El ensayo del aislamiento de alta tensión, es un recurso valioso para evaluar el estado del aislamiento de motores y generadores de MT y AT que se encuentran en gran cantidad de aplicaciones industriales y de servicios públicos. El tipo de prueba que con más frecuencia se realiza en máquinas rotativas, es la medición de la disipación, a la que también se conoce como factor de potencia o “tangente delta” del aislamiento
Este tipo de ensayos facilitan la evaluación del nivel de formación de huecos que hay dentro del aislamiento del devanado y el daño causado por la existencia de descargas parciales (ionización dentro de los huecos). Una medición general de un devanado también será una indicación del factor de disipación intrínseco del devanado, y así revelará problemas potenciales debidos al deterioro, contaminación o penetración de la humedad.
Una forma particular y muy frecuente de medir el factor de disipación en tareas de mantenimiento es la prueba de tip-up, que muestra el deterioro del aislamiento provocado por la ionización. En esta prueba, el factor de disipación se mide a dos valores diferentes de tensión, el primero al 25% de la tensión fase-tierra (Uo) específica de la máquina bajo prueba, y el segundo al 100 % de Uo . El valor final del ensayo tip-up se obtiene restando el valor del factor de disipación medido al 25% del obtenido al 100%.
Cuando el factor de disipación, durante el ensayo, aumenta significativamente con el incremento de la tensión aplicada, se muestra un valor de tip-up alto, indicando que la ionización presente dentro del aislamiento está produciendo pérdidas. El aumento del factor de disipación en relación con el valor de la tensión es un indicativo de la velocidad con la que se está produciendo la ionización, y también provee una indicación de cómo se espera que la acción de ionización se acelere. Si los huecos entran en cortocircuito cuando se produce la ionización, es posible que se produzca también algún incremento de la media de la capacidad. Esto se puede detectar realizando subidas escalonadas de la tensión y midiendo la capacidad en cada escalón.
La información obtenida de la prueba de tip-up y de las mediciones de capacidad , se puede usar como base para estimar la vida útil restante del aislamiento de una máquina, pero tal estimación, solo será significativa si se toma en cuenta la resistencia a la ionización del tipo de aislamiento verificado.
Es importante tener presente que, en la mayoría de los casos, las bobinas más cercanas a los terminales de línea y con tensiones a tierra más altas, son las más afectadas por la ionización. La vida útil restante de un devanado, puede, por lo tanto, ser prolongada, obteniendo de todas las bobinas sus curvas de factor de disipación en función de la tensión, y reemplazando solamente las peores. Las bobinas que mostraron el menor aumento del factor de disipación, es decir, con los valores absolutos más bajos, deberán ser los que estén más cerca de los terminales de línea.
Las principales mediciones en los devanados de rotores y estatores se hacen en el aislamiento entre el devanado y tierra. Para los devanados de estatores trifásicos, donde la conexión entre las fases del devanado y el neutro se pueden abrir, también se hacen mediciones adicionales en el aislamiento entre devanados, o de fase a fase. Se debe tener en cuenta que, cuando se hace una prueba de tip-up en un devanado completo, se mide solamente el valor promedio; por lo que una sección aislada que tenga un valor de tip-up alto, puede quedar totalmente enmascarada.
La tabla muestra un ejemplo de las conexiones entre el equipo de medida (en este caso un analizador de aislamiento de alta tensión DELTA4000 de Megger) y un devanado típico de un estator trifásico de generador. La tabla también muestra la serie de mediciones que se hacen de forma rutinaria en los devanados, mientras que el diagrama muestra el circuito equivalente para las pruebas. Observe que se considera que las conexiones entre las fases del devanado, y entre las fases del devanado y el neutro, están abiertas. Las mediciones de fase a tierra se hacen con el método de prueba GST-GND (GST a tierra), mientras que las mediciones de fase a fase se realizan con el método de prueba UST.
Es posible encontrar dificultades al medir devanados de generadores grandes que tengan un valor de capacidad por fase muy alto, ya que el valor máximo de capacidad que se puede medir a un valor de tensión determinado, está limitado por la corriente de salida máxima disponible del equipo de medida. En tales casos, es posible que sea necesario realizar las mediciones a tensiones inferiores y con la ayuda de una bobina resonante auxiliar.
Al realizar mediciones de factor de disipación u otras con alta tensión en máquinas rotativas, la temperatura de los devanados debe estar siempre por encima, nunca por debajo, de la temperatura ambiente. Esto es para eliminar la posibilidad de que se condense humedad en las superficies aisladas, que afectaría gravemente a la exactitud y la validez de los resultados obtenidos.
Cuando se usan curvas de corrección de temperatura, las mediciones de la temperatura se deben realizar en la superficie del devanado. Sin embargo, los mejores analizadores modernos de aislamiento de alta tensión, como el del DELTA4000, ofrecen compensación automática de la temperatura, lo que hace innecesario usar curvas de corrección, y por lo tanto, obtener resultados mucho más exactos y fiables.
Otras recomendaciones que mejorarán la exactitud de los resultados de la medición, son evitar medidas después de una exposición prolongada de la máquina en condiciones de alta humedad, tal exposición, puede conducir a la absorción de humedad por los materiales aislantes y, donde sea posible, realizar las mediciones del aislamiento del devanado poco después de haber apagado la máquina.
El deterioro del aislamiento es la causa más común de fallos en equipos eléctricos de MT y AT de casi todo tipo, y las máquinas rotativas no son una excepción.
La evaluación periódica del estado del aislamiento es, por lo tanto, altamente aconsejable para detectar a tiempo el comienzo de su deterioro y así poder aplicar medidas correctivas antes de que se produzca una avería intempestiva.
Las mediciones del factor de disipación son una de las mediciones más recomendables de realizar para esta evaluación y es, por lo tanto, muy aconsejable que se las incluya en los programas de mantenimiento de todos los motores y generadores de MT y AT.