Identificación de problemas de antigüedad e instalación en un bushing de alta tensión

CASO PRÁCTICO | 1 y 500 Hz Análisis de bushings

Antecedentes

los bushings de 69 kV se instalan en un transformador de dos devanados Dyn1 de 10 MVA, 69/13,09 kV. Después de realizar el mantenimiento de los cambiadores de tomas en carga (OLTC) de este transformador de 1969, el dueño de la red eléctrica prosiguió con las mediciones eléctricas.

Resumen

Medidas generales del factor de potencia a frecuencia de línea (LF PF) del transformador:
Las pérdidas que se detectaron en los sistemas de aislamiento de devanado de alta y baja tensión a tierra (CLG y CHG) fueron superiores a las del sistema de aislamiento del interdevanado, o devanado de alta a baja tensión (CHL), del transformador. Los resultados de las medidas de LF PF con la temperatura corregida (equivalente a 20 °C)
de los componentes de aislamiento CLG y CHG se encontraban dentro de los límites aceptables (< 0,5 %), e incluso dentro de los límites establecidos para los nuevos transformadores. Sin embargo, el resultado de la medida de LF PF de CHG (0,43 %) fue aproximadamente 1,8 veces superior al resultado de LF PF de CHL (0,24 %) (Tabla 1).

Tabla 1: Resultados totales de la medida de LF PF del transformador: situación inicial

Teniendo en cuenta las recientes experiencias con el uso de las mediciones de respuesta de frecuencia del dieléctrico de banda estrecha (NB DFR) y lo útiles que son para la detección de problemas que pasan desapercibidos en las medidas de LF PF, se llevó a cabo una medida de NB DFR. Una medida de NB DFR es la medición del porcentaje de PF o de DF a diferentes frecuencias desde 1 Hz hasta 505 Hz.

Además, el especialista en mediciones llevó a cabo medidas de LF PF de C1 de 10 kV en los bushings del devanado del lado de alta tensión del transformador (Tabla 2). En la medida de LF PF, el buhshing H3 produjo resultados (medidos y con la temperatura corregida) que fueron notablemente superiores a los resultados de otros bushings del mismo transformador. En consecuencia, los bushings H1 y H2 obtuvieron una calificación correcta (G) en la medida de LF PF con la temperatura corregida, mientras que los resultados individuales de la medida de LF PF con la temperatura corregida del bushing H3 indicaron que el bushing necesitaba una evaluación del envejecimiento (A).

Los resultados de la medida también mostraron una anomalía interesante en los valores de "corrección de temperatura individual". Cuando el factor de potencia de un espécimen se mide a una temperatura que no sea de 20 °C, se utiliza un factor de corrección de temperatura (TC) para determinar el valor de LF PF de dicho espécimen a
20 °C.

Un factor ITC es un factor TC que es único para cada objeto de medida, ya que se basa en la situación específica del espécimen. Tenga en cuenta que el factor ITC del bushing H3 (~0,6) es diferente a los factores ITC establecidos para los bushings H1 y H2 (~1,04). La falta de uniformidad entre estos factores ITC es un indicador claro de que el estado del aislamiento del bushing H3 es diferente al de los bushings H1 y H2.

Investigación de la medida de C1 del bushing del transformador

Los factores ITC son mucho más precisos que los factores TC indicados en la tabla de consulta. A la hora de detectar un problema con tablas de consulta con corrección de temperatura, tenga en cuenta lo siguiente:

Si el usuario final se hubiera basado en tablas de corrección, el factor TC se habría determinado en función de la temperatura media del ambiente y del bushing. Esto habría derivado en un factor TC cercano a la unidad para todas los bushings, es decir, válido para el bushing H1 y H2, pero no para la H3.
En este caso, el bushing H3 se habría retirado debido a un valor de PF > 1 %. Sin embargo, si el bushing se hubiese medido a 10 °C en lugar de a ~ 30 °C, los resultados de las medidas de PF medidos y con corrección de temperatura de las tablas de consulta podrían haber sido lo suficientemente bajos como para que,
según los criterios de validación, se considerase una unidad normal que lleva tiempo en servicio.

Tabla 2: Resultados de la medida de C1 de los bushings del lado de alta tensión, incluidos los resultados
de LF PF a 10 kV y NB DFR a 250 V, medidos y con la temperatura corregida mediante el método ITC

Debido a los resultados de la medida de LF PF, la empresa realizó medidas de NB DFR en los bushings del lado de alta tensión. Las mediciones de 1 Hz y 505 Hz de esta medida se muestran en la Tabla 2. Estos resultados tabulares confirman el buen estado y la buena calificación de los bushings H1 y H2, pero indican que el bushing H3 debe investigarse.

Figura 1: Resultados de la medida de NB DFR de los buhings de 69 kV del lado de alta tensión

Los resultados de la medida de NB DFR de el bushing H3 (la línea azul en la Figura 1) revelaron dos características eléctricas preocupantes y la empresa sustituyó el bushing.

Un bushing en buen estado tendrá un valor de PF con corrección de temperatura ITC ≤ 1 % a 1 Hz. El resultado de la medida de PF a 1 Hz con corrección de temperatura ITC del bushing H3 fue de 7,92 % (Tabla 2).

El resultado de 1,1 % de la medida de LF PF a 10 kV (Tabla 2) y el resultado de 0,8 % de la medida de LF PF a 250 V, una tensión de medida de NB DFR típica, indicada en la Figura 1, son diferentes. Esto implica que los resultados de la medida de LF PF varían en función de la tensión.

Tabla 3: Resultados de la medida de C1 previa a la instalación del buishing H3 de repuesto nueva, LF PF
a 10 kV y NB DFR a 250 V

Antes de instalar el bushing H3 de repuesto en el transformador, se realizaron medidas de LF PF y NB DFR para confirmar su integridad. Los resultados de las medidas de LF PF y NB DFR indicaron el buen estado (G) del bushing (Tabla 3) (Figura 2).

Figura 2: Resultados de la medida de NB DFR previa a la instalación del bushing H3 de repuesto

Después de sustituir el bushing H3, la empresa repitió las medidas generales de LF PF en el transformador para observar el efecto que tuvo la sustitución del bushing H3 en las características generales de la medida de aislamiento del devanado de alta tensión (Tabla 4). Se observó una mejora considerable.

Tabla 4: Resultados generales de la medida de LF PF del transformador a 10 kV después de la sustitución
del bushing H3

Una vez corregido el problema en los resultados generales de la medida de aislamiento del devanado, el personal de la empresa complementó su procedimiento rutinario con una medida de LF PF a 10 kV del bushing H3 de repuesto instalada (Tabla 5).

Tabla 5: Resultados de la medida de C1 posterior a la instalación del bushing H3 de repuesto, LF PF a
10 kV y NB DFR a 250 V

Se realizó una medida de LF PF a 10 kV en el bushing H3 de repuesto y el resultado fue aceptable. Sin embargo, el resultado de LF PF con corrección de temperatura ITC es aproximadamente 1,5 veces superior al valor medido, mientras que los resultados de las medidas realizadas a 1 Hz y con corrección de temperatura ITC son casi los mismos. Además, el resultado de la medida de PF a 505 Hz es atípico y notablemente superior a los resultados de la medida de PF a 505 Hz de los bushings H1 y H2.

Las medidas de NB DFR del bushing H3 de repuesto revelaron una respuesta atípica, con pérdidas inusualmente altas en el rango de alta frecuencia (curva azul en la Figura 3).

Table 7.jpeg — *Figura 3: Efecto de la conexión a tierra en los resultados de la medida de NB DFR del bushing H3 de*
*repuesto*

Table 8.jpeg — *Tabla 6: Resultados de la medida de C1 posterior a la instalación del bushing H3 de repuesto, antes y*
*después de la corrección de la conexión a tierra, LFPF a 10 kV y NB DFR a 250 V*

Los datos reflejaron que la brida del bushing estaba correctamente conectada al depósito con conexión a tierra. Para comprobar si había un problema de conexión a tierra, el especialista en mediciones colocó una correa de conexión a tierra en la brida del bushing y repitió las medidas de LF PF y NB DFR (Tabla 6). Gracias a dicha correa,
se observó una mejora significativa de los resultados de la medida de LF PF y de la respuesta dieléctrica (curva verde en la Figura 3).

Debe tenerse en cuenta que el especialista en mediciones de campo no tenía experiencia previa en la detección de problemas de conexión a tierra en bridas. Cuando identificó la posible causa de esta anomalía de 505 Hz, el especialista utilizó un multímetro y midió la resistencia entre la conexión a tierra del depósito y la brida del bushing y no obtuvo ningún indicio de problemas en la resistencia. El especialista solo consiguió detectar una diferencia en el antes y el después con un instrumento de medida de cuatro terminales y baja resistencia. Esto destaca la excepcional sensibilidad de la medida de NB DFR ante los problemas de conexión a tierra en bushings.

En la Figura 5 se muestran las curvas de NB DFR del bushing H3 original, el bushing H3 de repuesto antes de la instalación, la H3 de repuesto después de la instalación con una conexión a tierra deficiente y, por último, el estado de la H3 después de que se restaurara la conexión a tierra. Esto aporta una llamativa prueba visual de lo mal que
estaba el bushing original, lo práctica que es la medida de NB DFR para llevar a cabo comprobaciones posteriores a la instalación y cómo debería ser la curva de DFR de un bushing en buen estado.

Figura 5: Curvas de medida de NB DFR del estado original y final del bushing H3

Conclusiones

La medición de LF PF es el enfoque principal para evaluar el aislamiento de alta tensión. Las diferencias significativas entre las mediciones de UST y GST pueden requerir investigación adicional. Los bushings forman parte de la medición total de GST de un transformador y, por lo tanto, pueden ser un factor en el resultado de una medida de LF PF de conexión a tierra de un nivel superior. Megger recomienda medir siempre los bushings con una toma de medida o una toma de potencial.

Las tablas de consulta de corrección de temperatura no son precisas en el caso de que el aislamiento de los bushings esté defectuoso. La única forma fiable de obtener el valor equivalente real de LF PF a 20 °C es calcular el factor ITC del espécimen.

La medida de NB DFR, en el rango de 1 Hz a 505 Hz, detecta la degradación temprana y avanzada del aislamiento del bushing.

Después de instalar un bushing, se recomienda realizar una medida de NB DFR como proceso de comprobación para detectar una posible deficiencia en la conexión a tierra.

Los resultados de la medida de PF a 1 Hz y 505 Hz de los bushings son especialmente significativos y, tal y como señala Vince Oppedisano, de Megger, son el "microscopio" de la medición del aislamiento.