Descargue nuestro Catálogo de productos 2025 para obtener planos detallados y parámetros técnicos de todos los componentes de los equipos de conmutación.
Obtener catálogo Descargue nuestro Catálogo de productos 2025 para obtener planos detallados y parámetros técnicos de todos los componentes de los equipos de conmutación.
Obtener catálogo
Un disyuntor de vacío de 35 kV llega al proyecto de ampliación de una subestación. El equipo de puesta en servicio realiza pruebas de resistencia del aislamiento: 1.200 MΩ frente a una especificación mínima de 100 MΩ. Prueba superada. Documentación archivada. Equipo energizado.
Dieciocho meses después, el mismo VCB se dispara durante una operación de conmutación rutinaria. El análisis posterior al fallo revela la entrada de humedad a través de un pequeño defecto en la junta. ¿La resistencia del aislamiento en el momento del fallo? Todavía 180 MΩ, técnicamente por encima del umbral de correcto/incorrecto.
Lo que faltaba en la medición única de puesta en servicio: contexto. Los diagnósticos previos a la puesta en servicio que utilizan IR, PI y tan-delta generan números, pero los números sin contexto de interpretación se convierten en peligrosas simplificaciones excesivas. Esta guía desmonta la mentalidad de aprobado/desaprobado y crea un marco de diagnóstico que los ingenieros de campo utilizan realmente para predecir el comportamiento del aislamiento.
Las tablas de umbrales establecen valores mínimos aceptables, no una visión diagnóstica. Una lectura de 500 MΩ no significa nada sin saber si la lectura anterior fue de 2.000 MΩ o de 400 MΩ. El mismo valor absoluto puede indicar un equipo sano o un fallo inminente en función de la dirección de la tendencia.
Consideremos tres mediciones sucesivas de cortes en un transformador de distribución:
| Interrupción | Lectura IR | Especificación | Estado |
|---|---|---|---|
| Año 1 | 2.400 MΩ | Mín 200 MΩ | Pase |
| Año 3 | 1.100 MΩ | Mín 200 MΩ | Pase |
| Año 5 | 480 MΩ | Mín 200 MΩ | Pase |
Todas las mediciones “aprobadas”. Sin embargo, el declive del 80% a lo largo de cuatro años indica una degradación progresiva que exige una investigación, no un funcionamiento continuado.
Tres preguntas sustituyen a la pregunta única de aprobado/no aprobado:
Comprender la física que hay detrás de cada medición transforma las lecturas brutas en inteligencia de mantenimiento procesable.
Resistencia de aislamiento: El principio de fuga de CC
Cuando se aplica tensión continua a través del aislamiento, la corriente fluye a través de tres vías distintas: corriente de carga capacitiva (que decae en cuestión de segundos), corriente de absorción de la polarización dipolar (que decae a lo largo de minutos) y corriente de fuga en estado estacionario a través de los defectos. En pruebas realizadas en más de 200 circuitos de cables de media tensión en instalaciones industriales, el aislamiento XLPE contaminado por la humedad suele mostrar valores de IR inferiores a 100 MΩ-km a una tensión de prueba de 1 kV, mientras que el aislamiento sano supera los 1.000 MΩ-km en condiciones idénticas.
La medición sigue la ley de Ohm: Raislamiento = Vprueba / Yofuga, donde las tensiones de prueba suelen oscilar entre 500 V y 5 kV en función de la clase de tensión del cable. La corrección de la temperatura es fundamental: la IR disminuye aproximadamente 50% por cada 10 °C de aumento de la temperatura de aislamiento por encima de los 20 °C de referencia.
Índice de polarización: Respuesta dieléctrica en función del tiempo
PI compara las mediciones IR en dos intervalos de tiempo, normalmente 10 minutos divididos por 1 minuto (PI = IR₁₀/IR₁). Esta relación elimina la dependencia de la temperatura y revela las características de absorción. Según la norma IEEE 400-2012, un valor de PI inferior a 1,5 indica una contaminación o degradación significativa que requiere investigación.
Tan-Delta: Análisis del factor de pérdida de CA
A diferencia de los métodos de CC, la prueba tan-delta aplica tensión de CA a frecuencia de potencia para medir las pérdidas dieléctricas. El factor de disipación representa la relación entre la corriente resistiva y la corriente capacitiva que fluye a través del aislamiento. Un aislamiento de cable XLPE sano presenta valores tan-delta inferiores a 0,001 (0,1%) a tensión nominal, mientras que los valores superiores a 0,01 (1%) indican un deterioro grave que justifica la evaluación de la sustitución.
Las mediciones sobre el terreno requieren un contexto que las cifras brutas no pueden proporcionar por sí solas.
Protocolo de corrección de la temperatura
La resistencia del aislamiento se duplica aproximadamente por cada 10 °C de descenso de la temperatura. Las mediciones sobre el terreno requieren una corrección a una temperatura de referencia estándar (normalmente 20 °C o 40 °C) antes de compararlas con los valores de referencia.
La fórmula de corrección de la temperatura: Rcorregido = Rmedido × Kt, donde Kt representa el factor de corrección del diferencial de temperatura. Para el aislamiento de clase A, Kt se duplica aproximadamente por cada 10°C de desviación de la temperatura de referencia.
Los equipos probados durante los meses de verano a temperaturas ambiente de 35 °C o superiores requieren factores de corrección de entre 1,5 y 2,0 para compararlos con precisión con las lecturas históricas de invierno tomadas a 15 °C.
Influencia de la humedad en las fugas superficiales
La humedad relativa por encima de 70% aumenta significativamente las corrientes de fuga superficiales, deprimiendo artificialmente las lecturas de resistencia de aislamiento. El índice de polarización sigue siendo más fiable en condiciones de humedad porque tanto las lecturas de 1 minuto como las de 10 minutos se ven afectadas por igual, preservando el valor de diagnóstico del índice.
Lectura de la curva tiempo-resistencia
El aislamiento sano muestra una corriente de absorción que decae rápidamente a medida que se alinean los dipolos, produciendo relaciones IR (10 minutos a 1 minuto) superiores a 1,4. El material degradado muestra una respuesta de polarización lenta, con relaciones cercanas a 1,0, lo que indica una integridad reducida de la cadena molecular. El material degradado muestra una respuesta de polarización lenta con relaciones cercanas a 1,0, lo que indica una integridad reducida de la cadena molecular.
[Visión experta: Gestión de la temperatura sobre el terreno]
- Permita que el equipo se estabilice térmicamente durante un mínimo de 4 horas después de la desenergización antes de la prueba.
- Las mediciones realizadas por debajo de 10 °C suelen mostrar una resistencia artificialmente alta debido a la congelación de la humedad en los poros del aislamiento.
- Registre siempre tanto la temperatura IR medida como la temperatura del devanado para el análisis de tendencias.
- Al comparar datos históricos, normalice las lecturas a condiciones de referencia coherentes.
El índice de polarización proporciona una visión temporal de la gravedad de la degradación, independientemente de los valores absolutos de resistencia.
| Rango PI | Condición | Interpretación | Acción |
|---|---|---|---|
| < 1.0 | Peligroso | La resistencia disminuye con el tiempo: existe una vía conductora | No energizar; investigar inmediatamente |
| 1.0-1.5 | Pobre | Probable humedad a granel o contaminación grave | Secar, volver a probar antes de la energización |
| 1.5-2.0 | Marginal | Presencia de humedad; requiere vigilancia | Documentar, programar pruebas de seguimiento |
| 2.0-4.0 | Bien | Comportamiento normal de absorción de los equipos en servicio | Proceder a la documentación de referencia |
| > 4.0 | Excelente | Típico del aislamiento nuevo/seco de fábrica | Proceda |
Según la norma IEEE 43-2013, estas directrices se aplican en general a los sistemas de aislamiento, aunque las normas específicas de los equipos pueden definir rangos más estrictos. [VERIFICAR NORMA: IEEE 43-2013 Sección 12.2 para umbrales PI específicos por clase de aislamiento].
Precaución con los valores altos de PI
Las lecturas de PI muy altas (>7) en equipos antiguos pueden indicar un aislamiento frágil con capacitancia reducida en lugar de un estado excelente. Correlacione siempre el PI con el valor absoluto de IR: un PI de 6,0 combinado con un IR de sólo 50 MΩ justifica una investigación a pesar de la relación favorable.
Las pruebas Tan-delta proporcionan una visión directa de los mecanismos de degradación que las pruebas IR y PI no pueden detectar.
Método de ensayo Tip-Up
Las pruebas a varios niveles de tensión (0,5U₀, 1,0U₀, 1,5U₀) revelan un comportamiento dependiente de la tensión. Calcula Δtan-δ entre escalones de tensión. Un aislamiento sano mantiene un tan-delta estable en todo el rango de tensión. Los aislamientos vacíos o afectados por descargas parciales muestran un aumento de tan-delta con la tensión: el fenómeno de “tip-up” indica actividad de descarga parcial.
Para los cables con aislamiento XLPE, la norma IEEE 400.2 especifica los valores de tan-delta aceptables a tensión nominal (U0). Los cables nuevos suelen presentar valores de tan-delta inferiores a 0,1 × 10-3, mientras que un aislamiento envejecido pero en buen estado puede alcanzar 1,0 × 10-3. Valores superiores a 4,0 × 10-3 suelen indicar una degradación grave que requiere atención inmediata.
Límites típicos Tan-Delta
| Equipo | Bien | Investigue | Inaceptable |
|---|---|---|---|
| Transformador de aceite | < 0,5% | 0,5-1,0% | > 1,0% |
| Transformador seco | < 2.0% | 2,0-4,0% | > 4.0% |
| Casquillo relleno de aceite | < 0,5% | 0,5-0,7% | > 0,7% |
| Aislamiento de cables XLPE | < 0,1% | 0,1-0,4% | > 0,4% |
La corrección de la temperatura sigue siendo esencial: los valores tan-delta aumentan aproximadamente 10-15% por cada 10°C de aumento de la temperatura de aislamiento.
[Perspectiva del experto: Consideraciones sobre el campo Tan-Delta]
- El tan-delta diferencial (Δtan-δ) entre 0,5U₀ y 2,0U₀ debe permanecer por debajo de 0,6 × 10-³ para cables en condiciones aceptables.
- Los cables que presentan valores de inclinación superiores a 0,8 × 10-³ entre tensiones de prueba muestran tasas de fallo 3,2 veces superiores a los cables con perfiles estables.
- Los accesorios -terminales y juntas- experimentan una tensión elevada en las discontinuidades geométricas, y a menudo muestran los primeros signos de degradación.
El análisis de un solo parámetro identifica correctamente la degradación del aislamiento en aproximadamente 62% de las veces. La correlación multiparamétrica mejora la precisión de detección hasta aproximadamente 89%.
| IR | PI | Tan-δ | Diagnóstico más probable |
|---|---|---|---|
| Bajo | Bajo | Alto | Humedad a granel en todo el aislamiento |
| Bajo | Normal | Normal | Contaminación superficial o vía de fuga externa |
| Normal | Bajo | Normal | Bolsas de humedad localizadas |
| Normal | Normal | Alto | Envejecimiento térmico sin humedad |
| Normal | Normal | Volquete alto | Formación de huecos, actividad de descarga parcial |
| Tendencia a la baja | Cualquier | Tendencia al alza | Degradación progresiva-sustitución del plan |
Consideraciones específicas sobre los equipos
Para sistemas de aislamiento de disyuntores de vacío, La prueba de IR a través de contactos abiertos indica la integridad del interruptor. Un IR bajo entre contactos sugiere una pérdida de vacío por entrada de gas, una condición que requiere atención inmediata.
Para diagnóstico de transformadores de distribución, Los sistemas de papel-aceite requieren una correlación con el análisis de gases disueltos cuando esté disponible. Pruebe los casquillos por separado utilizando métodos de capacitancia C1/C2, ya que los fallos de los casquillos representan una proporción significativa de las averías de los transformadores.
Ignorar los factores ambientales conduce a tasas de diagnóstico erróneo superiores a 25% en la evaluación del aislamiento.
Lista de comprobación de los factores medioambientales
Errores técnicos que hay que evitar
Documentación para Trending
Sin una documentación coherente, las tendencias carecen de sentido. Los datos esenciales incluyen la temperatura ambiente y de la superficie, el nivel de humedad, la tensión y la duración de la prueba, y los puntos exactos de la prueba (fase a tierra, fase a fase, bobinado a bobinado). Para obtener orientación sobre requisitos de la documentación de puesta en servicio, Las plantillas estandarizadas mejoran la coherencia de los datos en todas las campañas de medición.
Las pruebas de aceptación en fábrica establecen valores de referencia en condiciones controladas, la base de todos los análisis de tendencias futuros. Las mediciones de IR, PI y tan-delta realizadas antes del envío se convierten en la línea de base con respecto a la cual las mediciones de campo adquieren significado.
XBRELE proporciona documentación completa de las pruebas con cada envío de VCB y transformadores:
Estas líneas de base de fábrica transforman las pruebas de preenergización de mediciones aisladas en narraciones de diagnóstico. Una lectura de campo de 800 MΩ significa algo totalmente distinto cuando la línea de base de fábrica era de 3.000 MΩ frente a 900 MΩ.
Contacto Equipo técnico de XBRELE para solicitar informes de ensayo de muestra o discutir los requisitos de documentación previa a la energización para las especificaciones de su proyecto.
¿Cuál es la causa de que la resistencia del aislamiento disminuya con el tiempo, incluso sin daños visibles?
La entrada de humedad microscópica, el estrés por ciclos térmicos y la oxidación gradual de las cadenas poliméricas reducen progresivamente la integridad dieléctrica. Los sistemas de aislamiento de papel-aceite absorben la humedad atmosférica a través de ciclos de respiración durante las variaciones de carga, mientras que los cables XLPE desarrollan árboles de agua bajo una tensión sostenida de CA combinada con la presencia de humedad.
¿En qué se diferencia el índice de polarización de la relación de absorción dieléctrica?
PI utiliza lecturas de 10 minutos y 1 minuto (PI = R₁₀/R₁), mientras que DAR utiliza lecturas de 60 segundos y 30 segundos (DAR = R₆₀/R₃₀). DAR proporciona una detección más rápida pero menos sensibilidad a la degradación gradual. PI sigue siendo la relación preferida para la evaluación de equipos de media tensión cuando el tiempo permite realizar mediciones completas de 10 minutos.
¿Pueden las pruebas tan-delta detectar problemas que las pruebas IR pasan por alto?
Sí, Tan-delta destaca en la identificación de la degradación distribuida, como la formación de árboles de agua en cables XLPE, donde las pruebas IR basadas en CC suelen mostrar valores aceptables a pesar de una reducción significativa de la resistencia a la ruptura de CA. La medición del tip-up dependiente de la tensión revela específicamente la formación de huecos y la actividad de descarga parcial invisible para los métodos de CC.
¿Por qué las distintas normas especifican diferentes umbrales de aceptación de PI?
Las normas específicas de los equipos tienen en cuenta las características de los sistemas de aislamiento. La norma IEEE 43 aborda la maquinaria rotativa con sistemas de aislamiento de clase F y H, mientras que la serie IEEE 400 cubre los sistemas de cables. Las normas sobre transformadores hacen referencia al comportamiento dieléctrico del papel-aceite. Aplique siempre umbrales adecuados al tipo de equipo específico y a la clase de aislamiento sometida a prueba.
¿Con qué frecuencia deben repetirse las mediciones de tendencias?
Para los equipos críticos, realice pruebas cada vez que se produzca una interrupción programada, normalmente una vez al año para los equipos de distribución y cada 3-5 años para los activos de transmisión. Las instalaciones nuevas deben someterse a pruebas antes de la puesta en servicio y de nuevo tras 6-12 meses de servicio para confirmar la estabilidad de referencia e identificar problemas de mortalidad infantil.
¿Qué indica la necesidad de una intervención inmediata frente a un seguimiento continuado?
Un PI inferior a 1,5 combinado con una tendencia IR decreciente justifica una investigación inmediata. Un aumento de Tan-delta superior a 1,0 × 10-³ entre pasos de tensión sugiere una descarga parcial activa que requiere una evaluación antes de continuar el funcionamiento. Las lecturas marginales únicas con tendencias históricas estables pueden permitir la supervisión continua con intervalos más cortos.
Markdown 16380 字符14145 字数231 行数第 1 行, 第 0 列
HTML 13325 字数191 段落
导入/导出
