] Pararrayos 4.1.1.2. Método de la Tensión por Pasos [9] En la ejecución, se aplican tensiones que podrían manifestar disrupciones o disminución de la resistencia de aislamiento como consecuencia de la humedad, agrietamiento o presencia de contaminantes. En el ensayo se aplica cada tensión de prueba durante el mismo período de tiempo, normalmente 60 segundos y se traza un gráco de la resistencia de aislamiento registrada. 4.1.1.3. Protocolo de la Prueba para el Método de la Tensión por Pasos Si el pararrayos a ensayar ha sido retirado momentos antes de la red de servicio, se recomienda cortocircuitar sus extremos, con el objeto de eliminar cualquier carga capacitiva presente en él. Armar el circuito de ensayo en el laboratorio (MEGGER). Seleccionar una tensión de ensayo (3 kV, 6 KV, 9 kV) Seleccionar el tiempo de duración de la prueba (2 min, 3 min, 3 min) Aplicar las tensiones de ensayo, en pasos de igual duración. Tabular en un cuadro las tensiones obtenidas. Gracar la curva de ajuste de los puntos de resistencia contra tensión. 45 El método expuesto y una variación del circuito de conexión del pararrayos con el Megger, da como resultado la determinación de la tendencia de aislamiento volumétrica o supercial, la gura 4.1.1 a continuación nos muestra la manera correcta de armar el circuito. Figura 4.1.1: a) Uso Del Terminal de Guarda.- gura tomada de The Lowdown on High Voltage DC Testing 4.1.1.4. Prueba de Absorción Dieléctrica DAR [7] La prueba de absorción dieléctrica es especialmente recomendable cuando en el ambiente de trabajo; el material se encuentra expuesto a contaminantes líquidos aceites y/o humedad. [ ver 4.1.1.5. Métodos de Prueba (Ensayos Eléctricos) ] Protocolo de la Prueba de Absorción Dieléctrica Si el pararrayos a ensayar ha sido retirado momentos antes de la red de servicio, se recomienda cortocircuitar sus extremos, con el objeto de eliminar cualquier carga capacitiva presente aun él. Armar el circuito de ensayo en el laboratorio (MEGGER). Seleccionar la tensión de prueba (10 kV). Seleccionar la función DAR Determinar la relación de absorción dieléctrica DAR Contrastar los Valores Obtenidos vs. Valores de Referencia para los Índices DAR [Table 2.1.2 on page 24] 4.1.1.6. Prueba de Indice De Polarización PI [7] Esta prueba es aplicable a materiales u objetos de fácil polarización, pude revelar humedad o contaminación. [ver 4.1.1.7. Métodos de Prueba (Ensayos Eléctricos) ] Protocolo de la Prueba de Indice de Polarización Si el pararrayos a ensayar ha sido retirado momentos antes de la red de servicio, se recomienda cortocircuitar sus extremos, con el objeto de eliminar cualquier carga capacitiva presente aun él. 46 Armar el circuito de ensayo en el laboratorio (MEGGER). Seleccionar la tensión de prueba (10 kV). Seleccionar la función DAR _PI Determinar la relación de absorción dieléctrica DAR_PI Contrastar los Valores Obtenidos con los Valores de Referencia cuadro 3.2.1 4.1.1.8. Prueba de Tiempo Resistencia [5] 4.1.1.9. Protocolo de la Prueba para el Método de Tiempo Resistencia Si el pararrayos a ensayar ha sido retirado momentos antes de la red de servicio, se recomienda cortocircuitar sus extremos, con el objeto de eliminar cualquier carga capacitiva presente aun él. Armar el circuito de ensayo en el laboratorio (MEGGER). Aplicar la tensión y en el primer minuto hacer 4 lecturas espaciadas igualmente en el tiempo (15, 39, 45 y 60 segundos), luego una lectura cada minuto, hasta el minuto 5; en el minuto 10 se toma una lectura nal. Tabular las lecturas obtenidas de 0 a los 5 minutos y a los 10 minutos Des-energizar el circuito armado para el ensayo Ajustar los puntos de resistencia contra tensión. 4.2. Mediciones y Análisis de Resultados El objeto de ensayo es el Pararrayos de 18 kV - 15.3 kV (MOCV). Figura Descripción Pararrayos PDV100 Optima Clase Método de ensayo norma 18 kV 15.3 ANSI/IEE MCOV C62.11 estándar Figura 4.2.1: Pararrayos Clase y Norma En parte V encontramos los datos técnicos del producto 4.2.1. Datos Obtenido de la prueba de Absorción Dieléctrica e Índice de Polarización Condiciones de prueba: 20o C 56 % Temperatura = Humedad = 47 Cuadro 4.2.1: Datos de Prueba de Índice de Absorción Dieléctrica e Índice de Polarización Interpretación de la Prueba Realizando la comparación con el cuadro de referencia podemos armar que el aislamiento del pararrayo se encuentra en buen estado [ver cuadro 3.2.1] 4.2.1.1. Datos de la Prueba de Tensión por Pasos Condiciones de prueba: 20o C 56 % Temperatura = Humedad = Cuadro 4.2.2: Pararrayos 18 kV_15.3 MCOV Prueba de Tensión por Pasos Interpretación de la Prueba La interpretación de los registros de las pruebas del pararrayo como cualquier otro objeto, responde a sus características constructivas y a su función en un sistema de potencia. 48 Figura 4.2.2: Tendencia de la Resistencia de el Pararrayos 18 kV En este registro se aprecia que la resistencia volumétrica (Rv ) sufre un descenso signicativo a incrementos iguales de la tensión de prueba, no así la resistencia supercial (Rs ) que crece vertiginosamente. La resistencia volumétrica es un varistor de oxido metálico, que ante un incremento de tensión reacciona disminuyendo su resistividad eléctrica, por tanto la disminución de la resistencia entre sus terminales eléctricos, al punto de que cuando la tensión que se aplica sobre el elemento llega ser la tensión de cebado el pararrayos cruza la frontera entre las características de un aislador a las características de un conductor. La función de la resistencia volumétrica es la de brindar un camio de evacuación a las sobre tensiones, hecho que se cumple bajo determinadas condiciones de tensión. La gura 4.2.2 ilustra grácamente este comportamiento. 4.2.1.2. Datos de la Prueba de Tiempo Resistencia Condiciones de prueba: 20o C 56 % Temperatura = Humedad = Tensión de Prueba 5 [kV] Tiempo [s] 15 30 45 60 120 180 240 300 600 Resistencia [GΩ] 433 613 696 759 875 932 975 997 1090 Cuadro 4.2.3: Pararrayos Datos de Prueba Tiempo Resistencia Interpretación de la Prueba Esta prueba conrma el análisis sobre el comportamiento de la resistencia volumétrica. La resistencia integral del pararrayos muestra el comportamiento típico, por tanto se encuentra en buen estado. 49 Figura 4.2.3: Pararrayos Curva Tiempo Resistencia 4.3. Pruebas en Corriente Alterna Las pruebas de corriente alterna someten a los equipos a esfuerzos eléctricos similares a las condiciones de operación normal, con excepción de la prueba de Alta Tensión AC. 4.3.1. Prueba de Factor de Potencia Es una prueba importante para determinar la calidad del aislamiento en todo tipo de equipo eléctrico. En el caso de aislamiento sólido, se recomienda utilizar un nivel de tensión similar al valor de tensión nominal del equipo. El resultado de la misma no puede ser considerado como concluyente por si mismo, siempre debe compararse con resultados anteriores con valores referidos al mismo nivel de voltaje y a 20 grados centígrados. La medición de las pérdidas dieléctricas es efectiva en la detección de pararrayos defectuosos, contaminados o deteriorados. La prueba del factor de potencia se basa en un modelo conformado por un capacitor en paralelo con una resistencia o un capacitor en serie con una resistencia. El capacitor representa la capasitancia del equipo bajo prueba y la resistencia representa las pérdidas en el aislamiento cuando se le aplica un voltaje de prueba. Para nuestro análisis el modelo considerado es una resistencia en paralelo con un capacitor. La gura 4.3.1 muestra este modelo donde It representa la corriente total que circula por el equipo de prueba, Ic es la corriente capacitiva e Ir la corriente resistiva. 50 Figura 4.3.1: Modelo paralelo de aislamiento El elemento resistivo en el circuito equivalente representa los vatios de pérdidas disipados en el aislamiento cuando se aplica un voltaje. El elemento capacitivo representa el capacitor que existe entre la parte que se energiza del equipo, la carcasa y tierra. En un circuito eléctrico con un voltaje AC aplicado los vatios pérdida vienen dados por: V atios = E × It × cosφ (4.3.1) Donde ø representa el ángulo de fase entre el voltaje de prueba y la corriente total que uye por el aislamiento. El coseno del ángulo ø es conocido como factor de potencia y es igual a: cosφ = V atios E × It (4.3.2) De igual forma el ángulo complementario, ø representa el ángulo entre la corriente total y la corriente capacitiva. Para este ángulo existe una relación que se denomina factor de disipación denido como: T angδ = Ir IC (4.3.3) R XC (4.3.4) lo que en el plano de impedancias implica: T angδ = Por lo que: T angδ = R × W × C (4.3.5) El cuadro 4.3.1, muestra cuales son los voltajes de pruebas para los diferentes valores de voltaje nominal de pararrayos. Tensión Nominal Tensión de Prueba entre 2.7 y 5.1 [V] 2.5 [kV] entre 6.0 y 5 [kV] 5 [kV] entre 8.1 y 10 [kV] 7.5 [kV] mas de 12 [kV] 10 [kV] Cuadro 4.3.1: Voltajes de Prueba de Pararrayos 51 4.3.1.1. Protocolo de la prueba de factor de potencia de aislamiento El protocolo de la prueba de factor de potencia de aislamiento es el siguiente: Des energizar el pararrayos. Cortocircuitar los extremos del pararrayos, con el n de eliminar las cargas residuales que este pueda tener. Efectuar las conexiones entre el pararrayos y el aparato medidor de factor de potencia, evitando el contacto con las partes que serán energizadas. Conectar el aparato medidor de factor de potencia, y desconectarlo luego de obtener una medición constante. Retirar las conexiones entre el pararrayos y el medidor de factor de potencia. Cortocircuitar el pararrayos, durante un tiempo igual a 5 veces el tiempo que este permaneció energizado. 52 Parte I Conclusiones y Recomendaciones 53 Toda prueba sobre un equipo, objeto o sistema. Tiene como objetivo determinar una característica(s) o condiciones del sujeto de ensayo, que permita establecer sin lugar a dudas cual sera su perfomans en el entorno de trabajo. Dichas características resultan de suma importancia a la hora de usar, remplazar o sugerir la utilización de los elementos ya mencionados. Especialmente cuando son parte sensible de un todo, donde la rentabilidad o perdida dependen de su funcionamiento. Pero además y mucho mas importante, cuando de ellos depende la seguridad de las personas que laboran en fabricas e industrias, la vida de pacientes en hospitales y centros de salud y en la calle mismo. La industria de la energía eléctrica, quizás es la que mayor importancia reviste en la cotidianidad de la vida del ser humano. Podría decirse y sin temor a equivocarse que tiene una aplicación universal, la mayoría de las actividades realizadas por el hombre están relacionadas con el uso de la electricidad o depende de ella; todo funciona en su rededor ya sea que fuere el elemento motor primario o como resultado de una conversión de energías. Esto hace que el dimensionamiento y ulterior protección de un sistema de potencia de energía eléctrica a todo nivel de tensón, requiera una especial atención, para cumplir con los objetivos principales de calidad y conabilidad, consecuentemente asegurar las inversiones económicas y proteger vida. Del Laboratorio de Alta Tensión Los aisladores, seccionadores , interruptores, pararrayos; objetos de ensayo en esta tesis han de cumplir con determinadas características eléctricas para satisfacer las exigencias de su entorno de trabajo. Estas deben ser determinadas en un laboratorio, capas de brindar las condiciones apropiadas par considerar los resultados de una prueba como ables. Quiere decir que la exactitud en las mediciones pasa por las condiciones medioambientales, por la experiencia del experimentador como por los equipos de medición o ensayo disponibles en el laboratorio. las pruebas realizadas las conclusiones obtenidas de ellas, que se exponen mas adelante, están sujetas a las condiciones que en el momento brindaba el laboratorio. Las pruebas que no se pudieron realizar se mencionan describiendo el protocolo a seguir. Las conclusiones que podamos sacar una ves realizadas, podrían seguir la siguiente secuencia: a) Presentación de los Datos de Experimentación b) Análisis de la Información c) Conclusiones a las que podemos llegar El Laboratorio de Alta Tensión es un espacio de trabajo que exige la observación de algunas normas de seguridad. Pero ademas la preparación cuidadosa de los ensayos a realizar, aquí algunas recomendaciones previas a tener en cuanta: 1. El experimentador debe prepara concienzudamente el fundamento teórico sobre el que se basa el ensayo que piensa aplicar. Esto le permitirá diseñar adecuadamente el experimento. 2. Proveerse de la hoja de datos de sujeto de ensayo si lo tuviera. 3. Observar los limites de tensión o corriente que exhibe el datasheet objeto. 4. Otro requerimiento es la norma a utilizar en el ensayo, norma que se contrasta ademas con la norma usada por el fabricante del equipo u objeto etc. 54 5. Establecer el método de prueba a usarse. este dependerá de lo que queramos investigar o establecer. 6. Diseñar un cuadro de datos a para la tabular de la información producto de la experimentación Del Aislador 52.1 No existe el aislamiento perfecto. Decimos esto puesto que al escuchar la frase aislador eléctrico podríamos estar tentados a suponer que por el no atraviesa ninguna corriente. De echo esto no es verdad todo material utilizado como aislador eléctrico permite el paso en alguna medida de la corriente eléctrica cuando esta sometida a una tensión. Esta es la corriente aprovechada por los instrumentos de medición para determinar características como la Resistencia volumétrica y supercial, el Indice de absorción y de polarización. Existe barios métodos para determinar la resistencia de aislamiento; la utilización de cualquiera de ellos depende del propósito de la prueba como del lugar donde se realiza la misma. El Método de Corto Tiempo. No constituye un método concluyente pero nos da una muy buena idea del estado de la resistencia de aislamiento. La interpretación de los resultados depende tanto de la norma utilizada para su evaluación; como de las características eléctricas del elemento; que el fabricante provee con la intensión de que el ingeniero o técnico posea una referencia conable al momento de seleccionar un equipo para una aplicación dada. Ademas podrían usarse los resultados históricos de pruebas anteriores con el n de establecer el estado en el que se encuentra. Los resultados de la medición nos da la resistencia volumétrica (Rv cial (Rs = 1,67 T Ω), = 359 GΩ) y super- que contrastada con el cuadro 2.1.1 de resistencias esperadas según la tensión nominal de trabajo, muestra que éstas están dentro de los limites permisibles como lo establece la norma MTS-1993 Pruebas de Absorción Dieléctrica (DAR) e Indice de Polarización (PI). Esta destinada a detectar la existencia de micro poros en el interior del aislamiento (Prueba DAR) y los depósitos de humedad, polución o algún otro contaminante en la supercie del aislador (Prueba PI). Es aconsejable que en la interpretación de los resultados se tome en cuenta el entorno donde se encuentra instalado el equipo (en programa de mantenimiento por ejemplo), como también las condiciones en las que se realiza el ensayo. Los valores de estas pruebas (DAR = 1.12, PI = 1.35) comparados con el del cuadro 3.2.1 nos dice que el aislamiento no esta en buen estado. El resultado PI puede deberse posiblemente a que las supercie este contaminada por algún agente externo como aceite o polvo, que se abría depositado en la aislador en algún momento previo a la prueba. El valor del indice DAR tampoco es alentador nos hace pensar que el interior del aislamiento esta porosa y a la mejor húmeda esto explicaría que el resultado de la prueba sea dudosa. El siguiente cuadro permite consignar el resultado y calicar la prueba 55 Equipo DAR Calicación General Peli. 1.12 Peligroso Dudoso x Bueno. PI Aislador 1.35 Peligroso. Dud. Bue. Exce. Excelente. x Dudoso x Bueno Excelente Cuadro 4.3.2: Aislador 52.1 Calicación del Aislamiento Indice DAR y PI Prueba de Tensión por Pasos. Sabemos que esta prueba tiene por objeto determinar la tendencia del aislamiento y que si el aislamiento se incrementa o estabiliza en algún valor en tanto se aumenta la tensión, él pasa la prueba. Pero el objetivo de esta prueba no solo es jarnos en la tendencia creciente del aislamiento sino también en el valor de la tendencia , y el valor ultimo de ella al nalizar el ensayo. Contrastando su valor ultimo con los valores del cuadro 2.2.1 sabremos entonces si el aislador pasa o no la prueba. El cuadro de datos 2.3.3 muestra que cada una de las resistencias (Rv , Rs , Rp ) allí medidas alcanzan un valor estable que se encuentra dentro de los limites tolerables y referencia-les exigidos en el cuadro 2.1.1. Tomando en cuenta todos los resultados de las pruebas de aislamiento realizadas en el aislador podemos concluir que pasa la prueba. Prueba Tiempo Resistencia. El método toma lecturas a incrementos especícos de tiempo y se prolonga por un espacio temporal mayor que el requerido para que la capacitancia del aislador se cargue. La presencia de contaminantes y humedad en el aislador ocasiona que el efecto de absorción dieléctrica se enmascare y la resistencia se disminuya o permanezca constante. Para el aislador los resultados muestra más bien que la resistencia mantiene una tendencia creciente y que al menos en lo que a resistencia de aislamiento se reere se encuentra en muy buen estado Prueba de Impulso Tipo Rayo. Es una de las de mayor relevancia en el estudio del aislamiento. La naturaleza aleatoria, de las descargas eléctricas, las características especicas del impulso de tensión, y la duración de la exposición del aislador a la tensión de prueba; motiva la siguientes recomendaciones: 1. Denir y medir exactamente las tensiones de prueba 2. Calibrar adecuadamente el osciloscopio 3. Denir el numero de ensayos a realizar. 4. Proveerse de un buen cronometro 5. Anotar los datos de temperatura y humedad 6. Diseñe una tabla adecuada para registrar la información El objetivo fundamental es determinar el Nivel Básico de Aislamiento (BIL). Esto es el valor de cresta del máximo impulso de tensión que es capas de soportar el aislador sin que se produzca una descarga disruptiva. Siendo las descargas eléctricas un fenómeno aleatorio en aislamientos autorregenerables se puede obtener experimentalmente la curva de probabilidad acumulativa (P(U)). por lo que : 56 La recopilación de datos y el tratamiento de la información resulta en un proceso estadístico (Norma IEC). Se recomienda utilizar la aproximación lineal por mínimos cuadrados para la obtención de la recta y(U) que nos permita extrapolar la probabilidad de descarga para una tensión especica. Si se conoce y(U), se puede determinar los parámetros tensión media (U ) y desviación estándar (s) que caracteriza la curva de densidad de probabilidades (GAUSS) y a partir de ellos el BIL. Esto muestra la relevancia que tiene la recta y(U), al punto que podríamos armar que es el propósito primario del tratamiento estadístico de los dato En el cuadro tenemos los resultados. Muestra dos ecuaciones lineales, corresponden a la prueba a Impulso Positivo y Negativo, dos tensiones medias, dos desviaciones estándar y dos valores de BIL. Las grácas que resultan de la aplicación de estos valores no son muy diferentes entre si, lo que tiene sentido pues la desviación estándar de una y otra resultan estar muy próximos y en cuanto al BIL podríamos decir que son iguales. Como usar los resultados: Primero considerar que las grácas se trazaron tomando el modulo de las tensiones de prueba y del BIL. Segundo considerar que el nivel básico de aislamiento es el de menor valor absoluto. Del Seccionador ST Todo lo dicho en cuanto a la forma de interpretar los resultados obtenidos para el aislador 52.1, se aplica también para el seccionador fusible aquí ensayado. ¾Pero como es posible esto?. La función que cumple el seccionador en el sistema de potencia aria pensar que no existe ninguna relación entre este y el aislador, salvo que los dos son usados en un sistema eléctrico de potencia. ¾Entonces por que la interpretación de los resultados han de ser echo de la misma forma que la del aislador?. La explicación es simple y radica en que, entre las partes constructivas se tiene una Columna de aislamiento, que cumple como aislador a tierra de los puntos energizados del seccionador. Hasta aquí su semejanza con el 52.1, pues ademas sirve de interruptor para seccionar o separar circuitos. Esta es realizada por la Cuchilla ( Parte móvil de contacto que embraga una con otra, ya sea móvil o ja), en ella esta adicionada el fusible que reacciona a sobre corrientes, que puede ser resultado de una falla eléctrica imprevista, por lo que el seccionador también es un dispositivo de protección. Las pruebas sobre seccionadores no estarán completas tan solo con probar la calidad de su aislamiento. Las funciones adicionales que debe cumplir este importante equipo, ya es un motivo suciente para que sobre él se deba hacer pruebas adicionales que garantice su idoneidad. Estas no son factibles de ser realizadas aun por falta del equipamiento adecuado. En cuanto al seccionador que hemos utilizado para ilustrar el ensayo, fue retirado de la red de suministro eléctrico. Se esperaría que las pruebas realizadas sobre el aclaren en alguna medida cual seria la razón para su retiro. Prueba de Absorción Dieléctrica e Indice de Polarización muestra los resultados del seccionador. 57 El siguiente cuadro Equipo DAR Calicación General Peli. 1.10 Peligroso Dudoso x Bueno PI Seccionador 1.17 Peligroso Dudoso x Dud. Bue. Exce. Excelente x Bueno Excelente Cuadro 4.3.3: Seccionador Calicación del Aislamiento Indice DAR y PI Observando la calicación que obtiene el seccionador y la que obtuvo el aislador 52.1 en cuanto a los indices DAR y PI. Podemos inferir que esta prueba no es la mas adecuada para ser realizada sobre un tipo de aislamiento cerámico, como es el caso que nos ocupa. Hay materiales que exhiben muy poca o ninguna absorción dieléctrica lo que explica que estos indicadores estén muy cercanos a uno. Las siguientes recomendaciones podrían facilitarnos el análisis de los resultados en cuanto a estos indices: No arse de estos indicadores si el material no es polariza-ble. Pruebe otro tipo de ensayos. Cada prueba da una vista diferente sobre las condiciones del aislamiento; saber el verdadero estado del mismo depende de si hemos realizado todas la pruebas pertinentes. DAR y PI son una relacional a-dimensional auto-contenida por lo que su valor indica una tendencia. Un valor mayor a 1,6 (DAR) o mayor a 4 (PI) indicaría un excelente aislamiento. Valores demasiado altos de estos podrían indicar que el aislamiento se encuentra agrietado, quebradizo o fracturado lo que obviamente no es bueno. Prueba de Tensión por Pasos Del cuadro 3.3.2 de valores registrados en esta prueba resalta inmediatamente la gran diferencia entre las lecturas de resistencia tomadas a distintas tensiones. Esto es cierto para Rs , como para Rv y no muy notorio para Rp ; la gura 3.3.2 muestra con claridad esta tendencia. En consecuencia la resistencia de aislamiento del seccionador no pasa las pruebas, su tasa de variación con respecto a la tensión es muy acentuada por lo que la conclusión lógica es anticipar su mal estado. Una practica recomendable antes de una prueba, es inspeccionar visualmente el objeto en busca de signos de ameo como carbonilla, rastros de algún contaminante y vericar la integridad de su estructura Prueba Tiempo Resistencia Lo dicho esta prueba resulta ser denitiva pues evidencia el muy mal estado del seccionador; su curva errática comparada con la forma suave y creciente característica de un buen aislamiento no deja dudas. Prueba de Impulso de Tensión tipo Rayo Esta no es posible realizar en este sec- cionador en particular puesto que el BIL de diseño para él; requiere de niveles de tensión de prueba que supera por el momento la capacidad que tienen el laboratorio para generar este impulso. 58 Del Pararrayo Las partes constructivas del pararrayos destinados a cumplir una función especíca en caso de una eventualidad electromagnética, se evidencia en los resultados obtenidos en cada una de las pruebas que en él fueron posible hacer. Prueba de Absorción Dieléctrica e Indice de Polarización El cuadro a continua- ción muestra la asignación de valores y calicación. Equipo DAR Calicación General Peli. Peligroso 1.27 Dudoso Bueno x PI Pararrayos Peligroso 2.17 Dudoso Dud. Bue. Exce. Excelente x Bueno x Excelente Cuadro 4.3.4: Pararrayos Calicación del Aislamiento Indice DAR y PI Prueba de Tensión Por Pasos Esta muestra el particular accionar que tiene la Rv que presenta un decrecimiento según se aumenta la tensión. Este comportamiento es propio de la acción de protección, pues se trata de un varistor cuya resistencia debe disminuir en función de la tensión creciente estableciéndose así el mecanismo de acción que se espera de él. La resistencia supercial a diferencia de la volumétrica, crece continuamente de acuerdo a la tensión a la que esta sometida. Cualquier sobre-tensión se debe descargar por la resistencia volumétrica y no por la supercie del pararrayos. Prueba de Tiempo Resistencia esto es la de Rp que Nos conrma la tendencia del aislamiento del conjunto en denitiva es la expuesta esta expuesta a la tensión. No podemos separar la resistencia Rv y Rs pues forma un conjunto estructural. Prueba de Impulso Tipo Rayo Como se había dicho los recurso del laboratorio están limitados a una determinada tensión por lo que no se a contemplado esta prueba. Pero es común que los pararrayos sean diseñados con un muy alto nivel de aislamiento (BIL). Observaciones Generales Habiendo reexionado cada prueba realizada en todos los objetos de ensayo no esta por demás una observación general sobre la resistencia de aislamiento y algunas recomendaciones aplicables a todas las pruebas. En cuanto A la resistencia de aislamiento observamos que: El indice DAR y PI no es una prueba realizable, aclaratorio o aplicable a todos los equipos. Debe aplicarse a materiales de fácil polarización Las resistencias Rv , Rs y Rp no siempre revisten la misma importancia en los equipos; por poner un ejemplo en el caso de los pararrayos, la resistencia sometida a la tensión de esfuerzo es Rp , en cambio que para el caso de un aislador tipo carrete la resistencia expuesta a la tensión siempre es la supercial. Existe una relación evidente entre estas 59 resistencias y se muestran en el siguiente cuadro 4.9. En el se muestra la resistencia Rp como la aproximación del paralelo de la supercial y volumétrica al igual que la corriente Ip como la suma de las corrientes de fuga supercial y paralela. Algo que no podemos pasar por alto es la relación entre las resistencia así como las de las corrientes (resaltadas en color rojo), del seccionador, no muestran coherencia, lo que podría servir como una conrmación del mal estado en el que se encuentra el aislamiento de este objeto. Equipo Aislador Seccionador Pararrayos Tensión [V] 1000 1500 2000 3000 6000 9000 1000 2000 3000 Rs[GΩ] Rv[GΩ] Rp[GΩ] Rp[GΩ]≈ Is[nA] Iv[nA] Ip[nA] Rs∗Rv Rs+Rv 1060 1580 1710 817 420 165 1060 2110 3160 327 337 338 983 318 141 446 343 325 281 280 281 804 189 162 315 290 285 250 278 282 446 181 76 314 295 295 Ip[nA]≈ Is + Iv 1 1 1.23 3.21 19.9 63.7 1 1 1 3.24 4.70 6.24 3.87 15 57.4 2.37 6.15 9.72 3.77 5.65 7.51 3.93 33.4 58.2 3.36 7.26 11.1 4.24 5.70 7.47 7.08 34.9 124.7 3.37 7.15 10.72 Cuadro 4.3.5: Relación.a Resistencias y Corrientes de Fuga Vericar la integridad estructural del objeto a ensayar podría ayudar a ahorra tiempo y realizar un diagnostico mas acertado sobre el aislamiento. Antes de realizar cualquier ensayo o prueba eléctrica. Establecer los niveles de tensión de ensayo para evitar errores de medición o algún accidente Ante pruebas contradictorias. investigar posibles errores de medición a causa de contaminación o humedad o tal-ves a causa de la elección inadecuada de la tensión de prueba. Si la contradicción no se supera, considerar el resultado menos favorable como el resultado nal. 60 Bibliografía [1] TERCO High Voltage Experiments.-pagina 1 [2] FLUKE Manual De Uso.- [3] MEGGER Pruebas De Aislamiento.- Evaluación de Estado de Equipo de Subestación- [4] Comisión Federal De Electricidad.- Coordinación De Distribución.- Pruebas De Resistencia De Aislamiento.-secó 2.3.2 [5] Comisión Federal De Electricidad.- Coordinación De Distribución.- Métodos de Medición.- Prueba De Tiempo Resistencia subsección 2.3.2.3.- párrafo a) [3.1] MEGGER Pruebas De Aislamiento.- Evaluación de Estado de Equipo de Subestación.- Pruebas en Corriente Continua Aislamiento Sólido.- pagina 4- Dirección de Internet: http://www.pdf/guias_megger/Equipos %20de %20subestaciones.pdf- Fecha de consulta: 11/30/2011 [3.2] MEGGER Pruebas De Subestación.-Prueba Aislamiento.- de Alto Potencial Evaluación DC.- de pagina Estado de Equipo 10-Dirección de de Internet: http://www.artecing.com.uy/pdf/guias_megger/Equipos %20de %20subestaciones.pdfFecha de consulta: 11/30/2011 [3.3] MEGGER de Pruebas Subestación.- De Aislamiento.- Pruebas En Evaluación Corriente Alterna- de Estado de Dirección de Equipo Internet: http://www.artecing.com.uy/pdf/guias_megger/Equipos %20de %20subestaciones.pdfFecha de consulta: 11/30/2011 [3.4] MEGGER Pruebas De Aislamiento.- Evaluación de Estado de Equipo de Subestación.-Prueba De Alto Potencial AC.- pagina 16- Dirección de Internet: http://www.artecing.com.uy/pdf/guias_megger/Equipos %20de %20subestaciones.pdfFecha de consulta: 11/30/2011 [3.5] MEGGER Pruebas De Aislamiento.- Evaluación de Estado de Equipo de Subestación.- Prueba De Factor De Potencia.- pagina 16- Dirección de Internet: http://www.artecing.com.uy/pdf/guias_megger/Equipos %20de %20subestaciones.pdfFecha de consulta: 11/30/2011 [6] Comisión Federal De Electricidad.- Coordinación De Distribución.-Prueba De Factor de Potencia a los Aislamientos.- sección 2.3.3 [7] MEGGER Relación La de Guía Completa Absorción para Dieléctrica.- Pruebas paginas de Aislamiento 18-19-Dirección de Eléctrico.Internet: http://www.ingeborda.com/biblioteca/Megger/Guia_pruebas_aislamiento.pdfFecha de consulta: 12/2/2011 61 [8] IEEE Recommended Practice for Testing Insulation Resistance Rotating Machinery.Polarization index readings.- sección 5.4 [9] MEGGER Pruebas Subestación.- De Métodos Aislamiento.De Prueba.- Evaluación paginas de 4-5-6-7 Estado - de Dirección Equipo de de Internet: http://www.artecing.com.uy/pdf/guias_megger/Equipos %20de %20subestaciones.pdfFecha de consulta: 11/30/2011 [10] IEC 60 Magnitudes y Deniciones.- Aparte 6.1, 6.2, 6.3.- paginas 27-31-33 [11] UNE - EN 60060-2 (1997-4) Técnicas de ensayo en alta tensión. Parte 2: Sistema de medidas [12] MEGGER po de de Pruebas De Aislamiento.- Subestación.-Prueba Velocidad de De Operaciones.- Evaluación Resistencia pagina 14- de De Estado de Equi- Contactos.-Prueba Dirección de Internet: http://www.guias_megger/Equipos %20de %20subestaciones.pdf - Fecha 11/30/2011 62 Parte II Anexo 1 63 Características Eléctricas de los Materiales Las características mas importantes desde el punto vista eléctrico; y que deben ser determinados en equipos y materiales utilizados en Alta Tensión son: Resistencia de Aislamiento Nivel Básico de Aislamiento Rigidez Dieléctrica Resistencia de Aislamiento La resistencia de aislamiento no es mas que la facilidad maniesta del material o del objeto bajo ensayo, al paso de la corriente eléctrica. El modelo básico de un aislamiento eléctrico, como se ve en la gura 1.6.1 nos muestra la circulación de corriente presente en presencia de una tensión eléctrica. Figura .0.2: Corrientes en un Dieléctrico ante un Campo Eléctrico DC. donde: is = corriente supercial iv = corriente metricara ic = corriente capacitiva de carga ia =corriente de absorción dieléctrica Corriente supercial La corriente supercial es la corriente que circula por la supercie o exterior del aislamiento y es causadas por varios factores, como la contaminación, la polución, la humedad a través de los cuales pasa el campo eléctrico. Corriente metricara Ella atraviesa o circula por el interior del material aislante y es esta corriente la que nos permite determinar el estado del aislamiento al interior del mismo. 64 Corriente capacitiva de carga Forma parte de la corriente de fuga metricara y de- pende de la capacidad que intrínsecamente se forma cuando el material se expone a una tensión DC y se maniesta como acumulación de energía de campo eléctrico y puede ser calculada según: −t V ∗ exp RC R ic = donde: ic .......Corriente de carga capacitiva V ......Voltaje en kV R ......Resistencia en Mega-ohmios C .....Capacitancia en microfaradios t .......Tiempo en segundos Corriente de absorción dieléctrica También forma parte de la corriente metricara; aparece como resultado del movimiento de cargas, por el efecto polarizan te del campo eléctrico DC., disminuye cuando disminuye el movimiento de las cargas; su intensidad se calcula así: ia = V ∗ C ∗ D ∗ T − n donde: ia .....Corriente V .....Voltaje de absorción dieléctrica de prueba en kV C .....Capacitancia D.... del equipo bajo prueba, en microfaradios Constante de proporcionalidad T .....Tiempo en segundos n......Constante Nivel Básico de Aislamiento Para caracterizar el aislamiento de los aparatos de energía de alta tensión se emplea parámetros como el Nivel Básico de Aislamiento para impulso de rayo y Nivel Básico para Impulso de Interrupción (BIL, por basic lightning impulse insulation level). Este es un nivel especico del aislamiento expresado en función del valor de cresta de un impulso estándar de rayo. 65 Parte III Anexo 2 66 Métodos de Prueba (Ensayos Eléctricos) Los métodos de prueba o ensayo a ser utilizados en la experimentación depende básicamente del tipo de objeto a ensayar, de lo que nos interesa determinar en el ; así como de sus características mecánicas y eléctricas. Métodos Estadísticos Prueba de Corto Tiempo o Lectura Puntual Método Tiempo Resistencia Método de voltaje por pasos Prueba de Relación de Absorción Dieléctrica Prueba de Indice de Polarización Prueba de Descarga Dieléctrica Los mencionados aquí tienen por objeto determinar el comportamiento de la resistencia de aislamiento, son pruebas DC, que a diferencia de las que se realizan en AC no son destructivas y mas importante, revelan el estado del material, permitiendo al experimentador inferí el remplazo o mantenimiento y de ser el caso recomendar o no el empleo del mismo en una aplicación especica de diseño. Métodos Estadísticos Son empleados cuando la variable en estudio posee un compor- tamiento aleatorio de difícil predicción. Este comportamiento depende del nivel de tensión nominal de trabajo del aislamiento como de las condiciones medioambientales que por su naturaleza también son probabilistas. En esta tesis el método va orientado al tratamiento estadístico de las pruebas de impulso de tensión tipo rayo. A continuación se propone el procedimiento a seguir: El tratamiento estadístico empieza por registrar y tabular las disrupciones que se presentan durante la prueba. Se propone el siguiente cuadro .1 para registrar estos eventos. Se llenas cada casilla con un si o un no en caso de disrupcion sumando los resultados positivos para cada tensión de ensayo. Tensión de Prueba en [kV] Muestra U1 U2 U3 .... .... Un 1 No .... .... .... .... .... 2 Si .... .... .... .... .... 3 ? .... .... .... .... .... ..... ? .... .... .... .... .... ..... ? .... .... .... .... .... n ? .... .... .... .... .... Cuadro .0.6: Modelo de Tabla para Tabular las Disrupciones El resultado obtenido en el paso anterior se tabulan para su procesamiento en el cuadro..0.7. Aquí aparece los valores de y(U) que es la aproximación lineal de la distribución de probabilidades relativas P(U).. No se pude establecer una correspondencia analítica entre los valores de P(U) e y(U) pero la siguiente aproximación se pude utilizar con las condiciones que se enuncia con ella. 67 U[kV] nd Q[ %] y U1 nd1 P1(U) y1 U2 nd2 P2(U) y2 U3 nd3 P3(U) y3 .... .... .... .... .... .... .... .... Un ndn Pn(U) yn Cuadro .0.7: Modelo de Tabla para Tabular Datos de Probabilidad y =t− C0 + C1 t + C2 t 2 + | (Q) | 1 + d1 t + d2 t2 + d3 t3 Donde: | (Q) |< 4, 5 ∗ 10−4 es el error contenido al usar la aproximación. q ln Q12 q t= ln 1 2 (1−Q) para 0 < Q ≤ 0, 5 para 0, 5 < Q < 1 con: C0 = 2, 515517 C1 = 0, 802853 C2 = 0, 010328 d1 = 1, 432788 d2 = 0, 189269 d3 = 0, 001308 entonce con U como el valor de la escala lineal correspondiente a ( U= Q y para 0 < Q ≤ 0, 5 −y para 0, 5 < Q < 1 Esto permitirá determinar la ecuación lineal y = mU + b lo que nos permitirá conocer por extrapolación la probabilidad de ocurrencia de una ruptura a una tensión dada. Prueba de Corto Tiempo o Lectura Puntual Los materiales u objetos que se some- ten a esta prueba, no poseen una característica capacitiva notoria por lo que, la corriente capacitiva de carga como la corriente de absorción dieléctrica tienden a desaparecer en poquísimo tiempo. Esto permite una lectura conable de la resistencia de aislamiento. Se realiza conectado al equipo en prueba a una tensión DC inyectándole energía por un lapso de 30 a 60 segundos. El valor de la prueba tiene mayor valides si los resultados se comparan con lecturas realizadas a la misma tensión y temperatura (20 grados) en pruebas anteriores. Método Tiempo Resistencia Basada en el conocimiento del decaimiento que sufre la corriente de absorción dieléctrica en el tiempo. Propone analizar la tendencia de la resistencia de aislamiento sometida a una tensón ja y a intervalos de tiempo especícos. Arrojando resultados concluyentes sin el apoyo de pruebas previas. Esta se desarrolla tomando lecturas puntuales en esos intervalos especícos. En un buen aislamiento se espera que al disminuir la corriente que atraviesa el volumen del aislante su resistencia se incremente, de no ocurrir así diríamos que el mismo se encuentra comprometido. 68 Método de Voltaje por Pasos Esta recomendado para aquellos aislamientos que pre- sentan una alta característica capacitiva, misma que limita la abilidad de una lectura de corto tiempo o puntual. Las mediciones se realizan a diferentes tensiones, la tendencia en la lectura de la resistencia debe ser creciente a medida que se incremente el voltaje de prueba. Se recomienda dos a tres lecturas como mínimo. Una disminución de la resistencia indicaría un deterioro del aislamiento producto del envejecimiento, daño del equipo, o contaminación. Prueba de Absorción Dieléctrica Se conduce a tensión nominal, tomando lecturas a los 30 segundos y 60 seguidos de haber iniciado la prueba y se realiza el cociente entre la lectura a los 60 segundos y la tomada a los 30 segundos. Al igual que en las pruebas anteriores se juzga la tendencia de la resistencia de aislamiento para determinar el estado del mismo. El indice de absorción dieléctrica se lo representa por las siglas DAR y es igual a: DAR = R60 R30 donde: R60 .....Resistencia a los 60 segundos R30 .....Resistencia a los 30 segundos Prueba de Indice de Polarización Conocida por sus siglas PI se la determina tomando una lectura al primer minuto y otra a los 10 minutos de la prueba. Esta es valida para materiales de fácil polarización; esta prueba podría detectar humedad o contaminación. La ecuación que la dene es: IP = R10 R1 donde: R10 .....Resistencia a los 10 minutos R1 ......Resistencia al primer minuto Prueba de Descarga Eléctrica Esta prueba esta diseñada para revelar el estado del interior del aislamiento. Explota la característica capacitiva y de absorción del mismo. Permitiendo que la corriente capacitiva de carga se extinga y midiendo la corrinte circulante de absorción. La prueba se realiza inyectando energía al aislamiento por un tiempo entre 10 a 30 minutos luego se deja transcurrir 1 minuto, permitiendo que la corriente capacitiva se extinga, pues posee una constante de tiempo RC muy reducida. La medición de la corriente de absorción se realiza de manera indirecta introduciendo una resistencia de medición para determinarla, por la caída de tensión en la misma aplicando la ley de ohm. El nivel de lectura de la corriente de absorción determina el estado de aislamiento, una lectura alta indica contaminación generalmente por humedad, seguramente porque el aislamiento se encuentra fracturado o agrietado, una lectura de corriente baja nos dirá que el aislamiento se encuentra en buen estado; estas lecturas son inuenciada por la temperatura por lo que se aconseja tomar anotación de ella. El indicador se representa por la siglas DD y viene dado por: 69 DD = ia (en nA)/[V oltaje de P rueba (en V ) ∗ Capacitancia (en mf )] Podemos utilizar el cuadro 4.3.2 comparativo con el n de usarlos como valores referenciales. Descarga Dieléctrica Condición del Resultante Aislamiento Mayor a 7 Malo Mayor a 4 Pobre Entre 2 y 4 Cuestionable Menor de 2 Bueno Cuadro .0.8: Valores Referencia-les de la Prueba Descarga Dieléctrica 70 Parte IV ANEXO 3 71 Cuadro .0.9: Hoja de Datos del Aislador 52.1 72 Parte V ANEXO 4 73 Figura .0.3: Descripción del Pararrayos de 18 kV-15.3 kV MCOV 74 Figura .0.4: Características Eléctricas del Pararrayos 75 Parte VI ANEXO 5 76 Pruebas y Normas de Diseño Aislador Tipo Prueba Norma Clausula Poliméricos Retención Contorneo Frecuencia ANSI C29.13 8.1 ANSI C29.13 8.2 ANSI C29.13 8.3 Industrial Seco Polimérico Retención Contorneo Frecuencia Industrial Húmedo Polimérico Retenció Voltaje Critico Impulso Plimérico Retención Radio Interferencia ANSI C29.13 8.4 Polimérico Pin Contorneo Frecuencia ANSI C29.5 O 8.2.1 Industrial Seco ANSI 29.6 ANSI C29.5 O Positivo y Negativo Polimérico Pin Contorneo Frecuencia Industrial Húmedo ANSI 29.6 Polimérico Pin Voltaje Critico Impulso ANSI C29.5 Positivo y Negativo ANSI C29.6 Radio Interferencia ANSI C29.5 Polimérico Pin 8.2.2 8.2.3 8.2.4 ANSI C29.6 Polimérico Line Post Eléctricas IEC 61952 11.1 Porcelana Line Post Contorneo Frecuencia ANSI C29.7 8.2.1 ANSI C29.7 8.2.2 ANSI C29.7 8.2.3 ANSI C29.7 8.2.4 Industrial Seco Porcelana Line Post Contorneo Frecuencia Industrial Húmedo Porcelana Line Post Voltaje critico Impulso Positivo y Negativo Porcelana Line Post Radio Interferencia Cuadro .0.10: Referencias Especicas - Normas de Ensayos Prueba de Rutina.- Tensión de Contorneo de Aisladores de Porcelana o Vidrio Tipo Norma Clausula Retención ANSI C29.2 8.4.4 Pin ANSI C29.5 - 8.4 ANSI C29.6 Line Post ANSI C29.7 8.4.1 Cuadro .0.11: Normas de Prueba de Contorneo Pruebas y Normas.- Guía de consulta, norma y ensayo según el tipo de objeto Descripción de algunos acápites de interés para la ejecución de los ensayos Pruebas de Rutina ANSI C29.2 Para Aisladores De Porcelana O Vidrio Tipo Retención. Ensayos De Voltaje De Contorneo_Clausula (8.4.4). Cada aislador de porcelana será sometido a una prueba de rutina de un contorneo según7.1 de la norma ANSI C29.1. Todos los aislantes cumplirán con los requisitos de esta norma. Para Aisladores De Porcelana Tipo Pin. ANSI C29.6 77 Ensayos De Voltaje De Contorneo_Clausula (8.4). Cada aislador de porcelana será sometido a una prueba de rutina de un contorneo según7.1 de la norma ANSI C29.1. Todos los aislantes cumplirán con los requisitos de esta norma. Para Aisladores De Porcelana Tipo Line Post (Pilar). ANSI C29.7 Ensayos De Voltaje De Contorneo_Clausula (8.4.1). Cada núcleo aislante de la cavidad podrá ser sometido a una prueba de contorneo, de conformidad con la cláusula 7.1 de la norma ANSI C29.1. Para esta prueba, un electrodo se coloca en cada lado de, y junto a la barrera de porcelana. Todos los aislantes que la punción no cumple con los requisitos de esta norma. 78 Parte VII Test Methods for Electrical Power Insulators 79 Secretariat National Electrical Manufacturers Association Approved as an American National Standards Institute, Inc. NOTICE AND DISCLAIMER The information in this publication was considered technically sound by the consensus of persons engaged in the development and approval of the document at the time it was developed. Consensus does not necessarily mean that there is unanimous agreement among every person participating in the development of this document. The National Electrical Manufacturers Association (NEMA) standards and guideline publications, of which the document contained herein is one, are developed through a voluntary consensus standards development process. This process brings together volunteers and/or seeks out the views of persons who have an interest in the topic covered by this publication. While NEMA administers the process and establishes rules to promote fairness in the development of consensus, it does not write the document and it does not independently test, evaluate, or verify the accuracy or completeness of any information or the soundness of any judgments contained in its standards and guideline publications. NEMA disclaims liability for any personal injury, property, or other damages of any nature whatsoever, whether special, indirect, consequential, or compensatory, directly or indirectly resulting from the publication, use of, application, or reliance on this document. NEMA disclaims and makes no guaranty or warranty, express or implied, as to the accuracy or completeness of any information published herein, and disclaims and makes no warranty that the information in this document will fulll any of your particular purposes or needs. NEMA does not undertake to guarantee the performance of any individual manufacturer or seller's products or services by virtue of this standard or guide. In publishing and making this document available, NEMA is not undertaking to render professional or other services for or on behalf of any person or entity, nor is NEMA undertaking to perform any duty owed by any person or entity to someone else. Anyone using this document should rely on his or her own independent judgment or, as appropriate, seek the advice of a competent professional in determining the exercise of reasonable care in any given circumstances. Information and other standards on the topic covered by this publication may be available from other sources, which the user may wish to consult for additional views or information not covered by this publication. NEMA has no power, nor does it undertake to police or enforce compliance with the contents of this document. NEMA does not certify, test, or inspect products, designs, or installations for safety or health purposes. Any certication or other statement of compliance with any health or safety-related information in this document shall not be attributable to NEMA and is solely the responsibility of the certier or maker of the statement. Approval of an American National Standard requires verication by ANSI that the requirements for due process, consensus, and other criteria for approval have been met by the standards developer. Consensus is established when, in the judgment of the ANSI Board of Standards Review, substantial agreement has been reached by directly and materially aected interests. Substantial agreement ineans much more than a simple majority, but not necessarily unaniinity. Consensus requires that all views and objections be considered, and that a concerted eort be made toward their resolution. The use of American National Standards is completely voluntary; their existence does not in any respect preclude anyone, whether he has approved the standards or not, from 80 manufacturing, marketing, purchasing, or using products, processes, or procedures not conforming to the standards. The American National Standards Institute does not develop standards and will in no circumstances give an interpretation of any American National Standard. Moreover, no person shall have the right or authority to issue an interpretation of an American National Standard in the name of the American National Standards Institute. Requests for interpretations should be addressed to the secrefariat or sponsor whose name appears on the title page of this standard. CAUTION NOTICE: This American National Standard may be revised or withdrawn at any time. The procedures of the American National Standards Institute require that action be taken perioäically to rearm, revise, or withdraw this standard. Purchasers of American National Standards may receive current information on all standards by calling or writing the American National Standards Institute. 81 American National Standard for Electrical Power Insulators - Test Methods .1. Scope .2.1.5. A cap and pin insulator is an assembly This standard comprises a manual of test methods to be followed in making tests to determine the characteristics of electrical power insulators, as dened herein. Individual tests shall be made only when specied. .2. Denitions Cap and Pin Insulator. of one or more shells with metallic cap . and pin, having means for direct and rigid mounting. .2.1.6. Line Insulator (Pin, Post). A line hsulator.is an assembly of one or more shells, having means for semirigidly supporting line conductors. NOTE: Denitions as given herein apply specically to the subject treated in this .2.1.7. stan- see American National Stan- An apparatus insulator is an assembly dard Dictionary of Electrical and of one or more apparatus- insulator units, Electronics Terms, ANSI/IEEE having means for rigidly supporting electric 100-1988. equipment. .2.1. Insulators and Parts .2.1.1. Apparatus Insulator (Cap and Pin, Post). dard. For additional denitions 2.1.7.1 Unit. Insulator. An apparatus-insulator unit is an assem- An insulator is a device intended to give bly of one ormore shelis with attached metal exible or rigid support to electric conduc- parts, the function of which is to support tors or equipment and to insulate these con- rigidly a conductor, bus, or other conduct- ductors or equipment from ground or from ing elements on a structure or base member. other conductors or equipment. An insulator comprises one or more in- 2.1.7.2 Stack. sulating parts to which connecting devices (metal ttings) are often permanently attached. .2.1.2. An apparatusinsulator stack is a rigid assembly of two or more apparatus-insulator units. Shell. .2.1.8. Suspension Insulator. A shell is a single insulating member, A suspension insulator is an insulator having a skirt or skirts without cement or with attached metal parts having means for other connecting devices, intended to form nonrigidly supporting electric conductors. a part of an insulator or an insulator assembly. 2.1.8.1 Unit. .2.1.3. A suspension-insulator unit is an assem- Pin Insulator. bly of a shell and hardware, having means A pin insulator is an insulator having for nonrigid coupling to other units or ter- means for rigid mounting on a separable pin. minal hardware. .2.1.4. 2.1.8.2 String. Post Insulator. A post insulator is an insulator of gener- A suspension-insulator string is an as- ally columnar shape, having means for direct sembly of two or more suspension insulators and rigid mounting. in tandem. 82 .2.1.9. 2.2.3.1 Dry withstand voltage tests are Strain Insulator. Astrain insulator is an insulator gener- tests as described in 4.4. ally of elongated shape, with two transverse 2.2.3.2 Wet withstand voltage tests are holes or slots. tests as described in 4.5. 2.2.3.3 Dew withstand voltage tests .2.1.10. are tests as described Spool Insulator. A spool insulator is an insulator of gener- .2.2.4. Puncture Voltage. ally cylindrical form having an axial mounting hole and a circumferential groove or grooves for the attachment of a conductor. Low-Frequency in 4.6. A lowfrequency puncture voltage of an insulator is the rootmean- square value of the low-frequency voltage that, under spec- .2.1.11. ied conditions, causes disruptive discharge Wire Holder. through any part of the insulator. Puncture A wire holder is an insulator of generally tests are tests as described in 4.1 1. cylindrical or pear shape, having a hole for securing the conductor and a screw or bolt for mounting .2.3. Impulse Voltages .2.3.1. .2.2. Low-Frequency Voltages .2.2.1. Impulse Wave. An impulse wave is a unidirectional surge generated by the release of electrical energy Low Frequency. into an impedance network. Low frequency, as used in this standard, means any frequency between 15 and 100 .2.3.2. hertz. Impulse Flashover Voltage. An impulse ashimpulse over voltage of an insulator is the crest value of the impulse .2.2.2. Low-Frequency Flashover Voltage. A lowfrequency ashover voltage of an wave that, under specied conditions, causes ashover through the surrounding medium. .2.3.3. insulator is the root. mean-square value of Critical Impulse Flashover Voltage. the low-frequency voltage that, under specied conditions, causes a sustained disruptive The critical impulse ashover voltage of discharge through the surrounding medium. an insulator is the crest value of the impulse wave that, under specied conditions, 2.2.2.1 Dry ashover voltage tests are tests as described in 4.2. .2.2.3. Low-Frequency medium .on 50% of the applications. Im- pulse ashover voltage tests are tests as de- 2.2.2.2 Wet ashover voltage tests are tests as described in causes ashover through the surrounding 4.3. scribed in 4.7. .2.3.4. Withstand Voltage. Impulse Withstand Voltage. The impulse withstand voltage of an insulator is the crest value of an applied im- A lowfrequency withstand voltage of an pulse voliage that, under specied condi- insulator is the rootmean-square value of the tions, does not cause a ashover, puncture, low-frequency voltage that, under specied or disruptive discharge on the test specimen. impulse withstand voltage tests are tests conditions, can be applied without causing ashover or puncture. as described in 4.8. 83 .2.4. Mechanical Strength .2.4.1. dry ashover test. Ultimate Mechanical Strength. The ultimate mechanicd strength of an (Surfaces coated with semiconducting glaze shall be considered ' as eective leakage surfaces, and leakage distance over such surfaces shali be included insulator is the load at which any part of the in the leakage distance.) insulator fails to perform its function of pro- Distance. viding a mechanical support without regard insulator is the shortest distance through to electrical failure. the surrounding medium between terminai Ultimate mechanical- 2.5.3 Dry-Arcing The dry-arcing distance of an electrodes, oc the sum of the distances be- strength tests are tests as described in 5:l. tween intermediate electrodes, whichever is .2.4.2. Combined Mechanical and Electrical Strength (Suspen- the shorter, with the insulator mounted for dry ashover test. sion Insulator). The combined mechanical and electrical .2.5.1. Radio-Inuence Voltage. strength of a suspension insulator is the me- The radio-inuence voltage of an insula- chanical load at which the insulator fails tor is the radio-frequency voltage measured to perform its function either electrically or under specied conditions. Radio-inuence mechanically, when voltage and mechanical voltage tests are tests as described in 4.9. stress are applied simultaneously. bined mechanical- and A com- electrical-strength test is a test as described in 5.2. .2.4.3. Time-Load Withstand Strength. The time-load withstand strength of an .3. Test-Specimen Mounting for Electrical Tests .3.1. Suspension Insulators .3.1.1. insulator is the mechanical load that, under specied conditions, can be continu. ously applied without mechanical or electrical failure. A time-load withstand test is a test as described in 5.3. .2.4.4. Mounting Arrangement. Unless otherwise specied, the test specimen (unit or string) shall be suspended vertically at the end of a grounded conductor so that the vertical distance from the uppermost point of the insulator hardware to the supporting structure shall be not less than 3 Mechanical-Impact Strength. feet (9 14 mm). The rnechanicalimpact strength of an insulator is the impact which, under speci- .3.1.2. Energized Electrode. ed conditions, the insulator can withstand without damage. The energized or bottom electrode or - A mechanical-impact strength test is a test as described in 5.1.2.2. conductor shall be a straight, smooth rod or tube having an outside diameter not less .2.5. Miscellaneous than 314 inch (19 mm) nor more than 1-112 inches (38 mm). It shall be coupled to the 2.5.1 Test Specimen. A test specimen is lower integral tting of the test specimen so an insulator which is representative of the that the distance from the lowest edge of the product being tested; it is a specimen that insulator shell to the upper surface of the is undamaged in any way which would in- electrode shall be between 0.5 and 0.7 of the uence the result of the test. diameter of the lowest insulator. 2.5.2 Leak- The con- age Distance. The leakage distance of an in- ductor shall be horizontal and at right angles sulator is the sum of the shortest distances to the axis of the test specimen. measured along the insulating surfaces be- ductor shall be of such length that ashover tween the conductive parts, as arranged for will not be initiated at the electrode ends. 84 The con- .3.1.3. Proximity of Other Objects. not smaller than No. No objects, other than parts of the test assembly, shall be nearer the test specimen or energized electrodes than 1-1/2 times the test-specimen dry-arcing distance, with a minimum allowable distance of 3 feet (9 14 Wire Gage), the ends being closely wrapped around the conductor on each side of the insulafor. .3.2.4. mm). Proximity of Other Objects. No objects, other than parts of the test assembly, shall be nearer the test specimen .3.2. Line Insulators (Pin, Post) .3.2.1. 8 AWG (American Mounting or energized electrodes than 1-1/2 times the Arrangement (Crossarm). test-specimen dry-arcing distance, with a minimum al. lowable distance of 3 feet (914 mm). Unless otherwise specied, the supporting crossarm shall be a horizontal, straight, smooth , grounded, metallic tube or structural member having a horizontal width not less than 3 inches (76 mm) nor more than 6 .3.3. Apparatus Insulators (Cap and Pin, Post) .3.3.1. inches (152 mm). It shall be of such length that ashover will not be initiated at its ends. .3.2.2. Mounting Arrangement. Unless otherwise specied, the test specimen shall be mounted vertically upright on a horizontal, grounded 10-inch (254-mm) channel, with the channel anges project- Mounting Pin (If Required). ing down. A subbase shallbe used if the in- When a separable pin is required, the sulator characteristics are predicated on its test specimen shall be mounted vertically on use. The supporting channel shall be of such a 1-inch (25-mm) diameter metal pin of such length that askover will not be initiated at length that the shortest dry.arcing distance its ends, and its top surface shall be not less from the upper electrode and than 3 feet (914 mm) above the ground. connected metallic parts to the supporting crossarm shall be 25% greater than the similar distance to the pin. .3.3.2. Energized Electrode. The pin shall be coaxial Insulators having The energized or top electrode or con- integrally assembled means for mounting on ductor shall be a horizontal round rod or a crossarm shall be mounted vertically and tube at right angles to the supporting chan- directly on th'e test crossam. nel, and of a diameter approximately 5% of with the test specimen. the test-specimen dry-arcing distance within .3.2.3. the limits of 4-1/2 inches (1 14 mm) maxi- Energized Electrode. mum and 112 inch (13 mm) minimum. The The energized or top electrode or con- length of the conductor shall be such that ductor shall be a horizontal round rod or ashover will not be initiated at its ends. It tube placed at right angles to the support- shall be mounted directly in contact with the ing crossarm, and 0f.a diameter not less than top integral tting of the test specimen, and 1/2 inch (13 mm). It shail be of such length with its horizontal axis in the same vertical that ashover will not be initiated at its plane as the vertical axis of the test speci- ends. The conductor shall be placed in the men. top conductor groove of the test specimen. When there is no top conductor groove, the conductor shall be placed in the other means .3.3.3. Proximity of Other Objects. provided for the conductor support. If a tie No objects, other than parts of the test wire is to be used, the conductor shall be se- assembly, shall be nearer the test specimen cured by means of at least two turns of wire or energized electrodes than 1-1/2 times the 85 test-specimen dry-arcing distance, with a other ends of the straps shall be suitably minimum allowable distance of 3 feet (9 14 connected to a grounded Support. mm). .3.5.2. .3.4. Strain insulators .3.4.1. Energized Electrode. The energized electrode shall consist of one turn of No. Mounting Arrangement. 8 AWG conductor placed around the wire groove and served back on Unless otherwise specied, the test spec- itself. This conductor shall be carried away imen shall be mounted in a position with from the test specimen parallel to and in a its major axis at 45 degrees from the ver- direction opposite to the supporting straps. tical (for wet ashover test, the major axis shall be at right angles to the spray direc- .3.5.3. tion, and the axis of the upper conductor hole or slot shall be horizontal), using exible metal conductors of approximately 50% of the hole diameter. The conductors shall be clamped with guy clamps, spaced from the test specimen at a distance not less than the test-specimen length. Mechanical ten- sion sucient to avoid appreciable sag in the setup shall be applied to the test specimen. Proximity of Other Objects. No objécfs, other than parts of the test assembly, shall be nearer to the test specimen or energized electrodes than 1 foot (305 mm). .4. Electrical Tests .4.1. General. The lower conductor shall be grounded. Test specimens used for the tests in this section shall have clean insulating surfaces. .3.4.2. Proximity of Other Objects. No objects, other than parts of the test assembly, shall be nearer the test specimen or energized electrodes than 1-1/2 times the .4.2. Low-Frequency Dry Flashover Voltage Tests .4.2.1. dry-arcing distance of the test specimen, with a minimum allowable distance of 1 foot (305 mm). test-specimen mounting for dry ashover voltage tests shall be in accordance with Section 3. .3.5. Spool Insulators .3.5.1. The Mounting Arrangement. .4.2.2. Mounting Arrangement. The The test specimen shall be mounted horizontally or vertically [as specied in Fig. 1 through 5 of American National Standard for Wet-Process Porcelain Insulators (Spool Type), ANSI C29.3-1986) , and in contact with two smaothmetallic straps 1-1/2 inches (38 mm) wide and of any suitable thickness. A rod of suitable diameter shall pass through Voltage Application. initiai applied voltage may be quickly raised to approximately 75% of the expected average dry ashover voltage value. The continued rate of voltage increase shall be such that the time to ashover will be not less than 5 seconds nor more than 30 seconds after 15% of the ashover value is reached. .4.2.3. Dry Flashover Voltage Vdue. the axial hole of the test specimen and one The dry ashover voltage value of a test end of each of the straps. The straps shall specimen shall be the arithmetical mean of extend horizontally in one direction from the not less than ve individual ashovers taken rod and remain parallel to each other for a consecutively. The period between consecu- distance from the test specimen of not less tive ashovers shall be not less than 15 sec- than the height of the test specimen. onds nor more than 5 minutes. The 86 .4.2.4. Corrections b =barometric pressure, in inches of mercury 4.2.4.1 Standard Conditions. f Dry ashover voltage values shall be cor- =temperature t0 =wet-bulb tional Standard Techniques for High-Voltage grees Fahrenheit Testing, ANSI/IEEE 4-1978, except the fol- 29.92 inches (1 0.086 X 1 O' P h =vapor pressure, in pascals P =pressure, in pascals, of saturated 77'F (25OC) mercury (2.051 X temperature of air, in de- where pascals) 0.6085 inch of degrees P h = P s − 0.0876b(t − t0 )(1 + 0.00115t0 ) of mercury Vapor pressure: in For SI units: lowing standard conditions shall apply: Temperature: air, Fahrenheit rected in accordance with American Na- Barometric pressure: of aqueous vapor at temperature t' lo3 b =barometric pascals) pressure, in pascals t = temperature of air, in degrees Celsius t0 =wet-bulb Humidity and relative air density corrections shall be calculated in accordance with temperature of air, in de- grees Celsius 4.2.4.2 and 4.2.4.3 4.2.4.3 Air Density. 4.2.4.2 Humidity. The dry ashover voltage value shall be corrected to standard humidity conditions in accordance with the curves in Fig. 1. (Humidity correction curves are not available for spool and strain insulators.) The vapor pressure shall be determined The dry ashover voltage value shall be coxrected to standard atmospheric temperature and pressure conditions. To do so, divide the measured voltage value by the relative air density correction factor, Kd, Calculated in one of the following ways: For US. customary units: by the following procedure: Humidity shall be measured with wet- kd = 17,95 and dry-bulb thermometers, the air being circulated past the thermometers at a vewhere locity of 3 meters (9.84 feet), or more, per P =barometric pressure in inches of mer- second, or with the sling psychrometer. The measurements shall be reduced to vapor cury T =air pressure with the assistance of the Smithsonian Meteorological Tables or by the fol- P (460 + T ) temperature in degrees Fahren- heit lowing formulas: For Si units: For U.S. customary units: Ph = Ps − 0,00367b(t − t, )(1 + P Kd = 0.002955 − (273 + T ) t, − 32 ) 1571 where Where P h =vapor pressure, in inches of mer- P =barometric pressure in pascals T =air temperature in degrees Celsius or cury P =pressure, in inches of mercury, of satkd = 0,032 urated aqueous vapor at temperature t' 87 p (273 + T ) where ashover will be not less than 5 seconds nor P =barometric pressure in millimeters of more than 30 seconds after 75% of the wet mercury ashover voltage value is reached. T =air temperature in degrees Celsius .4.3.5. Wet Flashover Voltage Value. .4.3. Low-Frequency Wet Flashover The wet ash. over voltage value of a Voltage Tests test specimen shall be the arithmetical mean .4.3.1. The Mounting Arrangement. test specimen mounting for of not less than ve individual ashovers wet ashover voltage jests shall be in accordance with Section 3. .4.3.2. taken consecutively. 15 seconds nor more than 5 minutes. .4.3.6. Precipitation. The precipitation shall be applied in accordance with subsection L3.3.2 and Table 1.2 (Practice in USA) of ANSI/IEEE 4-1978. The period between consecutive ashovers shall be not less than Corrections. Corrections shall be made in accordance with 4.2.4, except that no correction for humidity shall be made. .4.4. Low-Frequency Dry Withstand Voltage Tests .4.4.1. The Mounting Arrangement. test-specimen mounting for dry withstand voltage tests shall be in accordance with Section 3. .4.4.2. Voltage Application. 75% of the rated dry withstand voltage may be applied in one step and gradually raised to the required value in not less than 5 nor more than 30 seconds. .4.4.3. Figure .4.1: Low-Frequency Humidity Correction Factors Test Voltage and Time. The test voltage, which is the rated dry withstand voltage with appropriate atmospheric corrections applied, shall be held on .4.3.3. Preparation of Test Specimen. The preparation of the test specimen shall be in accordance with subsection the test specimen for 1 minute. .4.4.4. Corrections. Corrections shall be made in accordance 1.3.3.2 of ANSI/IEEE 4-1978. with 4.2.4. .4.3.4. existing atmospheric conditions is obtained Voltage Application. At not less than 1 minute after the nal adjustment of the spray, the applied voltage may be raised quickly to approximately from the rated withstand voltage, as given for standard atmospheric conditions, by use of the following equation: 75% of the expected average wet ashover voltage value. The test voltage applicable to V = Vs × The continued rate of volt- age increase shall be such that the time to 88 where δ H V =test where Voltage, in kilovolts, applied to V =test test specimen Vs =rated withstand voltage, in kilovolts S =relative air density H =humidity correction factor applica- voltage, in kilovolts, applied to test specimen Vs =rated withstand voltage, in kilovolts δ =relative air density ble for the particular test specimen .4.6. Low-Frequency Dew Withstand Voltage Tests .4.5. Low-Frequency Wet Withstand Voltage Tests .4.6.1. Preparation of Test Specimen. .4.5.1. Mounting Arrangement. The test-specimen mounting for The test specimen shall be placed in a wet chamber having a temperature of from -10°C withstand voltage tests shall be in accor- to -15°C (14°F to 5°F) until the specimen is dance with Section 3. thoroughly cooled. (Cooling may take 10 to 12 hours.) .4.5.2. Precipitation. The precipitation shall be applied in ac- .4.6.2. Mounting Arrangement. cordance with subsection 1.3.3.2 and Table The test specimen shall be mounted in 1.2 (Practice in USA) of ANSI/lEEE 4-1978. accordance with Section 3 in a test chamber having a temperature of approximately .4.5.3. Preparation of Test Specimen. The preparation of the test specimen shall be in accordance with subsection 77'F (25°C). The relative humidity in the test chamber shall be approximately 100%. This may be obtained by passing live steam at atmospheric pressure into the chamber. 1.3.3.2 of ANSI/IEEE 4-1978. .4.6.3. .4.5.4. Voltage Application. Voltage Application. The voltage shall be raised rapidly to 75% of the rated wet withstand voltage dew withstand test voltage, while the test may be applied in one step and gradually suecimen is completely covered with dew. raised to the required value in not less than The time to raise the voltage shall bé not 5 nor more than 30 seconds. more than 20 seconds. .4.5.5. .4.6.4. Test Voltage and Time. Test voltage and Time. The test voltage, which is the rated wet The test voltage, which is the rated dew withstand voltage, with appropriate atmo- withstand voltage with appropriate atmo- spheric corrections applied, shall be held on spheric corrections applied, shall be held on the test specimen for 10 seconds. the test specimen for 10 seconds. .4.5.6. .4.6.5. Corrections. Corrections shall be'made in accordance Corrections shall be in accordance with 4.2.4, except that no correction shall be made for humidity. The test voltage applicable to existing atmospheric Conditions is obtained from the rated withstand voltage, as given for standard atmospheric conditions, by use of the following equation: Corrections. with 4.5.6 .4.7. Impulse Flashover Voltage Tests .4.7.1. General. Impulse ashover voltage tests are made- V =Vs × δ under dry conditions only. 89 .4.7.2. Mounting Arrangement. The test-specimen mounting for impulse ashover voltage tests shall be in accordance with Section 3. .4.7.3. .4.8.1. General. Impulse IrnpulseVoltage Wave. withstand voltage tests are made to determine that the test specimen is All tests shall be made with a 1.2 X 50-microsecond wave, .4.8. Impulse Withstand Voltage Tests in accordance with capable of withstanding a specied impulse voltage. ANSI/IEEE 4-1978 .4.7.4. Critical Impulse Flashover Voltage Value. .4.8.2. The test-specimen mounting for impulse The critical impulse ashover voltage shall be detetmined in accordance with withstand voltage tests shall be in accordance with Section 3. ANSI/IEEE 4-1978. .4.7.5. Mounting Arrangement. Volt-Time Flashover Cuives. The volt-time ashover cumes shall be .4.8.3. Corrections. determined in accordance with ANSIIIEEE Corrections shall be made in accordance 4-1978 with 4.4.4, except that the curves in Fig. 2 .4.7.6. Corrections. 4.7.6.1 Critical Impulse shall be used. Flashover Voltage. 4.8.4 Voltage Application. impulse withstand voltage tests shall be made with an impulse of that polaiity which produces the The critical impulse ashover voltage lower ashover voltage on the test specimen. value shall be corrected to standard condi- Three consecutive impulses shall be applied tions in accordance with 4.2.4, except that to the test specimen. the curves in Fig. 2 shall be used. each shall be not less than the specied im- The crest voltage of pulse withstand voltage, with appropriate atmospheric corrections. 4.7.6.2 Volf-Time Curves. The full air-density corrections shall be applicable. The humidity correction shall be made as follows: (1) When the critical ashover voltage .4.9. Radio-Inuence Tests Voltage value occurs at more than 10 microseconds, full corrections shall be applied to all values .4.9.1. Mounting Arrangement. with time lags of 10 microseconds or more. When ashover above critical voltage occurs The test-specimen mounting shall be in at less than 10 microseconds, the correction accordance with Section 3, except that the shall be reduced in the direct ratio that the clearance to objects, other than parts of the time to ashover bears to 10 microseconds. test assembly, shall in no case be less than 3 (2) When the critical ashover voltage feet (914 mm) per 100 kilovolts of test volt- value occurs at less than 10 microseconds, age. the correction shall be reduced in the direct circuit shall be relatively free of radio inu- ratio that the time to ashover bears to the ence at a voltage 10% higher than the volt- time at the critical ashover. age at which the tests are to be performed. 90 All haidware assocjated with the test if suitable correction factors should be determined, they could be applied to previous measure. ments. .4.9.4. Precautions in Making RadioInuence Voltage Tests. The following precautions should be observed when making a radio-inuence voltage test on a test specimen: (1) The test specimen should be at approximately the same temperature as the room in which the test is made. (2) The test specimen should be clean. (3) In some c.ases it may be found that the radioinuence voltage falls o Figure .4.2: Impulse Humidify Correction rapidly after the 60-hertz voltage has been applied for a short time. In such cases it is Factors permissible to stabilize conditions by preex- .4.9.2. citing the test specimen at normal operating Equipment. voltage for a period not to exceed 5 minutes The equipment used in making the radio- before proceeding with the tests. inuence voltage tests shall be in accordance with NEMA 107-1964 (R1987), Methods of .4.9.5. Measuring Radio Noise? 4.9.5.1 Radio-Inuence Voltage. 4.9.2.1 Wave Shape. The wave shape of the a p plied voltage shall be a sine wave of acceptable commcrcia1 standards in accordance with ANSI/IEEE 4-1978. The specied voltage shall be applied to the test specimen, and the radio-inuence voltage shall be measured in microvolts at the specied radio frequency. It is consid- ered impractical to read radio-inuence test voltages that are less than 10 microvolts. 4.9.2.2 Supply-Voltage Frequency. The frequency of the supply voltage shall be 60 hertz k 5%. .4.9.3. Methods of Making Tests 4.9.5.2 Radio-Inuence Characteris- tics. Atmospheric Conditions. The radio-inuence characteristics are Tests shall be conducted under atmospheric conditions prevailing at the time and place of test, but it is recommended that determined against the by plotting the corresponding test voltage radioinuence voltage. tests be avoided when the vapor pressure exceeds 0.6 inch of mercury (2.02 ∗ 103 pas- cals). Since the eects of humidity and air density upon the radio-inuence voltage are .4.10. Visual CoronaTest .4.10.1. General. not denitely known, no correction factors To assist in locating a source of radio- are recommended for either at the present time. However, it is recommended that inuence voltage, a corona test may be per- barometric pressure and dry- and wet-bulb formed. thermometer readings be recorded so that oughly darkened room. 91 The test shall be made in a thor- .4.10.2. .4.11.3. Mounting Arrangement. Percent Average Variation of Puncture Volt age. The test-specimen mounng shall be in accordance with 4.9.1. The percent average variation of the puncture voltage is determined as follows: .4.10.3. Procedure. Let V I, V 2, V 3 ..., V n =individual A voltage well above the corona point shall be applied and slowly lowered until values, in kilovolts all discharges disappear from the test specimen. V =average The point of disappearance shall be the corona voltage. The observer's eyes shall punc- ture voltage puncture volt- age, in be thoroughly accustomed to the darkened kilovolts room before making visual observations. then .4.11. Puncture Tests .4.11.1. Mounting Arrangement. V = Puncture tests shall be performed on fully assembled insulators only. (V1 + V2 + V3 , ... + Vn ) n Let The test a1 = V − V1 a2 = V − V2 a3 = V − V3 An = V − Vn specimen shall be inverted and immersed in insulating oil having a sucient dielectric strength to prevent external ashover of the specimen. The oil shall be at least 6 inches (152 mm) deep over all parts of the test specimen. Voltage shall be applied between the NOTE: integrally assembled electrode (cap and pin) positive: that is, neglect the slgns. Consider all these values of n as on all units having these parts. In the case Let of pin insulators having no conducting elec- a =average variation, in kilovolts A =percent average variation trodes at one or both terminals, electrodes shall be provided as follows: then An electrode in the pinhole shall be provided by setting a metallic thimble, with suitable conducting material, such as cement a= or alloy. The thimble shall be provided with (a1 + a2 + a3 + ..... + an ) n a close-tting pin for attaching the conductor. The top of the test specimen shall be A= coated with conducting material to a diam- 100 a V eter of approximately I inch (25 mm) larger than the tesf-specimen head. .5. Mechanical Tests .4.11.2. .5.1. Ultimate MechanicalStrength Tests Voltage Application. Voltage shall be applied between the electrodes, as described in 4.1 1.1. The ini. tiai applied voltage may be raised quickly .5.1.1. General. to the rated dry ashover voltage of ihe test. Mechanical load shall be applied to the specimen. The voltage shall then be raised test specimen in the manner prescribed in S. at the rate of approximately 10000 volts ev- 1.1 through 5.3.2. The load shall be started ery 15 seconds to the value at which punc- at zero and smoothly brought up in a prac- ture occurs. tically stepless variation to the failure point. 92 The load may be increased rapidly to ap- the test specimen and the testing machine proximately 75% of rated strength of the in- shall be such that no appreciable deection sulator. takes place at values up to the failure point The rate of increase of load from of the test specimen. 75% of rating to failure is given in Table 1. Insulators whose de- sign incorporates selfcontained metal caps, .5.1.2. Suspension Insulators mounting bases, pins, or conductor clamps, shall be tested with this hardware, using a 5.1.2.1 Tensile Strength. suitable rigid support. Mechanical-tensile load shall be applied between terminal ttings in line with the .5.1.4. Apparatus Insulators (Cap and Pin, Post) axis of the test specimen. 5. 1.4.1 Cantilever Strength. Cantilever-strength tests shall be made with the test specimen adequately secured to the testing machine. The load shall be applied normal to the axis of the test specimen at the specied point of application. in demonstrating stack ratings, one insulator unit may be used. The equivalent lever arm Table .5.1: Rate of Increase of Load may be obtained by bolting a bar or pipe of proper length and stiness to the test spec- 5.1.2.2 Mechanical-Impact Strength. imen. The test specimen shall be mourited in the specied test machine in the specied 5.1.4.2 Torsional Strength. manner under a tensile load of approximately 2000 pounds-force (8896 N). The bearing point of the pendulum shall be so adjusted that, when released, the copper nose will strike the outer rim of the shell squarely in a direction parallel to the axis of the unit and towards the cap. The test specimen shall receive an impact of the specied severity by releasing the pendulum when its shaft is opposite the corresponding mark on Torsional-strength tests shall be made with the test specimen adequately secured to the testing machine. The torsional load shall be applied to the test specimen through a torque member so constructed that the test specimen is not subjected to any cantilever stress. 5.1.4.3 Tensile Strength. the indicating scale. The pendulum shall be released with no imparted acceleration. After receiving the specied impact, the test specimen shall be tested for soundness by Tensile-strength tests shall be made with the test specimen adequately secured to the testing machine. The load shall be applied in line with the axis of the test specimen. momentary ashover. .5.1.3. Line Insulators (Pin, Post) 5.1.4.4 Compression Strength. Compressionstrength tests shall be made (Cantilever Strength). Mechanical load shall be applied inline with the side groove of the test specimen and normal to the axis of the pinhole. The load at the tie-wire groove may be applied by applying load in compression in line with the axis of the test specimen .5.1.5. Strain Insulators (Tensile Strength). by means of a loop of exible stranded caThe mounting pin, Mechanical load shall be applied in line connecting hardware, and linkages between with the main axis of the test specimen, us- ble or the equivalent. 93 ing exible, stranded, steel cable. Each cable loop shall be secured with clamps so positioned that the distance between the edge .5.2. Combined Mechanical- and Electrical-Strength Test (Suspension.Insulators). of the nearest clamp and the end of the test specimen is the same as the length of the test specimen. The diameter of the cable used should not exceed 50% of the diameter of the hole in the test specimen. .5.1.6. Load shall be applied as described in 5.1.1 and 5.1.2.1. Simultaneously, a lowfrequency voltage of not less than 75% of the rated dry ashover voltage shall be applied to the test specimen. Spool Insulators (Transverse Strength). The test specimen shall be mounted between close-tting parallel straps, using a .5.3. Time-Load-WithstandStrengthT est .5.3.1. Mounting Arrangement. through bolt of the same diameter as that The test-specimen mounting shall be in for which the test specimen is designed. accordance with the pertinent provisions in The straps and connecting linkage shall be 5.1. such that no appreciable deection will take place. Mechanical load shall be applied in .5.3.2. the plane of the external wire groove. The load shall be applied by means of a loop of exible, stranded, steel cable. The diameter of the cable shall not exceed the radius of the wire grooves. .5.1.7. specied load shall be applied smoothly, without undue vibration or shock, and maintained for the specied period. After the load has been removed, the test specimen shall be checked for electrical soundness by being subjected to momentary ashover. Wire Holders Test specimens having more than one shell shall have each shell checked individually for 5.1.7.1 Tensile Strength. electrical soundness. The mounting screw or bolt shall be installed in such a manner that the mounting surface of the test specimen does not touch the support. The Loading. Load shall be applied in line .5.4. Porosiîy Test .5.4.1. using a loop of exible, stranded, steel cathe radius of the wire hole in the insulator. The loop shall be clamped, with the inside edge of the nearest clamp placed 9 inches (229 mm) from the end of the insulator. of Test Speci- mens. with the axis of the mounting screw or bolt, ble, the diameter of which shall not exceed Preparation Freshly broken fragments of the insulator, having clean surfaces exposed, shall be used for this test. At least 75% of the Surface area shall be free from glaze or other treatment. Fragments approximately 1/4 inch (6 mm) in the smallest dimension up to 3/4 inch (19 mm) in the largest dimension are recommended. 5.1.7.2 Cantilever Strength. The mounting screw , or boit shall be held rigidly in such a manner that the .5.4.2. Testing Solution. mounting base of the test specimen seats For this test, a solution consisting of 1 squarely against the face of the plate. Load gram of basic fuchsine dye dissolved in 1 liter shall be applied in a plane parallel to the of 50% alcohol shall be used. If a denatured mounting surface, passing through the cen- alcohol is used, one should be selected which ter of the wire groove, using the exible loop does not react with the dye to cause fading arrangement described in 5.1.7.1. of the color. 94 .5.4.3. .5.5.4. Procedure. The test specimens shall be completely The Method of Making Test. test specimen shall rst be im- immersed in the testing solution within a mersed in a hot water bath for 10 minutes. pressure chamber. It shall then be withdrawn and immersed A minimum pressure of 4000 poundsforce per square inch (27 600 2 in a cold water bath for 10 minutes. Not kN/m ) shall be applied for not less than more than 5 seconds shall elapse in trans- 5 hours, or an optional test at minimum ferring the test specimen from one bath to 10000 pounds-force per square inch (68 900 another. After the specied number of hot 2 kN/m ) for not less than 2 hours may be and cold cycles; the test specimen shall be used. At the conclusion of the pressure ap- tested for electrical soundness by momen- plication, the test specimens shall be thor- tary ashover. oughly dried and broken for examination. .5.4.4. .5.6. Pinhole-Gaging Test Interpretation of Results. .5.6.1. General. Penetration into small ssures formed in preparing the test specimens shall be disre- When the threaded pinholes of pin insu- garded. Porosity is indicated by penetration lators are gaged, the specied pinhole gage of the dye into the test specimen to an extent shall be used. visible to the unaided eye. .5.6.2. .5.5. Thermal Test .5.5.1. Test Procedure. The gage shall be screwed into the test Cenerai. specimen until the gage is tight. The thermal test shall consist of alter nate immersions of the test specimen in hot and cold water. The dis- tance from the bottom of the pinhole to the point where the gage stops, as indicated by the plunger and scale on the gage, shall be read. The gage shall be removed from the test specimen, and the number of revolutions .5.5.2. of the gage required to release it from the Testing Arrangement. pinhole shall be counted. The test specimens shall be arranged so that they are not in contact with each other and so that air shall not be entrapped during irnmersion. Free circulation of water shall be .6. Galvanizing Test. provided. Test specimens shall be at least 2 inches (5 1 mm) from the walls of the tank. Test for thickness of coating shall be in accordance with Standard Measurement of Coating.Thickness by the Magnetic Method: .5.5.3. Nonmagnetic Coatings of Mag netic Base Equipment. Metals, ASTM B 499-75 (1987). Each bath shall have a weight of water at least 10 times the weight of the test specimen immersed. Either natural or forcea circulation may be used to maintain the temperature of all parts of the bath within ±40 F 0 (2 C ) of the specied value. The recorded .7. Routine Tests .7.1. Electrical Tests. temperature shall be measured at least 4 Flashover tests on shells or insulators inches (102 mm) from the heating or cool- may be made in accordance with either the ing elements. pro- . cedure in 7.1.1 or in 7.1.2. 95 .7.1.1. .7.2. Mechanical Tests High-Frequency Test .7.2.1. 7.1.1.1 Method 1. Suspension Insulators. Prior to or simultaneous with the nal The shells or insulators shall be sub- electrical test, the assembled suspension in- jected to a damped high-frequency voltage sulators shaU be given a tensile-strength test sucient to cause ashover for from 3 to 3 seconds in duration, at the specied value, 5 seconds. applied in line with the axis of the insulator. The frequency shall be approx- imately 200 kilohertz in damped trains. .7.2.2. Apparatus Insulators. Prior to or simultaneous. with the nal electrical test, .the assembled apparatus in- 7.1.1.2 Method 2. sulators shall be given a tensile-strength test The shells or insulators shall be subjected to a high-frequency discharge from a . transformer adjusted to a no-load voltage of not less than 115% of the low-frequency dry ashover of the shells or insulators, this test to be continued for a period of from 3 to 5 seconds. The frequency superim. posed upon the low-frequency voltage shall be higher than 100 kilohertz. 3 seconds in duration, at the specied value, applied in line with the axis of the insulator. .8. Revision of American National Standards Referred to in This Document When the following American National Standards referred to in this document are superseded by a revision approved by the .7.1.2. Low-Frequency Test. American National Standards Institute, Inc, the revision shall apply: ANSI C29.3-1986W, et-Process Porce- The shells or insulators shall be subjected to vigorous dry ashover for from 3 to lain Insulators (Spool Type) ANSI/IEEE 5 minutes. The voltage control shall be such that a continual ashover occurs and divides ANSI/IEEE uniformly over the shells orinsulators under test. 4-1978, Techniques for High-Voltage Testing 100-1988, Dictionary Electrical and Electronics Terms. 96 of American National Standards The standard in this booklet is one of 8000 standards approved to date by . the American National Standards Institute. The Standards Institute provides the machinery for creating voluntary standards. It serves to eliminate duplication of standards activities and to weld conicting standards into single, nationally accepted standards under the designation "American National Standards." Each standard represents general agreement among maker, seller, and user groups as to the best current practice with regard to some specic problem. Thus the completed standards cut across the whole fabric of production, distribution, and consumption of goods and services. American National Standards, by reason of Institute procedures, reect a national consensus of manufacturers, consumers, and scientic, technical, and professional organizations, and governmental agencies. The completed standards are used widely by industry and commerce and often by municipal, state, and federal governments. The Standards Institute, under whose auspices this work is being done, is the United States clearinghouse and coordinating body for voluntary standards activity on the national level. It is a federation of trade associations, technical societies, professional groups, and consumer organizations. Some 1 O00 companies are aJiated with the Institute as company members. The American National Standards Institute is the United States member of the International Organization for Standardization (60)an d the International Electrotechnical Commission (I ECh Through these channels U.S. standards interests make their positions felt on the international level. American National Standards are on le in the libraries of the national standards bodies of more than 60 countries 97
