IEEE Std 43-2000
(Revisión de
IEEE Std 43-1974)
IEEE Práctica recomendada para probar la
resistencia del aislamiento de maquinaria
giratoria
Patrocinador
Maquinaria eléctrica C comité
del
Sociedad de ingeniería energética IEEE
Aprobado el 6 de marzo de 2000
Junta de normas IEEE-SA
Resumen: Este documento describe el procedimiento recomendado para medir la resistencia de aislamiento de la armadura y los
devanados de campo en máquinas rotativas de 1 hp, 750 W o más. Se aplica a máquinas síncronas, máquinas de inducción, máquinas
de CC y condensadores síncronos. En este documento se incluye la teoría general de la resistencia de aislamiento (IR) y el índice de
polarización (PI), así como los factores que afectan los resultados, los procedimientos de prueba, los métodos de interpretación, las
limitaciones de la prueba y los valores mínimos recomendados.
Palabras clave: corriente de absorción, corriente de conducción, corriente de descarga, corriente capacitiva geométrica, resistencia de
aislamiento, índice de polarización, corriente de fuga superficial
The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.3 Park Avenue,
NuevaYork, NY 10016-5997, EE. UU.
Copyright © 2000 del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, Inc.
Todos los derechos reservados. Publicado el 24 de marzo de 2000. Impreso en los Estados Unidos de América.
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PDF:
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ISBN 0-7381-1925-3
SH94806
SS94806
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probar, medir, comprar, comercializar o proporcionar otros bienes y servicios relacionados con el alcance del estándar IEEE. Además, el
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estado de la técnica y los comentarios recibidos de los usuarios de la norma. Cada estándar IEEE está sujeto a revisión al menos cada fi cinco
años para revisión o reaf fi rmación. Cuando un documento es más de fi cinco años y no ha sido reaf fi rmed, es razonable concluir que su
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si tienen la última edición de cualquier estándar IEEE.
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apropiados.
Interpretaciones: Ocasionalmente pueden surgir preguntas con respecto al significado de porciones de estándares en lo que se refiere a fi c aplicaciones.
Cuando se señale a la atención del IEEE la necesidad de interpretaciones, el Instituto tomará medidas para preparar las respuestas adecuadas. Dado
que los estándares IEEE representan un consenso de todos los intereses involucrados, es importante asegurarse de que cualquier interpretación
también haya recibido la concurrencia de un equilibrio de intereses. Por esta razón, el IEEE y los miembros de sus sociedades y Comités Coordinadores
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(978) 750-8400. El permiso para fotocopiar partes de cualquier estándar individual para uso educativo en el aula también se puede obtener a través
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Introducción
(Esta introducción no forma parte de IEEE Std 43-2000, práctica recomendada de IEEE para probar la resistencia del aislamiento de maquinaria giratoria).
La medición de la resistencia del aislamiento se ha recomendado y utilizado durante más de medio siglo para evaluar el estado del aislamiento eléctrico. Mientras
que las mediciones individuales de la resistencia del aislamiento pueden tener un valor cuestionable, el registro cuidadosamente mantenido de mediciones
periódicas, acumuladas durante meses y años de servicio, tiene un valor incuestionable como medida de algunos aspectos del estado del aislamiento eléctrico.
Originalmente, en 1950, esta práctica recomendada fue publicada por la AIEE como una guía para presentar las diversas facetas asociadas con la medición y
comprensión de la resistencia del aislamiento eléctrico. La guía fue revisada en 1961 y nuevamente en 1974. Durante la década de 1970, se realizaron varios
cambios en los tipos de aislamiento utilizados en las máquinas eléctricas rotativas. Las características de resistencia de aislamiento de estos sistemas de
aislamiento más nuevos son diferentes de los sistemas más antiguos y, por lo tanto, requirieron esta revisión sustancial de la norma para medir la resistencia de
aislamiento. Otros cambios incluyen la adición de una descripción más detallada de la teoría de prueba y la eliminación de sugerencias con respecto a los
procedimientos de secado de mantenimiento para devanados más antiguos (anteriormente Anexo A). Las recomendaciones para los procedimientos de
mantenimiento están fuera del alcance de este documento. Con esta publicación como práctica recomendada, el IEEE presenta y recomienda la medición de la
resistencia del aislamiento eléctrico como un factor importante para monitorear el estado del aislamiento eléctrico en maquinaria rotativa. y por lo tanto requirió
esta revisión sustancial de la norma para medir la resistencia del aislamiento. Otros cambios incluyen la adición de una descripción más detallada de la teoría de
prueba y la eliminación de sugerencias con respecto a los procedimientos de secado de mantenimiento para devanados más antiguos (anteriormente Anexo A).
Las recomendaciones para los procedimientos de mantenimiento están fuera del alcance de este documento. Con esta publicación como práctica recomendada,
el IEEE presenta y recomienda la medición de la resistencia del aislamiento eléctrico como un factor importante para monitorear el estado del aislamiento eléctrico en maquinaria rotativa. y por lo
Esta práctica recomendada describe la teoría, el procedimiento y la interpretación de la prueba de resistencia de aislamiento. Está destinado a lo
siguiente:
- Personas u organizaciones que fabrican máquinas rotativas.
- Personas u organizaciones responsables de la aceptación de nuevas máquinas rotativas.
- Individuos u organizaciones que prueban y mantienen máquinas rotativas.
- Personas u organizaciones que operan máquinas rotativas.
Esta práctica recomendada está diseñada para ayudar a organizaciones e individuos
- Evaluar el estado del aislamiento eléctrico utilizado en máquinas rotativas.
- Determinar si el aislamiento eléctrico de una máquina giratoria es adecuado para volver al servicio.
- Determinar si el aislamiento eléctrico de una máquina giratoria es adecuado para pruebas de alto potencial.
Esta práctica recomendada está destinada a satisfacer los siguientes objetivos:
un)
Promover la coherencia de los procedimientos e interpretaciones de pruebas de aislamiento
segundo)Proporcionar información útil sobre la aplicación adecuada de la prueba de resistencia de aislamiento.
C)
Proporcionar información útil sobre la teoría técnica de las pruebas de resistencia de aislamiento.
La revisión de esta práctica recomendada fue preparada por un grupo de trabajo del Subcomité de Materiales del Comité de
Maquinaria Eléctrica de la IEEE Power Engineering Society. El personal del grupo de trabajo fue
Vicki Warren, Silla
Larry Rodland
David Schump
William Bartley
Alan M. Iverson
Thomas Bishop
Robert Draper
Guanzhong Gao
Ken Jackson
Wayne Johnson
Chaman L. Kaul
Greg C. Stone
Trilok C. Garg
Walter Martiny
James Grant
WilliamMcDermid
George Stranovsky
Chuck Wilson
Gary Grif fi th
Charles Millet
Beant Nindra
Gary Heuston
Susan Soergel
John Wilson
Daniel I. Young *
Madan Rana
* Presidente Emérito
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iii
Los siguientes miembros del comité de votación votaron sobre esta práctica recomendada:
Vaino Aare
Thomas J. Hammons
William B. Penn
Edwin Averill
Roy L. Balke
Richard A. Huber
Alan M. Iversen
Madan Rana
Robert H. Rehder
William H. Bartley
Kevin D. Becker
Karl W. Berger
Chaman L. Kaul
Laurence Rodland
Rigs por Kavanaugh
Charles M. Rowe
Tim Keck
David E. Schump
Thomas H. Bishop
Stephen B. Kuznetsov
Manoj R. Shah
Paul G. Cummings
Paul L. Dandeno
Peter H. Landrieu
Walter J. Martiny
John Shea
James H. Dymond
Ken Stenroos
Franklin T. Emery
William R. McCown
WilliamMcDermid
Lloyd McSparran
Jorge Fernández-Daher
Edward J. Michaels
Guanzhong Gao
JR Michalec
Trilok C. Garg
Charles Millet
Paul Dieter Wagner
Vicki Warren
Nirmal K. Ghai
Brian EB Gott
James Grant
Franklin H. Novios
Bal K. Gupta
Gerhard J. Neidhoefer
Richard F. Weddleton
Nils E. Nilsson
Charles A. Wilson
John Wilson
James S. Edmonds
Beant S. Nindra
JL Oldenkamp
James A. Oliver
Howard B. Hamilton
Jan Stein
Greg C. Stone
James E. Timperley
Paul Vollmar
Edward J. Woods
Daniel I. Young
Martin Zgraggen
los fi Las condiciones finales para la aprobación de esta norma se cumplieron el 6 de marzo de 2000. Esta norma fue aprobada condicionalmente por
la Junta de Normas IEEE-SA el 30 de enero de 2000, con los siguientes miembros:
Richard J. Holleman, Silla
Donald N. Heirman, Vicepresidente
Judith Gorman, Secretario
Satish K. Aggarwal
James H. Gurney
Dennis Bodson
Lowell G. Johnson
Louis-François Pau
Ronald C. Petersen
Mark D. Bowman
Robert J. Kennelly
Gerald H. Peterson
James T. Carlo
John B. Posey
Jay Forster *
EG "Al" Kiener Joseph L.
Koep fi dedo *
L. Bruce McClung
Daleep C. Mohla
Rubén D. Garzón
Robert F. Munzner
Donald W. Zipse
Gary R. Engmann
Harold E. Epstein
Gary S. Robinson
Akio Tojo
Hans E. Weinrich
* Miembro Emérito
También se incluye el siguiente enlace sin derecho a voto de la Junta de Normas IEEE-SA:
Robert E. Hebner
Noelle D. Humenick
Editor de proyectos de estándares IEEE
iv
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Contenido
1.
Visión general................................................. .................................................. ........................................... 1
1.1 Alcance ................................................ .................................................. .......................................... 1
1.2 Propósito ................................................ .................................................. ....................................... 1
2.
Referencias ................................................. .................................................. ......................................... 2
3.
Definiciones ................................................. .................................................. ......................................... 3
4.
Consideraciones de seguridad ................................................ .................................................. ......................... 3
5.
Resistencia de aislamiento — teoría general ............................................. .................................................. ... 4
5.1 Componentes de la corriente continua medida ........................................... ..................................... 4
5.2 Características de la corriente continua medida ........................................... .................................. 6
5.3 Lecturas de resistencia de aislamiento .............................................. .................................................. ...... 6
5.4 Lecturas del índice de polarización .............................................. .................................................. .......... 7
5.5 Corriente de descarga ............................................... .................................................. ........................ 8
6.
Factores que afectan la resistencia del aislamiento .............................................. .................................................. .8
6.1 Efecto de la condición de la superficie ............................................. .................................................. ............ 8
6.2 Efecto de la humedad .............................................. .................................................. ........................ 9
6.3 Efecto de la temperatura .............................................. .................................................. ................... 9
6.4 Efecto de la magnitud del voltaje de prueba ............................................ .................................................. .. 11
6.5 Efecto de la carga existente en las medidas de resistencia del devanado ......................................... ....... 12
7.
Condiciones para medir la resistencia de aislamiento ............................................. .................................... 12
8.
Conexiones de bobinado para pruebas de resistencia de aislamiento ............................................ .............................. 12
9.
Métodos de medición de la resistencia del aislamiento ............................................. ......................................... 13
9.1 Medición directa ............................................... .................................................. .................. 13
9.2 Medida calculada ............................................... .................................................. ........... 13
10.
Precauciones................................................. .................................................. ...................................... 13
11.
Interpretación de los resultados de las pruebas de resistencia de aislamiento e índice de polarización ......................................... 14
11.1 Supervisión del estado del aislamiento .............................................. .................................................. 14
11.2 Idoneidad para la operación o prueba continua ........................................... ................................. 14
11.3 Limitaciones de la prueba de resistencia de aislamiento ........................................... .................................... 15
12.
Valor mínimo recomendado de índice de polarización y resistencia de aislamiento ............................... 15
12.1 Valores mínimos ............................................... .................................................. ....................... 15
12.2 Índice de polarización ............................................... .................................................. ..................... 15
12.3 Resistencia de aislamiento ............................................... .................................................. .................. dieciséis
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v
Anexo A (informativo) —Variantes en el índice de polarización ........................................ ....................................... 18
Anexo B (informativo) —Prueba de voltaje directo versus voltaje alterno ....................................... ........................ 19
Anexo C (informativo) —Regulación en fuentes de alimentación utilizadas para
medición de la resistencia de aislamiento ............................................... ................................................ 20
vi
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Práctica recomendada por IEEE para probar la
resistencia del aislamiento de maquinaria
giratoria
1. Información general
1.1 Alcance
Este documento describe un procedimiento recomendado para medir la resistencia de aislamiento del inducido y
fi devanados de campo en máquinas rotativas de 1 hp, 750 W o más. Se aplica a máquinas síncronas, máquinas de inducción,
máquinas de CC y condensadores síncronos. No se aplica a máquinas de potencia fraccionada.
El documento también describe las características típicas de resistencia de aislamiento de los devanados de máquinas giratorias y cómo estas
características indican la condición del devanado. Recomienda valores mínimos aceptables de resistencia de aislamiento para bobinados de máquinas
rotativas de CA y CC.
Otros estándares IEEE que incluyen información sobre la medición de la resistencia de aislamiento se enumeran en la Cláusula 2.
1.2 Propósito
El propósito de esta práctica recomendada es
un)
Delaware fi ne pruebas de resistencia de aislamiento e índice de polarización del devanado de una máquina giratoria.
segundo)Revise los factores que afectan o cambian las características de resistencia del aislamiento.
C)
Recomendar condiciones de prueba uniformes.
re)
Recomendar métodos uniformes para medir la resistencia del aislamiento con precauciones para evitar resultados erróneos.
mi)
Proporcionar una base para interpretar los resultados de la prueba de resistencia de aislamiento para estimar la idoneidad del devanado para el
servicio o para una prueba de sobretensión. En particular, esta norma describe los problemas de aislamiento típicos detectados por la prueba de
resistencia de aislamiento.
F)
Presentar los valores mínimos aceptables de resistencia de aislamiento y los índices de polarización para varios tipos de
máquinas rotativas.
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IEEE
Estándar 43-2000
PRÁCTICA RECOMENDADA POR IEEE PARA PROBAR EL AISLAMIENTO
2. Referencias
Esta práctica recomendada se utilizará junto con las siguientes publicaciones. Cuando las siguientes normas sean reemplazadas
por una revisión aprobada, se aplicará la revisión.
ASTM D257-99 Métodos de prueba estándar para resistencia a CC o conductancia de materiales aislantes. 1
Terminología estándar ASTM D1711-99 relacionada con el aislamiento eléctrico.
Especificación estándar de ASTM F855-97e1 fi cationes para puestas a tierra de protección temporales que se utilizarán en líneas y equipos eléctricos
desenergizados.
IEC 60085-1: 1984, evaluación térmica y clasificación fi catión de aislamiento eléctrico. 2
IEEE Std 56-1977 (Reaff 1991), Guía IEEE para el mantenimiento del aislamiento de maquinaria rotativa de corriente alterna grande
(10000 kVA y más). 3, 4
IEEE Std 62-1995, Guía IEEE para pruebas de campo de diagnóstico de aparatos de energía eléctrica — Parte 1: Transformadores, reguladores y reactores de
energía llenos de aceite.
IEEE Std 67-1990 (Reaff 1995), Guía IEEE para la operación y mantenimiento de generadores de turbina.
IEEE Std 95-1977 (Reaff 1991), práctica recomendada de IEEE para pruebas de aislamiento de maquinaria rotativa de CA grande con alto
voltaje directo. 5
IEEE Std 118-1978 (Reaff 1992), Código de prueba estándar IEEE para mediciones de resistencia.
IEEE Std 432-1992 (Reaff 1998), IEEE Guide for Insulation Maintenance for Rotating Electric Machinery (5 hp a menos de 10 000
hp).
IEEE Std 433-1974 (Reaff 1991), práctica recomendada de IEEE para pruebas de aislamiento de maquinaria rotativa de CA grande con alto
voltaje a muy baja frecuencia.
IEEE Std 434-1973 (Reaff 1991), Guía IEEE para la evaluación funcional de sistemas de aislamiento para grandes máquinas de alto voltaje.
IEEE Std 492-1999 Guía IEEE para el funcionamiento y mantenimiento de hidrogeneradores.
IEEE Std 510-1983 (Reaff 1992), Prácticas recomendadas de IEEE para la seguridad en pruebas de alto voltaje y alta potencia.
1
Las publicaciones de ASTM están disponibles en la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, EE. UU.
(Http://www.astm.org/).
2 Las publicaciones de IEC están disponibles en el Departamento de Ventas de la Comisión Electrotécnica Internacional, Case Postale 131, 3, rue de Varembé, CH-1211, Genève 20,
Suiza / Suisse (http://www.iec.ch/). Las publicaciones de IEC también están disponibles en los Estados Unidos en el Departamento de Ventas, Instituto Nacional Estadounidense de
Estándares, 11 West 42nd Street, 13th Floor, NewYork, NY 10036, EE. UU.
3
Actualmente en revisión.
4
Las publicaciones de IEEE están disponibles en el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, 445 Hoes Lane, PO Box 1331, Piscataway, NJ 08855-1331, EE. UU.
(Http://www.standards.ieee.org/).
5
2
Actualmente en revisión.
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IEEE
RESISTENCIA DE MAQUINARIA GIRATORIA
Estándar 43-2000
3. De fi niciones
Para los propósitos de esta práctica recomendada, los siguientes términos y fi Se aplican las condiciones. Se debe hacer referencia al Diccionario IEEE de
términos eléctricos y electrónicos para obtener términos que no fi ned en esta cláusula.
3.1 corriente de absorción (polarización) ( yo UN): Corriente resultante de la polarización molecular y la deriva de electrones, que decae con el tiempo
de aplicación de voltaje a una tasa decreciente desde un valor inicial comparativamente alto.
valor a casi cero, y depende del tipo y condición del material de unión utilizado en el sistema de aislamiento.
3.2 corriente de conducción ( yo GRAMO): Una corriente que es constante en el tiempo, que pasa a través del aislamiento a granel desde la superficie conectada a
tierra hasta el conductor de alto voltaje, y que depende del tipo de material de unión utilizado en
el sistema de aislamiento.
3.3 efecto de electroendosmosis: Un fenómeno que se observa ocasionalmente, más a menudo en devanados antiguos, cuando, en presencia de humedad,
se pueden obtener diferentes valores de resistencia de aislamiento cuando se invierte la polaridad de los cables del probador. Por lo general, para los
devanados húmedos más antiguos, la resistencia de aislamiento para la polaridad inversa, donde el cable de tierra está conectado al devanado y el cable de
voltaje negativo a tierra, es mucho mayor que para la polaridad normal.
3.4 resistencia de aislamiento ( IR t): La capacidad del aislamiento eléctrico de un devanado para resistir corriente continua. El cociente de voltaje directo
aplicado de polaridad negativa dividido por la corriente a través del aislamiento de la máquina,
corregido a 40 ° C, y tomado en un speci fi ed timet) desde el inicio de la aplicación de voltaje. La aplicación de voltaje
el tiempo suele ser de 1 min ( IR1) o 10 min ( IR 10), sin embargo, se pueden utilizar otros valores. Convenciones unitarias: se asume que los valores de 1
a 10 están en minutos, los valores de 15 y mayores se asumen en segundos.
3.5 corriente capacitiva geométrica ( yo C): Una corriente reversible de magnitud comparativamente alta y corta duración, que decae
exponencialmente con el tiempo de aplicación de voltaje, y que depende de la
resistencia del instrumento de medición y la capacitancia geométrica del devanado.
3.6 índice de polarización (Pi t 2 / t 1): Variación del valor de la resistencia de aislamiento con el tiempo. El cociente de
la resistencia de aislamiento en el momento ( t 2) dividido por la resistencia de aislamiento en el momento ( t
1).
Si veces t 2 y t 1 no son específicos fi ed, se
supone que son 10 min y 1 min, respectivamente. Convenciones de unidad: valores de 1 a 10
se asume que están en minutos, los valores de 15 y mayores se asumen en segundos (p. ej., Pi 60/15 se refiere a
IR
Años 60 /
IR 15 s).
3.7 corriente de fuga superficial ( yo L): Una corriente que es constante con el tiempo y que generalmente existe sobre la superficie de las espiras finales
del devanado del estator o entre los conductores expuestos y el cuerpo del rotor en aislamiento.
bobinados del rotor. La magnitud de la corriente de fuga superficial depende de la temperatura y la cantidad de material conductor, es
decir, humedad o contaminación en la superficie del aislamiento.
4. Consideraciones de seguridad
La prueba de resistencia de aislamiento implica la aplicación de altos voltajes directos a los devanados de la máquina. Estos devanados tienen
propiedades capacitivas e inductivas que pueden generar peligros que pueden no ser evidentes. No es posible cubrir todos los aspectos de seguridad en
esta práctica recomendada y el personal de prueba debe consultar IEEE Std 510-1983; 6 ASTM F855-97e1; manuales de instrucciones de los fabricantes;
y regulaciones sindicales, empresariales y gubernamentales.
6
La información sobre las referencias se puede encontrar en la Cláusula 2.
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IEEE
Estándar 43-2000
PRÁCTICA RECOMENDADA POR IEEE PARA PROBAR EL AISLAMIENTO
Antes de realizar cualquier prueba, se debe descargar el aislamiento del devanado. No es seguro comenzar la prueba antes de que la corriente de
descarga sea cero y no haya voltaje de retorno discernible (menos de aproximadamente 20 V) después de que se quita la tierra. Una vez completada
la prueba, el devanado debe descargarse a través de una resistencia adecuada, dimensionada para limitar la corriente instantánea a 1 A. Se
recomienda un tiempo mínimo de descarga, que es igual a cuatro veces la duración de la aplicación de voltaje. Este intervalo de tiempo se basa en
R ( resistador),
L ( inductivo), C ( geométrica capacitiva), y características de absorción del circuito durante la carga (tiempo de aplicación de la tensión) y
descarga (tiempo transcurrido desde la retirada de la fuente de tensión y posterior puesta a tierra del devanado bajo prueba). Es importante
recordar que la prueba no se completa hasta que se descarga el devanado y no hay voltaje discernible. Se recomienda que las pruebas
posteriores de CA de alto potencial no se lleven a cabo hasta que el devanado esté completamente descargado.
Durante el período de prueba, se deben tomar todas las medidas de seguridad apropiadas para los voltajes que se utilizan. Para tensiones de prueba de 5000 V y
superiores, el cable entre el equipo de prueba y el devanado debe estar debidamente aislado y separado de la tierra; de lo contrario, las corrientes de fuga de
superficie y la pérdida de corona pueden introducir errores en los datos de prueba. Por razones de seguridad y para evitar medir corrientes parásitas, los cables
pueden estar blindados.
Es obligatorio restringir el acceso del personal a los altos voltajes. Se recomienda el uso de equipo de protección personal, así como el uso de
palos
calientes, escaleras aisladas, etc. Si es accesible, la fase neutra y los extremos de línea de cada devanado deben conectarse juntos durante la
prueba para minimizar el efecto de sobretensión de alta tensión. fl ecciones que pueden resultar de una falla de bobinado.
Las medidas de seguridad descritas no son en modo alguno exclusivas. Estos están destinados solo a indicar la naturaleza de los peligros
involucrados. Es responsabilidad de los usuarios del equipo de prueba determinar completamente los posibles peligros involucrados en la
prueba, proteger al personal de daños y eliminar el riesgo de daño al equipo.
5. Resistencia del aislamiento: teoría general
La resistencia de aislamiento del devanado de una máquina giratoria es función del tipo y condición de los materiales aislantes utilizados, así como
de su técnica de aplicación. En general, la resistencia del aislamiento varía proporcionalmente con el espesor del aislamiento e inversamente con el
área de la superficie del conductor.
La interpretación de las mediciones de resistencia de aislamiento de los devanados de la máquina y los valores mínimos recomendados de índice de
polarización y resistencia de aislamiento se describen en la Cláusula 11 y la Cláusula 12, respectivamente.
5.1 Componentes de la corriente continua medida
Por de fi nición, la resistencia del aislamiento es el cociente del voltaje directo aplicado a través del aislamiento
dividido por la corriente resultante total en un momento dado. La corriente resultante total ( yo T) es la suma de cuatro corrientes diferentes: fuga
superficial ( yo L), capacitancia geométrica yo C), conductancia yo GRAMO), y absorción ( yo UN).
En la Figura 1 se muestra un circuito equivalente para las diversas corrientes en una prueba de resistencia de aislamiento.
La corriente de capacitancia geométrica ( yo C) Por lo general, no afecta las medidas, ya que desaparece cuando el fi la primera lectura se
toma a 1 min.
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IEEE
RESISTENCIA DE MAQUINARIA GIRATORIA
Estándar 43-2000
Figura 1: circuito equivalente que muestra las cuatro corrientes monitoreadas durante un aislamiento
prueba de resistencia
La corriente de absorción ( yo UN) o la corriente de polarización decae a un ritmo decreciente. La relación entre la corriente y el tiempo es una función de potencia,
que se muestra en la Ecuación (1). Puede trazarse en un gráfico log-log como una línea recta.
(1)
yo A = Kt - norte
dónde
yo UN
es corriente de absorción,
K
t
es una función del sistema de aislamiento particular y la tensión de prueba aplicada, es el tiempo de la
norte
es una función del sistema de aislamiento particular.
tensión continua aplicada,
de los materiales de impregnación porque las moléculas
La corriente de absorción tiene dos componentes. los fi El primer componente se debepolarización
a
orgánicas, como epoxi, poliéster y asfalto, tienden a cambiar de orientación en presencia de una corriente eléctrica directa. fi vejez. Dado que estas moléculas
tienen que esforzarse contra las fuerzas de atracción de otras moléculas, por lo general se necesitan varios minutos después de la aplicación del fi campo para
que las moléculas se reorienten y, por lo tanto, para que la energía de polarización suministrada por la corriente se reduzca a casi cero. Un segundo
componente de la corriente de absorción se debe a la deriva gradual de electrones e iones a través de la mayoría de los materiales orgánicos. Estos
electrones e iones se desplazan hasta que se convierten enatrapado en las superficies de mica que se encuentran comúnmente en los sistemas de
aislamiento de máquinas giratorias. Por lo general, para el aislamiento de máquinas rotativas limpio y seco, la resistencia del aislamiento entre
aproximadamente 30 sy unos minutos está determinada principalmente por la corriente de absorción.
Dado que la corriente de absorción es una propiedad del material de aislamiento y la temperatura del devanado, una especificación fi c La corriente de absorción no
es buena ni mala. En los sistemas de aislamiento fabricados desde aproximadamente 1970 (generalmente
poliéster termoendurecible o epoxi unido), el valor del exponente
norte de la corriente de absorción, yo A = Kt -norte, es diferente de los materiales
termoplásticos más antiguos (aglutinados con asfalto o goma laca). Esto no implica que más
los materiales de aislamiento modernos son mejor porque la corriente de absorción es menor y la resistencia de aislamiento resultante es mayor. Por
ejemplo, el polietileno esencialmente no tiene corriente de absorción, pero debido a sus limitaciones térmicas, sería completamente inadecuado para su
aplicación en la mayoría de las máquinas rotativas.
La corriente de conducción ( yo GRAMO) en sistemas de aislamiento de poliéster y epoxi-mica bien adheridos es esencialmente cero, a menos que el
aislamiento se haya saturado de humedad. Sistemas de aislamiento más antiguos, como asfalto-mica
o shellac mica-folium pueden tener una corriente de conducción natural y más alta debido a la conductividad de las cintas que respaldan la mica.
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IEEE
PRÁCTICA RECOMENDADA POR IEEE PARA PROBAR EL AISLAMIENTO
Estándar 43-2000
La corriente de fuga superficial ( yo L)es constante en el tiempo. Una corriente de fuga en la superficie alta, es decir, una resistencia de aislamiento baja,
generalmente es causada por la humedad o algún otro tipo de contaminación parcialmente conductora presente en
la máquina.
5.2 Características de la corriente continua medida
Comparar el cambio en la resistencia de aislamiento o la corriente total con la duración de la aplicación de voltaje de prueba puede ser útil para
evaluar la limpieza y sequedad de un devanado. Si los devanados están contaminados
o mojado, la corriente total ( yo T) será aproximadamente constante con el tiempo, ya que
yo L y / o yo G ( ver Figura 2)
ser mucho mayor que la corriente de absorción ( yo UN). Si los devanados están limpios y secos, la corriente total ( yo T) normalmente disminuirá con el
tiempo (ver Figura 3), ya que la corriente total está dominada por la absorción (es decir, polar-
ización) actual ( yo UN).
Figura 2 — Tipos de corrientes para un aislamiento asfáltico-mica
5.3 Lecturas de resistencia de aislamiento
La medición de la resistencia del aislamiento constituye una prueba de voltaje directo y debe restringirse a un valor apropiado para la clasificación de voltaje
del devanado y la condición básica del aislamiento. Esto es particularmente importante en el caso de máquinas pequeñas de bajo voltaje o devanados
húmedos. Si la tensión de prueba es demasiado alta, la tensión de prueba aplicada puede sobrecargar el aislamiento y provocar una falla en el aislamiento.
Las pruebas de resistencia de aislamiento generalmente se realizan a voltajes continuos constantes de 500–10 000 V con polaridad negativa. Se prefiere la
polaridad negativa para adaptarse al fenómeno de electroendosmosis. Las pautas para los voltajes de prueba se presentan en la Tabla 1. Las lecturas de la
resistencia de aislamiento se toman después de que se ha aplicado el voltaje directo de prueba durante 1 min.
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Figura 3 — Tipos de corrientes para un aislamiento de epoxi-mica
con una corriente de fuga superficial relativamente baja y sin corriente de conductancia
Tabla 1 — Pautas para los voltajes de CC que se deben aplicar durante la prueba de resistencia de aislamiento
Bobinado nominal
Prueba de resistencia de aislamiento
voltaje directo (V)
voltaje (V) un
<1000
un
500
1000-2500
500–1000
2501–5000
1000-2500
5001-12 000
2500–5000
> 12 000
5000-10 000
Voltaje nominal de línea a línea para máquinas de CA trifásicas, voltaje de línea
a tierra para máquinas monofásicas y voltaje directo nominal para máquinas de
CC o devanados de campo.
5.4 Lecturas del índice de polarización
La resistencia de aislamiento medida generalmente aumentará rápidamente cuando el voltaje es fi primero se aplica y luego se aproxima gradualmente a un valor
relativamente constante a medida que pasa el tiempo (ver Figura 4). Las lecturas de un devanado seco en buenas condiciones pueden continuar aumentando
durante horas con una tensión de prueba constante aplicada continuamente. Para los tipos de aislamiento más antiguos, generalmente se alcanza un valor
razonablemente estable en 10 a 15 minutos. Tipos modernos de fi El alambre revestido con película, así como los devanados del estator con aislamiento de
epoxi-mica o poliéster-mica, pueden acercarse a un valor constante de resistencia de aislamiento en 4 minutos o menos. Si el devanado está húmedo o sucio, por
lo general se alcanzará un valor estable bajo 1 min o 2 min después de aplicar el voltaje de prueba.
El índice de polarización es normalmente de fi ned como la relación del valor de resistencia de 10 min IR
( 10) al 1 min
valor de resistencia ( IR 1). ( Consulte el Anexo A para conocer el uso de otros valores.) El índice de polarización es indicativo de la pendiente de la curva
característica (consulte la Figura 4) y se puede utilizar para evaluar la condición de aislamiento (consulte
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Cláusula 11 y Cláusula 12). Para proporcionar una mayor precisión alrededor del punto de 1 minuto y permitir que los datos se tracen en papel de
registro, también es común tomar lecturas en otros intervalos, como 15 s, 30 s, 45 s, 1 min,
1,5 min, 2 min, 3 min, 4 min,… y 10 min.
Figura 4 — Medidas típicas de resistencia de aislamiento para tres máquinas diferentes
5.5 Corriente de descarga
Después de eliminar el voltaje directo aplicado, se debe proporcionar un circuito de descarga adecuado (consulte la Cláusula 4). La corriente de descarga
se manifiesta en dos componentes:
un)
Un componente de corriente de descarga capacitiva, que decae casi instantáneamente, dependiendo de la resistencia de descarga.
segundo)La corriente de descarga de absorción, que pasará de un valor inicial alto a casi cero con las mismas características que la corriente de
carga inicial pero con la polaridad opuesta. Esta descomposición puede tardar más de 30 minutos, dependiendo del tipo de aislamiento y
el tamaño de la máquina de la muestra de prueba.
6. Factores que afectan la resistencia del aislamiento
6.1 Efecto de la condición de la superficie
La corriente de fuga superficial ( yo L)depende de materias extrañas, como aceite y / o polvo de carbón, en las superficies de bobinado fuera de la ranura. La
corriente de fuga superficial puede ser significativa fi ligeramente más alto en turbinas grandes
rotores de generadores y máquinas de CC, que tienen superficies de fuga expuestas relativamente grandes. También puede haber
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un aumento en la corriente de fuga superficial en máquinas en las que se ha aplicado un recubrimiento de control de tensión a los devanados de extremo.
El polvo (o las sales) en las superficies de aislamiento, que normalmente no son conductoras cuando están secas, pueden volverse parcialmente conductoras
cuando se exponen a la humedad o al aceite y, por lo tanto, pueden reducir la resistencia del aislamiento. Si la resistencia del aislamiento o el índice de
polarización se reducen debido a la contaminación, generalmente se pueden restaurar a un valor aceptable mediante la limpieza y el secado.
6.2 Efecto de la humedad
Independientemente de la limpieza de la superficie del devanado, si la temperatura del devanado es igual o inferior al punto de rocío del aire ambiente, fi Puede
formarse una película de humedad en la superficie del aislamiento, lo que puede reducir la resistencia del aislamiento o el índice de polarización. El efecto
es más pronunciado si la superficie también está contaminada o si hay grietas en el aislamiento. Tenga en cuenta que los efectos de la contaminación por
humedad en un devanado sano no deben impedir la obtención de lecturas aceptables.
Algunos tipos de sistemas de aislamiento de bobinado más antiguos son higroscópicos (absorben fácilmente el agua) y la humedad puede entrar en
el cuerpo del aislamiento desde el aire ambiente húmedo. Esto es particularmente cierto para los viejos materiales aislantes asfáltico-mica y shellac
mica-folio, así como para algunas tiras aislantes utilizadas entre conductores de cobre no aislados en grandes rotores de turbinas generadoras. La
humedad absorbida aumenta la
corriente de conducción yo GRAMO) y signi fi reduce considerablemente la resistencia del aislamiento.
Las máquinas en servicio suelen estar a una temperatura superior al punto de rocío. Cuando se van a realizar pruebas en una máquina que ha estado en servicio,
las pruebas deben realizarse antes de que la temperatura del devanado de la máquina descienda por debajo del punto de rocío.
Las máquinas que están fuera de servicio (sin calefactores portátiles) se prueban con frecuencia cuando la temperatura del devanado está por debajo del punto
de rocío y puede tener un efecto significativo. fi lecturas de resistencia de aislamiento e índice de polarización ligeramente más bajas de lo esperado debido a la
contaminación por humedad (ver Cláusula 11). Puede ser necesario secar estas máquinas para obtener lecturas aceptables antes de volver a ponerlas en
servicio o realizar pruebas de alto voltaje. Para los procedimientos de secado apropiados, consulte con el fabricante del equipo. El historial de la máquina, las
inspecciones visuales y otros resultados de las pruebas pueden ayudar a evaluar el riesgo potencial de volver a poner en servicio una máquina con baja
resistencia de aislamiento y / o lecturas de índice de polarización debido a la contaminación por humedad. Eso
Se recomienda que una máquina con bajo PI e IR 1 lecturas no someterse a más pruebas de alto voltaje.
6.3 Efecto de la temperatura
6.3.1 Teoría general
El valor de la resistencia de aislamiento para un sistema dado, en cualquier momento dado, varía inversamente, sobre una base exponencial, con la
temperatura del devanado. Existe un contraste entre la dependencia de la temperatura de la resistividad en metales y materiales no metálicos,
especialmente en buenos aislantes. En los metales, donde hay numerosos electrones libres, una temperatura más alta introduce una mayor agitación
térmica, lo que reduce la trayectoria libre media del movimiento de los electrones con la consiguiente reducción de la movilidad de los electrones y un
aumento de la resistividad. Sin embargo, en los aisladores, un aumento de temperatura suministra energía térmica, lo que libera portadores de carga
adicionales y reduce la resistividad. Esta variación de temperatura afecta a todos los componentes actuales identi fi ed en
5.1 excepto por la corriente capacitiva geométrica. El valor de resistencia de aislamiento de un devanado depende de la temperatura del devanado y del
tiempo transcurrido desde la aplicación del voltaje. La masa térmica de la máquina que se está probando es generalmente tan grande que el diferencial
de temperatura del devanado entre las lecturas de 1 min y 10 min de la resistencia de aislamiento es insignificante, excepto para las mediciones durante
un secado a la corriente nominal. Para evitar los efectos de la temperatura en el análisis de tendencias, las pruebas posteriores deben realizarse cuando
el devanado esté cerca de la misma temperatura que la prueba anterior. Sin embargo, si el temperamento del bobinado
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Si la temperatura no se puede controlar de un tiempo de prueba a otro, se recomienda que todos los valores de prueba de aislamiento se corrijan a una
temperatura base común de 40 ° C usando la ecuación (2). Aunque el valor corregido es una aproximación, esto permite una comparación más
significativa de los valores de resistencia de aislamiento obtenidos a diferentes temperaturas.
La corrección se puede hacer usando la Ecuación (2):
(2)
RC=KT RT
dónde
RC
KT
es la resistencia de aislamiento (en megaohmios) corregida a 40 ° C, es el coeficiente de temperatura de resistencia de aislamiento fi cient
a temperatura T ° C (de 6.3.2 o 6.3.3), es la resistencia de aislamiento medida (en megaohmios) a temperatura T ° C.
RT
Para temperaturas de bobinado por debajo del punto de rocío, es dif fi culto para predecir el efecto de la condensación de humedad en la superficie, por
lo tanto, un intento de corregir a 40 ° C para el análisis de tendencias introduciría un error inaceptable. En tales casos, se recomienda que el historial de
la máquina probada en condiciones similares sea el factor predominante para determinar la idoneidad para volver al servicio. Sin embargo, dado que la
contaminación por humedad normalmente reduce la resistencia del aislamiento y / o las lecturas del índice de polarización, es posible corregir a 40 ° C
para comparación con los criterios de aceptación (ver Cláusula 12).
No existe un medio eficaz para convertir la resistencia de aislamiento medida bajo una especificación fi c humedad a la resistencia del aislamiento que
se produciría con una humedad diferente.
6.3.2 Medidas de campo para determinar K T
El método recomendado para obtener datos para una resistencia de aislamiento frente a la curva de temperatura del devanado es realizar mediciones a
varias temperaturas del devanado, todas por encima del punto de rocío, y graficar los resultados en una escala semilogarítmica. Cuando se utiliza una
escala logarítmica para la resistencia de aislamiento y una escala lineal para la temperatura, los puntos de prueba deben aproximarse a una línea recta
que se puede extrapolar para obtener la
valor corregido a los 40 ° C.
6.3.3 Aproximación de K T
Si se desconocen los efectos de la temperatura en el sistema de aislamiento bajo prueba, un valor aproximado para la temperatura
coef de peratura fi cientK T puede obtenerse utilizando la Figura 5 para reducir a la mitad la resistencia para cada +10 ° Incremento de C. Tenga en cuenta que
esto es solo una aproximación y no debe usarse para calcular la resistencia de aislamiento en
diferenciales de temperatura de 40 ° C o signi fi Pueden producirse errores de canto.
NOTA: la resistencia de aislamiento se reduce a la mitad para 10 ° El aumento de C en la temperatura se basa en pruebas de algunos de los sistemas de aislamiento de finales de la
década de 1950 y puede no ser estrictamente cierto para todos los sistemas de aislamiento. Las mediciones más recientes han indicado
calculó un factor de corrección para reducir a la mitad la resistencia de aislamiento en el rango de 5-20 ° C.Una variación en el K T factor puede conducir a signi fi No puedo errores
en R C magni fi ed por el diferencial entre la temperatura del devanado y 40 ° C.
K T también se puede aproximar para reducir a la mitad la resistencia de aislamiento para un 10 ° C aumento de la temperatura del devanado mediante la
aplicación de la ecuación (3).
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Figura 5 — Coef de resistencia de aislamiento aproximado fi cient, K T, para reducir a la mitad el aislamiento
por 10 ° C aumento de temperatura
Por ejemplo, si la temperatura del devanado en el momento de la prueba era 35 ° C, y el aislamiento era tal que la resistencia se reducía a la mitad por
cada 10 ° C, luego el K T para corrección a 40 ° C se derivaría de la siguiente manera:
K T = ( 0,5) ( 40 -
(3)
T) ⁄ 10
o
K T = ( 0,5) ( 40 - 35) ⁄ 10 = ( 0,5) 5 ⁄ 10 = ( 0,5) 1 ⁄ 2 = 0,707
6.3.4 Corrección del índice de polarización
Cuando se usa el índice de polarización con la resistencia de aislamiento para determinar la condición de aislamiento, no es necesario hacer una
corrección de temperatura al Pi Dado que la temperatura de la máquina no cambia apreciablemente entre las lecturas de 1 min y 10 min, el efecto
de la temperatura sobre el índice de polarización suele ser pequeño. Sin embargo, cuando la temperatura inicial del devanado es alta, una reducción
en la temperatura del sistema de aislamiento durante el tiempo de prueba puede resultar en un aumento sustancial en la resistencia del aislamiento
entre las lecturas de 1 min y 10 min debido al efecto de la temperatura (ver 6.3. 1). El índice de polarización resultante puede ser inusualmente alto,
en cuyo caso una medición repetida en o por debajo de 40 ° C se recomienda como una comprobación de la
Pi Como se indica en 6.2, si las
mediciones de 1 min o 10 min se toman cuando la temperatura del devanado está por debajo del punto de rocío, se deben considerar los efectos de
la contaminación por humedad durante la interpretación.
6.4 Efecto de la magnitud de la tensión de prueba
Las pautas para los voltajes de prueba se presentan en la Tabla 1 (ver 5.3). El valor de la resistencia de aislamiento puede disminuir algo con un
aumento en el voltaje aplicado; sin embargo, para el aislamiento en buenas condiciones y en un estado completamente seco, se obtendrá
sustancialmente la misma resistencia de aislamiento para cualquier voltaje de prueba hasta el valor pico del voltaje nominal.
Un signi fi Una disminución en la resistencia del aislamiento con un aumento en el voltaje aplicado puede ser una indicación de problemas de aislamiento.
Estos problemas pueden deberse a imperfecciones o fracturas del aislamiento, agravados por la presencia de suciedad o humedad; o los problemas pueden
deberse únicamente a los efectos de la suciedad o la humedad o el resultado de otros fenómenos de deterioro. El cambio en la resistencia es más
pronunciado en voltajes considerablemente por encima del voltaje nominal (consulte IEEE Std 95-1977).
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6.5 Efecto de la carga existente en las mediciones de resistencia del devanado
Las mediciones de la resistencia de aislamiento serán erróneas si existen cargas residuales en el aislamiento. Por lo tanto, antes de medir la resistencia
del aislamiento, los devanados deben estar completamente descargados. Mida la corriente de descarga al comienzo de la prueba para asegurarse de
que el devanado esté completamente descargado. Una carga residual se mostrará como una de fl ección del medidor de resistencia de aislamiento
después de realizar las conexiones pero antes de aplicar el voltaje. Cualquier reverso de fl La reacción debe ser insignificante.
Después de que cesa la aplicación de alto voltaje directo, la conexión a tierra de los devanados es importante para la seguridad, así como para la precisión de las
pruebas posteriores. El tiempo de conexión a tierra debe ser como mínimo cuatro veces el tiempo de carga (ver 5.5).
7. Condiciones para medir la resistencia del aislamiento
Registre la temperatura ambiente, la humedad relativa, el punto de rocío, la temperatura del devanado, la cantidad de tiempo fuera de servicio, el voltaje de
prueba y la disposición de las conexiones en el momento en que se realiza la prueba. También es importante convertir la medida a 40 ° Base C para futuras
comparaciones. (Para convertir los valores de resistencia de aislamiento a esta temperatura, consulte 6.3).
No es necesario que la máquina esté parada cuando se realizan las pruebas de resistencia de aislamiento. A menudo es deseable realizar
mediciones de resistencia de aislamiento cuando el devanado está sujeto a fuerzas centrífugas similares a las que ocurren en servicio. En ciertos
casos, es práctico realizar mediciones periódicas de la resistencia del aislamiento mientras las máquinas giran en cortocircuito para el secado.
Siempre que las máquinas no estén paradas durante la medición de la resistencia del aislamiento, se deben tomar precauciones para evitar daños
al equipo y lesiones al personal.
Para obtener medidas de resistencia de aislamiento para un devanado enfriado directamente por agua, se debe eliminar el agua y secar
completamente el circuito interno. En algunos casos en los que se utilizan devanados refrigerados por agua, el fabricante de los devanados
puede haber proporcionado un medio para medir la resistencia del aislamiento sin necesidad de drenar el agua refrigerante. En general, si no
se elimina el agua, la conductividad del agua debe ser superior a 0,25 µ s / cm. Debe haber más información disponible en el manual del
fabricante de bobinado.
8.Conexiones de bobinado para pruebas de resistencia de aislamiento
Se recomienda, cuando sea posible, que cada fase sea aislada y probada por separado. Las pruebas independientes permiten realizar comparaciones
entre fases. Cuando se prueba una fase, las otras dos fases deben conectarse a tierra a la misma tierra que el núcleo del estator o el cuerpo del rotor.
Cuando se prueban todas las fases simultáneamente, solo se prueba el aislamiento a tierra y no se realiza ninguna prueba del aislamiento entre fases.
El aislamiento de fase a fase se prueba solo cuando una fase está energizada y las otras fases están conectadas a tierra.
Los cables de conexión, aparejos de escobillas, cables, interruptores, condensadores, pararrayos, transformadores de voltaje y otros equipos externos
pueden fl influir en la lectura de la resistencia del aislamiento. Se recomienda que las mediciones de la resistencia de aislamiento se realicen con todos los
equipos externos desconectados y conectados a tierra. En todos los casos, se debe utilizar una tierra común para evitar efectos indeseables en los
resultados de la prueba debido a pérdidas parásitas en el circuito de tierra.
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9. Métodos de medición de la resistencia del aislamiento.
9.1 Medición directa
La medición directa de la resistencia del aislamiento se puede realizar con los siguientes instrumentos:
un)
Megóhmetro de indicación directa con generador manual o motorizado autónomo
segundo)Megóhmetro
de indicación directa con batería autónoma
C)
Megóhmetro de indicación directa con recti autónomo fi er, usando una fuente de alimentación de línea regulada
re)
Puente de resistencia con galvanómetro autónomo y baterías
9.2 Medida calculada
La resistencia de aislamiento se puede calcular a partir de las lecturas de un voltímetro y un microamperímetro utilizando un suministro de voltaje directo externo
(bien regulado).
NOTA: el valor recomendado de regulación de voltaje (línea) es menor o igual a 0.1%. Las desviaciones de esto pueden conducir a resultados ambiguos debido a
pérdidas impredecibles de las corrientes de carga asociadas con fl fluctuaciones en el voltaje aplicado (ver Anexo C).
El método del voltímetro-amperímetro es un método simple para la determinación de la resistencia del aislamiento midiendo la tensión impresa a
través del aislamiento y la corriente a través de él. Se requiere una fuente de voltaje continuo constante, y el voltímetro debe seleccionarse para
adaptarse a los voltajes máximo y mínimo que se pueden usar. El amperímetro suele ser un microamperímetro de rango múltiple seleccionado
para medir el rango completo de corrientes que se pueden encontrar en los voltajes utilizados.
El microamperímetro debe estar en el rango más alto o en cortocircuito durante el fi primeros segundos de carga para que no se dañe por la
corriente de carga capacitiva y la corriente de absorción inicial. Cuando el microamperímetro está a voltaje de prueba, se deben tomar
precauciones para garantizar la seguridad del operador.
La resistencia se calcula a partir de la ecuación (4).
IR ( t) = MI( t) ⁄YO ( t)
(4)
dónde
IR ( t) es la resistencia de aislamiento en megaohmios,
MI( t)
es la lectura del voltímetro en voltios,
YO( t)
es la lectura del amperímetro en microamperios ( t) segundos después de la aplicación del voltaje de prueba.
10. Precauciones
UN fi Se requiere una gran cantidad de tiempo para llevar el voltaje impreso en el aislamiento al valor de prueba deseado. El voltaje de prueba completo debe
aplicarse lo más rápido posible y mantenerse constante durante toda la prueba.
Instrumentos de prueba en los que el voltaje de prueba es suministrado por generadores accionados por motor, baterías o recti fi Los ers se utilizan generalmente
para realizar pruebas de más de 1 minuto de duración. Es esencial que el voltaje de cualquier fuente de prueba sea constante para evitar fl uctuación en la
corriente de carga (ver Anexo C). Puede ser necesaria la estabilización del voltaje suministrado.
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Cuando se utilicen resistencias protectoras en instrumentos de prueba, se debe tener en cuenta su efecto sobre la magnitud de la tensión aplicada
al aislamiento bajo prueba. La caída de voltaje en las resistencias puede ser un porcentaje apreciable del voltaje del instrumento cuando se mide
una resistencia de aislamiento baja.
11. Interpretación de los resultados de las pruebas de resistencia de aislamiento e índice de polarización.
Las pruebas de índice de polarización y resistencia de aislamiento se pueden utilizar para dos propósitos:
un)
El historial de pruebas de resistencia de aislamiento de una máquina determinada, medido en condiciones uniformes en lo que respecta a las
variables controlables, se reconoce como una forma útil de determinar la tendencia de algunos aspectos de la condición de aislamiento a lo largo de
los años.
segundo)La estimación de la idoneidad de una máquina para la aplicación de pruebas de sobretensión adecuadas o para el funcionamiento puede
basarse en una comparación de PI y / o IR actuales y anteriores. 1 valores.
11.1 Supervisión del estado del aislamiento
Si el historial de resistencia del aislamiento de la máquina está disponible, la comparación del resultado de la prueba actual con las pruebas anteriores
respaldará las preocupaciones sobre la condición del aislamiento. Sin embargo, es importante comparar las pruebas en condiciones similares, es decir, la
temperatura del devanado, la magnitud del voltaje, la duración del voltaje y la humedad relativa (consulte la Cláusula 6). Para comparar las pruebas realizadas
a diferentes temperaturas del devanado, los resultados deben corregirse a la misma temperatura (ver 6.3).
Un fuerte descenso en el IR 1 o Pide la lectura anterior puede indicar contaminación de la superficie, humedad o daños graves en el aislamiento, como
grietas. Cuando un bajo Pi ocurre a una temperatura elevada (por encima de 60 ° C), una
segunda medición por debajo de 40 ° C, pero por encima del punto de rocío, se recomienda como una verificación del estado real del aislamiento (ver 6.3).
Para las pruebas realizadas en condiciones similares, un aumento constante en la IR 1, es decir, una disminución en la corriente de absorción con la edad puede
indicar la descomposición de los materiales de unión, especialmente cuando el material de aislamiento
Los riales son de tipo termoplástico (asfáltico-mica o shellac mica-folio).
11.2 Idoneidad para la operación o prueba continua
Cuando el historial de resistencia de aislamiento no está disponible, los valores mínimos recomendados Pi
de o IR 1 puede utilizarse para estimar la idoneidad
del devanado para la aplicación de una prueba de sobretensión o para el funcionamiento (ver
Cláusula 12). Si el IR 1 o Pies bajo debido a la suciedad o la humedad excesiva, se puede mejorar a un valor aceptable mediante la limpieza y el
secado. Al secar el aislamiento, elPi se puede utilizar para indicar cuando el secado
el proceso puede ser terminado, es decir, los resultados de PI han excedido el mínimo recomendado. Si el IR 1es bajo debido a un severo deterioro o
daño del aislamiento, el funcionamiento y las pruebas de sobretensión de la máquina no son
recomendado.
Las máquinas con capacidad nominal de 10000 kVA y menos deben tener un valor del índice de polarización o un valor de la resistencia de aislamiento (a 40
por encima de los valores mínimos recomendados (ver Cláusula 12) para el funcionamiento o más pruebas de sobretensión.
Las máquinas con una potencia nominal superior a 10000 kVA deben tener tanto el índice de polarización como la resistencia de aislamiento por encima de los
valores mínimos recomendados (ver Cláusula 12) para el funcionamiento o pruebas adicionales de sobretensión.
Si el IR 1 valor (a 40 ° C) es mayor que 5000 M Ω, la Pi puede ser ambiguo y puede ignorarse (ver
12.2.2).
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° C)
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Para bobinados de estator de batista barnizada, shellac mica-folium o asfáltico, un PI ( por ejemplo, más de 8) puede indicar que el
aislamiento se ha envejecido térmicamente y puede tener un alto riesgo de falla. Si la inspección física (golpeando el aislamiento, por
ejemplo) fi Si el aislamiento está seco y quebradizo, es mejor no intentar limpiar o probar la sobretensión del devanado. La falla puede
ocurrir en cualquier momento si la máquina se vuelve a poner en servicio.
Puede ser posible operar máquinas con PI e IR 1 valores inferiores a los valores mínimos recomendados; sin embargo, esta norma no lo recomienda.
En todos los casos en los que los valores de prueba caen por debajo de la recomendada
valores mínimos corregidos, se deben realizar investigaciones para determinar la causa de tales lecturas bajas. Se debe utilizar el historial del bobinado, las
inspecciones visuales y otros resultados de las pruebas para determinar la conveniencia de volver a poner la unidad en servicio.
11.3 Limitaciones de la prueba de resistencia de aislamiento
Los datos de las pruebas de resistencia de aislamiento son útiles para evaluar la presencia de algunos problemas de aislamiento, como contaminación, humedad
absorbida o agrietamiento grave; sin embargo, algunas limitaciones son las siguientes:
un)
La resistencia de aislamiento de un devanado no está directamente relacionada con su rigidez dieléctrica. A menos que el defecto esté concentrado,
es imposible especificar el valor de la resistencia de aislamiento al que fallará el sistema de aislamiento de un devanado.
segundo)Los devanados que tienen un área de superficie del brazo del extremo extremadamente grande, las máquinas grandes o de baja velocidad o las
máquinas con conmutadores pueden tener valores de resistencia de aislamiento inferiores a los
valor recomendado. En estos casos, la tendencia histórica deIR 1 es invaluable para evaluar el estado del aislamiento.
C)
Una sola medición de la resistencia de aislamiento a un voltaje en particular no indica si la materia extraña está
concentrada o distribuida por todo el devanado.
re)
Las mediciones de voltaje directo, como las pruebas IR y PI, pueden no detectar huecos de aislamiento interno causados por
impregnación inadecuada, deterioro térmico o ciclos térmicos en bobinas de estator enrolladas en forma (ver Anexo B).
mi)
Debido a que las pruebas de resistencia del aislamiento se realizan mientras una máquina está parada, estas pruebas no detectarán problemas
debidos a la rotación, como bobinas sueltas o vibraciones que provoquen un movimiento de bobinado final.
12. Valor mínimo recomendado de índice de polarización y resistencia de aislamiento
12.1 Valores mínimos
El mínimo recomendado Pi y el valor mínimo recomendado de IR 1 de un devanado de máquina giratoria de CA o CC son los valores más
bajos a los que se recomienda un devanado para una prueba de sobretensión o para
operación.
En algunos casos, los materiales o diseños especiales de aislamiento pueden proporcionar valores más bajos. Los valores mínimos para estos diseños deben
basarse en la comparación con los valores de prueba históricos.
12.2 Índice de polarización
Los valores mínimos recomendados de Pi para máquinas rotativas de CA y CC se enumeran en la Tabla 2. La Tabla 2 se basa en la clase térmica de los
materiales aislantes y, con la excepción de los materiales no aislados fi devanados de campo, se aplica a todos los materiales aislantes independientemente de la
aplicación.
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Tabla 2 — Valores mínimos recomendados del índice de polarización para todas las máquinas
componentes un clases de aislamiento según IEC 60085-01: 1984
Clasificación de clase térmica
un
Mínimo Pi
Clase A
1,5
Clase B
2.0
Clase F
2.0
Clase H
2.0
La prueba PI no es aplicable a devanados de campo no aislados
(ver 12.2.1).
NOTA: si la resistencia de aislamiento de 1 min es superior a 5000 M Ω, el calculadoPi puede no ser significativo. En tales casos, el Pi puede ignorarse como una
medida de la condición del devanado (ver 12.2.2).
12.2.1 Aplicabilidad del índice de polarización en fi devanados de campo
El propósito de las pruebas de índice de polarización y resistencia de aislamiento es determinar si un sistema de aislamiento es adecuado para operación o
prueba de sobrevoltaje. Los devanados de algunos rotores de maquinaria de inducción a menudo no están aislados del cuerpo del rotor; por lo tanto, no se
puede realizar un índice de polarización en estos devanados de rotor de maquinaria de inducción o fi devanados de campo. Sin embargo, si el devanado del
rotor está aislado del cuerpo del rotor, como en los rotores de inducción bobinados y las máquinas de polos salientes, es aplicable una prueba de índice de
polarización. los fi Los devanados de campo de muchos generadores de turbinas muy grandes están hechos con cobre expuesto que no está encapsulado
en el aislamiento. Aunque aislado del suelo y otros componentes mediante tiras aislantes, el
La inmensa superficie del cobre no aislado no presenta corriente de absorción ( yo UN), en comparación
a la corriente de fuga ( yo L), cuando se somete a una tensión continua. La ausencia de la corriente de absorción altera la curva
característica de IR (ver Figura 4) de modo que habrá muy pocos cambios en laIR valor de la
1 min a la lectura de 10 min. Por lo tanto, el PI, que describe la pendiente de la curva IR, no es aplicable a fi devanados de
campo.
Por otro lado, muchos otros tipos de fi Los devanados de campo no tienen cantidades apreciables de conductores expuestos. Estos diseños utilizan
conductores que están completamente encapsulados en aislamiento y tienen una absorción característica.
corriente de yo UN). Para estas máquinas, el PI puede ser una prueba útil para evaluar el estado del sistema de aislamiento. El mínimo
recomendado, basado en la clasificación de clase térmica del fi seguro de bobinado de campo
lación, debe usarse como referencia.
12.2.2 Aplicabilidad del índice de polarización cuando IR 1 es mayor que 5000 M Ω
Cuando la lectura de la resistencia de aislamiento obtenida después de aplicar la tensión durante 1 min ( IR
1) es
más alto
de 5000 M Ω, basado en la magnitud del voltaje directo aplicado, la corriente total medida ( yo T) puede estar en el rango de submicroamperios (ver Figura
1). A este nivel de sensibilidad requerida del instrumento de prueba, pequeños cambios en
El voltaje de suministro, la humedad ambiental, las conexiones de prueba y otros componentes no relacionados pueden afectar en gran medida la corriente total
medida durante el intervalo de 1 a 10 minutos requerido para un PI Debido a estos fenómenos,
cuando el IR 1 es superior a 5000 M Ω, la Pi puede ser o no una indicación del estado del aislamiento y, por lo tanto, no se recomienda como
herramienta de evaluación.
12.3 Resistencia de aislamiento
La resistencia de aislamiento mínima después de 1 min, IR 1 minuto, para la prueba de sobretensión o el funcionamiento de los devanados del estator y los
devanados del rotor de máquinas de CA y CC se pueden determinar a partir de la Tabla 3.
dieciséis
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RESISTENCIA DE MAQUINARIA GIRATORIA
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La resistencia real de aislamiento del devanado que se utilizará para comparar con IR 1 minuto es la resistencia de aislamiento observada, corregida a 40 °
C, obtenida aplicando una tensión continua constante a todo el devanado durante 1 min.
La resistencia mínima de aislamiento de una fase de un devanado de inducido trifásico probado con las otras dos fases conectadas a tierra debe ser
aproximadamente el doble de la de todo el devanado. Si cada fase se prueba por separado y los circuitos de protección se utilizan en las dos fases que
no se están probando, la resistencia mínima observada debe ser tres veces el devanado completo.
Tabla 3 — Valores de resistencia de aislamiento mínimos recomendados a 40 ° C (todos los valores en M Ω)
Aislamiento mínimo
Espécimen de prueba
resistencia
IR 1 min = kV + 1
Para la mayoría de los devanados fabricados antes de 1970, todos fi devanados de campo y otros no
descritos a continuación
IR 1 min = 100
Para la mayoría de los devanados de armadura y de CA construidos después de aproximadamente
1970 (bobinas enrolladas en forma)
IR 1 min = 5
Para la mayoría de las máquinas con bobinas de estator enrolladas al azar y bobinas
formadas por debajo de 1 kV
NOTAS
1— IR1 minuto es la resistencia de aislamiento mínima recomendada, en megaohmios, a 40 ° C de todo el bobinado de la máquina
2— kV es el voltaje nominal de terminal de la máquina a terminal, en rms kV
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PRÁCTICA RECOMENDADA POR IEEE PARA PROBAR EL AISLAMIENTO
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Anexo A
(informativo)
Variantes del índice de polarización
El índice de polarización (PI) es tradicionalmente de fi ned como la relación de la resistencia de aislamiento de 10 min IR
( 10) a
la resistencia de aislamiento de 1 min ( IR
1), probado
a una temperatura relativamente constante. En los materiales de aislamiento más antiguos, como la mica
asfáltica, las corrientes de absorción a menudo tardan 10 minutos o más en decaer a casi cero (ver
Figura 3). En los sistemas de aislamiento más modernos para estatores de bobinado conformado, y especialmente en máquinas de bobinado aleatorio, la
corriente de absorción puede disminuir a casi cero en 2-3 minutos (ver Figura 4). Por lo tanto, para el aislamiento moderno, algunos usuarios calculan una
variante del PI convencional. Las variantes incluyen, entre otras, las que se muestran en la Ecuación (A.1) y la Ecuación (A.2).
PI = IR 1 ⁄ IR 30 s
(A.1)
dónde
Pi
es el índice de polarización,
IR 1
es la lectura de la resistencia de aislamiento después de la aplicación de voltaje durante 1 min,
IR 30 s
es la lectura de la resistencia de aislamiento después de la aplicación de voltaje durante 30 s.
PI = IR 5 ⁄ IR 1
(A.2)
dónde
Pi
es el índice de polarización,
IR 5
es la lectura de la resistencia de aislamiento después de la aplicación de voltaje durante 5 min,
IR 1
es la lectura de la resistencia de aislamiento después de la aplicación de voltaje durante 1 min.
Las características distintivas son los tiempos más cortos de aplicación de tensión continua y, por tanto, el tiempo más corto que el devanado debe estar
conectado a tierra (ver 6.5). Dado que en los devanados modernos la corriente de absorción es esencialmente cero después de unos minutos, al usar
tiempos más cortos para la relación de PI, el tiempo de prueba se puede acortar considerablemente sin ninguna pérdida de información sobre el grado de
contaminación o absorción de humedad presente. Otra variación es registrar la resistencia del aislamiento cada minuto y suspender la prueba cuando se
estabilice (tres lecturas consecutivas) IR ha sido medido.
Existen limitaciones en la aplicación de estas otras proporciones:
un)
No existe un estándar para los intervalos de tiempo que deben registrarse los valores de IR. Las diferentes organizaciones utilizan diferentes
proporciones.
segundo)No existe un criterio acordado de pasa-no pasa, como se ha establecido para el IP tradicional
C)
Se alienta a los usuarios a recopilar datos empleando ratios de tiempo más cortos, para permitir el desarrollo de criterios adecuados de pasa-no
pasa en el futuro.
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Anexo B
(informativo)
Prueba de voltaje directo versus alterno
La prueba de voltaje directo se realiza normalmente aplicando una fuente de voltaje directo entre los conductores de la muestra de prueba y tierra y
usando un amperímetro de cd para medir la corriente total. La relación entre el voltaje de prueba y la corriente de prueba será fl ect la resistencia total
entre la muestra de prueba y tierra. La resistencia está determinada por la ecuación (B.1).
R = ρ L ⁄ UN
(B.1)
dónde
R
es resistencia,
ρ
es la resistividad del material, es la
L
longitud del camino,
UN
es el área de la sección transversal.
Debido a que los valores de resistividad de la suciedad, el aceite y el agua que a menudo contaminan las áreas de bobinado final de la maquinaria rotativa
son bastante bajos, las pruebas de voltaje directo de un devanado contaminado normalmente dan como resultado una corriente de fuga superficial alta y una
lectura de resistencia baja subsiguiente. Esta propiedad hace que las pruebas de voltaje directo sean un método viable para determinar el grado de
contaminación de un sistema de aislamiento. Además, si el sistema de aislamiento utiliza una cinta de algodón con mica como aislamiento eléctrico principal,
una prueba de voltaje directo podría revelar si el algodón ha absorbido humedad y tiene una resistividad más baja. Tenga en cuenta que la mayoría de los
devanados fabricados después de 1970 no tienen estas cintas higroscópicas, y una prueba de voltaje directo normalmente no detectará problemas internos
al sistema de aislamiento, como el deterioro térmico.
Dado que el aislamiento eléctrico primario utilizado en el diseño de devanados de estator enrollados en forma es mica, y la mica tiene virtualmente
en fi resistividad fina (por lo tanto, un buen aislante), solo una capa de cinta de mica prohibiría cualquier corriente continua. Por lo tanto, si existe un
vacío dentro del aislamiento debido a una impregnación inadecuada, deterioro térmico o ciclos térmicos, una prueba de voltaje directo no podría
detectarlo. Sin embargo, si existe una grieta severa a través de todo el aislamiento, es posible que se establezca una pista eléctrica entre los
conductores de cobre y tierra, y aparecería como una resistencia baja.
Cuando se conecta un alto voltaje alterno entre los terminales de la muestra de prueba y tierra, la capacitancia de la muestra de prueba
domina la corriente. La capacitancia se determina mediante la ecuación (B.2).
C = ε UN ⁄ re
(B.2)
dónde
C
es capacitancia,
ε
es la permitividad dieléctrica del material, es el área de la
UN
sección transversal,
re
es el espesor del material.
Dado que la permitividad dieléctrica de un sistema de aislamiento se ve muy afectada por la presencia de huecos y / o agua, una prueba de voltaje alterno
es más sensible que las pruebas de voltaje directo con respecto a la detección de problemas de aislamiento interno asociados con todo tipo de sistemas de
aislamiento. Debido a las diferentes capacidades de prueba, se deben realizar tanto una prueba de CC como una de CA para evaluar más completamente
la condición de un sistema de aislamiento.
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Anexo C
(informativo)
Regulación en fuentes de alimentación utilizadas para medición de resistencia de aislamiento
La regulación de las fuentes de alimentación utilizadas en los equipos de medición de la resistencia de aislamiento (IR) es importante porque las
variaciones en el voltaje de prueba se traducen en variaciones en la medición. Esto se puede ver considerando la relación en la Ecuación (C.1):
dv (t--)
yo( t) = C -----------
(C.1)
dt
dónde
yo( t)
es la respuesta actual,
dv (t)
es la variación de voltaje,
- - - -- -- -- -
dt
C
es la capacitancia del objeto bajo prueba.
Esta variación en la corriente debido al voltaje fl Las fluctuaciones se traducen en una variación en la resistencia de aislamiento (resistencia
aparente R UN) según la ecuación (C.2):
Vdc
(C.2)
R A = -----------------------
Idc + i (t)
dónde
Idc
es la corriente de interés debido a la resistencia de aislamiento, es la corriente
eso)
capacitiva,
Vdc es el voltaje directo aplicado.
La combinación de estas relaciones da la variación en la resistencia aparente mostrada en la Ecuación (C.3):
Vdc
(C.3)
R = ---------------------------------------------UN
Idc + C [dv (t) ⁄ dt]
La regulación puede expresarse como un porcentaje del voltaje aplicado y calcularse a partir de los valores que se encuentran en la práctica general. Como la
mayoría de las mediciones de infrarrojos no tienen una precisión superior al 2%, esta precisión se puede utilizar para la variación de la resistencia aparente.
Por ejemplo, en los sistemas de aislamiento de bobinados del estator construidos con materiales modernos, el valor de IR más bajo que se encuentra
generalmente es de aproximadamente 100 M Ω, un voltaje de prueba que se usa con frecuencia es de 5 kV, y las máquinas grandes tienen una capacitancia típica
de aproximadamente 0.25 µ F. Estos números dan una eso)de 1 µ A que, para mantener la precisión de la medición, necesita un dv / dt << 4 V / s. La regulación
sería por tanto de 4 V / s en 5 kV, o 0,08% regulado.
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La mayoría de las mediciones de IR se realizan a frecuencias inferiores a 1 Hz, por lo que estos resultados se aplican a una regulación de baja frecuencia del
suministro, es decir, susceptibilidad a variaciones lentas. fl fluctuaciones en el voltaje de línea. De ello se desprende que la ondulación de 50/60 Hz en el suministro
solo puede tener un impacto menor cuando se considera la regulación del suministro, ya que el ancho de banda de la medición limita el impacto de fl fluctuaciones
en estas frecuencias.
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