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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.
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ISBN 978-0-7381-8937-6
ISBN 978-0-7381-8938-3
STD98551
STDPD98551
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mie mbros de sus sociedades y
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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
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reglamentarioss
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reglamentarioss
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Actualización de documentos de estándares IEEE
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documento junto con cualquier enmienda, corrección o errata en vigor en ese momento.
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no
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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)
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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):
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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).
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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.
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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
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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
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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
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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])
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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
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4750
3900
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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.
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Anexo E
(informativo)
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