Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica Sociedad de Energía y Energía IEEE Patrocinado por el Comité de Maquinaria Eléctrica IEEE 3 Park Avenue Nueva York, NY 10016-5997 EE. UU. IEEE Std 43 ™ -2013 (Revisión de IEEE Std 43-2000) IEEE Std 43 ™ -2013 (Revisión de IEEE Std 43-2000) Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica Patrocinador Comité de Maquinaria Eléctrica de El Sociedad de Energía y Energía IEEE Aprobado el 11 de diciembre de 2013 Junta de normas IEEE-SA Agradecimientos El grupo de trabajo quisiera agradecer a Eric David, de Ecole de Technologie Superieure por su contribución a las Figuras y Tablas en este documento. El grupo de trabajo desea agradecer a Laurent Lamarre de Hydro Québec por su contribución a las Figuras y Tablas de este documento. Abstracto: En esta práctica recomendada se describen los procedimientos de prueba de voltaje de CC para la medición de la resistencia de aislamiento y el índice de polarización del estator aislado y los devanados del rotor y cómo interpretar los resultados. Palabras clave: devanado de inducido, cc, devanado de campo, IEEE 43 ™, aislado, resistencia de aislamiento, índice ín dice de polarización, devanado del rotor, devanado del estator, voltaje • The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.3 Park Avenue, Nueva York, NY 10016-5997, EE. UU. Copyright © 2014 por The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. Todos los derechos reservados. Publicado el 6 de marzo de 2014. Impreso en los Estados Unidos de América. IEEE es una marca registrada en la Oficina de Patentes y Marcas Registradas de EE. UU., Propiedad de The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Incorporated. PDF: Impresión: ISBN 978-0-7381-8937-6 ISBN 978-0-7381-8938-3 STD98551 STDPD98551 IEEE prohíbe la discriminación, el acoso y la intimidación. Para más información visite http://www.ieee.org/web/aboutus/whatis/policies/p9-26.html . Ninguna parte de esta publicación puede reproducirse de ninguna forma, en un sistema de recuperación electrónico o de otro modo, sin el permiso previo por escrito del editor. Avisos importantes y exenciones de responsabilidad sobre documentos de normas IEEE Los documentos IEEE están disponibles para su uso sujetos a avisos importantes y renuncias legales. Estos avisos y exenciones de responsabilidad, o una referencia a esta página, aparecen en todos los estándares y se pueden encontrar bajo el título "Aviso importante" o "Avisos importantes y exenciones e xenciones de responsabilidad sobre documentos de normas IEEE". Aviso y exención estándares IEEE de responsabilidad con respecto al uso de documentos de Los documentos de estándares IEEE (estándares, prácticas recomendadas y guías), tanto de uso completo como de prueba, se desarrollan dentro de las Sociedades IEEE y los Comités Coordinadores de Estándares de la Junta de Estándares de la Asociación de Estándares IEEE (“IEEE-SA”). IEEE ("el Instituto") desarrolla sus estándares a través de un proceso de desarrollo de consenso, aprobado por el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares ("ANSI"), que reúne a voluntarios que representan diversos puntos de vista e intereses para lograr el producto final. Los voluntarios no son necesariamente miembros del Instituto y participan sin compensación de IEEE. Si bien IEEE administra el proceso y establece reglas para promover la equidad en el proceso de desarrollo de consenso, IEEE no evalúa, prueba, IEEE no garantiza ni representa la precisión o el contenido del material contenido en sus estándares, y renuncia expresamente a todas las garantías (expresas, implícitas y estatutarias) no incluidas en este o cualquier otro documento relacionado con el estándar, incluyendo, pero no n o limitado a, las garantías de: comerciabilidad; aptitud para un propósito particular; no infracción; y calidad, precisión, eficacia, actualidad o integridad del material. Además, IEEE renuncia a todas y cada una de las condiciones relacionadas con: resultados; y esfuerzo profesional. Los documentos de las normas IEEE se suministran "TAL CUAL" y "CON TODAS LAS FALLAS". El uso de un estándar IEEE es totalmente voluntario. La existencia de un estándar IEEE no implica que no existan otras formas de producir, probar, medir, comprar, comercializar o proporcionar otros bienes y servicios relacionados con el alcance del estándar IEEE. Además, el punto de vista expresado en el momento en que se aprueba y emite una norma está sujeto a cambios provocados por los avances en el estado de la técnica y los comentarios recibidos de los usuarios de la norma. Al publicar y hacer que sus estándares estén disponibles, IEEE no sugiere ni presta servicios profesionales o de otro tipo para, o en nombre de, ninguna persona o entidad, ni IEEE se compromete a realizar ningún deber que cualquier otra persona o entidad le deba a otra persona. 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Traducciones El proceso de desarrollo de consenso de IEEE implica la revisión de documentos solo en inglés. En el caso de que se traduzca un estándar IEEE, solo la versión en inglés publicada por IEEE debe considerarse el estándar IEEE aprobado. Declaraciones oficiales Una declaración, escrita u oral, que no se procese de acuerdo con el Manual de operaciones de la Junta de Normas de IEEE-SA no se considerará ni se deducirá que sea la posición oficial de IEEE o de cualquiera de sus comités y no se considerará ni será confiado como, una posición formal de IEEE. En conferencias, simposios, seminarios o cursos educativos, una persona que presente información sobre los estándares de IEEE deberá dejar en claro que sus puntos de vista deben considerarse los puntos de vista personales de ese individuo en lugar de la posición formal de IEEE. Comentarios sobre normas Los comentarios para la revisión de los documentos de los Estándares IEEE son bienvenidos por parte de cualquier parte interesada, independientemente de su afiliación a IEEE. Sin embargo, IEEE no proporciona información de consulta ni consejos relacionados con los documentos de las Normas IEEE. Las sugerencias para cambios en los documentos deben ser en forma de un cambio de texto propuesto, junto con los comentarios de apoyo apropiados. Dado que los estándares IEEE representan un consenso de intereses interesados, es importante que cualquier respuesta a comentarios y preguntas también reciba la concurrencia de un equilibrio de intereses. Por esta razón, el IEEE y los miembros mie mbros de sus sociedades y Comités Coordinadores de Normas no pueden brindar una respuesta instantánea a comentarios o preguntas, excepto en aquellos casos en los que el asunto se haya abordado previamente. Por la misma razón, IEEE no responde a solicitudes de interpretación. Cualquier persona que desee participar en las revisiones de un estándar IEEE puede unirse al grupo de trabajo IEEE correspondiente. Los comentarios sobre las normas deben enviarse a la l a siguiente dirección: Secretario, IEEEIEEE-Junta de Normas de SA 445 Hoes Lane Piscataway, Nueva Jersey 08854 EE. UU. Leyes y regulaciones Los usuarios de los documentos de los Estándares IEEE deben consultar todas las leyes y regulaciones aplicables. El cumplimiento de las disposiciones de cualquier documento de Normas IEEE no implica el cumplimiento de los requisitos reglamentario reglamentarioss aplicables. Los implementadores de la norma son responsables de observar o hacer referencia a los requisitos reglamentario reglamentarioss aplicables. IEEE, mediante la publicación de sus estándares, no tiene la intención de instar a que se tomen medidas que no cumplan con las leyes aplicables, y estos documentos no pueden interpretarse como tal. Derechos de autor Los borradores de IEEE y los estándares aprobados están protegidos por derechos de autor de IEEE según las leyes de derechos de autor de EE. UU. E internacionales. Están disponibles por IEEE y se adoptan para una amplia variedad de usos públicos y privados. Estos incluyen tanto el uso, por referencia, en las leyes y regulaciones, como el uso en la autorregulación privada, la estandarización y la promoción de prácticas y métodos de ingeniería. Al hacer que estos documentos estén disponibles para su uso y adopción por parte de autoridades públicas y usuarios privados, IEEE no renuncia a ningún derecho de copyright sobre los documentos. Fotocopias Sujeto al pago de la tarifa correspondiente, IEEE otorgará a los usuarios una lilicencia cencia limitada y no exclusiva para fotocopiar partes de cualquier estándar individual para uso interno de la empresa u organización o para uso individual no comercial únicamente. Para organizar el pago de las tarifas de licencia, comuníquese con el Centro de autorización de derechos de autor, Servicio al cliente, 222 Rosewood Drive, Danvers, MA 01923 EE. UU. +1 978 750 8400. El permiso para fotocopiar porciones de cualquier estándar individual para uso educativo en el aula también se puede obtener a través del Copyright Clearance Center. Actualización de documentos de estándares IEEE Los usuarios de los documentos de las Normas IEEE deben ser conscientes de que estos documentos pueden ser reemplazados en cualquier momento por la emisión de nuevas ediciones o pueden ser enmendados de vez en cuando mediante la publicación de enmiendas, correcciones o erratas. Un documento oficial de IEEE en cualquier momento consiste en la edición actual del documento junto con cualquier enmienda, corrección o errata en vigor en ese momento. Cada estándar IEEE está sujeto a revisión al menos cada diez años. Cuando un documento tiene más de diez años y no ha no pasado por un proceso revisión, esde razonable concluir que su contenido, todavía para tienedeterminar algún valor, refleja totalmente el de estado actual la técnica. Se advierte a los usuariosaunque que verifiquen si tienen la última edición de cualquier estándar IEEE. Para determinar si un documento dado es la edición actual y si ha sido enmendado mediante la publicación http://ieeexplore.ieee.org/xpl/ lore.ieee.org/xpl/ de enmiendas, correcciones o erratas, visite el sitio web de IEEE-SA en http://ieeexp standards.jsp o comuníquese con IEEE I EEE a la dirección iindicada ndicada anteriormente. anteriormente. Para obtener más información sobre IEEE SA o el proceso de desarrollo de estándares de IEEE, visite el sitio web de IEEE-SA en http:// standards.ieee.org . Errata Se puede acceder a las erratas, si las hubiera, para todos los estándares IEEE en el sitio web de IEEE-SA en la siguiente URL: http:// standards.ieee.org/findstds/errata/index.html. Se anima a los usuarios a comprobar esta URL para ver si hay erratas periódicamente. Patentes Se llama la atención sobre la posibilidad de que la implementación de esta norma requiera el uso de materias cubiertas por derechos de patente. Mediante la publicación de este estándar, el IEEE no toma posición con respecto a la existencia o validez de cualquier derecho de patente en conexión con el mismo. Si el titular de una patente o el solicitante de una patente ha presentado una declaración de fiabilidad a través de una Carta de garantía aceptada, la declaración se incluye http://standards.ieee.org/about/sasb/patcom/patents.html . Las Cartas de Fianza pueden en el sitio web de IEEE-SA en enhttp://standards.ieee.org/about/sasb/patcom/patents.html indicar si el Peticionario está dispuesto o no a otorgar licencias bajo derechos de patente sin compensación o bajo tarifas razonables, con términos y condiciones razonables que sean demostrablemente libres de discriminación injusta a los solicitantes que deseen obtener dichas licencias. Pueden existir reclamaciones de patentes esenciales para las que no se haya recibido una carta de garantía. El IEEE no es responsable de identificar las Reclamaciones de Patentes Esenciales para las cuales se puede requerir una licencia, de realizar investigaciones sobre la validez legal o el alcance de las Reclamaciones de Patentes, o de determinar si los términos o condiciones de licencia provistos en relación con la presentación de una Carta de Garantía, si los hay, o en cualquier acuerdo de licencia, son razonables o no discriminatorios. Se advierte expresamente a los usuarios de esta norma que la determinación de la validez de cualquier derecho de patente y el riesgo de infracción de dichos derechos es de su exclusiva responsabilidad. Puede obtener más información de la Asociación de Normas IEEE. Participantes En el momento en que se completó esta práctica recomendada por IEEE, el Grupo de Trabajo P43 tenía los siguientes miembros: Ian Culbert, Culbert, Silla Eric David, Vicepresidente David, David Agnew Kevin Alewine Adam Balawejder Raymond Bartnikas Kevin Becker Michel Gagné Bal Gupta Gary Heuston Fon Hiew Andy Brown Richard Huber Claude Hudon Aleksandra Jeremic Aleksandr Khazanov Mark Bruintjies Donald Campbell Amir Khosravi Ken Kimura William Chen Thomas Klamt Inna Kremza Luc Lafortune Laurent Lamarre James Lau Ben Leblanc Gerhard Lemesch Tom Bishop Stefano Bomben Doug Conley Marcelo Jacob Da Silva Mario Dumouchel Jeff Fenwick Namal fernando Shawn Filliben Steve Francese Nancy Frost Paul Gaberson Bill McDermid David McKinnon Charles Millet Beant Nindra Sophie Noel Ramtin Omranipour Cyrl Paynot Howard Penrose Sean Pollard Helene Provencher John Schmidt Emad Sharifi Jeff Sheaffer Reza Soltani Greg Stone Meredith Stranges Remi Tremblay Roger Wicks Joe Williams Chuck Wilson John Wilson Hugh Zhu Los siguientes miembros del comité de votación individual i ndividual votaron sobre esta práctica recomendada. Los votantes pueden haber votado a favor de la aprobación, desaprobación o abstención. Thomas Bishop William Bloethe Andrew Brown Bill Brown Derek Brown Gustavo Brunello Donald Campbell Antonio Cardoso Weijen Chen Ian Culbert Marcelo da Silva Matthew Davis Gary Donner Randall Dotson Marcus Durham Robert Durham James Dymond Ahmed El Serafi Jeffrey Fenwick Jorge Fernández Daher Sudath Fernando William Finley Rostyslaw Fostiak Frank Gerleve Randall Groves Bal Gupta Ajit Gwal Lorena Padden Gary Heuston Scott Hietpas David Horvath Richard Huber Kamwa inocente Christopher Petrola Ulrich Pohl Álvaro Portillo Omar Mazzoni John Mcalhaney Jr. Iulian Profir John Rama Moises Ramos Daniel Leland Ransom Johannes Rickmann Michael Roberts Bartien Sayogo Jeffrey Sheaffer James Smith Reza Soltani Gary Stoedter Gregory Stone James Timperley Remi Tremblay William Mc Cown William McDermid John Vergis Yingli Wen Don Mclaren Nigel Mcquin James Michalec Charles Millet Jerry Murphy Michael Newman Charles Ngethe Kenneth White John Kay Yuri Khersonsky Heshmatollah Khosravi Saumen Kundu Chung-Yiu Lam James Lau Michael Lauxman Albert Livshitz William Lockley Michael May vi Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Roger Wicks James Wilson Larry Yonce Jian Yu Hugh Zhu Cuando el Consejo de Normas de IEEE-SA aprobó esta práctica recomendada el 11 de diciembre de 2013, contaba con los siguientes miembros: John Kulick, Silla David J. Law, Vicepresidente Richard H. Hulett, Presidente pasado Konstantinos Karachalios, Secretario Masayuki Ariyoshi Peter Balma Farooq Bari Ted Burse Stephen Dukes Jean-Phillippe Faure Alexander Gelman Mark Halpin Gary Hoffman Paul Houzé Jim Hughes GaryWalter Robinson Jon Rosdahl Adrian Stephens Michael Janezic Yatin Trivedi Joseph L. Koepfinger * Oleg Logvinov Ron Peterson Phil Winston Peter Sutherland Yu Yuan * Miembro Emérito También se incluyen los siguientes enlaces de la Junta de Normas IEEE-SA sin derecho a voto: Richard DeBlasio, Representante DOE Michael Janezic, Representante de NIST Michelle Turner Gerente del Programa de Estándares IEEE, Desarrollo de Documentos Malia Zaman Gerente del Programa de Estándares IEEE, Desarrollo de Programas Técnicos vii Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Introducción Esta introducción no forma parte de IEEE Std 43 ™ -2013, práctica recomendada de IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica. La medición de la resistencia del aislamiento se ha recomendado y utilizado durante más de medio siglo para evaluar el estado del aislamiento eléctrico. Mientras que las mediciones individuales de la resistencia del aislamiento pueden tener un valor cu estionable, el registro cuidadosamente mantenido de mediciones periódicas, acumuladas durante meses y años de servicio, tiene un valor incuestionable como medida de algunos aspectos del estado del aislamiento eléctrico. Originalmente, en 1950, esta práctica recomendada fue publicada por la AIEE como una guía para presentar las diversas facetas asociadas con la medición y comprensión de la resistencia del aislamiento eléctrico. La guía fue revisada en 1961 y nuevamente en 1974. Durante la década de 1970, se realizaron varios cambios en los tipos de aislamiento utilizados en las máquinas eléctricas rotativas. Las características de resistencia del aislamiento de estos sistemas de aislamiento TERMOSETTING más nuevos son diferentes de los sistemas TERMOPLÁSTICOS más antiguos y, por lo tanto, requirieron esta revisión sustancial de la norma para medir la resistencia del aislamiento. Otros cambios incluyen la adición de una descripción más detallada de la teoría de pru eba y la eliminación de sugerencias con respecto a los procedimientos de secado de mantenimiento para devanados más antiguos (anteriormente Anexo A). Las recomendaciones para los procedimientos de mantenimiento están fuera del alcance de este documento. Con esta publicación como práctica recomendada, el IEEE presenta y recomienda la medición de la resistencia del aislamiento eléctrico como un factor importante para monitorear la condición del aislamiento eléctrico en maquinaria rotativa. y por lo tanto requirió esta revisión sustancial de la norma para medir la resistencia del aislamiento. Otros cambios incluyen la adición de una descripción más detallada de la teoría de prueba y la eliminación de sugerencias con respecto a los pr ocedimientos de secado de mantenimiento para devanados más antiguos (anteriormente Anexo A). Las recomendaciones para los procedimientos de mantenimiento están fuera del alcance de este documento. Con esta publicación como práctica recomendada, el IEEE presenta y recomienda la medición de la resistencia del aislamiento eléctrico como un factor importante para monitorear la condición del aislamiento eléctrico en maquinaria rotativa. y por lo tanto requirió esta revisión sustancial de la norma para medir la resistencia del aislamiento. Otros cambios incluyen la adición de una descripción más detallada de la teoría de prueba y la eliminación de sugerencias con respecto a los procedimientos de secado se cado de mantenimiento para devanados más antiguos (anteriormente Anexo A). Las recomendaciones para los procedimientos de mantenimiento están fuera del alcance de este documento. Con esta publicación como práctica recomendada, el IEEE presenta y recomienda la medición de la resistencia del aislamiento eléctrico como un factor importante para monitorear la condición del aislamiento eléctrico en maquinaria rotativa. Otros cambios incluyen la adición de una descripción más detallada de la teoría de prueba y la eliminación de sugerencias con respecto a los procedimientos de secado de mantenimiento para devanados más antiguos (anteriormente Anexo A). Las recomendaciones para los procedimientos de mantenimiento están fuera del alcance de este documento. Con esta publicación como práctica recomendada, el IEEE presenta y recomienda la medición de la resistencia del aislamiento eléctrico como un factor importante para monitorear la condición de Esta práctica recomendada describe la teoría, el procedimiento y la interpretación de la prueba de resistencia de aislamiento. Está destinado a lo siguiente: - Personas u organizaciones que fabrican máquinas rotativas. - Personas u organizaciones responsables de la aceptación de nuevas máquinas rotativas. - Individuos u organizaciones que prueban y mantienen máquinas rotativas. - Individuos u organizaciones que operan máquinas rotativas Esta práctica recomendada está diseñada para ayudar a organizaciones e individuos - Evaluar el estado del aislamiento eléctrico utilizado en máquinas rotativas. - Determinar si el aislamiento eléctrico de una máquina giratoria es adecuado para volver al servicio. - Determinar si el aislamiento eléctrico de una máquina giratoria es adecuado para pruebas de alto potencial. Esta práctica recomendada está destinada a satisfacer los siguientes siguie ntes objetivos: - Promover la coherencia de los procedimientos e interpretaciones de las pruebas de aislamiento. - Proporcionar información útil sobre la aplicación adecuada de la prueba de resistencia de aislamiento. aisl amiento. - Proporcionar Proporcio nar información útil sobre la teoría técnica de las pruebas de resistencia de aislamiento. viii Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Contenido 1. Información general ............................................... ............................................... .................................................. .................................................. .......................................... .................................................. ........ .1 1.1 Alcance ................................................ .................................................. .................................................. ................................................. 1 1.2 Propósito ................................................ ................................................ ....................................... .................................................. ........... .............................................. 2 2 Referencias normativas............................. normativas.............................................. ................. .................................................. .................................................. ......................... .................................. ......... 2 3. Definiciones ............................................... .................................................. .................................................. ................................................ .................................................. 3 4. Consideraciones de seguridad segurid ad .............................................. ......................... .................................................. ......................... .................................. .................................. 3 5. Resistencia de aislamiento: teoría general ........................................... .......................................... .................................................. ........ ............ 4 5.1 Componentes de la corriente continua medida ........................................... ............................................. ............................................. 4 5.2 Características de la corriente continua medida ........................................... ........................................... .......................................... 7 5.3 Lecturas de resistencia de aislamiento .............................................. ......................................... .................................................. ......... .............. 8 5.4 Lecturas del índice de polarización .............................................. .............................................. .................................................. .................................................. .................. 9 5.5 Corriente de descarga ............................ ............................................... ................... .................................................. .................................................. ................................ 9 6. Factores que afectan la resistencia del aislamiento ........................................ ............................................ .... .................................................. .................................................. .......... 9 6.1 Efecto de la condición de la superficie .......................................... ............................................. ... .................................................. .................................................. .................... 9 6.2 Efecto de la humedad .............................................. .............................................. .......................................... .................................................. ........ ................................ 9 6.3 Efecto de la temperatura .............................................. .............................................. ................................. .................................................. ................. .......................... 10 6.4 Efecto de la magnitud del voltaje de prueba ............................................ ....................... .................................................. ........................... ........... 13 6.5 Efecto de la carga existente en las medidas de resistencia del devanado ......................................... ................. ................. 14 7. Condiciones para medir la resistencia del de l aislamiento ........................................... ........ ...................................... ...................................... ........ 14 8. Conexiones de bobinado para pruebas de resistencia de aislamiento .......................................... ...................... ........................................ .................. 14 9. Métodos de medición de la resistencia del aislamiento ........................................... .................................................. .................................................. .15 9.1 Medición directa ............................................. ................................................. .................................................. .................................................. ...........................15 9.2 Medida calculada ............................................... ............................................... .................................................. .................................................. ....................15 10. Precauciones ............................................... ............................................... .................................................. .............................................15 .............................................15 11. Interpretación de los resultados de las pruebas de resistencia de aislamiento e índice de polarización ....................................... ........dieciséis ........dieciséis 11.1 Supervisión del estado de aislamiento .............................................. ................... .................................................. ............................... .......dieciséis 11.2 Idoneidad para el funcionamiento o pruebas continuas .................................... ........................................... ....... ..................................... ........................................dieciséis ...dieciséis 11.3 Limitaciones de la prueba de resistencia de aislamiento ........................................... ........................................... ........................................... 17 12. Valor mínimo recomendado de índice de polarización y resistencia de aislamiento ..................................... 17 12.1 Valores mínimos ............................................... ............................................... .................................................. .............................. .............................. 17 12.2 Índice de polarización ............................ ............................................... ................... .................................................. .................................................. ............................ 18 12.3 Resistencia de aislamiento ............................................... ............................................... .......................... .................................................. ........................ ...................... ......................... ... 19 Anexo A (informativo) Variantes V ariantes del índice de polarización ......................................... ......................................... ......................................... ......................................... 20 Anexo B (informativo) Prueba de voltaje directo versus voltaje alterno ........................................ .......................... .......................... 21 Anexo C (informativo) Monitoreo de corrientes corr ientes de carga y descarga ........................................ ....................... ....................... 22 Anexo D (informativo) Perfilado de resistencia de aislamiento aisla miento (IRP) ....................................... ....................................... .............................. ................................. ... 25 Anexo E (informativo) Bibliografía ............................................ .................................................. .................................................. ............... 26 ix Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica AVISO IMPORTANTE: Los documentos de los estándares IEEE no están destinados a garantizar la seguridad, la salud o la protección del medio ambiente, ni a evitar interferencias con otros dispositivos o redes. Los implementadores de los documentos de los Estándares IEEE son responsables de determinar y cumplir con todas las prácticas apropiadas de seguridad, protección, medio ambiente, salud y protección contra interferencias y todas las leyes y regulaciones aplicables. Este documento IEEE está disponible para su uso sujeto a avisos importantes y renuncias legales. Estos avisos y exenciones de responsabilidad aparecen en todas las publicaciones que contienen este documento y se pueden encontrar encontrar bajo el título "Aviso importante" importante" o "Avisos importantes importantes y exenciones de responsabilidad responsabilida d sobre documentos IEEE". También pueden obtenerse a pedido de IEEE o consultarse en http://standards.ieee.org/IPR/ http://stand ards.ieee.org/IPR/disclaimers.htm disclaimers.htmll . 1. Información general 1.1 Alcance Este describe recomendado medir la resistencia de aislamiento de la armadura y los documento devanados de campoun enprocedimiento máquinas rotativas de 750 Wpara o más. Se aplica a máquinas síncronas, máquinas de inducción, máquinas de CC y condensadores síncronos. No se aplica a máquinas de potencia fraccionada. El documento también describe las características típicas de resistencia de aislamiento de los devanados de máquinas giratorias y cómo estas características indican la condición del devanado. Recomienda valores mínimos aceptables de resistencia de aislamiento para bobinados de máquinas rotativas de CA y CC. Otras normas IEEE que incluyen información sobre la medición de la resistencia de aislamiento se enumeran en la Cláusula 2. 1 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica 1.2 Propósito El propósito de esta práctica recomendada es abordar lo siguiente: a) Definir las pruebas de resistencia de aislamiento e índice de polarización del devanado de una máquina giratoria. b) Revise los factores que afectan o cambian las características de resistencia del aislamiento. c) Recomendar condiciones de prueba uniformes. d) Recomendar métodos de información para medir la resistencia del aislamiento con precauciones para evitar ev itar resultados erróneos. e) Proporcionar una base para interpretar los resultados de la prueba de resistencia de aislamiento para estimar la idoneidad del devanado para el servicio o para una prueba de sobretensión. En particular, esta norma describe los problemas de aislamiento típicos detectados por la prueba de resistencia de aislamiento. f) Presentar los valores mínimos aceptables de resistencia de aislamiento y los índices de polarización para varios tipos de máquinas rotativas. 2 Referencias normativas Los siguientes documentos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento (es decir, deben ser entendidos y utilizados, por lo que cada documento referenciado se cita en texto y se explica su relación con este documento). Para las referencias con fecha, sólo se aplica la edición citada. Para referencias sin fecha, se aplica la última ú ltima edición del documento de referencia (incluidas las enmiendas o correcciones). ASTM F855, Especificaciones estándar para puestas a tierra de protección temporal que se utilizarán en líneas y equipos eléctricos desenergizados.1 IEC 60085, Aislamiento eléctrico. Evaluación y designación térmica.2 IEEE Std 1 ™, Principios generales del estándar IEEE para lí mites mites de temperatura en la clasificación de equipos eléctricos y para la evaluación del aislamiento eléctrico. 3, 4 IEEE Std 56 ™, guía IEEE para para el mantenimiento del aislamiento de maquinaria rotativa de corriente alterna grande (10 000 kVA y más). 5 IEEE Std 62.2 ™, Guía para pruebas de campo de diagnóstico de aparatos de energía eléctrica - Maquinaria eléctrica. IEEE Std 67 ™, Guía IEEE para el funcionamiento y mantenimiento de generadores de turbina. IEEE Std 95 ™, práctica recomendada para pruebas de aislamiento de maquinaria eléctrica de CA (2300 V y superior) con alto voltaje directo. IEEE Std 510 ™, práctica recomendada para la seguridad en pruebas de alta tensión y alta potencia. NEMA MG-1, motores y generadores.6 1Las publicaciones de ASTM están disponibles en la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, EE. UU. (Http://www.astm.org/). 19428-2959, 2 Las publicaciones de IEC están disponibles en la Comisión Electrotécnica Internacional (http://www.iec.ch/). Las publicaciones de IEC también están disponibles en los Estados Unidos en el American National Standards Institute (http://www.ansi.org/). 3 Los estándares o productos IEEE a los que se hace referencia en esta cláusula son marcas comerciales de The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. 4 Las publicaciones de IEEE están disponibles en el 5 Actualmente en revisión. 6 Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos ( http://standards.ieee.org/ ). Las publicaciones de NEMA están disponibles en Global Engineering Documents (http://global.ihs.com/). 2 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica 3. Definiciones Para los propósitos de este documento, se aplican los siguientes siguien tes términos y definiciones. El Diccionario de estándares IEEE en línea debe ser consultado para términos no definidos en esta cláusula. 7 corriente de absorciónIA): Corriente resultante de la polarización molecular y la deriva de electrones, que decae con el tiempo de aplicación de voltaje a una tasa decreciente desde un valor inicial comparativamente alto hasta casi cero, y depende del tipo y condición del sistema de aislamiento. corriente de conducciónIGRAMO): Una corriente que es constante en el tiempo, que pasa a través del aislamiento a granel desde la superficie puesta a tierra hasta el conductor de alto voltaje, y que depende del tipo de sistema de aislamiento. efecto de electroendosmos electroendosmosis: is: Un fenómeno que se observa ocasionalmente, más a menudo en devanados termoplásticos (p. Ej., Asfálticos) más antiguos, cuando, en presencia de humedad, se pueden obtener diferentes valores de resistencia de aislamiento cuando se invierte la polaridad de los cables del probador. Por lo general, para los devanados húmedos más antiguos, la resistencia de aislamiento para polaridad positiva, donde el cable positivo está conectado al devanado y el cable de voltaje negativo a tierra, es mucho más alta que para la polaridad opuesta. corriente capacitiva geométricaIC): Una corriente reversible de magnitud comparativamente alta y corta duración, que decae exponencialmente con el tiempo de aplicación de la tensión, y que depende de la resistencia interna del instrumento de medida y de la capacitancia geométrica del devanado. resistencia de aislamiento (IRt): La capacidad del aislamiento eléctrico de un devanado para resistir la corriente continua. El cociente de voltaje directo aplicado de polaridad negativa dividido por la corriente a través del aislamiento de la máquina, corregido a 40 ° C y tomado en un momento específico ( t) desde el inicio de la aplicación de voltaje. El tiempo de aplicación de voltaje suele ser de 1 min ( IR1) o 10 min (IR10), sin embargo, se pueden utilizar otros valores. Convenciones de la unidad: los valores de subíndice de 1 a 10 se asumen en minutos, los valores de subíndice de 15 y mayores se asumen en segundos. perfil de resistencia de aislamiento (IRP): El perfil de resistencia de aislamiento (IRP) es un gráfico del IR donde el IR se traza en incrementos de tiempo discretos (como 5 segundos) durante un período de tiempo específico (generalmente 10 min). Variación del valor de la resistencia de aislamiento con el tiempo. El cociente de la índice de polarización (Pi t): 1 /t2 resistencia de aislamiento en el momento (t2) dividido por la resistencia de aislamiento en el momento (t1). Si vecest2 y t1 no se especifican, se supone que son 10 min y 1 min, respectivamente. Convenciones unitarias: se asume que los valores de 1 se refiere a a 10 están en minutos, los valores val ores de 15 y mayores se asumen en segundos (p. Ej., Pi 60/15 IRAños 60/IR15 s ) corriente de fuga superficialIL): Una corriente que es constante en el tiempo y que generalmente existe sobre la superficie de las espiras finales del devanado del estator o entre los conductores expuestos y el cuerpo del rotor en los devanados del rotor aislados. La magnitud de la corriente de fuga superficial depende de la temperatura y la cantidad de material conductor, por ejemplo, humedad o contaminación en la superficie del aislamiento. 4. Consideraciones de seguridad La prueba de resistencia de aislamiento implica la aplicación de altos voltajes directos a los devanados de la máquina. Estos devanados tienen propiedades capacitivas e inductivas que pueden generar peligros que pueden no ser evidentes. No es posible cubrir todos los aspectos de seguridad en esta práctica recomendada y el personal de prueba debe consultar IEEE Std 510; ASTM F855; manuales de instrucciones de los fabricantes; y regulaciones sindicales, empresariales y gubernamentales. 7 Diccionario de estándares IEEE en línea la suscripción está disponible en: http:// www.ieee.org/portal/innovate/products/ www.ieee.org/portal/ innovate/products/standard/standards_d standard/standards_dictionary.html ictionary.html . 3 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica Antes de realizar cualquier prueba, se debe descargar el aislamiento del devanado. No es seguro comenzar a probar antes de que la corriente de descarga sea casi cero y no haya voltaje de retorno discernible (menos de aproximadamente 20 V) después de que se quita la tierra (en general, el devanado no debe dejarse sin conexión a tierra). Una vez completada la prueba, el devanado debe descargarse a través de una resistencia adecuada, dimensionada para limitar la corriente instantánea. Se recomienda un tiempo de descarga mínimo, que es igual a cuatro veces la duración de la aplicación de voltaje. Este intervalo de tiempo se basa en el R (resistador), L ( inductivo), C (geométrica capacitiva), y características de absorción del circuito durante la carga (tiempo de aplicación de la tensión) y descarga (tiempo transcurrido desde la retirada de la fuente de tensión y posterior puesta a tierra del devanado bajo prueba). Es importante recordarque queno la prueba no se completa hasta que se que descarga el devanado y no hay voltaje discernible. Se recomienda se realicen pruebas posteriores hasta el devanado esté completamente descargado. Durante el período de prueba, se deben tomar todas las medidas de seguridad apropiadas para los voltajes que se utilizan. El cable entre el equipo de prueba y el devanado debe estar debidamente aislado y separado del suelo; de lo contrario, las corrientes de fuga en la superficie y la pérdida de corona pueden introducir errores en los datos de prueba. Por razones de seguridad y para evitar la medición de corrientes parásitas, los cables pueden estar blindados. La restricción del acceso del personal a los altos voltajes es obligatoria. Se recomienda el uso de equipo de protección personal, así como el uso de varillas calientes, escaleras aisladas, etc. Si es accesible, la fase neutra y los extremos de línea de cada devanado deben conectarse juntos durante la prueba para minimizar el efecto de los reflejos de sobretensión de alto voltaje. que puede resultar de una falla de bobinado. Las medidas de seguridad descritas no abarcan en absoluto. Estos están destinados solo a indicar la naturaleza de loslos peligros involucrados. Es responsabilidad de losproteger usuariosaldel equipode dedaños prueba determinar completamente posibles peligros involucrados en la prueba, personal y eliminar el riesgo de daño al equipo. 5. Resistencia del aislamiento: teoría general La resistencia de aislamiento del devanado de una máquina giratoria es función del tipo y estado de los materiales aislantes utilizados, así como de las técnicas utilizadas para aplicarlos. En general, la resistencia del aislamiento varía proporcionalmente con el espesor del aislamiento e inversamente proporcional al área de la superficie del conductor. 5.1 Componentes de la corriente continua medida El sistema de aislamiento de un devanado de estator se compone de numerosas interfaces, que existen entre diferentes materiales como mica, vidrio y matriz polimérica de epoxi o poliéster. Como consecuencia, el proceso de conducción eléctrica está controlado principalmente por el mecanismo de polarización interfacial. Cuando un campo de voltaje directo se aplica repentinamente a través de un sistema de aislamiento del devanado del estator, se produce una acumulación de carga espacial en las interfaces debido a la diferencia en las permitividades y conductividades de los materiales dieléctricos contiguos que forman las interfaces (ver [B1] y [B2 ]). Primero, Primero, se se estab establece lece una división de voltaje rápida a través de los dos dieléctricos colindantes en la interfaz debido a su diferencia en permitividad. Esto se manifiesta por una corriente capacitiva casi instantánea,IC, cuya duración es demasiado corta para influir en la forma de la corriente total y, por lo tanto, no influye en la medición de resistividad de un minuto. Esta corriente capacitiva disminuye exponencialmente con una constante de tiempo igual al producto de la capacitancia del devanado y la resistencia instrumental. Las caídas de voltaje a través de las dos capas dieléctricas diferentes, que constituyen la interfaz, que se caracterizan por dos conductividades claramente diferentes, conducen al desarrollo de dos corrientes de magnitud desigual. Esto causa acumulación de carga o atrapamiento en la interfaz hasta que el campo contador creado por la carga espacial atrapada iguala las corrientes en los estratos dieléctricos adyacentes. La constante de tiempo de este proceso, que es una medida del tiempo necesario para lograr la ecualización de las magnitudes actuales, depende de las permitividades y conductividades, así como de la geometría de los estratos contiguos que forman la interfaz. Dado que existe una multiplicidad de disímiles 4 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica interfaces dentro de los sistemas aislantes de un devanado del estator, el mecanismo de polarización interfacial general dentro de los sistemas aislantes solo puede describirse adecuadamente mediante una distribución de los tiempos de relajación y, en consecuencia, no es posible representar el proceso de conducción en una barra del estator mediante un método simplista. RC circuito agrupado agrupado (ver Fig Figura ura 1). Nótese que el comportamiento se agrava aún más en su complejidad, ya que también puede tener lugar un mecanismo de polarización interfacial similar en la pantalla semiconductora y las interfaces del material aislante. Figura 1 — Circuito equivalente que muestra las cuatro corrientes monitoreadas durante prueba de resistencia de aislamiento La distribución de los tiempos de relajación es tal que incluso la medición de 10 minutos sigue estando dentro de la corriente de absorción (IA), rango. La corriente de absorción es una función inversa del tiempo, (t) y normalmente se expresa empíricamente como se muestra en la Ecuación (1). IA = (1) K t-norte donde IA = K= corriente de absorción t= hora norte = función de la tensión aplicada, la capacitancia y el sistema de aislamiento particular de la barra del estator o devanado un exponente que es una función característica del sistema aislado En tiempos de medición largos (> 10 min), el valor de IA es a menudo lo suficientemente baja como para que la corriente total se aproxime asintóticamente asintóticamente al valor de la corriente de conducción directa, que es la suma de la corriente de fuga a lo largo de los brazos extremos, IL, y la corriente de conductancia, IGRAMO, a través del volumen de aislamiento. Constituyen la corriente de conducción finita constante que se observa con los sistemas de aislamiento bajo un voltaje constante cuando se aplican durante períodos de tiempo prolongados. Tenga en cuenta que los portadores de carga (iones y electrones), que quedan atrapados en las interfaces, se mantienen en trampas profundas y, por lo tanto, no contribuyen significativamente a la corriente de conductancia.I electrificación a largo plazo. Si Sin n embargo, pueden ser expulsado expulsadoss de las trampas profundas a medida medida que aumenta la GRAMO, bajo electrificación temperatura. Una corriente que puede influir negativamente en las medidas de resistencia de aislamiento es la corriente de fuga superficial, IL. Esta corriente surge de impurezas semiconductoras que pueden depositarse en las superficies de aislamiento de las barras del estator y sus efectos adversos pueden aumentar aún más mediante la absorción de humedad en las superficies de aislamiento; su magnitud puede ser del mismo orden o mayor que la de la absorción 5 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica Actual, IA. Con frecuencia, puede ser necesario secar y limpiar las superficies de aislamiento para evitar errores de medición de resistencia. Figura 2 — Medidas de resistencia de aislamiento a 5 kV para la misma máquina antes (aislamiento asfáltico-mica) y después del rebobinado (aislamiento epoxi-mica) La Figura 2 compara a un voltaje aplicado de 5 kV la resistencia de aislamiento de un devanado aislado de epoxi-mica con la de un devanado aislado de asfalto-mica (ver [B3]). Como era de esperar, la resis resistencia tencia de aislamiento tanto en las mediciones de 1 min como de 10 min es sustancialmente mayor para el sistema de epoxi-mica de menor pérdida. Sin embargo, tenga en cuenta que en ambos casos la resistencia de aislamiento para tiempos superiores a 10 min tiende asintóticamente hacia un valor constante. Como se mencionó anteriormente, en algunos casos, el recubrimiento de control de tensión puede tener una influencia notable en la medición del índice de polarización y resistencia. resis tencia. La FFigura igura 3 muestra la corriente de carga de una prueba de resistencia realizada a 1 kV en un turbogenerador con aislamiento de pared de tierra adherida con epoxi y cinta de carburo de silicio como sistema de control de tensión. La protuberancia observada en el medio de la curva en un gráfico log-log surge de la contribución del sistema de control de tensión tensión (ver [[B4] B4] y [B5]. El valor de la resistencia de aislamiento se reduce a aproximadamente un tercio de su valor global debido al sistema de clasificación de estrés.Pi para esta medición fue 26. El pico de control de tensión se mueve a tiempos más cortos a medida que aumenta el voltaje de la prueba. Cuando la tensión continua se aplica como escalón o en forma de rampa, este pico desaparece a tensiones superiores a 6 kV (ver [B6], [B7]). Por Por tanto, valores más fiables de la resistencia y delPi se obtendrá a 5 kV o más. 6 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica Figura 3: corriente medida para una máquina con una fuerte influencia del revestimiento de control de tensión 5.2 Características de la corriente continua medida Comparar el cambio en la resistencia de aislamiento o la corriente total con la duración de la aplicación del voltaje de prueba puede ser útil para evaluar la limpieza y sequedad de un devanado. Si los devanados están contaminados con material parcialmente conductor o están mojados, la corriente total ( IT ) será aproximadamente constante con el tiempo, ya que I y / o I será mucho mayor que la corriente de absorción (I ). Si los Adevanados están limpios L GRAMO y secos, la corriente total ( I ) normalmente disminuirá con el tiempo (ver Figura 4), ya que la co corriente rriente total está dominada T por la corriente de absorción (es decir, polarización) ( I ). A 7 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica Figura 4 — Tipos de corrientes para un aislamiento de epoxi-mica con una corriente relativamente baja 5.3 Lecturas de resistencia de aislamiento La medición de la resistencia de aislamiento constituye una prueba de voltaje directo y el voltaje de prueba debe restringirse a un valor apropiado para la clasificación de voltaje del devanado y la condición básica del aislamiento. Esto es particularmente importante en el caso de máquinas pequeñas de bajo voltaje o devanados húmedos. Si la tensión de prueba es demasiado alta, la tensión de prueba aplicada puede sobrecargar el aislamiento y provocar una falla en el aislamiento. Las pruebas de resistencia de aislamiento generalmente se realizan a voltajes continuos constantes que tienen polaridad negativa. Se prefiere la polaridad negativa para adaptarse al fenómeno de electroendosmosis. Las pautas para los voltajes de prueba se presentan en la Tabla Tabla 1. Las lecturas lecturas de la resistencia de aislamiento se toman después de que se ha aplicado el voltaje de prueba durante 1 min. Tabla 1 — Pautas para la aplicación de voltajes directos durante la prueba de resistencia de aislamiento Bobinado nominal Prueba de resistencia de aislamiento voltaje (V)a voltaje directo (V) <1000 500 1000-2500 500–1000 2501–5000 1000-2500 5001-12 000 2500–5000 > 12 000 5000-10 000 aVoltaje nominal de línea a línea para máquinas de CA trifásicas, voltaje de línea a tierra para máquinas monofásicas y voltaje directo nominal para máquinas de CC o devanados de campo. 8 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica 5.4 Lecturas del índice de polarización Esta prueba se aplica a devanados de CA y CC nuevos y en servicio que están revestidos con aislamiento. El índice de polarización se define normalmente como la relación del valor de resistencia de 10 min ( IR ) al10valor de resistencia de 1 min (IR1 ). (Consulte el Anexo A para el uso de otros valores.) El índice de polarización es indicativo de la pendiente de la curva característica (ver Figura Figura 4) y se se puede utilizar para evaluar la condición de aislamiento (ver Cláusula 11 y Cláusula 12). 12). Pa Para ra proporcionar una mayor precisión alrededor del punto de 1 minuto y permitir que los datos se tracen en papel de registro, también es común tomar lecturas en otros intervalos, como 15 s, 30 s, 45 s, 1 min, 1,5 min, 2 min. , 3 min, 4 min,… y 10 min. Es posible que esta prueba no se aplique a pequeñas máquinas de bobinado aleatorio ya que la corriente de absorción IA se vuelve insignificante en cuestión de segundos (consulte el Anexo A pa para ra una discusión más detallada). 5.5 Corriente de descarga Después de eliminar la tensión continua aplicada, se debe proporcionar un circuito de descarga adecuado (ver Cláusula 4). La corriente de descarga se manifiesta en los dos componentes siguientes: a) Un componente de corriente de descarga capacitiva, que decae casi instantáneamente, dependiendo de la resistencia de descarga. b) La corriente de descarga de absorción, que decaerá de un valor inicial alto a casi cero con las mismas características que la corriente de carga inicial pero con la polaridad opuesta. Esta descomposición puede tardar más de 30 minutos, según el tipo de aislamiento y el tamaño de la muestra de prueba. 6. Factores que afectan la resistencia del aislamiento 6.1 Efecto de la condición de la superficie La corriente de fuga superficial L(I ) depende de materias extrañas, como aceite y / o polvo de carbón en el Superficies sinuosas fuera de la ranura. La corriente de fuga superficial puede ser significativamente mayor en rotores grandes de turbinas y máquinas de CC, que tienen superficies de fuga expuestas relativamente grandes. También puede haber un aumento en la corriente de fuga superficial en máquinas donde se ha aplicado un recubrimiento de control de tensión a los devanados de los extremos. El polvo (o las sales) en las superficies de aislamiento, que normalmente no son conductoras cuando están secas, pueden volverse parcialmente conductoras cuando se exponen a la humedad o al aceite y, por lo tanto, pueden reducir la resistencia del aislamiento. Si la resistencia del aislamiento o el índice de polarización se reducen debido a la contaminación, generalmente se pueden restaurar a un valor aceptable mediante la limpieza y el secado. 6.2 Efecto de la humedad Independientemente de la limpieza de la superficie del devanado, si la temperatura del devanado es igual o inferior al punto de rocío del aire ambiente, se puede formar una película de humedad en la superficie de aislamiento, lo que puede reducir la resistencia del aislamiento o el índice de polarización. El efecto es más pronunciado si la superficie también está contaminada o si hay grietas en el aislamiento. Tenga en cuenta que los efectos de la contaminación por humedad en un devanado sano no deben impedir la obtención de lecturas aceptables. 9 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica Algunos tipos de sistemas de aislamiento de bobinados son higroscópicos (absorben fácilmente el agua) y la humedad puede entrar en el cuerpo del aislamiento desde el aire ambiente húmedo. Esto es particularmente cierto para la mica asfáltica termoplástica más antigua, algunas mica poliéster termoendurecible (ver [B [B11]) 11]) y m materiales ateriales aislantes de micafolio laca, así como para algunas tiras aislantes ai slantes utilizadas entre conductores de cobre no aislados en rotores de generadores de turbinas grandes; por esta razón, resistencia oPi Las mediciones en rotores de generadores de turbinas grandes pueden resultar engañosas si el rotor ha estado expuesto al aire ambiente. La humedad absorbida aumenta la corriente de conducción (I ) y reduce significativamente la resistencia del aislamiento y da como resultado GRAMO Pi valores cercanos a 1 (ver [B14]). Las máquinas en servicio suelen tener t ener una temperatura superior al punto de rocío. Cuando se van a realizar pruebas en una máquina que ha estado en servicio, las pruebas deben realizarse antes de que la temperatura del devanado de la máquina descienda por debajo del punto de rocío. Las máquinas que están fuera de servicio (sin calentadores de espacio) se prueban con frecuencia cuando la temperatura del devanado está por debajo del punto de rocío y pueden tener lecturas de resistencia de aislamiento e índice de polarizació polarización n significativamente significativam ente más bajas de lo esperado debido a la contaminación por humedad (consulte (consulte llaa Cláusula 11). Puede ser necesario secar estas máquinas para obtener lecturas aceptables antes de volver a ponerlas en servicio o realizar pruebas de alto voltaje. Para los procedimientos de secado apropiados, consulte con el fabricante del equipo. El historial de la máquina, las inspecciones visuales y otros resultados de las pruebas pueden ayudar a evaluar el riesgo potencial de volver a poner en servicio una máquina con baja resistencia de aislamiento y / o lecturas de índice de polarización debido a la contaminación por humedad. Se recomienda que una máquina con bajaPi y IR lecturas no ser sometido 1 a más pruebas de alto voltaje. 6.3 Efecto de la temperatura 6.3.1 Teoría general El valor de la resistencia de aislamiento para un sistema dado, en cualquier momento dado, varía inversamente, sobre una base exponencial, con la temperatura del devanado. Existe un contraste entre la dependencia de la temperatura de la resistividad en metales y materiales no metálicos, especialmente en buenos aislantes. En los metales, donde hay numerosos electrones libres, una temperatura más alta introduce i ntroduce una mayor agitación térmica, lo que reduce la trayectoria libre media del movimiento de los electrones con la consiguiente reducción de la movilidad de los electrones y un aumento de la resistividad. Sin embargo, en los aisladores, un aumento de temperatura suministra energía térmica, lo que libera portadores de carga adicionales y reduce la resistividad. Esta variación de temperatura afecta a todos los componentes de corriente identif identificados en 5.1 excepto a la corriente capacitiva geométrica. El valor de la resistencia de aislamiento de un devanado depende de la temperatura del devanado y del tiempo transcurrido desde la aplicación del voltaje. Por ejemplo, cuando la máquina se acaba de detener y la temperatura de funcionamiento es del orden de 90 ° C 100 ° C, la temperatura puede descender significativamente durante 10 min y esto puede afectar la Pi Para evitar los efectos de la temperatura en el análisis de tendencias, las pruebas posteriores deben realizarse cuando el devanado esté cerca de la misma temperatura que la prueba anterior. Sin embargo, si la temperatura del devanado no se puede controlar de un tiempo de prueba a otro, se recomienda que todos los valores de prueba de aislamiento se corrijan a una temperatura base común de 40 ° C utilizando la Ecua Ecuación ción (2). Aunque el valor corregido es una un a aproximación, esto permite una comparación más significativa de los valores de resistencia de aislamiento obtenidos a diferentes temperaturas. La corrección se puede hacer usando la Ecuación (2): RC = KT RT (2) donde R ¿Se corrige la resistencia de aislamiento (en megaohmios) a 40 ° C, C K es T el coeficiente de temperatura de la resistencia de aislamiento a temperatura T ° C (desde 6.3.2 o 6.3.3), R seTmide la resistencia de aislamiento (en megaohmios) a temperatura T ° C. 10 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica Para temperaturas de bobinado por debajo del punto de rocío, es difícil predecir el efecto de la condensación de humedad en la superficie, por lo tanto, un intento de corregir a 40 ° C para el análisis de tendencias introduciría un error inaceptable. En tales casos, se recomienda que el historial de la máquina probada en condiciones similares sea el factor predominante para determinar la idoneidad para volver al servicio. Sin embargo, dado que la contaminación por humedad normalmente reduce la resistencia de aislamiento y / o las lecturas del índice de polarización, es posible corregirlo a 40 ° C para compararlo con los criterios de aceptación (ver Cláusula 12). No existen medios eficaces para convertir la resistencia de aislamiento medida bajo una humedad específica en la resistencia de aislamiento que se produciría con una humedad diferente. 6.3.2 Medidas de campo para determinar K T El método recomendado para obtener datos para una resistencia de aislamiento frente a la curva de temperatura del devanado es realizar mediciones a varias temperaturas del devanado, todas por encima del punto de rocío, y graficar los resultados en una escala semilogarítmica. semilogarítmica. 6.3.3 Aproximada K T Los factores de corrección (K T) se presentan aquí para dos familias diferentes de sistemas de aislamiento etiquetados respectivamente como "TERMOPLÁSTICO" y "TERMOSETTING". "TERMOPLÁSTICO" se aplica, por ejemplo, a los sistemas asfálticos y otros sistemas que estaban en uso antes de principios de la década de 1960. “TERMOSETTING” se aplica a los nuevos aislamientos que aparecieron a principios de la década de 1960. Incluyen sistemas basados en epoxi y poliéster. Ambos se presentan en la Figura 5. Figura 5 — Factores de corrección de temperatura para "TERMOPLÁSTICO" (asfáltico) y Sistemas de aislamiento “TERMOSETTING” (epoxi o poliéster) 11 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica 6.3.3.1 Ecuación para sistemas de aislamiento "TERMOPLÁSTICO" Para la familia TERMOPLÁSTICA, K se puede aproximar mediante la ecuación (3). ( 3). T KT=(0,5)( (3) 40-T) / 10 donde T = Temperatura en ° C Por ejemplo, si la temperatura del devanado en el momento de la prueba era de 35 ° C, entonces la K para la corrección a 40 ° C se T obtendría de la siguiente manera: KT= (0,5)(40-35) / 10 = (0,5)5/10 = (0,5)1/2 = 0,707 6.3.3.2 Ecuación para sistemas de aislamiento "TERMOSETTING" [B8] [B8] Para el aislamiento termoendurecible, las ecuaciones del factor de corrección para temperaturas superiores a 40 ° C difieren de las inferiores a 40 ° C. Para el rango de 40 ° C <T <85 ° C, se ilustra en la Ecuación (4). - - - - (T + 273) KT (T ) = exp-− 4230-- 1 -- 1- (4) 313 -- donde T = Temperatura en ° C Sobre el otro rango (10 ° C < T < 40 ° C), se ilustra en la Ecuación (5). - KT (T ) = exp -− 1245-- - 1--- (T + 273) 313 - 1 (5) donde T = Temperatura en ºC Los valores utilizados para generar curvas curva s en la Figura Figura 5 se muestran muestran en llaa Tabla 2. Se calcularon con la Ecuación (3), Ecuación ((4) 4) y EEcuación cuación (5): 12 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica Tabla 2-KT versus temperatura para "TERMOPLÁSTICO" "TERMOPLÁSTICO" y "TERMOSETRADO" sistemas de bobinado del estator de aislamiento KT T (° C) KT "TERMOPLÁSTICO" 10 20 30 40 50 60 70 80 "TERMOSETTING" 0,7 0,8 0,9 1.0 1,5 2,3 3.3 4.6 0,125 0,25 0,5 1 2 4 8 dieciséis La ecuación ecuación (4) y la ecuación (5) se h han an establecido realizando pruebas en barras simples o porciones de barras. Las barras estaban limpias y secas. Por lo tanto, es posible que la ecuaci e cuación ón (4) y la ecuación ecuación ((5) 5) no se apliquen a los devanados afectados por la humedad y el polvo. Las pruebas se llevaron a cabo en tres laboratorios diferentes y los resultados estuvieron de acuerdo acuerdo (ver [B8], [B14], [B15]). NOTA: La ecuación (4) y la ecuación (5) son aproximaciones y podrían dar lugar a errores importantes si se utilizan para calcular la resistencia del aislamiento a temperaturas fuera del rango de 10 ºC a 60 ºC. 6.3.4 Corrección del índice de polarización Cuando el índice de polarización se usa con la resistencia de aislamiento para determinar la condición de aislamiento, no es necesario hacer una corrección de temperatura al Pi Cuando la temperatura de la máquina no cambia apreciablemente entre las lecturas de 1 min y 10 min, el efecto de la temperatura sobre el índice de polarización suele ser pequeño. Sin embargo, cuando la temperatura inicial del devanado es alta, una reducción en la temperatura del sistema de aislamiento durante el tiempo de prueba puede resultar en un aumento sustancial en la resistencia del aislamiento entre las lecturas de 1 min y 10 min debido al efecto de la temperatura (ver 6.3. 1). El índice de polarización polariza ción re resultante sultante puede ser inusualmente alto, en cuyo caso se recomienda repetir la medición a 40 ° C o menos como verificación de laPi Como se indica en 6.2, si las mediciones de 1 min o 10 min se toman toman ccuando uando la temperatura del devanado está por debajo del punto de rocío, se deben considerar los efectos de la contaminación por humedad durante la l a interpretación. Para ciertos sistemas de aislamiento, la humedad absorbida puede causar laPi para caer por debajo de 2 y acercarse al valor de 1 (ver [B14]). 6.4 Efecto de la magnitud de la tensión de prueba Las pautas para los voltajes de prueba se presentan en la Tabla 1. El valor de la resistencia de aislamiento puede disminuir un poco con un aumento en el voltaje aplicado; sin embargo, para el aislamiento en buenas condiciones y en un estado completamente seco, se obtendrá sustancialmente la misma resistencia de aislamiento para cualquier voltaje de prueba hasta el valor pico del voltaje nominal. Una disminución significativa significativa en la resistencia del aislamiento con un aumento en el voltaje aplicado puede ser una indicación de problemas de aislamiento. Estos problemas pueden deberse a imperfecciones o fracturas del aislamiento, agravadas por la presencia de suciedad o humedad; o los problemas pueden deberse únicamente a los efectos de la suciedad o la humedad o el resultado de otros fenómenos de deterioro. El cambio en la resistencia es más pronunciado en voltajes considerablemente por encima del voltaje nominal (consulte IEEE Std 95). 13 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica 6.5 Efecto de la carga existente en las mediciones de resistencia del devanado Las mediciones de la resistencia del aislamiento serán erróneas si existen cargas residuales o polarización no relajada en el aislamiento. Por lo tanto, antes de medir la resistencia del aislamiento, los l os devanados deben descargarse completamente. Mida la corriente de descarga al comienzo de la prueba para ayudar a asegurar que el devanado esté completamente descargado. Una carga residual afectará la lectura de la resistencia del aislamiento. Esto se conoce como efecto memoria y se trata en detalle en Jonscher AK [B9]. Después de que cesa la aplicación de alto voltaje directo, la conexión a tierra de los devanados es importante para la seguridad, así como para la precisión de las pruebas posteriores. El tiempo de conexión a tierra debe ser como mínimo cuatro veces el tiempo de carga (ver 5.5). 7. Condiciones para medir la resistencia del aislamiento Registre la temperatura ambiente, la humedad relativa, el punto de rocío, la temperatura del devanado, el período de tiempo fuera de servicio, el voltaje de prueba y la disposición de las conexiones en el momento en que se realiza la prueba. También es importante convertir convertir la medición a una base de 40 ° C para futuras comparaciones. (Para converti convertirr los valores de resistencia de aislamiento a esta temperatura (ver 6.3). No es necesario que la máquina esté parada cuando se realizan las pruebas de resistencia de aislamiento del devanado del rotor del generador. A menudo es deseable realizar mediciones de resistencia de aislamiento cuando el devanado está sujeto a fuerzas centrífugas similares a las que ocurren en servicio. En ciertos casos, es práctico realizar mediciones periódicas de la resistencia del aislamiento mientras las máquinas giran en cortocircuito para secarse. Siempre que las máquinas no estén paradas durante la medición de la resistencia del aislamiento, se deben tomar precauciones para evitar daños al equipo y lesiones al personal. Para obtener medidas de resistencia de aislamiento para un devanado enfriado directamente por agua, se debe eliminar el agua y secar completamente el circuito interno. En algunos casos en los que se utilizan devanados refrigerados por agua, el fabricante del devanado puede haber proporcionado un medio para medir la resistencia del aislamiento sin necesidad de drenar el agua refrigerante. En general, si no se elimina el agua, la conductividad del agua debe ser inferior a 0,25 µS / cm. Debe haber más información disponible en el manual del fabricante de bobinado. 8. Conexiones de bobinado para pruebas de resistencia de aislamiento. Se recomienda, cuando sea posible, que cada fase sea aislada y probada por separado. Las pruebas separadas permiten realizar comparaciones entre fases. Cuando se prueba una fase, las otras dos fases deben conectarse a tierra a la misma tierra que el núcleo del estator o el cuerpo del rotor. Cuando se prueban todas las fases simultáneamente, solo se prueba el aislamiento a tierra y no se realiza ninguna prueba del aislamiento entre fases. El aislamiento de fase a fase se prueba solo cuando una fase está energizada y las otras fases están conectadas a tierra. Los cables de conexión, el aparejo de las escobillas, los cables, los interruptores, los condensadores, los descargadores de sobretensión, los transformadores de voltaje y otros equipos externos pueden influir en gran medida en la lectura de la resistencia del aislamiento. Se recomienda que las mediciones de la resistencia del aislamiento se realicen con todos los equipos externos desconectados y conectados a tierra. Los elementos que aún estén conectados al devanado deben registrarse para permitir futuras comparaciones. En todos los casos, se debe utilizar una tierra común para evitar evit ar efectos indeseables en los resultados de la prueba debido a pérdidas parásitas en el circuito de tierra. 14 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica 9. Métodos de medición de la resistencia del aislamiento. 9.1 Medición directa La medición directa de la resistencia del aislamiento se puede realizar con los siguientes instrumentos: - Megóhmetro de indicación directa con generador manual o motorizado autónomo - Megóhmetro de indicación directa con rectificador autónomo, que utiliza uti liza una fuente de alimentación de línea regulada - Puente de resistencia con galvanómetro autónomo y baterías Megóhmetro de indicación directa con batería autónoma 9.2 Medida calculada La resistencia de aislamiento se puede calcular a partir de las lecturas de un voltímetro y un microamperímetro utilizando un suministro de voltaje directo externo (bien regulado). NOTA: el valor recomendado de regulación de voltaje (línea) es menor o igual a 0.1%. Las desviaciones de esto pueden dar lugar a resultados ambiguos debido a pérdidas impredecibles de las corrientes de carga asociadas con las fluctuaciones en el voltaje aplicado (consulte la Cláusula 10). El método del voltímetro-amperímetro es un método simple para la determinación de la resistencia del aislamiento midiendo el voltaje impreso a través del aislamiento y la corriente a través de él. Se requiere una fuente de voltaje continuo constante, y el voltímetro debe seleccionarse para adaptarse a los voltajes máximo y mínimo que se pueden utilizar. El amperímetro suele ser un microamperímetro de rango múltiple seleccionado para medir el rango completo de corrientes que se pueden encontrar con los voltajes utilizados. El microamperímetro debe estar en el rango más alto o cortocircuitado durante los primeros segundos de carga para que no sea dañado por la corriente de carga capacitiva y la corriente de absorción inicial. Cuando el microamperímetro está en voltaje de prueba, se deben tomar precauciones para ayudar a garantizar la seguridad del operador. La resistencia se calcula a partir de la ecuación (6). IR = mi / t (6) (t) I(t) donde IR(t) es la resistencia de aislamiento en megaohmios, mi es la lectura del voltímetro en voltios, (t) I(t) es la lectura del amperímetro en microamperios (t) segundos después de la aplicación de la tensión de prueba. 10. Precauciones Se requiere una cantidad finita de tiempo para llevar la tensión impresa en el aislamiento al valor de prueba deseado. El voltaje de prueba completo debe aplicarse lo más rápido posible y mantenerse constante durante toda la prueba. Los instrumentos de prueba en los que la tensión de prueba es suministrada por generadores accionados por motor, baterías o rectificadores se utilizan generalmente para realizar pruebas de más de 1 minuto de duración. Es esencial que el voltaje de cualquier fuente de prueba 15 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica sea constante para evitar fluctuaciones en la corriente de carga (consulte 3.3 y el Anexo A de IEEE IEEE Std 95). Puede Puede ser necesaria la estabilización del voltaje suministrado. Cuando se utilicen resistencias protectoras en instrumentos de prueba, se debe tener en cuenta su efecto sobre la magnitud de la tensión aplicada al aislamiento sometido a prueba. La caída de voltaje en las resistencias puede ser un porcentaje apreciable del voltaje del instrumento cuando se mide una baja resistencia de aislamiento. 11. Interpretación de los resultados de las pruebas de resistencia de aislamiento e índice de polarización. Las pruebas de índice de polarización y resistencia resist encia de aislamiento se pueden utilizar utili zar para al menos dos propósitos: a) El historial de pruebas de aislamiento de una máquina determinada, medido en condiciones uniformes en lo que respecta a las variables controlables, se reconoce como una forma útil de determinar la tendencia de algunos aspectos de la condición de aislamiento a lo largo de los años. b) La estimación de la idoneidad de una máquina para la aplicación de pruebas de sobretensión adecuadas o para el funcionamiento puede basarse en una comparación de los valores actuales y anteriores. Pi y / o IR1 Los valores respaldarán las evaluaciones del estado e stado del aislamiento. 11.1 Supervisión del estado del aislamiento Si el historial de resistencia del aislamiento de la máquina está disponible, la comparación del resultado de la prueba actual con las pruebas anteriores respaldará las preocupaciones sobre la condición del aislamiento. Sin embargo, es importante comparar las pruebas en condiciones similares, es decir, la temperatura del devanado, la magnitud del voltaje, la duración del voltaje y la humedad relativa (consulte la Cláusula Cláus ula 6). Para comparar las pruebas realizadas a diferentes temperaturas de bobinado, los resultados deben corregirse a la misma temperatura (ver 6.3). Un fuerte descenso en el IR1o Pi de la lectura anterior puede indicar contaminación de la superficie, humedad, o daños graves en el aislamiento, como grietas. Cuando un bajoPi ocurre a una temperatura elevada (por encima de 60 ° C), se recomienda una segunda medición por debajo de 40 ° C, pero por encima del punto de rocío, como una verificación de la condición real del aislamiento (ver 6.3). Para las pruebas realizadas en condiciones similares, un aumento constante en la IR , es decir, una disminución en la absorción 1 La corriente con la edad puede indicar la descomposición de los materiales de unión, especialmente cuando los materiales de aislamiento son del tipo termoplástico (asfáltico-mica o shellac mica-folio). 11.2 Idoneidad para el funcionamiento o pruebas continuas Cuando el historial de resistencia de aislamiento no está disponible, los l os valores mínimos recomendados de la Pi o IR 1 puede utilizarse para estimar la idoneidad del devanado para la aplicación de una prueba de sobretensión o para el funcionamiento (consulte la Cláusu Cláusula la 12). Si elIR 1o Pi es bajo debido a la suciedad o la humedad excesiva, se puede mejorar a un valor aceptable mediante limpieza y secado (consulte IEEE Std 56, IEEE Std 62.2 e IEEE Std 67). Al secar el aislamiento, elPi se puede utilizar para indicar cuándo se puede terminar el proceso de secado, es decir, el Pi los resultados han superado el mínimo recomendado. Si el IR es1bajo debido a un severo deterioro del aislamiento o No se recomiendan las pruebas de daños, funcionamiento y sobretensión de la máquina. Las máquinas deben tener tanto el índice de polarización como la resistencia de aislamiento (a 40 ○C) por encima de los valores mínimos recomendados (ver Cláusula 12) para funcionam funcio namiento iento o pruebas de sobretensión adicionales. dieciséis Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica Si el IR valor (a 40 ° C) es superior a 5000 MΩ, el Pi puede ser ambiguo y puede ignorarse (ver 1 12.2.2).). 12.2.2 Para bobinados de estator de batista barnizada, shellac mica-folium o asfáltico, una Pi (por ejemplo, más de 8) puede indicar que el aislamiento se ha envejecido térmicamente y puede tener un alto riesgo de falla. Si la inspección física (golpeando ligeramente el aislamiento, por ejemplo) confirma que el aislamiento está seco y quebradizo, es mejor no intentar limpiar o probar la sobretensión del devanado. La falla puede ocurrir en cualquier momento si la máquina se vuelve a poner en servicio. 11.3 Limitaciones de la prueba de resistencia de aislamiento Los datos de las pruebas de resistencia del aislamiento son útiles para evaluar la presencia de algunos problemas de aislamiento, como contaminación, humedad absorbida o agrietamiento grave; sin embargo, algunas limitaciones son las siguientes: a) La resistencia de aislamiento de un devanado no está directamente relacionada con su rigidez dieléctrica. A menos que el defecto esté concentrado, es imposible especificar el valor de la resistencia de aislamiento al que fallará el sistema de aislamiento de un devanado. b) Los devanados que tienen un área de superficie del brazo del extremo extremadamente grande, las máquinas grandes o de baja velocidad, los devanados de campo de rotor redondo o las máquinas con conmutadores pueden tener valores de resistencia resi stencia de aislamiento inferiores al valor recomendado. En estos casos, la tendencia histórica deIR1 es invaluable para evaluar el estado del aislamiento. c) Una sola medición de la resistencia de aislamiento a un voltaje en particular no indica si llaa materia extraña está concentrada o distribuida por todo el devanado. d) Medidas de tensión continua, como la IR y Pi pruebas, puede que no detecten huecos de aislamiento interno causados por impregnación inadecuada, deterioro térmico o ciclos térmicos en bobinas de estator enrolladas (ver Anexo B). e) Cuando se realizan pruebas de resistencia de aislamiento mientras una máquina está parada, estas pruebas no detectarán problemas debidos a la rotación, como bobinas sueltas o vibraciones que provoquen un movimiento de bobinado final. 12. Valor mínimo recomendado de índice de polarización y resistencia de aislamiento. 12.1 Valores mínimos El mínimo recomendado Pi y el valor mínimo recomendado de IR 1 de un ac o dc rotatorio devanado de la máquina son los valores val ores más bajos a los que se recomienda un devanado para una prueba de sobretensión o para el funcionamiento. En algunos casos, los materiales o diseños aislantes especiales pueden proporcionar valores más bajos. Los valores mínimos para estos diseños deben basarse en la comparación con los valores de prueba históricos. 17 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica 12.2 Índice de polarización Los valores mínimos recomendados de Pi para máquinas rotativas de CA y CC se enumeran en la Tabla Tabla 3. La Tabla 3 se basa en la clase térmica de los materiales aislantes y, con la excepción de los devanados de campo no aislados, se aplica a todos los materiales aislantes independientemente de la aplicación. Tabla 3 — Valores mínimos recomendados de índice de polarización para aislamiento por térmica a clases de componentes de la máquina Mínimo Pi Clasificación de clase térmicab, c, d Clase 105 (A) 1,5 Clase 130 (B) y superior 2.0 a La prueba PI no es aplicable a los devanados de campo no aislados (ver (ver 12.2.1). BIEC 60085-01 CIEEE Std 1 DNEMA MG-1 12.2.1 Aplicabilidad del índice de polarización en devanados de campo El propósito típico de las pruebas de índice de polarización y resistencia de aislamiento es determinar si un sistema de aislamiento es adecuado para operación o prueba de sobretensión. Los devanados de la mayoría de los rotores de maquinaria de inducción de jaula de ardilla ardilla no están aisl aislados ados del cuerpo del rotor; p por or lo tanto, no se puede reali realizar zar un índice de polarización en estos devanados del rotor. De manera similar, una prueba de índice de polarización no es aplicable a armaduras de cd que tienen un conmutador de cobre expuesto que por necesidad no está encapsulado en aislamiento. Sin embargo, si el devanado del rotor está revestido con aislamiento, como en los rotores de inducción enrollados y las máquinas de polos salientes con los devanados envueltos con cintas o material laminado, se aplica una prueba de índice de polarización. Los devanados de campo de muchos generadores de turbinas muy grandes y motores y generadores de polos salientes con devanados de banda en el borde están hechos con cobre expuesto que no está encapsulado en aislamiento. Aunque aislado de la tierra y otros componentes a través de tiras aislantes, la inmensa superficie del cobre no aislado no exhibe una corriente de absorción ( I ), en comparación con la corriente de fuga (I ), cuando se somete a una tensión continua. El A L La ausencia de la corriente de absorción altera la curva característica de IR (ver Figura 4) de modo que habrá muy pocos cambios en la IR valor de la lectura de 1 min a 10 min. Por lo tanto, la Pi, que describe la pendiente del IR curva, no es aplicable a bobinados de campo no aislados y armaduras de máquinas de CC. Por otro lado, utilizan muchosconductores otros tipos de devanados de campo noencapsulados tien en cantidades tienen apreciablesy de conductores expuestos. Estos diseños que están completamente en aislamiento tienen una corriente de absorción característicaA(I ). Para estas máquinas, el Pi puede ser una prueba útil para evaluar la condición de el sistema de aislamiento. El mínimo recomendado, basado en la clasificación de clase térmica del aislamiento del devanado de campo, debe usarse como referencia. 12.2.2 Aplicabilidad del índice de polarización cuando IR1 es mayor que 5000 MΩ Cuando la lectura de la resistencia de aislamiento obtenida después de aplicar la tensión durante 1 min (1 IR ) es superior a 5000 MΩ, según la magnitud del voltaje directo aplicado, la corriente total medida ( I ) puedeTestar en el rango de submicroamperios (ver Figura 3). A este nivel de sensibilidad requerida del instrumento de prueba, pequeños cambios en el voltaje de suministro, la humedad ambiental, las conexiones de prueba y otros componentes no relacionados pueden afectar en gran medida la corriente total medida durante el intervalo de 1 min a 10 min requerido para unPi Debido a estos fenómenos, cuando el IR es superior a 5000 MΩ, el Pi puede o no ser una indicación de la 1 condición de aislamiento y, por lo tanto, no se recomienda como herramienta de evaluación. 18 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica 12.2.3 Efectos de los sistemas de control de tensión continua [B10] [B10] En algunos casos, específicamente para los arrollamientos de barra Roebel cuando el voladizo del arrollamiento es muy corto, el voladizo del arrollamiento completo puede tratarse con material de control de ten tensión. sión. Si el material de control de tensión tiene contacto eléctrico con el cobre desnudo en los extrem extremos os de la lass barras (ver [B10]), la corriente de fuga superficial (IL) puede ser mucho mayor que la corriente de absorción ( IA). En este caso, la corriente total (IT) será aproximadamente constante con el tiempo y la Pi podría estar cerca de 1. Por lo tanto, la presencia del material de control de tensión en todo el bobinado final reduce la utilidad del Pi prueba. NOTA: la aplicación incorrecta de este sistema puede eventualmente dar lugar a señales de seguimiento eléctrico. Los proveedores de bobinados deben demostrar su idoneidad para la aplicación de dicho sistema de control de tensión continua antes de ofrecerlo como producto estándar. Un sistema de control de tensión continua de este tipo es aplicable solo para devanados de estator nuevos y puede no ser apropiado para usarse como método de reparación. 12.3 Resistencia de aislamiento La resistencia de aislamiento mínima después de 1 min, IR 1 minuto , para pruebas de sobretensión o funcionamiento de CA y CC Los devanados del estator de la máquina y los devanados del rotor se pueden determinar a partir de la Tabla Ta bla 4. La resistencia real de aislamiento del devanado que se utilizará para comparar con IR 1 minuto es el aislamiento observado resistencia, corregida a 40 ° C, obtenida aplicando una tensión continua constante a todo el devanado durante 1 min. La resistencia de aislamiento de una fase de un devanado de inducido trifásico probado con las otras dos fases conectadas a tierra podría ser inferior a tres veces la de todo el devanado debido a las contribuciones de fase a fase a la corriente total. Tabla 4 — Resistencia de aislamiento mínima recomendada valores a 40 ° C (todos los valores en MΩ) Aislamiento mínimo Espécimen de prueba resistencia (megaohmios) IR1 minuto = kV + 1 Para la mayoría de los devanados fabricados antes de 1970, todos los devanados de campo y otros no descritos a continuación IR1 minuto = 100 Para la mayoría de los devanados d e CA construidos después de aproximadamente 1970 (forman bobinas enrolladas) IR1 minuto = 5 Para la mayoría de las máquinas con bobinas de estator de bobinado aleatorio y bobinas de bobinado formado con una potencia nominal inferior a 1 kV y armaduras de CC NOTA 1-IR 1 minuto es la resistencia de aislamiento mínima recomendada, en megaohmios, a 40 ° C de todo el devanado de la máquina (todos etapas). NOTA 2-kV es el voltaje rms nominal de línea a línea para máquinas de CA trifásicas, el voltaje de línea a tierra para máquinas monofásicas y el voltaje directo nominal para máquinas de CC o devanados de campo NOTA 3: puede que no sea posible obtener el mínimo anterior IR1 minuto valores para devanados de estator que tienen áreas de superficie de brazo de extremo extremadamente grandes, o para devanados de inducido de CC con conmutadores. Para tales vueltas de tendencia históricaIR1 Los valores mínimos se pueden utilizar para ayudar a evaluar el estado de su aislamiento. NOTA 4: Los valores de la Tabla 4 pueden no ser aplicables, en algunos casos, específicamente cuando el voladizo completo del devanado se trata con material de control de tensión (ver 12.2.3). 12.2.3). NOTA 5: Los valores de la tabla anterior no se aplican a los devanados "verdes" antes del tratamiento de impregnación al vacío global. 19 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica Anexo A (informativo) Variantes en el índice de polarización El índice de polarización (Pi) se define tradicionalm tradicionalmente ente como la relación de la resistencia de aislamiento de 10 min ( IR ) a la 10 resistencia de aislamiento de 1 min ( IR ), probado a una temperatura relativamente constante. En aislamiento más antiguo 1 materiales, como la mica asfáltica, las corrientes de absorción a menudo tardan 10 minutos o más en descomponerse hasta casi cero (ver (ver Figura 2) 2).. En los sistemas de aislamiento más modernos para estatores enrollados, y especialmente en máquinas de bobinado aleatorio, la corriente de absorción puede disminuir a casi cero en 2 min-3 min (ver Figura 4). Por tanto, para el aislamiento moderno, algunos usuarios calculan una variante del convencionalPi. Las variantes incluyen, pero no se limitan a, las que se muestran en la Ecuación (A.1) y la Ecuación (A.2). Pi = IR ⁄IR1 (A.1) 30s donde Pi IR1 es la lectura de la resistencia de aislamiento después de la aplicación de voltaje durante 1 min, IR 30 s es la lectura de la resistencia de aislamiento después de la aplicación de voltaje durante 30 s. es el índice de polarización, Pi = IR ⁄IR5 (A.2) 1 donde Pi IR5 IR1 es el índice de polarización, es la lectura de la resistencia de aislamiento después de la aplicación de voltaje durante 5 min, es la lectura de la resistencia de aislamiento después de la aplicación de voltaje durante 1 min. Las características distintivas son los tiempos más cortos de aplicación de la tensión continua y, por tanto, el tiempo más corto que el devanado debe estar conectado a tierra (ve (verr 6.5) 6.5).. Dado que en los devanados modernos la corriente de absorción es esencialmente cero después de unos minutos, al usar tiempos más cortos para elPi relación, el tiempo de prueba se puede acortar considerablemente sin ninguna pérdida de información sobre el grado de contaminación o absorción de humedad presente. Otra variación es registrar la resistencia del aislamiento cada minuto y suspender la prueba cuando se estabilice (tres lecturas consecutivas)IR ha sido medido. Se alienta a los usuarios a recopilar datos empleando ratios de tiempo más cortos, para permitir que se desarrollen criterios adecuados de pasa / no pasa en el futuro. Existen limitaciones en la aplicación de estas otras proporciones: a) No existe un estándar para los intervalos de tiempo IR los valores deben registrarse. Diferentes organizaciones usan diferentes proporcio proporciones nes b) No existe un criterio consensuado de pasa-no pasa, como se ha establecido para el tradicional Pi 20 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica Anexo B (informativo) Prueba de voltaje directo versus alterno La prueba de voltaje directo se realiza normalmente aplicando una fuente de voltaje directo entre los conductores de la muestra de prueba y tierra y usando un amperímetro de cd para medir la corriente total. La relación entre el voltaje de prueba y la corriente de prueba reflejará la resistencia total entre la muestra de prueba y la tierra. La resistencia está determinada por la ecuación (B.1). R= ρLA (B.1) donde R es resistencia, Ρ es la resistividad del material, es la longitud del camino, L A es el área de la sección tr ansversal. Debido a que los valores de resistividad de la suciedad, el aceite y el agua que a menudo contaminan las áreas de bobinado final de la maquinaria rotativa son bastante bajos, las pruebas de voltaje directo de un devanado contaminado normalmente dan como resultado una corriente de fuga superficial alta y una lectura de resistencia baja subsiguiente. Esta propiedad hace que las pruebas de voltaje directo sean un método viable para determinar el grado de contaminación de un sistema de aislamiento. Además, si el sistema de aislamiento utiliza una cinta de algodón con mica como aislamiento eléctrico principal, una prueba de voltaje directo podría revelar si el algodón ha absorbido humedad y tiene una resistividad más baja. Tenga en cuenta que la mayoría de los devanados fabricados después de 1970 no tienen estas cintas higroscópicas, y una prueba de voltaje directo normalmente no detectará problemas internos al sistema de aislamiento, como el deterioro térmico. Dado que el aislamiento eléctrico primario utilizado en el diseño de devanados de estator enrollados es mica, y la mica tiene una resistividad prácticamente infinita (por lo tanto, un buen aislante), solo una capa de cinta de mica prohibiría cualquier corriente continua. Por lo tanto, si existe un vacío dentro del aislamiento debido a una impregnación inadecuada, deterioro térmico o ciclos térmicos, una prueba de voltaje directo no podría detectarlo. Sin embargo, si existe una grieta severa a través de todo el aislamiento, es posible que se establezca una pista eléctrica entre los conductores de cobre y tierra, y aparecería como una resistencia baja. Cuando se conecta un voltaje alterno alto entre los terminales de la muestra de prueba y tierra, la capacitancia de la muestra de prueba domina la corriente. La capacitancia se determina mediante la ecuación (B.2). C= ε Anuncio (B.2) donde C es capacitancia, ε es la permitividad dieléctrica del material, es el área A D de la sección transversal, es el grosor del material. Dado que la permitividad dieléctrica de un sistema de aislamiento se ve muy afectada por la presencia de huecos y / o agua, una prueba de voltaje alterno es más sensible que las pruebas de voltaje directo con respecto a la detección de problemas de aislamiento interno asociados con todos los tipos de sistemas de aislamiento. Debido a las diferentes capacidades de prueba, se deben realizar pruebas de voltaje directo y alterno para evaluar más completamente la condición de un sistema de aislamiento. 21 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica Anexo C (informativo) Monitoreo de corrientes de carga y descarga. Una vez que se elimina la tensión continua aplicada, la corriente de descarga se puede controlar en función del tiempo utilizando un circuito de descarga descarga adecuado. adecuado. Como se menciona en 5.5, la corriente de descarga se manifiesta en dos componentes: un componente de corriente de descarga capacitiva, que decae casi instantáneamente, dependiendo de la resistencia de descarga y la corriente de descarga de absorción, que decae de un valor inicial alto a casi cero con la misma características como la corriente de carga inicial pero con la polaridad opuesta. Normalmente, ni la fuga superficial ni la corriente de conducción afectan la corriente de descarga. La Figura C.1 a continuación muestra las corrientes de carga y descarga para las tres fases de un hidrogenerador de 50 MVA en escala lineal (a) y en escala logarítmica (b). a) B) Figura C.1— Corrientes de carga y descarga después de un voltaje escalonado de 2.5 kV para los tres fases de un hidrogenerador de 50 MVA: a) escala lineal; b) escala logarítmica con el tiempo de descarga puesto a cero y utilizando uti lizando un valor positivo para la corriente de descarga 22 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica Dado que la corriente de descarga no se ve afectada por la corriente de fuga superficial a lo largo de las espiras finales, un valor anormalmente alto se traduce en un problema interno como falta de curado, envejecimiento térmico, daño mecánico o absorción de humedad dentro de la pared de aislamiento a granel. Obviamente, para señalar qué es una corriente de absorción anormalmente alta, es necesario conocer las magnitudes esperadas de la corriente de absorción de las diversas tecnologías de aislamiento en una condición satisfactoria. Un parámetro útil para cuantificar la corriente de descarga es la resistencia de descarga normalizada (ver [B5]) dada por la Ecuación (C.1): ( C.1): o RC dis = U C (C.1) I dis Uo es el voltaje aplicado durante la carga, C es la capacitancia del devanado y Idis es la corriente de descarga de 1 min. Los sistemas de aislamiento de epoxi-mica modernos se caracterizan por un factor de disipación particularmente bajo y, en consecuencia, RC dis debe estar por encima de 2000 s cuando se mide a temperatura ambiente (ver [B8]). Sin embargo, en algunos algunos cas casos, os, como se mencionó anteriormente anteriormente en 5.1, el sistema de con control trol d dee estrés tiene una influencia dominante sobre los valores de resistencia normalizados, normalizado s, tanto en carga como en descarga. Da como resultado valores de resistencia normalizados mucho más bajos de lo que se esperaría. La Figura C.2 muestra las medicio mediciones nes de corriente de polarización / despolarización (PDC) para niveles de voltaje de 1 a 20 kV para dos barras de epoxi-mica modernas similares, una con pintura de control de tensión de óxido de hierro (Figura C.2a) y la otra con cinta de SiC agregado agregado en la p pintura intura de control de tensión (Figura C.2b). Se puede ver que el tipo de sistema de control de tensión tensión tiene un gran impacto tanto en la forma como en la magnitud de las corrientes de polarización y despolarización de los devanados modernos con aislamiento de epoxi-mica. Por supuesto, la resistencia de 5 kV para la barra con la cinta de SiC fue tres veces menor que para una barra similar con solo la pintura de óxido ferroso como sistema de control de tensión. Además, el índice de polarización se vio fuertemente afectado por el tipo de sistema de clasificación de tensión, lo que arrojó un valor mucho más alto de lo esperado para la barra con la cinta de SiC. Se midió un aumento de tres veces en la resistencia para la barra con la cinta de SiC cuando se usaron medidas protegidas (ver Tabla C.1). a) B) Figura C.2 — Corrientes de carga normalizadas (símbolos rellenos) y descarga (símbolos abiertos) para la misma barra de epoxi-mica: a) con sistema de control de tensión de óxido ferroso; b) con una cinta de SiC añadida a la pintura de óxido ferroso (reimpreso de [B5]) 23 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica Tabla C.1— Parámetros dieléctricos para las medidas mostradas en la Figura 5 a 5 kV y para las mismas medidas con un electrodo protegido protegido (reimpreso de [B5 [B5]) ]) Sin cinta de SiC Cinta de SiC Pi RCdis 5,6 4090 13 1210 24 RCdis guardado Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. 4750 3900 Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica Anexo D (informativo) Perfilado de resistencia de aislamiento (IRP) Usando información obtenida durante un Pi prueba, la resistencia de aislamiento frente al tiempo se puede trazar en incrementos discretos (como 5 s) durante un período de tiempo tie mpo específico (típicamente 10 min), lo que da como resultado un gráfico que puede denominarse "Perfil de resistencia de aislamiento" o IRP (consulte (consulte [B12 [B12]] y [B13]). [B13]). Además del estándarIR y el valor del índice de polarización (PI) y de manera similar al monitoreo de las corrientes de carga y descarga (ver Anexo C), un IRP puede proporciona proporcionarr información útil sobre la condición del sistema de aislamiento, especialmente cuando la resistencia de aislamiento excede los 5000 megaohmios. Para obtener un IRP preciso, el voltaje y la corriente deben monitorearse durante toda la prueba. A continuación, se puede realizar un cálculo preciso de la resistencia del aislamiento en cada punto de muestra. Las capacidades de medición de mayor resolución y el uso de fuentes de alimentación de ondulación muy baja combinadas con mediciones de voltaje y corriente en cada punto minimizan cualquier efecto de influencia externa durante la prueba de resistencia de aislamiento, lo que permite la captura de un IRP preciso. Esta tecnología no ha avanzado lo suficiente en el momento de la publicación como para brindar pautas sobre perfiles específicos para diferentes tipos de defectos, pero se prevé que los estándares IEEE futuros abordarán esto. 25 Copyright © 2014 IEEE. Reservados todos los derechos. Norma IEEE 43-2013 Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria eléctrica Anexo E (informativo) Bibliografía [B1] Bartnikas R., Engineering Dielectrics, vol. IIB, Propiedades eléctricas de materiales aislantes sólidos: técnicas de medición, STP 926, Filadelfia / West Conshohocken, 1987. (www.astm.org/ ( www.astm.org/ digitallibrary ) [B2] Bartnikas R. y RM Eichhorn, Engineering Dielectrics, vol. IIA, Propiedades eléctricas de materiales aislantes sólidos: estructura molecular y comportamiento eléctrico, STP 783, Filadelfia / West Conshohocken, 1983. (www.astm.org/digitallibrary (www.astm.org/digitallibrary ) [B3] David E., L. 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