Diagnóstico de bornas: Lo que las medidas basadas en la frecuencia revelaron en un caso de 230 kV
Cuando una borna comienza a deteriorarse internamente, las consecuencias pueden ser graves, por lo que es importante una evaluación precisa del estado.
La comprobación rutinaria de bornas fuera de línea suele centrarse en las mediciones de capacitancia y factor de potencia en el aislamiento de C1 y C2 a la frecuencia de potencia. Estas pruebas siguen siendo esenciales, pero no siempre proporcionan suficiente sensibilidad para distinguir entre la degradación del aislamiento interno y factores externos, como problemas de conexión a tierra o instalación. Esto supone un problema para los equipos de mantenimiento: un resultado anormal puede indicar un defecto real o puede indicar algo completamente distinto.
Una investigación reciente en tres bornas OIP de 230 kV muestra cómo la medida dieléctrica basada en la frecuencia proporcionó la información adicional necesaria para evaluar cada borna con mayor confianza.
Cuando los resultados de las medidas de rutina generan más preguntas que respuestas
La investigación comenzó durante la medida rutinaria de factor de potencia de tres bornas de 230 kV. Las mediciones iniciales de 50 Hz mostraron resultados normales para la fase A y la fase C, ambas dentro de los límites aceptados. Sin embargo, la fase B produjo un resultado de factor de potencia significativamente mayor, lo que indica un posible problema de aislamiento.
En esa etapa, los resultados plantearon tres cuestiones importantes. ¿La fase B estaba afectada por la degradación del aislamiento interno o el resultado anormal se debió a un problema externo, como una mala conexión a tierra? ¿Los resultados aparentemente sanos de las fases A y C eran realmente tranquilizadores? ¿O podría una de esas bornas seguir ocultando un problema de fase inicial que la prueba de 50 Hz no había revelado con claridad?
Tomar una decisión de mantenimiento basándose únicamente en esos resultados habría sido difícil. Sustituir la fase B sin comprender la causa podría haber llevado a una intervención innecesaria, mientras que asumir que las fases A y C estaban en buen estado podría haber dejado un problema en desarrollo sin detectar. Para obtener una imagen más clara del estado del aislamiento de la borna, la investigación se amplió más allá de la medición inicial de 50 Hz para incluir la medida dieléctrica basada en frecuencia.
Uso de la respuesta de frecuencia para separar diferentes problemas
La medición dieléctrica basada en frecuencia evalúa la respuesta de aislamiento en un rango de frecuencias de medida, en lugar de en un único punto. Esto proporciona una vista más detallada del estado del aislamiento, ya que los diferentes mecanismos de degradación influyen en la respuesta dieléctrica de diferentes maneras. Mediante el análisis de los valores de factor de potencia en frecuencias de 1 a 500 Hz, los ingenieros pueden identificar patrones de respuesta que apuntan a diferentes tipos de problemas.
En este caso, el análisis de respuesta en frecuencia reveló tres condiciones claramente diferentes en las tres bornas.
Fase B: Degradación del aislamiento interno
La borna de la fase B mostró un valor de factor de potencia muy alto a 1 Hz, superior al 7 % después de la corrección de temperatura. A medida que aumentó la frecuencia de la medida, el factor de potencia descendió bruscamente hacia el resultado de 50 Hz. Este patrón de respuesta característico, a menudo descrito como curva de pista de esquí, es un fuerte indicador del deterioro del aislamiento interno.
Este tipo de respuesta suele asociarse con la entrada de humedad en el aislamiento del papel o la degradación grave del aceite. La dependencia de tensión adicional observada durante las mediciones respaldó ese diagnóstico. Después de sustituir la borna de la fase B, las pruebas posteriores confirmaron que la respuesta dieléctrica anómala ya no estaba presente.
Fase A: Problema de conexión a tierra o de instalación
La borna de fase A parecía inicialmente en buen estado cuando se midió a 50 Hz. Sin embargo, la curva de respuesta de frecuencia reveló pérdidas dieléctricas elevadas a frecuencias más altas. Ese patrón sugería que el resultado anormal se debía a un factor externo, en lugar de a la degradación del aislamiento interno. En muchos casos, este tipo de respuesta indica una mala conexión a tierra entre la brida de la borna y el tanque del transformador.
Después de aplicar una banda de conexión a tierra temporal y repetir la medida, las pérdidas dieléctricas volvieron a los niveles normales. Esto confirmó que el problema estaba relacionado con la conexión a tierra, en lugar del propio sistema de aislamiento.
Fase C: Buen estado de aislamiento
La borna de la fase C produjo una curva de respuesta de frecuencia plana y estable en todo el rango de medida. El valor del factor de potencia de 1 Hz corregido por temperatura se mantuvo muy por debajo de los umbrales de investigación típicos. Esta respuesta es coherente con un aislamiento seco y sin contaminación, y una instalación correcta. En otras palabras, la medida basada en la frecuencia no solo demostró que la fase C era correcta a 50 Hz, sino que proporcionó una confirmación más fuerte de que el buje estaba en buen estado.
Lo que muestra este caso en la práctica
El valor del diagnóstico basado en la frecuencia en este caso no era simplemente que se identificara una avería. El resultado más importante fue que cada borna podía evaluarse con mayor confianza. Diego destacó explícitamente este papel de apoyo a la decisión en su revisión, enfatizando que lo importante no es que la frecuencia cambie necesariamente la decisión, sino que fortalece la información detrás de ella.
Destacan tres lecciones prácticas.
En primer lugar, los resultados de baja frecuencia pueden proporcionar una indicación más clara de la degradación del aislamiento interno que las medidas de frecuencia de línea por sí solas. Un aumento significativo del factor de potencia de aproximadamente 1 Hz suele estar asociado a la entrada de humedad o al envejecimiento avanzado del sistema de aislamiento.
En segundo lugar, la forma de la curva de respuesta en frecuencia puede ayudar a distinguir entre problemas de aislamiento internos y problemas externos, como errores de conexión a tierra o de instalación. Esa distinción es importante porque las medidas correctivas son completamente diferentes.
En tercer lugar, una respuesta estable en todo el rango de medida proporciona una confirmación más fuerte de un estado de aislamiento en buen estado que un único resultado aceptable a 50 o 60 Hz.
En conjunto, estos conocimientos permiten a los ingenieros ir más allá de la identificación de un número anormal. Ayudan a explicar la causa probable del resultado y ayudan a tomar una decisión de mantenimiento más segura.
Desde datos de diagnóstico hasta decisiones más fiables
Investigaciones como esta demuestran el valor de combinar las pruebas de aislamiento convencionales con diagnósticos basados en frecuencia. Las mediciones estándar de 50 o 60 Hz siguen siendo una parte esencial de la evaluación de bornas, pero no siempre proporcionan suficiente información por sí solas cuando los resultados no son claros. Las medidas basadas en la frecuencia amplían la vista de diagnóstico y ayudan a los ingenieros a separar la degradación del aislamiento interno de las influencias externas, al tiempo que confirman que las bornas están en buen estado con mayor confianza.
Esto mejora la calidad de las decisiones de mantenimiento, reduce el riesgo de sustituciones innecesarias y ayuda a los gestores de activos a centrar la intervención donde realmente se necesita.
El cambio de la frecuencia de la prueba no sustituye a los métodos de prueba establecidos. Refuerza la información disponible para la toma de decisiones sobre activos.
Explore el diagnóstico de bornas basado en la frecuencia
Los diagnósticos de aislamiento basados en frecuencia proporcionan una comprensión más profunda del estado de las bornas y pueden revelar problemas en desarrollo que las medidas rutinarias pueden no detectar con claridad.
Para obtener más información sobre cómo este enfoque ayuda a tomar decisiones de mantenimiento, explore cómo el sistema de medida TRAX permite realizar diagnósticos de aislamiento basados en la frecuencia en los activos de los transformadores.
