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CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA PRUEBAS EN CAMPO DE BOQUILLAS DE ALTA TENSIÓN DE TRANSFORMADORES

Comisión Federal de Electricidad LAPEM MEXICO Nicolás León Rivera

nicolas.leon@cfe.gob.mx

1. RESUMEN

La idea de escribir este artículo nace, debido a la problemática que ha surgido a través de los años para la interpretación de los resultados de pruebas en campo en boquillas de alta tensión de transformadores, al índice tan alto de fallas en transformadores de potencia (2o, lugar mundial, en causa de falla por su origen en las boquillas) y a la controversia que ha desatado este tema a nivel internacional. Específicamente nos estamos refiriendo a los aislamientos C1 y C2 de las boquillas y particularmente a sus valores de factor de potencia y capacitancia en sus diferentes etapas, desde su fabricación hasta su reparación o reemplazo después de años de operación. La CFE y particularmente LAPEM, se ha visto en diferentes casos ante esta problemática para la interpretación de los resultados de prueba, ya que como se va a detallar más adelante, son varios factores lo que intervienen en el proceso; es decir, existen diferencias en la normativa internacional, en los procesos de fabricación, en los criterios de aceptación, especialmente para pruebas en campo y porque no decirlo, errores en la medición. En este articulo, se intenta condensar la información más relevante que encontramos al respecto, que nos permita una toma de decisiones lo más acertada posible, pero sobre todo, que nos pueda ayudar a reducir las fallas de los equipos, la indisponibilidad y las interrupciones del servicio.

De igual forma, se establecen los diferentes criterios para la aceptación en fábrica, puesta en servicio y operación; así como algunos casos que quedan fuera de la estandarización. 2. INTRODUCCIÓN

Los aislamientos C1 y C2 de las boquillas de transformadores son por si mismos, totalmente diferentes, el primero es el aislamiento principal y el segundo es el aislamiento del tap de pruebas o de potencial. Ambos son importantes, por lo que es necesario probarlos durante su vida útil y aplican solamente para boquillas tipo condensador. En general, el aislamiento C1 se debe mantener vigilado para detectar a tiempo algún posible deterioro, contaminación o daño físico que evite una falla; el C2 también, pero por diferente razón, es decir, este aislamiento es la parte más débil de toda la estructura ya que al no tenerlo monitoreado, es por ahí por donde se puede desarrollar a futuro una falla. Existe la creencia equivocada de que este punto no se prueba ya que esta referido por lo regular a tierra. Otras diferencias importantes son: Por sus características, se prueban a voltajes diferentes, sus capacitancias también diferentes, en general C2 es 10 veces más grande que C1. Para un buen diagnóstico, la limpieza de las boquillas es determinante así como una inspección visual a detalle, verificando nivel de aceite, fracturas, fugas, tornillería floja o alguna evidencia de sobrecalentamiento. El uso de binoculares para pruebas en campo es muy recomendable. Finalmente no se debe olvidar que la mayoría de los fabricantes, definen los límites para los valores de FP y capacitancia esperado y que por lo regular, vienen impresos estos valores en una placa de datos. También, existen estadísticas documentadas para datos de prueba de diferentes tipos y marcas de boquillas, así como ayuda en

RVP-AI/2012 – TRO-09 PONENCIA RECOMENDADA

POR EL COMITÉ DE TRANSFORMADORES DEL

CCAAPPÍÍTTUULLOO DDEE PPOOTTEENNCCIIAA DEL IEEE SECCIÓN

MÉXICO Y PRESENTADA EN LA REUNION

INTERNACIONAL DE VERANO, RVP-AI/2012, ACAPULCO GRO., DEL 8 AL 14 DE JULIO DEL 2012.

TRO-09

P117

2

programas de prueba (DTA de Doble y otros) para evaluación en sitio y al momento. 3. DISEÑO/CONSTRUCCIÓN.

CONSIDERACIONES GENERALES

Existe una variedad extensa de diseños y

construcción en boquillas de alta tensión de

transformadores, aunque en general, constan

principalmente de elemento conductor,

aislamiento principal (solido, liquido, gas o una

combinación de ellos), tap o dispositivo para

pruebas y/o medición y elemento soporte. (Ver

Fig. 1)

3.1. CLASIFICACIÓN DE BOQUILLAS POR SU

TIPO

Existen varias formas de clasificar boquillas, sin

embargo, para fines prácticos seleccionamos la

siguiente::

TIPO CONDENSADOR.- El aislamiento principal de

estas boquillas puede ser papel impregnado en

aceite (OIP), papel devanado con resina (RIP) y

papel impregnado con resina (RBP), el cual se

devana alrededor del conductor, formando un

cilindro concéntrico para efectos de graduación

capacitiva. Este tipo de boquillas es el que se

utiliza prácticamente en todos los transformadores

de transmisión y se han aplicado en sistemas de

voltaje de 35 kV hasta 1500 kV. Se subdividen en:

Boquillas con aislamiento de papel impregnado en aceite.- Estas boquillas también son conocidas como tipo OIP oil impregnated paper, están equipadas con un tap de prueba o un tap de potencial. Algunas de sus características importantes son: bajo nivel de descargas parciales y estabilidad térmica.

Boquillas con aislamiento de papel impregnado en resina (RIP).- Se conocen como boquillas tipo RIP, debido a que su aislamiento principal es de papel impregnado con resina. Al núcleo devanado se le realiza una impregnación al vacío con resina y tratamiento de curado

Boquillas con aislamiento de papel

devanado con resina (RBP).- Estas

boquillas tienen un núcleo con

aislamiento, formado con papel devanado

con resina y se les como tipo RBP resin

bonded paper. Las boquillas de este tipo

están equipadas con un tap de prueba y

se utiliza para la conexión entre

generadores eléctricos y el transformador

de unidad, por lo que opera con un nivel

de corriente alto y un nivel de voltaje bajo.

Estas boquillas tienen la característica de

que la envolvente externa está fabricada

con hule silicón. Las ventajas del uso de

materiales sintéticos en boquillas pueden

resumirse en los siguientes aspectos:

facilidad de fabricación, menor peso,

mayor flexibilidad que la porcelana y

mayor duración de hidrofobicidad.

TIPO NO CONDENSADOR.- Estas boquillas se caracterizan por no tener capacitores concéntricos para graduación del campo eléctrico, e construyen con aislamiento sólido y pueden ser aisladas con aire o gas. Se subdividen en:

Boquillas sólidas.- Están construidas

con un conductor central y envolvente de

porcelana o resina epóxica, en cada uno

de los extremos. Se utilizan en equipos

con voltajes menores a 35 kV, como por

ejemplo en transformadores de

distribución y en generadores de potencia.

Por lo reducido de los gradientes

eléctricos de trabajo, no requieren

graduación de campo. En

transformadores, el extremo inferior de la

boquilla se conecta directamente en el

conductor del devanado. Esta conexión

atraviesa internamente, tanto el

aislamiento interior, como exterior de

porcelana o resina epóxica. Entre los dos

aislamientos existe una brida de montaje,

para la fijación de la boquilla en el tanque

del transformador. Estas boquillas no

tienen referencia de tierra, por lo que en

caso de que se coloquen transformadores

de corriente en las mismas, se deberá

cuidar que su clase de aislamiento sea

igual al de la boquilla.

Boquillas aisladas en aire.- Son utilizadas únicamente con equipos aislados en aire y tensiones de hasta 35

3

kV. Estas boquillas son de tipo sólido en cuanto a su construcción y se utiliza aire a presión atmosférica entre el conductor y la envolvente aislante Una boquilla aire/aire tiene aislamiento en aire en ambos extremos y se usa normalmente en aplicaciones donde un extremo está expuesto a las condiciones ambientales externas y el otro se encuentra protegido de ellas. Al extremo expuesto a las condiciones ambientales se le denomina tipo exterior y al otro, tipo interior. El extremo externo debe tener una distancia de fuga considerable, para soportar la lluvia y la contaminación.

Boquillas aisladas en gas.- Utilizan gas

presurizado como medio aislante entre el

conductor central y la brida de montaje.

No tienen graduación capacitiva y utilizan

una pantalla aterrizada para el control de

los campos eléctricos (arreglo coaxial).

Algunos otros diseños utilizan un núcleo

con graduación capacitiva, hecho de una

película plástica compatible con el gas

SF6. Las boquillas aire/gas o aceite/gas,

son utilizadas generalmente en

subestaciones aisladas en gas SF6.

3.2. TIPOS DE TAPS EN BOQUILLAS

El “Tap” en boquillas tiene dos funciones

principales, servir como elemento exterior para

pruebas de diagnóstico y como divisor capacitivo

para medición o ambas. Su principio consiste en

conectar en su última o ultimas capas

graduadoras un perno metálico, que en operación

normal, puede estar aterrizado o flotado según

sea el caso. Para un mejor entendimiento, se

describen como sigue:

Tap De Pruebas.- Las conexiones del tap están hechas en la última capa conductora de la capacitancia graduada principal del aislamiento del núcleo. El aislamiento del tap incluye, el pequeño espacio entre la última capa conductora del núcleo y el manguito aterrizado de la boquilla y la brida de montaje. En condiciones normales de operación, este elemento está firmemente aterrizado y para pruebas de factor de potencia y capacitancia entre otras, permanece flotado (Ver fig. 2a). Boquillas modernas “tipo condensador”, usualmente son equipadas con este tipo de tap en rangos que van de los 15 a 69 kV, aunque esto no

es limitativo. Tap De Potencial.- Las conexiones del tap están hechas en varias capas conductoras desde el diámetro exterior de las capacitancias graduadas del aislamiento del núcleo. Una conexión permanente a tierra está hecha entre el manguito metálico aterrizado exterior y el extremo de la última capa conductora del núcleo. El aislamiento del tap incluye, el espacio entre la capa conductora interna por donde el tap de potencial es conectado, y la capa conductora externa permanentemente aterrizada del núcleo. En condiciones normales de operación, este elemento puede estar aterrizado o flotado, dependiendo si tiene o no conectado un dispositivo para medición y/o pruebas de factor de potencia y capacitancia entre otras. Este tipo de tap es usualmente instalado en boquillas de 69 kV y mayores, aunque tampoco es limitativo. (Ver fig. 2b). Algunos diseños especiales de boquillas llevan instalados ambos tipos de taps. Debido a las diferencias constructivas, obviamente existen diferencias en los valores de capacitancias C1 y C2 entre ellas mismas y entre diferente tipo de tap; de igual forma en las tensiones de prueba. Esto es como sigue:

La capacitancia C2 de boquillas con taps de potencial puede ser del orden de diez veces más grande que la capacitancia de boquillas C2 con taps de prueba.

Para boquillas con taps de prueba, las capacitancias C1 y C2 son aproximadamente iguales.

Para boquillas con taps de potencial, la capacitancia C2, es aproximadamente diez veces más grande que la capacitancia C1.

La tensión sugerida para pruebas para C1

en ambos casos es de 10 kV.

La tensión sugerida para pruebas de C2

en boquillas con tap de pruebas es de 0.5

kV.

La tensión sugerida para pruebas de C2

en boquillas con tap de potencial es de

2.0 kV.

LAPEM ha tomado como voltajes

normalizados para las pruebas del aislamiento

principal de las boquillas C1, 10 kV; y para el

aislamiento del tap de potencial o de prueba un

voltaje de 500 volts. Pero se considera tomar en

cuenta los voltajes señalados por cada uno de los

fabricantes de las boquillas, con la finalidad de

verificar en forma más correcta la degradación de

4

los aislamientos involucrados.

4. FACTORES QUE AFECTAN LAS PRUEBAS De acuerdo con IEEE Std C57.19.00/01, las boquillas tipo condensador de 115 kV y mayores, normalmente incluyen las capacitancias principal C1 y de tap C2. Las cuales dependen principalmente de su diseño y de las características de su aislamiento. Por lo tanto, el factor de potencia y los valores de capacitancia de cada uno de estos aislamientos bajo circunstancias normales, no deberían estar muy afectados por factores externos. Los factores que pueden afectar significativamente las mediciones son:

Contaminación y humedad en el aceite

Temperatura y humedad ambiental

Caminos resistivos a tierra acoplados capacitivamente como estructuras soporte, cajas de madera húmedas,

resistencia entre la brida de montaje de la boquilla y el tanque del transformador

Efecto de cercanía de otros objetos. Esto tiene que ver con ciertos diseños de tap`s en que los valores medidos comparados contra los de placa tienen diferencias mayores a los límites generales

Errores de medición durante las pruebas

Bajo ciertas condiciones y sobre todo para C2, contaminación de la porcelana/aire

5. TECNICAS DE PRUEBA APLICABLES A

BOQUILLAS DE ALTA TENSIÓN Las boquillas de alta tensión deben ser inspeccionadas periódicamente, en intervalos no mayores de 5 años según su tipo. Las boquillas de tensiones menores deberán ser probadas, por si existiera algún indicio de deterioro y las que lo muestren en intervalos de 6 meses a 1 año y ser retiradas de servicio, si las pruebas indican alguna condición de riesgo.

5.1. CLASIFICACIÓN DE PRUEBAS A

BOQUILLAS

Todas las pruebas en general, solo se mencionan para su conocimiento, ya que este trabajo se concentra específicamente en los datos comparativos de aceptación de pruebas en campo, contra las de fábrica; es decir, Factor de potencia y capacitancia de C1 y C2, Collar caliente y Descargas parciales.

PRUEBAS EN FÁBRICA

Pruebas prototipo.- Se aplican solo a un lote representativo de cierto modelo o tipo de boquilla que nos permita confirmar los cálculos de diseño y sus límites operativos

Pruebas Dieléctricas a la Tensión de Aguante: Impulso de Rayo, Impulso de maniobra y Descargas parciales

Pruebas Mecánicas: Hermeticidad y Cantiliver

Pruebas Térmicas: Estabilización de temperaturas

Pruebas rutinarias.- Se aplican a todas y cada una de las boquillas para su aceptación.

Facto de potencia (Tan &) y capacitancia

Descargas parciales

Tensión de aguante del Tap

Hermeticidad

Figura 1. Partes principales de una boquilla de transformador

Figura 2. Diferencias básicas entre boquillas con tap de Prueba y de potencial

5

PRUEBAS EN CAMPO

Rutinarias.- Se aplican a todas las boquillas bajo un programa de mantenimiento.

Inspección visual

Resistencia de aislamiento en CD

Facto de potencia (Tan &) y capacitancia

Descargas parciales

Pruebas de collar caliente

Especiales.- mediciones de tecnología moderna y que no están normalizadas

Medición de gases disueltos en el aceite

Termografía

Detección de humedad en el aceite

6. COMPARATIVA DE CRITERIOS DE ACEPTACION Y ANALISIS DE RESULTADOS

6.1. CRITERIOS DE ACEPTACIÓN

NORMALIZADOS

Para fines de evaluación, el Factor de potencia FP y el Factor de disipación Tan &, cuando son cercanos a 1.0 %, se consideran equivalentes

En cuanto a los criterios de aceptación para las pruebas en fábrica de IEEE e IEC, solo se consideran los referentes a Factor de disipación (tan &) y descargas parciales, los cuales se muestran en las tablas 1,2,3 y 4

Los criterios de aceptación para las pruebas en campo fueron tomados del IEEE Std. 62-1995

La tabla 5 muestra un resumen de estos criterios

6..2. DIFERENCIAS EN LA NORMATIVA DE

PRUEBAS

Existen diferencias de valores esperados entre norma (ver tablas)

Existen diferencias de fabricación, dependiendo de qué normativa se utilizó en cuanto kV BIL y tensión de trabajo (ver tablas 6 y 7)

Según IEEE, Todas las Boquillas con más de 350 kV BIL deberán contar con un electrodo tipo Potencial. Boquillas de 110 kV a 350 kV BIL Terán un electrodo de prueba.

IEC Requiere electrodo de ensayo en

boquillas de transformador con tensión nominal de 72.5 kV y superior. No requiere tap de potencial en las boquillas arriba de 72 kV; IEEE si, requiere.

Diferencias de fabricación en capacitancias de C2 entre IEEE e IEC, del orden de 10 a 1

6..3. LÍMITES DE FABRICANTES DE BOQUILLAS

La tabla 11 muestra los límites marcados por fabricantes para boquillas nuevas

6..4. EXPERIENCIAS DE USUARIOS

Ciertos usuarios reportan irregularidades en las mediciones de campo contra los datos de placa de algunas boquillas, encontrándose diferencias pequeñas y grandes. ¿es esto aceptable? (ver tablas 8 y 9)

Otro grupo de usuarios reporta diferencias de capacitancias entre boquillas del mismo rango de 400 hasta 10,000 pF (ver grafico 1)

6..5. RECOMENDACIONES GENERALES Y

GUÍAS DE PRUEBA

Las mediciones de FP de C1, se deben corregir a 20

0C

La mayoría tiene un factor de disipación de 1%

Las pruebas de aislamiento del tap no se corrigen por temperatura

Compare los resultados obtenidos con el valor medido en fabrica

Compare los resultados con boquillas similares, medidas en la misma sesión de prueba

Si los resultados son el doble del conocido(o de unidades medidas al mismo tiempo) es necesario investigar. Un pequeño un pequeño incremento puede ser crítico en el caso de boquillas envejecidas y que han tenido un comportamiento estable del factor de disipación del tap por un largo tiempo

Un alto factor de potencia de C2 puede ser indicativo de deterioro o contaminación del fluido aislante en la cámara principal de la boquilla.

Un factor de potencia alto de C2 o las perdidas en watts/miliwatts fluctuantes pueden ser indicativas de un defecto de aislamiento del tap el cual, si se rompe,

6

podría causar que el fluido en la cámara principal fluye por la tapa del tap o se vacié cuando esta sea retirada. También puede ser indicativo de la existencia de una conexión deficiente entre el tap y el papel metálico del electrodo

Las mediciones de collar caliente no son normativas, pero son útiles y arrojan información suficiente para la toma de decisiones

La prueba de resistencia de aislamiento no es confiable en la detección temprana de la contaminación en boquillas. Cuando el deterioro de la mima puede ser detectado por la resistencia de aislamiento de CD, es una indicación de que la boquilla se encuentra en un estado avanzado de deterioro y que requiere un mantenimiento inmediato.

La determinación de gases disueltos en el aceite por cromatografía, tampoco está normalizada. En la tabla 10 se muestra una guía tomada de un grupo de expertos de CIGRE.

El análisis de gases disueltos en el aceite, es una herramienta para el diagnóstico y detección de fallas incipientes de equipos eléctricos, que utilizan papel impregnado en aceite como aislador. Este sistema aislante, utilizado en la manufactura de boquillas, genera gases al ser sometido a esfuerzos eléctricos y térmicos.

Para realizar esta prueba, se requiere una muestra de aceite del interior de la boquilla. Aquéllas que no tengan una válvula de extracción de aceite, no son susceptibles de esta prueba, ya que al desarmar la boquilla para tomar la muestra, puede provocar un daño irreversible.

Algunos de los gases disueltos en el aceite pueden ser: hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, metano, etano, etileno y acetileno, monóxido de carbono y dióxido de carbono,

El resultado del análisis de los gases puede ser interpretado según las normas o por niveles de aceptación, definidos por el fabricante, esto

Como se mencionó anteriormente, por el tipo de gas que presente en el aceite, se puede saber que condición lo ocasiona, como por ejemplo: el dióxido y monóxido de carbono son usualmente producidos

por el envejecimiento del papel. La presencia de metano, etileno y etano, pueden ser el resultado del rompimiento del papel y el aceite. La ausencia de acetileno e hidrógeno confirman la ausencia de arcos eléctricos.

La tangente de perdidas es otra forma de medir la calidad del aislamiento y en valores cercanos a 1% es equivalente al factor de disipación.

7

7. Ejemplo de Resultados C1 y C2

Influencia de condición de las boquillas en las

pruebas generales

Boquillas de Bajo Voltaje – GE Tipo LC 25 kV

8. DETECCIÓN DE MODOS DE FALLA EN BOQUILLAS

Defecto Modo de

Falla Detección

Deficiente impregnación

Ionización critica

cuerpo capacitivo;

Ingreso humedad, aire; Perforación

Aceite saturado de gas;

Factor de potencia y capacitancia

Envejecimiento aislamiento; Explosión

Migración de cobre; Inestabilidad térmica del

papel/aceite

Descargas parciales

Sobrecalentamiento

dieléctrico;

Incremento localizado

de pérdidas dieléctricas

DGA

Formación de cera";

Ionización incipiente

Perforación

8

Tabla 1 Criterios de aceptación para pruebas en

Fabrica según IEEE Std C57.19.01-2000 Nota: Solo se menciona valores para C1

Tipo de aislamiento en

boquillas

C1 ó C Valores Tan e

incrementos de Tan

Valores a

1,05 Um /

Aumento entre

1,05 Um / & Uma

Papel impregnado de aceite

0,007 0,001

Papel impregnado de resina

0,007 0,001

Resina adherida al papel

0,015 0,004

Película impregnada de Gas

0,005 0,001

Gas 0,005 0,001

Resina moldeada

0,015 0,004

Combinado

b b

Otra

a No se aplica a las boquillas cuando Um ≤ 36 kV.

b El proveedor deberá indicar los valores

Tabla 2 Criterios de aceptación para pruebas en

Fabrica según IEC Std 60137-2003-08 Nota: Solo se menciona valores para C1

C1 ó C F.P. y limites de Capacitancia

Tipo de

Aislamiento de boquillas

C1 ó C F.P. y limites de Capacitancia

Factor de Potenciaa Capacitancia

Limite(%) Cambio

aceptableb

Cambio aceptable (%)

c

Papel Impregnado de aceite

0.50

+0.02/-

0.04

±1.0

Papel Impregnado de résina

0.85

±0.04

±1.0

Resina adherida al papel

2.00

±0.08

±1.0

Otros Aislamientos

1.00 ±0.04 ±1.0

Solido N/A ---- ----

a Corregida a 20°C.

b La diferencia algebraica de factor de potencia

(expresada en porcentaje), medido a 10 kV o en la

tensión máxima L-G antes y después de la prueba de

tensión de aguante debe estar dentro de los límites

especificados. Por ejemplo, si el factor de potencia de

la boquilla de papel impregnado de aceite es de

0,30% antes de la prueba, el factor de potencia

máximo aceptable después de la misma sería de

0,32%. c

El % de cambio en la capacitancia presente

después de la prueba de tensión de aguante basado

en el valor inicial debe estar dentro de los límites

especificados. Las mediciones se realizarán a 10 kV o

en tensión máxima L-G.

9

Limites para la medición de DP´s

Tipo de Aislamiento de boquillas

A 1.5 veces la tensión máxima c

L-G (pC or µV)

Papel Impregnado de aceite, 10

Papel Impregnado de résina 10

Resina adherida al papel 100

Otros Aislamientos 25

Solido 50d Tabla 3 Criterios de aceptación para pruebas en

Fabrica según IEEE Std C57.19.01-2000

Tabla 4 Criterios de aceptación para pruebas en

Fabrica según IEC Std 60137-2003-08

Tabla 5 Resumen de valores de aceptación para pruebas

en Fabrica y en campo

BIL(kV) 200 350 650 900

kV 34.5 69 138 230

Tabla 6 Tablas De Correspondencia Entre BIL y

Tensiones Nominales para Equipos < 300 kV Según IEEE

Tipo de aislamiento en

boquillas

Cantidad máxima de descarga pC medido a

Uma 1,5 Um /

b 1,05 Um /

Papel impregnado de aceite

10 10 5

Papel impregnado de resina

10 10 5

Resina adherida al papel

c ---- 250 100

Con capas de metal

d d 300

Película impregnada de Gas

10 10 5

Gas --- 10 5

Resina moldeada --- 10 5

Combinado

d

Otra

d

a Solo se aplica para boquillas de transformador.

b Para boquillas de interruptores, las cantidades de descarga se puede medir con un voltaje menor, sobre la base de un acuerdo entre el comprador y el proveedor. c Para boquillas de papel adherido con resina para el uso en los transformadores de potencia, bajas cuantidades de descarga puede ser acordadas entre el comprador y el proveedor. d Los valores máximos permisibles de descargas deberán ser acordado entre el comprador y el proveedor.

Valores de aceptación para C1 y C2

Magnitud a evaluar

Límites y cambios para C1

Límites

Cambio

aceptable

Fabrica (%)

Campo (%)

Fabrica (%)

Campo (%)

FP / Tan &

0.5 – 2.0 a

≤ 1.0 b

-0.04 / +0.08 a

≤ 50

Capacitancia Dato de

placa

Dato de

placa

+/- 1.0

a

+/- 10 c

Descargas parciales (pC)

10 -100 5 – 300

a - - -

Límites y cambios para C2

FP / Tan & -

0.5 – 1.0 a hasta

2.0 -

En algunos casos

hasta 2 veces a

Capacitancia

Dato de

placa

Dato de placa

- +/- 10 c

a Varia según la norma a aplicar y/o fabricante

b Referencia tomada de IEEE 62-1995

c

Referencias de Doble, fabricantes y/o experiencias de

usuarios

10

BIL (kV)

170

250

325

380-450

450-550

450-650

550-750

650-1050

kV 36 52 72.5 100 123 145 170 245

Tabla 7 Tablas de Correspondencia entre BIL y

Tensiones Nominales para Equipos < 300 kV Según IEC

Tipo de Boquilla

kV Cap. C2 de Placa

Cap. medida

Dif. % Dif

A 138 7,660 7,664 3.90 0.1%

B 138 7,610 7,614 4.30 0.1%

C 196 10,500 10,507 7.00 0.1%

D. 138 7,580 7,588 7.50 0.1%

E 138 9,050 9.062 12.20 0.1%

F 138 5,921 5,940 18.70 0.3%

G 138 250 298 48.30 16.2%

H 138 282 344 62.49 18.1%

I 196 282 344 62.49 18.1%

J 138 316 391 75.38 19.3%

K 138 250 489 239.4 48.9%

L 138 266 570 303.5 53.3%

Tabla 8 Boquillas con diferencias grandes entre

datos de placa y valores medidos

Nameplate C2 Capacitance Measured C2 Capacitance

Grafico 1 Boquillas con capacitancias C2 diferentes

Gases

Disueltos

Con 5 años

de

servicio

Con 10

años de

servicio

IEC

SC36A

Working

Group

Hidrógeno 8 37 100

Metano 7 16 30

Etano 10 25 50

Etileno 1 3 30

Acetileno 0 0 2

Monóxido de carbono

45 65 1000

Dióxido de carbono

140 240 3000

Tabla 10 Concentración típica de gases disueltos

en el aceite

11

Tabla 11 – Limites de fabricantes de Boquillas para el

F.P. (Factor de Potencia)

9. CONCLUSIONES

La importancia de realizar una evaluación adecuada de las boquillas de alta tensión en los transformadores de potencia; aplicando de forma correcta los procedimientos de pruebas existentes, es de consecuencias transcendentales ya que la experiencia de fallas de boquillas y sus

consecuencias catastróficas, han causado grandes daños económicos para CFE. Llevar los registros adecuados en forma gráfica, comparando los resultados de los datos de fabrica con los de las mediciones subsecuentes durante la vida del transformador, va de la mano con el propósito de detectar oportunamente cambios significativos que proporcionan elementos de decisión en el diagnostico de las boquillas. Los puntos aquí discutidos, consideran lo que el autor ha recopilado en documentos que tratan sobre el tema, procedimientos de CFE, propios de la oficina de sistemas eléctricos, normativa internacional, recomendaciones de fabricante y la experiencia propia en el área de pruebas de diagnóstico y aislamiento a equipo de potencia. 10. REFERENCIAS [1]. Std. IEEE C57.19.00 – 1991 Requerimiento

generales estandarizados y procedimiento de pruebas Boquillas de alta tensión externos

[2]. Std. IEEE C57.19.01 – 2000 Desempeño estandarizado características y dimensiones para Boquillas de alta tensión externos

[3]. Std. IEEE 21-1976 - IEEE General Re-quirements and Test Procedure for Outdoor Apparatus Bushings

[4]. Std. IEEE 62-1995 – Guia para pruebas de diagnóstico en campo de Transformadores llenos de aceite, Reactores y reguladores

[5]. Std. IEC 60137-2003-08 Boquillas aisladas de CA arriba de 1000 V

[6]. Procedimiento K3332.327 Procedimiento para pruebas de Boquillas de alta tensión de transformadores

[7]. Procedimiento CFE MPSE3-04”Puesa en servicio de transformadores de potencia de 10 MVA y mayores con tensione de 115 KV

[8]. Manual de transformadores y reactores de potencia tomo I segunda edición. CFE TRANSMISION

[9]. Manual para la prueba de Doble aislamientos eléctricos por la pérdida dieléctrica y factor de potencia

[10]. TESTING AND MAINTENANCE OFHIGH-VOLTAGE BUSHINGS Manual of Westinghouse Outdoor Bushings Technical Data 33-360.

[11]. Apparatus Bushing Reference Book, Gen-eral Electric Co., Bulletin GET- 2525.

[12]. NEMA Publication No. 107-1964, Reaffirmedby NEMA 1976 - Methods of Measurement of Radio Influence Voltage (RIV) of High-Voltage Apparatus, National

Boquillas (Se omite

narca)

Tipo y

clase de Boquillas

F.P. inicial de las boquillas nuevas

F.P. peligroso valuado

en 20 EC (%)

B001

A 6.0 8.0

B 10.0 12.0

F 1.5 2.0

L 3.0 4.0

LC 2.5 3.5

OF 2.6 6.0

S 3.5 6.0

U 1.0 1.5

B002 POC 0.5

PRC 0.7-1.2

B003 ODOF G L

1-10

F.P. inicial = 22

B004

ODOF G L

2-4

F.P. inicial = 16

B005

Clase GK Tipo C

0.4-0.6

Clase LK Tipo A

0.6-0.7

B006r

P PA PB

0.5

1.0

B007

D 6.0

O 1.4

OCB & Inst. Trans.

69-Kv y por debajo

3.5

OCB & Inst. Trans.

92-Kv a 138-kV

2.8

Potencia y Distribución ODB & 161-kV a 288-kV

2.0

12

Electrical Manufacturers Association, 2101 L Street NW, Washington, D.C. 20037.

[13]. Hubert, Charles L., Preventive Maintenanceof Electrical Equipment, McGraw-Hill Book Co., New York, N.Y., 1969. (FIST)

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BIOGRAFIA

Nicolás León Rivera.

Egresado como Ingeniero Industrial Eléctrico del Instituto Tecnológico de Cd. Guzmán, Jalisco, actualmente

aspirante al título de Maestro en ingeniería eléctrica, énfasis en transformadores de potencia. Experiencia laboral de 29 años en CFE-LAPEM, ejerciendo diversos puestos en el Área Eléctrica en la oficina de Puesta en Servicio de Centrales Generadoras; participación de 10 años aproximadamente como ingeniero de pruebas de diagnostico y aislamiento a equipos eléctricos de potencia. Autor de varios artículos referentes a pruebas de diagnóstico y aislamiento para Generadores y transformadores y miembro de los comités de especialistas en ambos rubros. Actualmente es Jefe de la Oficina de Sistemas Eléctricos del LAPEM, función que lleva a cabo desde hace 10 años.