Medición de Resistencia de Aislamiento en Transformadores: Factores, Métodos y Conexiones

Factores que Afectan la Medida de la Resistencia del Aislamiento

La medida de la resistencia del aislamiento puede ser determinada por la tensión y la intensidad (R= U/I). Hay un número de factores que afectan la corriente, incluyendo la temperatura y la humedad del aislamiento.

Principio de Medición de Resistencia de Aislamiento

Debido a que la corriente total depende del tiempo durante el cual es aplicado el voltaje, se podrá ver ahora por qué la ley de Ohm (R= U/I) solamente se cumple, teóricamente, en un tiempo infinito.

Métodos de Prueba de Resistencia de Aislamiento

Prueba de Corto Tiempo o Puntual

En este método, simplemente se conecta el instrumento de medida a través del aislamiento que se va a probar y se opera por un periodo de tiempo corto (usualmente se recomienda un periodo de 60 segundos). Se toma un punto de la curva de incremento de la resistencia, donde el valor será menor para 30 segundos y mayor para 60 segundos. Se debe tener en cuenta la temperatura y la humedad, así como las condiciones del aislamiento que afectan la medición.

Relación de Absorción Dieléctrica

La relación de dos medidas resistencia-tiempo (tales como las medidas a 60 segundos dividida por la medida tomada a 30 segundos) es utilizada para el registro de información de aislamiento. Si la relación es la medida tomada a los 10 minutos dividida por la medida tomada al minuto, el valor es llamado índice de polarización.

Medidas de Resistencia de Aislamiento en un Transformador

Se deben realizar las siguientes tres medidas de resistencia de aislamiento en un transformador:

• Medición de cortocircuito en vacío.
• Resistencia entre alta y baja tensión.
• Resistencia entre alta tensión y tierra.
• Resistencia entre baja tensión y tierra.

Determinación del Contenido de Agua y Número de Neutralización en el Aceite Aislante

Determinación del Contenido de Agua

El análisis de este método puede determinar rápidamente el contenido de humedad en líquidos, sólidos y gases, y los resultados de las pruebas se muestran directamente en la pantalla. Las pruebas van desde el 0,0001% (1 ppm) hasta el 100%. Por lo tanto, este método de ensayo ha sido ampliamente utilizado en instituciones y empresas. Todo el proceso de prueba es controlado automáticamente por el propio determinador, durante el cual el autoanálisis de la agitación estaría terminado en 60 segundos y los resultados se muestran directamente. El sistema de dosificación completamente cerrado evita daños al operador por el reactivo.

Número de Neutralización

El número de neutralización se utiliza como una guía general para determinar cuándo el aceite debe ser reprocesado o reemplazado. El número de neutralización se expresa en la cantidad de miligramos requeridos de hidróxido de potasio (KOH) para neutralizar un gramo de aceite de la muestra. Estos ácidos orgánicos son extremadamente dañinos para el sistema de aislamiento y pueden inducir a la oxidación de las piezas metálicas cuando hay humedad también presente. Un incremento en el número de neutralización es un índice de la degradación del aceite; la formación de lodos será un producto inevitable.

Conexiones de los Transformadores Trifásicos

Las conexiones más comunes en transformadores trifásicos son:

• Conexión abierta (III).
• Conexión en triángulo (D).
• Conexión en estrella (Y).
• Conexión en zigzag (Z).

El convenio sobre la utilización de letras para designar abreviadamente las diferentes conexiones es el siguiente:

• Conexión en triángulo: D (en el primario), d (en el secundario).
• Conexión en estrella: Y (en el primario), y (en el secundario).
• Conexión en zigzag: Z (en el primario), z (en el secundario).

Ejemplos:

• Un transformador estrella-triángulo se designa Yd.
• Un transformador estrella-estrella se designa Yy.
• Un transformador estrella-zigzag se designa Yz.
• Un transformador triángulo-estrella se designa Dy.

Conexión Trifásica en Triángulo-Estrella (Dy)

Existen cuatro formas de montaje con respecto a la estrella secundaria:

• Desfase de 30º (Dy1).
• Desfase de 150º (Dy5).
• Desfase de -30º (Dy11).
• Desfase de -150º (Dy7).

Conexión Trifásica en Estrella-Triángulo (Yd)

Existen cuatro posibilidades de conexión:

• Desfase de 30º (Yd1).
• Desfase de 150º (Yd5).
• Desfase de -30º (Yd11).
• Desfase de -150º (Yd7).

Conexión Trifásica en Estrella-Zigzag (Yz)

Estos grupos de conexión son:

• Desfase de 30º (Yz1).
• Desfase de 150º (Yz5).
• Desfase de -30º (Yz11).
• Desfase de -150º (Yz7).

Relé Buchholz

Partes del Relé Buchholz

• Caja de bornes.
• Grifo de descarga.
• Pulsador para prueba mecánica.
• Indicador de prueba.
• Conexión para tierra.
• Conexiones de alarma y apertura.
• Tapa.
• Indicador de contactos.
• Salida de cables.

Funcionamiento del Relé Buchholz

La protección Buchholz protege al transformador contra todo efecto producido en el interior de la cuba del mismo. Se basa en el hecho de que las irregularidades en el funcionamiento de los transformadores dan lugar a calentamientos locales en los arrollamientos y, consiguientemente, a la producción de gases de aceite, cuya cantidad y rapidez en su desarrollo crecen sensiblemente a medida que se extiende la avería.

Primera Etapa

La caja del relé está llena de aceite, conteniendo éste los flotadores a1 y a2 móviles. Cuando, por causa de un defecto, se producen pequeñas burbujas de gas, éstas se elevan en la cuba hacia el tanque de expansión y son captadas por el relé y almacenadas en la caja, cuyo nivel de aceite baja progresivamente. El flotador superior se inclina y, cuando la cantidad de gases es suficiente, cierra los contactos (c1) que alimentan el circuito de alarma.

Segunda Etapa

En caso de no tomar medidas tras la aparición de una alarma o que, por la importancia del defecto, haya una formación tumultuosa de gas, cae el flotante a2, cerrándose c2 y produciéndose el desenganche del transformador. En caso de deterioro de gran magnitud que dé lugar a un arco en el interior de la cuba, se producirá un flujo violento de aceite hacia el tanque de expansión que cerrará el contacto c2, sacando el transformador de servicio en acción rápida, de manera tal que el transformador no se averíe por la sobrecarga.

Tanque de Expansión

Es un pequeño depósito situado en la parte superior del transformador, y sirve para recoger el aceite que excede de la cuba al aumentar éste su volumen debido a la temperatura del interior del transformador.

Conmutador de Tomas

Un tap es un selector mecánico que le sobrepone al arrollado primario puntos de conexión a lo largo del mismo, que permiten seleccionar un cierto número de espiras, de forma tal que se genere una relación de transformación variable, que permita la regulación del voltaje de salida. Usualmente son desarrollados en el lado de alto voltaje (implica baja corriente) con el objetivo de minimizar los requerimientos en los contactos.