Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería
1-1-2002
Diagnóstico del estado de descargadores de sobretensión en Diagnóstico del estado de descargadores de sobretensión en
subestaciones de alta tensión, mediante la medición de subestaciones de alta tensión, mediante la medición de
corrientes de fuga y tangente delta corrientes de fuga y tangente delta
Jairo Enrique Durán Muriel Universidad de La Salle, Bogotá
Norma Roció Torres Garay Universidad de La Salle, Bogotá
Follow this and additional works at: https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_electrica
Citación recomendada Citación recomendada Durán Muriel, J. E., & Torres Garay, N. R. (2002). Diagnóstico del estado de descargadores de sobretensión en subestaciones de alta tensión, mediante la medición de corrientes de fuga y tangente delta. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_electrica/422
This Trabajo de grado - Pregrado is brought to you for free and open access by the Facultad de Ingeniería at Ciencia Unisalle. It has been accepted for inclusion in Ingeniería Eléctrica by an authorized administrator of Ciencia Unisalle. For more information, please contact [email protected].
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 0
DIAGNOSTICO DEL ESTADO DE DESCARGADORES DE SOBRETENSION ENSUBESTACIONES DE ALTA TENSION, MEDIANTE LA MEDICION DE
CORRIENTES DE FUGA Y TANGENTE DELTA.
JAIRO ENRIQUE DURAN MURIEL
NORMA ROCIO TORRES GARAY
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
BOGOTA D.C.
2002
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 1
DIAGNOSTICO DEL ESTADO DE DESCARGADORES DE SOBRETENSION ENSUBESTACIONES DE ALTA TENSION, MEDIANTE LA MEDICION DE
CORRIENTES DE FUGA Y TANGENTE DELTA.
JAIRO ENRIQUE DURAN MURIEL
NORMA ROCIO TORRES GARAY
Monografía para optar el título de
Ingenieros Electricistas
Director
LUIS ENRIQUE PEÑA BAUTISTA
Ingeniero Electricista
CODENSA S.A E.S.P
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
BOGOTA D.C.
2002
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 2
Nota de aceptación
Director. Luis Enrique Peña B.
Ingeniero. José Carlos Romero
Ingeniero. Álvaro Venegas
Bogotá D.C. 2002
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 3
A DIOS porque nunca me
Desamparó en los momentos más
Difíciles, a mis padres y hermanos
Por apoyarme desde el principio, a
Mi compañero por creer en mi, al
Amor de mi vida por estar ahí y a los
que no creyeron en mi por hacerme más
Fuerte.
Norma Rocío Torres Garay
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 4
A mis padres y hermanos con todo
Mi amor.
A mi familia, un profundo
Agradecimiento y por ser el núcleo de
Mi vida. .
A mis amigos, por su Complicidad.
A Nicolás Muriel, ángel inolvidable.
A mi amor.......
Jairo Enrique Durán Muriel
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 5
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan sus agradecimientos a:
CODENSA S.A. E.S.P. por fomentar los proyectos investigativos en el área de la
Ingeniería Eléctrica.
LUIS ENRIQUE PEÑA BAUTISTA, Ingeniero Electricista y director de tesis, por
apoyarnos en todo el desarrollo del proyecto, por darnos la oportunidad de crecer
y por los consejos recibidos.
ALVARO MATAMOROS, Ingeniero Electricista SELEKTRON LTDA, por su ayuda
incondicional en el proyecto, sus asesorías y por confiar en nosotros.
DEPARTAMENTO DE SUBESTACIONES DE CODENSA S.A E.S.P., y todo su
personal por su colaboración directa en el proyecto .
JUAN CARLOS BORBON, por los viajes a la Universidad Nacional.
WILSON GIOVANNI LOPEZ, por su colaboración incondicional.
LUIS FELIPE NIÑO, por el soporte técnico especializado las 24 horas.
ALEXANDRA MONROY, por su colaboración y paciencia.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 6
CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCION....................................................................................................24
1. MARCO TEORICO.............................................................................................27
1.1 RELACION ENTRE LAS SUBESTACIONES ELECTRICAS, LINEAS DE TRANSMISION Y CENTRALES GENERADORAS......................27
1.2 EQUIPOS DE POTENCIA EN SUBESTACIONES...........................................28
1.2.1 Transformadores de Potencia........................................................................29
1.2.3 Transformadores de Corriente.......................................................................30
1.2.4 Transformadores de Potencial.......................................................................30
1.2.5 Interruptores...................................................................................................31
1.2.6 Seccionadores...............................................................................................32
1.3 COORDINACION DE AISLAMIENTO EN SUBESTACIONES DE ALTA TENSION..........................................................................................33
1.3.1 Niveles de Aislamiento...................................................................................33
1.3.1.1 Para Tensiones de 52 a 245 kV..................................................................33
1.3.1.2 Para Tensiones de 300 a 765 kV................................................................34
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 7
1.3.2 Coordinación de Aislamiento.........................................................................36
1.3.3 Cálculo de la Coordinación de Aislamiento...................................................37
1.3.3.1 Método Convencional.................................................................................37
1.3.3.2 Método Estadístico.....................................................................................38
1.3.3.2 Método Semiestadistico..............................................................................38
1.4 LA PROTECCION EN LOS SISTEMAS ELECTRICOS...................................38
1.4.1 Protección Contra Falla Interna.....................................................................39
1.4.2 Protección contra fallas de origen atmosférico o por maniobra de interruptores...................................................................................................40
1.4.2.1 Cable de Guarda.........................................................................................40
1.4.2.3 Los Cuernos de Arco..................................................................................40
1.4.2.3 Descargador de Sobretensión....................................................................41
1.5 EL DESCARGADOR DE SOBRETENSION.....................................................42
1.5.1 Funcionamiento.............................................................................................42
1.5.2 Características y Funcionamiento de los Descargadores Convencionales.............................................................................................43
1.5.2.1 Principio de Funcionamiento.......................................................................44
1.5.3 Descargadores de Oxido de Zinc (Zno) ........................................................46
1.5.3.1 Principio de Funcionamiento.......................................................................46
1.5.4 Accesorios.....................................................................................................47
1.5.5 Selección del Descargador de Sobretensión.................................................48
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 8
1.5.6 Especificaciones............................................................................................49
2. TEORIA Y CONCEPTOS DE PRUEBAS DE CORRIENTES
DE FUGA Y TANGENTE DELTA A DESCARGADORES DE
SOBRETENSION...............................................................................................52
2.1 DEFINICIONES GENERALES.........................................................................52
2.1.1 Descargador de Sobretensión...................................................................... 52
2.1.2 Elemento Valvular..........................................................................................52
2.1.3 Descargador de Sobretensión Valvular.........................................................52
2.1.4 Descargador de Sobretensión de Oxido de Zinc...........................................52
2.1.5 Contador de Descargas.................................................................................53
2.1.6 Sobretensión..................................................................................................53
2.1.7 Sobretensión Temporal..................................................................................53
2.1.8 Sobretensión Externa....................................................................................53
2.1.9 Sobretensión Interna......................................................................................53
2.1.10 Impulso........................................................................................................54
2.1.11 Descarga Disruptiva.....................................................................................55
2.1.12 Aislamiento Externo.....................................................................................55
2.1.13 Aislamiento Interno......................................................................................55
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 9
2.1.14 Nivel básico de Aislamiento (BIL)................................................................55
2.1.15 Nivel básico de Aislamiento por Maniobra (BSL).........................................55
2.1.16 Tensión Nominal (rated voltaje)...................................................................55
2.1.17 Voltaje Continuo de Operación (Uc)............................................................56
2.1.18 Frecuencia Nominal.....................................................................................56
2.1.19 Corriente de Prueba.....................................................................................56
2.1.20 Tensión de Descarga o Impulso..................................................................56
2.1.21 Tiempo de Descarga....................................................................................56
2.1.22 Tensión Residual.........................................................................................56
2.1.23 Armónicos...................................................................................................57
2.2 INDICADORES DE DIAGNOSTICO DE DESCARGADORES DE SOBRETENSION DE OXIDO METALICO.......................................................57
2.2.1 Generalidades................................................................................................57
2.2.2 Indicadores de falla........................................................................................57
2.2.3 Desconectadores...........................................................................................58
2.2.4 Contadores de Descarga...............................................................................58
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 10
2.2.5 Monitoreo de Cuernos de Arco......................................................................58
2.3 MEDIDAS DE CORRIENTES DE FUGA EN PARARRAYOS DE OXIDO METALICO.....................................................................................59
2.3.1 Propiedades de la Corriente de Fuga de Resistores no Lineales
de Oxido Metálico..........................................................................................60
2.3.2 Corriente de Fuga Capacitiva........................................................................61
2.3.3 Corriente de Fuga Resistiva..........................................................................62
2.3.4 Armónicos en la Corriente de Fuga..............................................................66
2.3.5 Pérdidas de Potencia....................................................................................67
2.3.6 Corriente de Fuga Superficial........................................................................67
2.4 MEDIDA DE LA CORRIENTE TOTAL DE FUGA............................................67
2.4.1 Medida de la corriente de fuga resistiva o de la pérdida de potencia...........68
2.4.1.1 Método A1 � Utilizando un Voltaje Como Señal de Referencia.................69
2.4.1.2 Método A2 � Compensación de la Componente Capacitiva
Utilizando una Señal de Voltaje................................................................69
2.4.1.3 Método A3 � Compensación de la Componente Capacitiva sin
Utilizar una Señal de Voltaje......................................................................71
2.4.1.4 Método A4 � Compensación Capacitiva, Combinando la
Corriente de Fuga de las Tres Fases.........................................................71
2.4.1.5 Método B1 � Análisis del Armónico de Tercer Orden................................72
2.4.1.6 Método B2 � Análisis del Armónico de Tercer Orden
con Compensación para Armónicos en el Voltaje......................................73
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 11
2.4.1.7 Método B3 � Análisis del Armónico del Primer Orden...............................74
2.4.1.8 Método C � Determinación Directa de las Pérdidas de Potencia..............74
2.4.2 Resumen de los Métodos de Diagnóstico.....................................................75
2.5 MEDIDAS DE TANGENTE DELTA EN DESCARGADORES DE OXIDO METALICO....................................................................................77
2.5.1 ¿Que es Aislamiento?...................................................................................80
2.5.2 Pruebas de Campo de Aparatos de Alto Voltaje y Sistemas
de Aislamiento Asociados.............................................................................81
3. PRUEBAS DE CORRIENTES DE FUGA Y TANGENTE DELTA A
DESCARGADORES DE SOBRETENSION.......................................................86
3.1 PRUEBAS DE CAMPO Y SU SIGNIFICADO...................................................86
4. NORMAS DE REFERENCIA..............................................................................91
4.1 NORMAS NACIONALES..................................................................................91
4.2 NORMAS INTERNACIONALES.......................................................................92
4.3 NORMAS PARTICULARES..............................................................................94
5. REALIZACION DE PRUEBAS Y CORRELACION DE DATOS..........................95
5.1 SELECCION DE LOS DESCARGADORES DE SOBRETENSION.................95
5.2 PRUEBAS DE FABRICA REALIZADAS A LOS DESCARGADORES DE SOBRETENSION DE OXIDO DE ZINC...................96
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 12
5.2.1 Pruebas Tipo..................................................................................................96
5.2.1.1 Tensión Residual........................................................................................96
5.2.1.2 Tensión Soportada por el Aislamiento de la Porcelana (1.2/50µs).............96
5.2.1.3 Prueba de Impulso de Corriente (Alta Corriente Corta Duración
y Baja Corriente Larga Duración)...............................................................97
5.2.1.4 Prueba del Ciclo de Trabajo.......................................................................97
5.2.1.5 Prueba del Elemento de Desconexión........................................................97
5.2.1.6 Prueba de Alivio de Presión........................................................................97
5.2.1.7 Prueba de Contaminación..........................................................................97
5.2.2 Pruebas de Aceptación..................................................................................98
5.2.3 Pruebas Especiales.......................................................................................98
5.3 REALIZACION DE LA PRUEBA DE CORRIENTE DE FUGA..........................99
5.3.1 Equipo de prueba LCM..................................................................................99
5.3.2 Objetivo del Monitoreo de Corrientes de Fuga..............................................99
5.3.3 Esquema de Conexión de la Prueba de Corrientes de Fuga......................100
5.4 REALIZACION DE LA PRUEBA DE TANGENTE DELTA..............................101
5.4.1 Equipo de prueba M4000.............................................................................101
5.4.2 Objetivo del Monitoreo de Tangente Delta..................................................101
5.4.3 Esquema de Conexión de la Prueba de Tangente Delta.............................102
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 13
5.5 DATOS DE LAS MEDIDAS DE TANGENTE DELTA Y CORRIENTE DE FUGA.................................................................................103
5.6 CORRELACION DE DATOS.........................................................................116
5.6.1 Descargadores de Sobretensión de una Cámara, Datos de cos θ.............116
5.6.1.1 Descargadores Marca ABB tipo EXLIM...................................................116
5.6.1.2 Descargadores Marca WESTINGHOUSE tipo WMX..............................117
5.6.1.3 Descargadores Marca SORESTER tipo ZSE-C22..................................118
5.6.1.4 Descargadores Marca ASEA tipo XAP123A3.........................................120
5.6.1.5 Descargadores Marca ASEA tipo XAE96BS...........................................121
5.6.1.6 Descargadores Marca ASEA tipo XAE96AS...........................................123
5.6.2 Descargadores de Sobretensión de dos Cámaras....................................125
5.6.2.1 Descargadores Marca ASEA tipo XAD96S.............................................126
5.6.3 Descargadores de Sobretensión de una Cámara, Datos de Fuga.............127
5.6.3.1 Descargadores Marca ABB tipo EXLIM...................................................127
5.6.3.2 Descargadores Marca WESTINGHOUSE tipo WMX...............................128
5.6.3.3 Descargadores Marca ASEA tipo XAD96S..............................................129
5.6.3.4 Descargadores Marca ASEA tipo XAE96AS............................................130
5.6.3.5 Descargadores Marca ASEA tipo XAE96BS............................................132
5.6.3.6 Descargadores Marca ASEA tipo XAP123A3..........................................134
5.6.3.7 Descargadores Marca SORESTER tipo ZSE-C22...................................135
CONCLUSIONES.................................................................................................137
RECOMENDACIONES.........................................................................................140
BIBLIOGRAFIA.....................................................................................................142
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 14
LISTA DE TABLAS
Pág
TABLA No. 1 Niveles de aislamiento fase-tierra, normalizados
para equipos con tensión máximo 52 kV < Um < 300 Kv................34
TABLA No. 2 Niveles de aislamiento fase-tierra y fase�fase
normalizados para equipos con tensiones máximas
Um > 300 Kv.....................................................................................35
TABLA No. 3 Tensiones nominales normalizadas según norma............................50
TABLA No. 4 Resumen de los métodos de diagnóstico.........................................75
TABLA No. 5 Propiedades de los métodos de medida de corrientes
de fuga..............................................................................................76
TABLA No. 6 Comparación de pruebas típicas de 10 kV y datos cuestionables de
Descargadores...................................................................................85
TABLA No. 7 Pruebas de campo a descargadores de sobretensión.....................87
TABLA No. 8 Norma NTC 4389..............................................................................91
TABLA No. 9 Norma NTC 2166..............................................................................92
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 15
TABLA No. 10 Norma IEC 60099...........................................................................92
TABLA No. 11 Norma IEC 60050-845....................................................................93
TABLA No. 12 Norma IEC 600-60..........................................................................93
TABLA No. 13 Datos medidos de tangente delta.................................................103
TABLA No. 14 Datos medidos de corriente de fuga.............................................107
TABLA No. 15 Datos de las pruebas de corriente de fuga en
µA vs tangente delta en Mw........................................................116
TABLA No. 16 Descargadores tipo EXLIM, datos de tangente delta..................116
TABLA No. 17 Descargadores westinghouse datos de tangente delta...............117
TABLA No. 18 Descargadores SORESTER, datos de tangente delta................118
TABLA No. 19 Descargadores XAP123A3, datos de tangente delta..................120
TABLA No. 20 Descargadores XAE96BS, datos de tangente delta....................121
TABLA No. 21 Descargadores XAE96AS, datos de tangente delta....................123
TABLA No. 22 Descargadores XAD96S, datos de tangente delta......................125
TABLA No. 23 ABB tipo EXLIM, datos de I fuga..................................................127
TABLA No. 24 WESTINGHOUSE, datos de I fuga...............................................128
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 16
TABLA No. 25 XAD96S, datos de I fuga..............................................................129
TABLA No. 26 XAE96AS, datos de I fuga............................................................130
TABLA No. 27 XAE96BS, datos de I fuga............................................................132
TABLA No. 28 XAP123A3, datos de I fuga...........................................................134
TABLA No. 29 SORESTER ZSE � C22, datos de fuga........................................135
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 17
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Elevación del voltaje de central generadora a
centro de consumo..................................................................................27
Figura 2. Elevacion de voltaje de generacion a voltaje de transmision..................28
Figura 3. Reducción del voltaje de transmisión a voltaje de distribución..............28
Figura 4. Transformador de potencia.....................................................................29
Figura 5. Transformadores de corriente.................................................................30
Figura 6. Transformador de potencial....................................................................31
Figura 7. Interruptor...............................................................................................31
Figura 8. Niveles de aislamiento............................................................................36
Figura 9. Descargador de sobretensión.................................................................42
Figura 10. Figura descargador convencional SiC..................................................44
Figura 11. Comportamiento tension- corriente del descargador Sic......................45
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 18
Figura 12. Característica V-I de resistencias de descargadores...........................47
Figura 13. Onda de Impulso...................................................................................54
Figura 14. Corriente de fuga típica de un resistor no lineal
de oxido metálico, en laboratorio........................................................61
Figura 15. Corrientes de fuga típicas de descargadores en
condiciones de servicio.......................................................................61
Figura 16. Características típicas de voltaje-corriente para
resistores no lineales de oxido metálico.............................................63
Figura 17. Voltaje típico normalizado, a 20 °C.....................................................64
Figura 18. Temperatura normalizada típica, a Uc................................................65
Figura 19. Corriente restante después de la compensación por
una corriente capacitiva a Uc.............................................................70
Figura 20. Error en la evaluación del tercer armónico
de la corriente de fuga para diferentes ángulos..................................73
Figura 21. Circuito de un Dieléctrico.....................................................................78
Figura 22. Diagrama Vectorial de Pérdidas en Dieléctricos..................................78
Figura 23. Diagrama Vectorial de Pérdidas en Dieléctricos
Simplificado..........................................................................................79
Figura 24. Los tres circuitos básicos de prueba DOBLE.......................................82
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 19
Figura 25. Prueba Doble en una sección de cable con una
resistencia alta en la conexión de tierra..............................................83
Figura 26. Descargador de sobretensión típico....................................................84
Figura 27. Equipo de prueba LCM Marca Transinor.............................................99
Figura 28. Esquema de conexión de la prueba de
Corrientes de Fuga.............................................................................100
Figura 29. Equipo de prueba M4000 Marca Doble...............................................101
Figura 30. Esquema de conexión de la prueba de
Tangente Delta...................................................................................102
Figura 31. Gráfica de rangos cos θ de descargadores tipo EXLIM......................117
Figura 32. Gráfica de rangos cos θ de descargadores
tipo WESTINGHOUSE..................................................................�..132
Figura 33. Gráfica de rangos cos θ de descargadores SORESTER...................119
Figura 34. Gráfica de rangos cos θ de descargadores XAP123A3.....................121
Figura 35. Gráfica de rangos cos θ de descargadores XAE96BS.......................122
Figura 36. Gráfica de rangos cos θ de descargadores XAE96AS.......................124
Figura 37. Gráfica de rangos cos θ de descargadores XAD96S.........................126
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 20
Figura 38. Gráfica de rangos cos θ de descargadores XAD96S........................126
Figura 39. Gráfica de rangos fuga de descargadores EXLIM............................127
Figura 40. Gráfica de rangos fuga de descargadores
WESTINGHOUSE.............................................................................128
Figura 41. Gráfica de rangos fuga de descargadores XAD96S.........................130
Figura 42. Gráfica de rangos fuga de descargadores XAE96AS.......................132
Figura 43. Gráfica de rangos fuga de descargadores XAE96BS.......................133
Figura 44. Gráfica de rangos fuga de descargadores XAP123A3......................135
Figura 45. Gráfica de rangos I fuga de descargadores
SORESTER ZSE-C22........................................................................136
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 21
ANEXOS
ANEXO 1 � PROCEDIMIENTO DE PRUEBAS DE CORRIENTE DE FUGA A
DESCARGADORES DE SOBRETENSIÓN DE 115 kV....................145
ANEXO 2 � PROCEDIMIENTO DE PRUEBAS DE TANGENTE DELTA A
DESCARGADORES DE SOBRETENSIÓN DE 115 kV....................156
ANEXO 3 � DIAGRAMAS UNIFILARES DE LAS SUBESTACIONES ................164
ANEXO 4 � EQUIPOS DE PATIO EN SUBESTACIONES ................................175
ANEXO 5 � HISTORIA DEL DESCARGADOR DE
SOBRETENSION.............................................................................188
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 22
RESUMEN
El objetivo principal de esta investigación es establecer mediante la correlación de
las pruebas de Corrientes de Fuga y Tangente Delta, el estado de los
descargadores de sobretensión en subestaciones de alta tensión. Este trabajo se
realizó en las subestaciones de alta tensión de CODENSA S.A. ESP; se escogió
una muestra aproximada de 100 descargadores de sobretensión de óxido de zinc
a los cuales se les realizaron las pruebas de tangente delta y corrientes de fuga.
Las pruebas de tangente delta se realizan con el equipo M4000 y las pruebas de
corriente de fuga con el equipo LCM, Monitor de Corrientes de Fuga, en la prueba
de corriente de fuga no es necesario desenergizar el descargador como en la
prueba de tangente delta. El presente documento contiene todas las etapas de la
investigación, desde el conocimiento y utilización de los equipos nombrados
anteriormente, pasando por la realización de las pruebas y finalizando con la
correlación de los datos obtenidos.
El primer capítulo es un conocimiento previo de los equipos que se encuentran en
las subestaciones. Los aspectos de diseño de los descargadores de sobretensión,
la coordinación de aislamiento, el funcionamiento de éstos y las clases de
descargadores de sobretensión que se utilicen en la investigación.
El segundo y tercer capítulo compila la realización de las pruebas de tangente
delta y corrientes de fuga, sus orígenes, principios fundamentales, teoría de las
pruebas, procedimientos a seguir, confiabilidad y precisión de los equipos; también
las definiciones fundamentales de los términos utilizados a lo largo del proyecto.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 23
El cuarto capítulo menciona normas vigentes que se aplican a las pruebas y a los
procedimientos de éstas. Las normas son vitales en el desarrollo del proyecto ya
que nos dan la información necesaria para la óptima realización de las pruebas.
El quinto capítulo reúne la selección de los descargadores, pruebas de fábrica y la
correlación y análisis estadístico de los datos obtenidos de las pruebas de
tangente delta y corriente de fuga
En el sexto y séptimo capítulo se encuentran las conclusiones de la investigación y
las recomendaciones para la empresa CODENSA S.A. E.S.P., donde se aprecia la
correlación que existe entre las pruebas de tangente delta y corrientes de fuga,
basándose en los resultados obtenidos y utilizados en el diagnóstico del estado de
los descargadores de sobretensión. De igual manera, se hace referencia a la
importancia que tiene para la empresa la realización de la prueba de corriente de
fuga en los descargadores.
Este diagnóstico del estado de descargadores de sobretensión es una gran ayuda
para empresas de transmisión y distribución del sector eléctrico que consideren la
prueba de corrientes de fuga entre las pruebas preventivas que realizan a los
descargadores de sobretensión.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 24
INTRODUCCION
Una parte principal del funcionamiento del sistema de potencia radica en el buen
estado de los equipos. Esta investigación se enfoca en el diagnóstico del estado
de los descargadores de sobretensión de las subestaciones de alta tensión de
CODENSA S.A E.S.P, mediante las pruebas de corriente de fuga y tangente
delta.
El descargador de sobretensión es uno de los más importantes dispositivos de
protección utilizado en las subestaciones eléctricas, asegurando la continuidad de
operación a pesar de los repetidos sobrevoltajes resultantes de maniobras y
descargas en el sistema. La función del descargador de sobretensión es como la
de un interruptor normalmente abierto, pero que cierra al producirse una corriente
transitoria de descarga acompañando una perturbación.
A pesar de su gran importancia, el descargador de sobretensión es quizá el
dispositivo de protección menos atendido aun conociendo que en un eventual
estallido podría ocasionar daños importantes al aislamiento de los equipos vecinos
y a las personas que en ese momento se encontraran cerca, sin embargo las
fallas en los descargadores de sobretensión modernos son relativamente
pequeñas y en la mayoría de los casos se atribuyen a estas cinco causas:
1. Unidades dañadas (instalación, traslado, etc), defectuosas o contaminadas.
2. Descargas directas o cercanas.
3. Ondas de largas duración resultantes de maniobras, etc.
4. Aplicación incorrecta de las unidades.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 25
5. Sobrevoltajes dinámicos prolongados.
De las anteriores causas, las últimas cuatro son cuestión de diseño y aplicación, y
no se considerarán. Sin embargo, la primera causa puede ser minimizada
mediante un programa cíclico de pruebas y mantenimiento en campo. En el
proyecto se escogieron dos de las pruebas más confiables utilizadas en
descargadores de sobretensión, las cuales son pruebas de corrientes de fuga y
tangente delta.
Las pruebas que se han venido realizando a los descargadores de sobretensión
de la empresa CODENSA S.A E.S.P. son tangente delta y resistencia de
aislamiento. Pese a la gran confiabilidad de éstas, las pruebas no aseguran
totalmente el estado real del descargador de sobretensión; por eso se tomó en
cuenta la prueba de corrientes de fuga para poder dar un informe más detallado
del estado en que se encuentra el descargador.
La prueba de corriente de fuga es la más recomendada por la norma IEC para el
monitoreo de los descargadores de sobretensión en servicio. Esto es de gran
ventaja ya que no será necesario desenergizar el descargador para verificar la
condición del mismo.
El diagnóstico del estado de los descargadores mediante medición de corrientes
de fuga y tangente delta es un aporte a la rutina de pruebas, necesaria para el
óptimo funcionamiento del sistema de potencia. Las conclusiones y
recomendaciones de esta investigación sirven de base para que otras empresas
del sector eléctrico incluyan la prueba de corriente de fuga en su plan de
mantenimiento preventivo, con lo cual se minimiza la probabilidad de falla en el
sistema a causa del mal funcionamiento del equipo.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 26
Es conveniente precisar que la investigación se centrará en la prueba de
corrientes de fuga, sin pretender anular la prueba de tangente delta del
mantenimiento preventivo a los descargadores de sobretensión.
El desarrollo del proyecto se divide en tres etapas, la primera consiste en el
conocimiento y manejo de los equipos LCM y M4000, paralelo a un estudio sobre
las subestaciones eléctricas, los descargadores de sobretensión y la adquisición
de información de las pruebas de tangente delta y corrientes de fuga. La segunda
etapa, es la realización de las pruebas en las ocho subestaciones elegidas para
este propósito. El proyecto finaliza con la correlación de los resultados obtenidos
en las pruebas de corrientes de fuga y tangente delta a los descargadores de
sobretensión.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 27
1 MARCO TEORICO
1.1 RELACION ENTRE LAS SUBESTACIONES ELECTRICAS, LINEAS DETRANSMISION Y CENTRALES GENERADORAS
Por razones técnicas (aislamiento, enfriamiento, etc.), los voltajes de generación
en las centrales generadoras son relativamente bajos en relación con los voltajes
de transmisión, por que si la energía se transporta a grandes distancias estos
voltajes de generación resultarían antieconómicos, debido a que se tendría gran
caída de voltaje. De aquí se presenta la necesidad de transmitir la energía a
voltajes más elevados que resulten más económicos.
En caso que se vaya transmitir energía eléctrica de una central generadora a un
centro de consumo que esta situado a 100 km de distancia, será necesario elevar
el voltaje de generación que supondremos de 13.8 kV a otro de transmisión más
conveniente que asumimos sea de 115 kV, como se ilustra:
FIGURA 1 - ELEVACION DEL VOLTAJE DE CENTRAL GENERADORA A CENTRO DE CONSUMO
Para poder elevar el voltaje de generación de 13.8 kV al de transmisión de 115 kV
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 28
es necesario emplear una subestación eléctrica:
FIGURA 2 - ELEVACION DE VOLTAJE DE GENERACION A VOLTAJE DE TRANSMISION.
Suponiendo que la caída de voltaje en la línea de transmisión fuera cero voltios,
tendríamos en el centro de consumo 115 kV. Es claro que este voltaje no es
posible emplearlo en instalaciones industriales y aún menos en comerciales y
residenciales, de donde se desprende la necesidad de reducir el voltaje de
transmisión de 115 kV a otro u otros más convenientes de distribución en centros
urbanos de consumo. Por tal razón, será necesario emplear otra subestación:
FIGURA 3 - REDUCCION DEL VOLTAJE DE TRANSMISION A VOLTAJE DE DISTRIBUCION
Por lo tanto se puede inferir que existe una estrecha relación entre las
subestaciones eléctricas, líneas de transmisión y centrales generadoras. [7]
1.2 EQUIPOS DE POTENCIA EN SUBESTACIONES.
En el empleo de la energía eléctrica, ya sea para fines industriales, comerciales o
de uso residencial, intervienen una gran cantidad de máquinas y equipo eléctrico.
100 Km
100 Km
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 29
Una subestación eléctrica es un conjunto de elementos o dispositivos que nos
permiten cambiar las características de energía (voltaje, corriente, frecuencia, etc).
En este inciso se intenta describir a grandes rasgos las características más
importantes del equipo principal que se instala en una subestación. Para
información mas detallada sobre los equipos de las subestaciones (ver anexo).
1.2.1 Transformadores de PotenciaUn transformador es una máquina electromagnética, cuya función principal es
cambiar la magnitud de las tensiones eléctricas.
FIGURA 4 – TRANSFORMADOR DE POTENCIA
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 30
1.2.2 Transformadores de CorrienteSon aparatos donde la corriente secundaria, dentro de las condiciones normales
de operación, es prácticamente proporcional a la corriente primaria, aunque
ligeramente desfasada. Desarrollan dos tipos de función: transformar la corriente,
y aislar los instrumentos de protección y medición que están conectados a los
circuitos de alta tensión.
FIGURA 5 – TRANSFORMADORES DE CORRIENTE
Los transformadores de corriente pueden ser de medición, de protección o mixtos:
1.2.3 Transformadores de PotencialSon aparatos donde la tensión secundaria, dentro de las condiciones normales de
operación, es prácticamente proporcional a la tensión primaria, aunque
ligeramente desfasada. Estos transformadores desarrollan dos funciones:
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 31
transformar la tensión y aislar los instrumentos de protección y medición
conectados a los circuitos de alta tensión.
FIGURA 6 – TRANSFORMADOR DE POTENCIAL
1.2.4 Interruptores
FIGURA 7 - INTERRUPTOR
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 32
El interruptor es un dispositivo destinado al cierre y apertura de un circuito
eléctrico bajo carga en condiciones normales, además de operar principalmente
bajo condiciones de cortocircuito. Sirve para insertar o retirar de cualquier circuito
energizado máquinas, aparatos, líneas aéreas o cables.
El interruptor es, junto con el transformador, el dispositivo más importante de una
subestación. Su comportamiento determina el nivel de confiabilidad que se puede
tener en un sistema eléctrico de potencia. El interruptor debe ser capaz de
suspender corrientes eléctricas de intensidades y factores de potencia diferentes,
pasando desde corrientes capacitivas de varios cientos de amperios a las
inductivas de varias decenas de kiloamperios (cortocircuito).
1.2.5 SeccionadoresSon dispositivos que se operan sin carga, sirven para conectar y desconectar
diversas partes de una instalación eléctrica, para efectuar maniobras de operación
o bien para darle mantenimiento.
Los seccionadores pueden abrir circuitos bajo la tensión nominal pero nunca
cuando esté fluyendo corriente a través de ellas. Antes de abrir un seccionador
deberá abrirse primero el interruptor correspondiente.
Los seccionadores están formados por una base metálica de lámina galvanizada
con un conector para puesta a tierra; dos o tres columnas de aisladores que fijan
el nivel básico de impulso, y encima de éstos, la cuchilla, la cual está formada por
parte móvil y la parte fija, que es una mordaza que recibe y presiona la parte
móvil.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 33
1.3 COORDINACION DE AISLAMIENTO EN SUBESTACIONES DE ALTATENSION.
En una subestación, una vez determinada la tensión nominal de operación, se fija
el nivel de aislamiento, el cual en forma directa, fija la resistencia de aislamiento
que debe tener un equipo eléctrico para soportar sobretensiones. [12]
El nivel de aislamiento de una subestación se fija en función de la tensión nominal
de operación, de el sistema de puesta a tierra, de las normas correspondientes y
de los niveles de sobretensiones existentes en el sistema. Se conoce con el
nombre de nivel básico de impulso.
1.3.1 Niveles de AislamientoPara facilitar el diseño de sistemas de potencia y de los equipos que lo conforman,
la IEC ha normalizado el número de niveles de aislamiento que se pueden
escoger, considerando las situaciones específicas que prevalecen en el sistema
para el cual se realizará la coordinación de aislamiento.
1.3.1.1 Para Tensiones de 52 a 245 kVLa tabla N°1. muestra los niveles de aislamiento para sistemas con tensiones
dentro de este margen (para sistemas fase tierra).
Para equipos con tensiones de este rango, el nivel de aislamiento queda
completamente definido con las tensiones soportadas a la frecuencia industrial y
el impulso atmosférico.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 34
Tabla 1 - Niveles de aislamiento fase-tierra, normalizados para equipos con
tensión máximo 52 kV < Um < 300 kVFuente: Romero José Carlos, Protecciones Eléctricas
Tensión máxima del equipo
Um
KV (eficaz)
Tensión nominal soportado al
impulso tipo rayo
kV (pico)
Tensión nominal soportada a
frecuencia industrial
kV (eficaz)
52 250 95
72.5 325 140
123450
550
185
230
145
450
550
650
185
230
275
170
550
650
750
230
275
325
245
650
750
850
950
1050
275
325
360
395
460
1.3.1.2 Para tensiones de 300 a 765 kVLos niveles de aislamiento normalizados para 300 a 765 kV se ilustran en la tabla
N°2. Las tensiones de impulsos atmosféricos soportados, están asociados a las
tensiones de impulso de maniobra soportados y normalmente no tienen una
influencia decisiva en el diseño del aislamiento. Varios valores de tensiones de
impulsos atmosféricos se dan para cada valor de tensión de impulso de maniobra
soportada. [12]
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 35
Tabla 2 � Niveles de aislamiento fase-tierra y fase�fase normalizados para
equipos con tensiones máximas Um > 300 kVFuente: Romero José Carlos, Op. Cit. pág 47
Tensión nominal de maniobra soportada al impulso
tipo maniobra kV (pico)
Tensión máxima del
equipo Um kV eficaz
Fase-tierra Fase - fase
Tensión nominal
soportada al impulso tipo
rayo kV pico
750 1175 850
950300
850 1300 950
1050
850 1300 950
1050362
950 1425 1050
1175
950 1425 1050
1175
420 1050 1550 1175
1300
1425
1050 1675 1175
1300
1425525
1175 1800 1300
1425
1550
1300 2550 1425
1550
1800
1425 2400 1550
1800
2100
765
1550 2550 1800
1950
1400
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 36
1.3.2 Coordinación de AislamientoSe denomina coordinación de aislamiento de una instalación eléctrica, al
ordenamiento de los niveles de aislamiento de los diferentes equipos, de tal
manera que al presentarse una onda de sobretensión, ésta se descargue a través
del elemento adecuado, que llamaremos descargador de sobretensión, sin
producir arqueos ni daños a los equipos adyacentes.
La coordinación de aislamiento compara las características de operación de un
descargador de sobretensión, dadas por sus curvas tensión-tiempo, contra las
características de respuesta del aislamiento del equipo a proteger, dadas también
por sus propias curvas tensión-tiempo. Dicho de otra forma, la coordinación de
aislamiento se refiere a la correlación entre los esfuerzos dieléctricos aplicados y
los esfuerzos dieléctricos resistentes.
En un sistema eléctrico es muy importante coordinar los aislamientos entre todo el
equipo de instalación para ello, se pueden considerar tres niveles de aislamiento
como se observa en la figura:
NIVEL 1MARGEN DE
C.A.25 %
NIVEL 2 25%
NIVEL 3
Vv
Transfor-
Mador
Descargador
De
sobretensión
T.C Seccionador Interruptor Cable
FIGURA 8 – NIVELES DE AISLAMIENTO
Fuente: Harper Henríquez. Elementos de Diseño de Subestaciones
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 37
En la parte superior de la figura se encuentran los tres niveles de sobretensión
considerados en la coordinación de aislamiento, indicando el nivel que
corresponde a cada aparato.
• Nivel 1, también llamado nivel alto. Se utiliza en los aislamientos
internos, no autorecuperables (sin contacto con el aire) de aparatos
como: transformadores, cables o interruptores.
• Nivel 2, también llamado nivel medio o de seguridad. Esta constituido
por el nivel de aislamiento autorrecuperable de las partes vivas de los
diferentes equipos, que están en contacto con el aire. Este nivel se
optimiza de acuerdo con la altura sobre el nivel del mar de la instalación
y se utiliza en todos los aisladores del barraje y pasamuros de la
subestación que están en contacto con el aire.
• Nivel 3, también llamado nivel bajo o de protección. Esta constituido por
el nivel de operación de los explosores de los descargadores de
sobretensión de protección.
1.3.3 Cálculo de la Coordinación de AislamientoLa coordinación empieza con el cálculo (o estimación) de las sobretensiones (de
maniobra, temporales y atmosféricas) que someten a esfuerzo el aislamiento; a
partir de este dato, los niveles de aislamiento pueden ser determinados por los
métodos convencionales, métodos estadísticos y métodos semiestadísticos. [7]
1.3.3.1 Método ConvencionalEste método se aplica usualmente en sistemas con tensiones menores a 300kV
donde el costo del aislamiento es comparativamente bajo. Este método implica
que un cierto margen, valor que se basa en la experiencia, sea aplicado entre la
máxima sobretensión y el nivel de aislamiento.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 38
1.3.3.2 Método EstadísticoEl uso del método estadístico implica el cálculo del riesgo de falla, basada en la
distribución estadística de las sobretensiones y de la probabilidad de falla del
aislamiento. La distribución de la sobretensión puede ser determinada por medio
de cálculos teóricos o de medidas en el sistema y la probabilidad de falla del
aislamiento por medio de pruebas. El riesgo de falla puede reducirse limitando las
sobretensiones o incrementando la resistencia del aislamiento.
1.3.3.3 Método semiestadístico
El método semiestadístico se basa en que podemos definir las distribuciones del
sobrevoltaje y resistencia dieléctrica por un punto en cada una de esas curvas. La
distribución del sobrevoltaje se identifica por el sobrevoltaje estadístico, el cual es
el sobrevoltaje del sistema teniendo un 2% de probabilidad de ser excedido. La
distribución de la resistencia dieléctrica se identifica por el voltaje estadístico, el
cual es el voltaje en que el aislamiento tiene un 90% de probabilidad de resistirlo.
El factor de seguridad estadístico es la razón del voltaje estadístico al sobrevoltaje
estadístico
1.4 LA PROTECCION EN LOS SISTEMAS ELECTRICOS
Los sistemas eléctricos están expuestos a diferentes contingencias (condiciones
anormales de operación) tales como sobretensiones debidas a descargas
atmosféricas, sobretensiones por maniobra (desconexión o conexión) de
interruptores en las redes, pérdidas de carga, efecto ferranti, etc. Y a otro tipo de
fallas que pueden tener su origen en las anteriores como son los cortocircuitos en
los distintos puntos de las instalaciones.
Con el objeto de proteger al personal y a los equipos mismos, se deben adoptar
medidas de protección para evitar en lo posible los accidentes o pérdidas de
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 39
suministro de la energía, según sea el caso. Estas medidas de protección forman
parte del diseño o proyecto de los sistemas e instalaciones eléctricas y cubren una
gama muy amplia de posibilidades, por lo que es necesario establecer diferencias
básicas que se pueden agrupar como:
• Protección contra fallas internas en las instalaciones, que son básicamente
cortocircuitos o condiciones anormales de operación del sistema; este tipo
se conoce como protección por relevadores. Los relevadores permiten que
las averías en el sistema se determinen rápidamente y que se inicie la
acción de aislar las partes afectadas.
• Protección contra sobretensiones de origen atmosférico o por maniobra de
interruptores.
1.4.1 Protección contra Falla InternaEstablece principalmente que los sistemas eléctricos en principio deben ser
suficientemente confiables, es decir, deben tener un mínimo de interrupciones de
servicio; en otras palabras, los usuarios deben disfrutar de un servicio continuo y
con características de calidad (regulación de tensión y variación de frecuencia)
adecuada.
Para cumplir con lo anterior y partiendo de la base de que los sistemas eléctricos
están expuestos a diferentes tipos de falla de las denominadas internas, se deben
diseñar esquemas de protección que sean selectivos, es decir, que en las distintas
partes de un sistema se minimice el número de usuarios que queden sin servicio
cuando ocurre un disturbio. Para lograr lo anterior se requiere definir áreas de
protección en los sistemas así como los traslapes entre estas áreas de protección,
desde la planta generadora hasta las redes de alimentación primaria.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 40
1.4.2 Protección Contra Fallas de Origen Atmosférico o por Maniobra deInterruptoresLas descargas atmosféricas son la causa principal de sobretensiones de carácter
externo. Estas tienen un frente de onda extremadamente corto, del orden de 1µs
a 4µs, lo cual corresponde a frecuencias entre 100 kHz y algunos MHz. Su
magnitud es independiente de la tensión de la red. Para este tipo de disturbio la
protección con descargadores de sobretensión es la forma más eficaz. [6]
Algunos disturbios de red causados por el cambio de estado de esta, generan las
sobretensiones ya sea por maniobras voluntarias o no voluntarias. La magnitud
de las sobretensiones de maniobra oscila entre 2.5 y 3 veces la tensión de
operación entre fase y tierra. La frecuencia de ésta es de 100 Hz hasta algunos
kHz. Los dispositivos de protección contra sobretensiones de origen atmosférico o
por maniobra de interruptores se pueden agrupar de la siguiente manera: [12]
1.4.2.1 Cable de GuardaTambién se le conoce en varios países como hilos de guarda, generalmente son
de acero y se instalan encima de los conductores de fase en un número y
disposición tal que, el ángulo formado por la vertical con la recta que une al cable
de guarda con el conductor de una fase exterior sea inferior a 45°.
1.4.2.2 Los cuernos de ArcoTienen como propósito principal arquear cuando existe una sobretensión de una
magnitud y enviarla a tierra, para esto es necesario ajustar la separación entre los
gaps de los cuernos de arqueo de las boquillas de transformadores,
seccionadores etc. Y la separación necesaria de acuerdo con el nivel de tensión
para protección, tomando en cuenta las condiciones atmosféricas que los afectan.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 41
1.4.2.3 Descargador de SobretensiónEste es el aparato primario de protección usado en la coordinación de aislamiento;
su función es limitar la sobretensión aplicada al equipo para dar protección al
aislamiento, las funciones especificas de los descargadores de sobretensión son:
a) Operar sin sufrir daño por tensiones en el sistema y corrientes que circulan
por el.
b) Reducir las sobretensiones peligrosas a valores que no dañen el
aislamiento del equipo.
c) Establecer la tensión nominal después de la descarga, cuando I = 0
Las características de protección del descargador de sobretensiones se puede
dividir en dos partes:
1. Tensión de arqueo.
2. Corriente de descarga.
La tensión de arqueo o magnitud de la tensión a la cual se produce el arqueo en el
descargador de sobretensiones es una función de la forma de la onda y la tensión
aplicada.
La tensión de descarga o tensión causada por el flujo de corriente a través del
descargador de sobretensiones (se refiere a la caída de tensión IR) en el
descargador es una función de la forma de la onda, la magnitud de la corriente y
de la puesta a tierra del descargador. [16]
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 42
1.5 EL DESCARGADOR DE SOBRETENSION
FIGURA 9 - DESCARGADOR DE SOBRETENSION.
Los descargadores de sobretensión son dispositivos eléctricos de protección,
compuesto por una serie de elementos resistivos no lineales y en algunos casos
explosores, que limitan la amplitud de las sobretensiones.
1.5.1 FuncionamientoEn general los descargadores de sobretensión, con sus características de
disrupción controladas, deben cumplir con las siguientes funciones:
• Limitar las sobretensiones cuando su magnitud se aproxima a la tensión
disruptiva del sistema, esto es, el descargador tendrá voltajes de arco muy
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 43
por debajo de la capacidad de esfuerzo del aislamiento del sistema (o bajo
nivel de descarga).
• Conducir a tierra las corrientes de descarga originadas por la sobretensión,
tomando valores de resistencia bajos, durante el flujo de estas corrientes y
valores de resistencias altos cuando el sistema se encuentra en
condiciones normales de operación.
• Debe interrumpir la corriente que se descarga al desaparecer la
sobretensión.
• No debe operar cuando aparecen sobretensiones temporales o
sobretensiones de baja frecuencia en sistemas que operan a tensiones
nominales menores a 230 kV.
• La tensión residual, resultado de su operación, debe ser menor que la que
soportan los aparatos que protege.
1.5.2 Características y Funcionamiento de los DescargadoresConvencionalesLlamados también tipo válvula. Consisten en uno o varios descargadores (gaps),
conectados en serie con uno o más resistores no lineales. Sus elementos internos
están protegidos del medio ambiente por una cápsula de porcelana, la cual se
llena con nitrógeno seco y se sella en ambos extremos con sellos elásticos. Están
provistos de una membrana que alivia la presión interior y una boquilla que dirige
los gases para los casos en que se producen explosiones, cuando el descargador
no es capaz de extinguir el arco. En la siguiente figura se muestra un descargador
convencional:
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 44
FIGURA 10 – DESCARGADOR CONVENCIONAL SICFuente: Romero José Carlos, Op. Cit. pág 47
Las resistencias no lineales están constituidas por pequeños cilindros agrupados
en bloques de material prensado de SiC. Los explosores tienen forma de discos y
en algunos casos mediante ionización son preactivados para obtener precisión en
la tensión de cebado (voltaje entre terminales en el que se produce la descarga).
Estos explosores solamente descargan cuando la sobretensión sobrepasa un
cierto límite determinado por la tensión de cebado, interrumpiendo la corriente
residual que resulta de la tensión de la operación normal, la cual es limitada por
las resistencias no lineales.
1.5.2.1 Principio de FuncionamientoCuando aparece una tensión U en los terminales de descargador y se alcanza la
tensión de reacción (tensión de cebado), se descargan los explosores permitiendo
circular a través de las resistencias la llamada corriente de descarga, de esa
manera la corriente produce una caída de tensión llamada tensión residual. [4]
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 45
FIGURA 11 – COMPORTAMIENTO TENSION- CORRIENTE DEL DESCARGADOR SIC
Fuente: Romero José Carlos, Op. Cit. pág 47
Cuando la descarga desaparece, la corriente a través de la resistencia y el arco en
los explosores, corresponde a la tensión de operación normal. Esta corriente
llamada corriente residual es interrumpida en los explosores, en donde por medio
de un campo magnético que se produce en una bobina (bobina de soplado
magnético) se mueve el arco de corriente del sistema desde su punto de iniciación
hasta un lugar más frío del gap en donde ocurre la extinción.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 46
1.5.3 Descargadores de Oxido de Zinc (Zno)Actualmente no utilizan salta chispas interno (gaps); están provistos de varistores
de oxido de zinc (resistencias no lineales) ensamblados en serie dentro de bujes
de porcelana.
Estos varistores tienen la propiedad de tener una alta resistencia cuando el
sistema se comporta normalmente y una resistencia muy baja para los casos en
que se presentan sobretensiones, además poseen una característica negativa de
temperatura, disminuyen su resistencia a medida que su temperatura aumenta;
por tal razón los descargadores deben estar protegidos contra contaminación de
manera que se evite la alteración en la distribución de tensiones en la superficie
de la porcelana, lo cual es lo que aumenta la temperatura crítica que también se
puede alcanzar por efecto de las descargas de larga duración (maniobra de
interruptores). [4]
1.5.3.1 Principio de funcionamientoEl descargador conduce una corriente de descarga cuando la tensión es superior
a la tensión máxima de referencia, la corriente de descarga circula a través de las
resistencias de óxido de zinc; esa corriente produce una caída de tensión residual.
Cuando la descarga desaparece, la corriente que circula a través de las
resistencias corresponde a la tensión normal de operación del sistema a
frecuencia industrial.
En los descargadores de sobretensión de carburo de silicio se presentan una serie
de picos en el momento de la descarga que afectan el aislamiento, contrario a lo
que ocurre en los descargadores de sobretensión de óxido de zinc que no produce
estos picos en el momento de las descarga; es por esto que actualmente se
prefiere el uso de los descargadores de óxido de zinc.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 47
1.5.4 AccesoriosEl descargador es una columna que se coloca sobre una base metálica. Tiene un
terminal en su parte superior que sirve para unirlo a la línea que va a proteger.
Para descargadores de ZnO es recomendable adicionar un analizador o indicador
de la corriente de fuga para determinar el estado de los varistores. Este
dispositivo puede ser del tipo permanente o portátil. Los descargadores además
llevan un cable de aterrizaje que debe ser conectado sin lazos, y lo más corto
posible, garantizando de esta forma una resistencia baja de puesta a tierra.
En la siguiente gráfica se muestran algunas características de tensión � corriente
de los descargadores de sobretensión:
FIGURA 12 – CARACTERISTICA V-I DE RESISTENCIAS DE DESCARGADORES
Fuente: Romero José Carlos, Op. Cit. pág 47
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 48
1.5.5 Selección del Descargador de SobretensiónLa tensión nominal de los descargadores de sobretensión de ZnO se encuentra
teniendo en cuenta los siguientes parámetros:
- COV, tensión continua de operación:
3UmCOV = alnomáxima UU min%76 →=
- TOV, sobretensión temporal
COVKTOV e=
En donde Ke es el factor de tierra, el cual en términos generales es igual a 1.4
para sistemas sólidamente puestos a tierra y 1.73 para sistemas con neutro
aislado. En sistemas de potencia pueden ocurrir sobretensiones temporales
diferentes a las producidas durante fallas a tierra, las cuales deben ser
determinadas como resultado de los estudios del sistema.
- R, la tensión nominal del descargador de sobretensión es el mayor valor entre
Ro y Re.
OO K
COVR =
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 49
En donde Ko es el factor de diseño del descargador, el cual varía según sea el
fabricante. Un valor normalmente encontrado es de 0.8.
te K
TOVR =
En donde Kt es la capacidad del descargador de sobretensión y depende del
tiempo de duración de la sobretensión temporal. Así para un segundo Kt = 1.15;
para 10 segundos, Kt = 1.06 y para dos horas, Kt = 0.95 (valores aproximados).
Se puede prever un margen extra de 10% para sistemas con tensiones menores
de 100 kV y 5% para tensiones mayores, encontrándose así la tensión nominal del
descargador.
1.5.6 EspecificacionesLa selección de un descargador se hace teniendo en cuenta tanto aspectos
eléctricos como mecánicos del equipo.
Las especificaciones que se deben tener en cuenta para la selección de un
descargador de ZnO son las siguientes:
• Tensión nominal: los valores normalizados de las tensiones nominales
dados por la IEC se indican a continuación:
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 50
Tabla 3 � Tensiones nominales normalizadas según normaFuente: Romero José Carlos, Op. Cit. pág 47
Norma IEC Normas NF Normas ANSI
KV KV Pararrayos tipo
secundario kV
Pararrayos tipo
distribución kV
Pararrayos tipo
intermedio kV
Pararrayos tipo
subestación
kV
0.175 30 0.280 54.0 0.175
0.280 33 0.500 75.0 0.650
0.500 36 0.660 84.0 1
0.660 39 3.0 102.0 3 3 90 3 90
3.0 42 4.5 138.0 6 6 96 6 96
4.5 51 6.0 174.0 9 9 108 9 108
6.0 54 7.5 198.0 10 12 120 12 120
7.5 60 10.5 12 15 15 144
9.0 75 12.0 15 21 21 168
10.5 84 15.0 18 24 24 180
12.0 96 18.0 21 30 30 192
15.0 102 23.0 25 26 36 240
18.0 108 24.0 27 39 39 258
21.0 120 30.0 30 48 48 276
24.0 126 36.0 60 60 294
27.0 138 42.0 72 72 312
Frecuencia nominal:
• Los valores normalizados de las frecuencias están comprendidas entre 48
Hz y 62 Hz para todas las normas.
• Tensión máxima de operación de régimen continuo (MCOV) en kV r.m.s.
• Tensiones residuales para los diferentes impulsos.
• Corriente nominal de descarga.
• Tiempo de reacción.
• Capacidad de disipación de energía.
• Nivel de aislamiento.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 51
Entre las características físicas están:
• Temperatura de operación.
• Peso del descargador.
• Distancias mínimas.
• Distancias máximas
• Clase especifica del dispositivo de alivio de presión.
• Configuración, área, y número de discos.
Otras especificaciones:
• Clase de puesta a tierra y verificación del buen estado de la misma.
• Características del sitio de instalación. [12]
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 52
2 TEORIA Y CONCEPTOS DE PRUEBAS DE CORRIENTES DE FUGA YTANGENTE DELTA A DESCARGADORES DE SOBRETENSION
2.1 DEFINICIONES GENERALES
2.1.1 Descargador de SobretensiónEs un dispositivo encargado de reducir la magnitud de las sobretensiones
transitorias, cuando éstas se representan en un sistema, a un valor tal que el
aislamiento del equipo protegido no está sometido a grandes esfuerzos mecánicos
y eléctricos que puedan conducir a su deterioro parcial y/o total; a su vez cumple
con la función de limitar y extinguir la corriente subsiguiente a la descarga de la
sobretensión. [3]
2.1.2 Elemento ValvularEs un resistor que a causa de su relación no lineal de corriente � voltaje, limita el
voltaje que pasa por las terminales del descargador, durante el flujo de la corriente
de descarga y contribuye a la limitación del flujo de corriente en condiciones
normales de voltaje potencia-frecuencia.
2.1.3 Descargador de Sobretensión ValvularEs un descargador que incluye un elemento valvular.
2.1.4 Descargador de Sobretensión de Oxido de ZincEs un descargador con una resistencia de óxido de zinc; esta resistencia da al
descargador la característica no lineal
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 53
2.1.5 Contador de DescargasEs un dispositivo diseñado para llevar el conteo de las descargas eléctricas
recibidas por el descargador de sobretensión.
2.1.6 SobretensiónEs una tensión generalmente de corta duración fase-fase o fase tierra, que excede
el valor máximo admisible de la tensión de servicio. Hay tres clases de
sobretensiones: temporales, externas e internas.
2.1.7 Sobretensión TemporalSon tensiones transitorias a frecuencia industrial, las cuales provienen de
fluctuaciones ya sea por el rechazo de cargas, sobrecarga de línea, fallas a tierra y
resonancia.
2.1.8 Sobretensión ExternaSon las causadas por descargas atmosféricas; estas tienen un frente de onda
extremadamente corto del orden de 1µs a 4µs.
2.1.9 Sobretensión InternaSon producidas por alteración funcional del propio sistema, éstas alteraciones se
presentan por operaciones de maniobra, manual y/o automática o por falla en el
mismo sistema. La apertura o cierre de interruptores suprime o incorpora
determinada parte de un circuito. Durante ésta maniobra tiene lugar un fenómeno
que se puede descomponer en dos etapas sucesivas: la primera es de
característica transitoria que se atenúa y desaparece; la segunda es una condición
de estado estacionario producto del cambio de las características estacionarias del
sistema. Dentro de las sobretensiones internas podemos citar las sobretensiones
a frecuencia industrial y las sobretensiones por maniobra.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 54
2.1.10 ImpulsoEs una onda unipolar de voltaje o corriente sin oscilaciones apreciables, con
crecimiento rápido a un valor máximo y descenso usualmente más lento
acercándose a cero. Los parámetros que definen el impulso son la polaridad,
valor pico, tiempo de frente y tiempo de cola.
Vmax (V)
50% Vmax
1,2 50 Tiempo (µs)
FIGURA 13 – ONDA DE IMPULSO
La denominación de la forma de onda de un impulso se representa como T1/T2
donde T1 representa el tiempo de frente en µs y T2 el tiempo de cola en µs al 50%
del valor pico.
Internacionalmente se han normalizado estos valores como: 1.2/50 para impulsos
de tensión tipo rayo, 250/2500µs para impulsos de tensión tipo maniobra y 8/20 µs
para impulsos de corriente.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 55
2.1.11 Descarga DisruptivaEs un fenómeno asociado con la falla de aislamiento, cuando este es sometido a
un esfuerzo eléctrico que trae como consecuencia un colapso de la tensión y el
paso de una alta corriente. Se pueden presentar dos clases de descargas
disruptivas, por perforación o por flameo.
2.1.12 Aislamiento ExternoEs el aislamiento de la parte externa del equipo y consiste en espacios de aire o
superficies aislantes a la intemperie, sujeto al mismo tiempo a esfuerzos
dieléctricos y afectado por las condiciones atmosféricas tales como humedad,
polvo, polución, etc., correspondiente a instalaciones convencionales.
2.1.13 Aislamiento InternoEs el aislamiento de la parte interna del equipo, comprende partes sólidas, líquidas
y gaseosas y está protegido de condiciones atmosféricas y demás condiciones
externas.
2.1.14 Nivel Básico de Aislamiento (BIL)Es el nivel físico de aislamiento expresado como el valor pico de un impulso
normalizado por descarga atmosférica.
2.1.15 Nivel Básico de Aislamiento por Maniobra (BSL)Es un nivel especifico de aislamiento expresado como el valor pico de impulso
normalizado por maniobra.
2.1.16 Tensión Nominal (Rated Voltaje).Es el valor eficaz máximo de la tensión alterna a frecuencia industrial ( entre 48 y
62 Hz.) o a tensión continua, que puede estar aplicada continuamente entre los
bornes del descargador de sobretensiones sin provocarle averías o alteraciones
en las características de operación. Además a esta tensión el pararrayo extingue
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 56
la corriente subsiguiente (residual), por lo que se conoce también como �tensión
de extinción del pararrayo''.
2.1.17 Voltaje Continuo de Operación (Uc)Es el valor eficaz del voltaje admisible que puede ser aplicado continuamente
entre los terminales del descargador.
2.1.18 Frecuencia NominalEs la frecuencia del sistema de potencia sobre la cual está diseñada la operación.
2.1.19 Corriente de PruebaDos corrientes de impulso normalizadas corresponden a los impulsos de corriente
del tipo exponencial. Una tiene un tiempo de frente virtual de 8 µs y un tiempo de
valor medio de 20 µs; este es descrito como un "impulso de corriente 8/20". El
otro tiene un tiempo de frente virtual de 4 µ s y un tiempo de valor medio de 10 µs.
2.1.20 Tensión de Descarga o ImpulsoEs el valor más alto de la tensión obtenido antes de la descarga durante un
impulso con forma de onda y polaridad dadas, aplicada entre los terminales de un
descargador.
2.1.21 Tiempo de DescargaEs el intervalo de tiempo entre el origen virtual y el instante de descarga del
descargador. El tiempo se expresa en microsegundos.
2.1.22 Tensión ResidualEs la tensión generada en los bornes del pararrayos al paso de un impulso de
corriente 8/20 µs. [3]
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 57
2.1.23 Armónicos
Los armónicos son componentes de voltaje y corriente a frecuencias mayores de
la frecuencia fundamental y surgen ante la presencia de equipos electrónicos,
ocasionando efectos nocivos en los elementos de un sistema eléctrico y
electrónicos.
2.2 INDICADORES DE DIAGNOSTICO DE DESCARGADORES DESOBRETENSION DE OXIDO METALICO
2.2.1 GeneralidadesAparte de algunas ocasiones, donde el descargador de sobretensión funciona
como un dispositivo limitador de sobrevoltaje, se espera que se porte como un
aislador. Las propiedades aislantes son esenciales para la vida del descargador
y para la confiabilidad de la operación del sistema de potencia. [9]
Varios métodos de diagnóstico e indicadores para analizar el posible deterioro o
falla de las propiedades aislantes se han venido utilizando desde la introducción
de los descargadores de sobretensión. El rango de los métodos de diagnostico va
desde indicadores de falla y desconectadores para indicar las fallas completas del
descargador, hasta instrumentos que pueden medir leves cambios en la
componente resistiva de la corriente de fuga o las pérdidas de potencia de los
descargadores de óxido de metal.
2.2.2 Indicadores de fallaLos indicadores de falla dan una clara indicación visual de un descargador en falla,
sin sacar el descargador de la línea. El dispositivo puede ser una parte integrada
del descargador, o una unidad separada instalada en serie con el descargador, el
principio de funcionamiento está usualmente basado en la amplitud y duración de
la corriente del descargador, o en la temperatura de los resistores no lineales de
óxido metálico.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 58
2.2.3 DesconectadoresLos desconectadores casi siempre se utilizan en descargadores de media
tensión, dando una indicación visual de un descargador en falla para sacarlo del
sistema. El principio de trabajo es un dispositivo de explosión que se dispara por
la corriente de falla, sin embargo, el desconectador no extingue la corriente de
fuga. El desconectador debe ser una parte integral del descargador o una unidad
separada instalada en serie con el descargador. La ventaja del dispositivo es que
la línea continúa en operación después de sacar el descargador de
sobretensiones del sistema; la mayor desventaja es la falta de la protección de
sobrevoltaje hasta que el descargador en falla sea encontrado y reemplazado.
2.2.4 Contadores de DescargaEl contador de descarga opera a corrientes de impulso superiores a cierta
amplitud, o superiores a ciertas combinaciones de amplitud de corriente y
duración. Si el intervalo entre descargas es muy pequeño ( menor a 50 ms), los
contadores de descarga no contarán cada impulso de corriente. Algunos
contadores requieren flujo de corriente y no cuentan las corrientes pequeñas de
impulso a través del descargador de óxido metálico.
Dependiendo del principio de operación y la sensibilidad del contador, este dará
una indicación acerca de los sobrevoltajes que aparecen en el sistema, o puede
proveer información del numero de descargas correspondientes a impulsos de
energía significantes en el descargador. El contador no provee información
especifica acerca de la condición del descargador.
2.2.5 Monitoreo de los Cuernos de ArcoEl monitoreo de los cuernos de arco se utiliza para indicar el número, la amplitud
estimada y duración de las descargas eléctricas a través del descargador. Es
necesaria la experiencia para poder interpretar las marcas en el cuerno. Algunos
cuernos de arqueo pueden examinarse con el descargador en servicio, mientras
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 59
que otros tipos requieren que el descargador este desenergizado. Se requiere
que el descargador se encuentre equipado con un terminal de tierra aislado.
Alternativamente el dispositivo debe ser una parte integrada del descargador. [9]
2.3 MEDIDAS DE CORRIENTES DE FUGA EN PARARRAYOS DE OXIDOMETALICO
Cualquier deterioro de las propiedades aislantes de un descargador de óxido
metálico causará un incremento en la corriente resistiva de fuga o una pérdida de
potencia a valores dados de voltaje y temperatura. La mayoría de los métodos de
diagnóstico para determinar la condición de los descargadores de óxido de metal
se basan en medidas de la corriente de fuga.
Los procedimientos de medida se pueden dividir en dos grupos: medidas en línea,
donde el descargador está conectado al sistema y energizado con el voltaje de
servicio en condiciones normales de operación, y medida fuera de línea, donde el
descargador se desconecta del sistema y se energiza con una fuente de voltaje
externa en campo o en el laboratorio.
Las medidas fuera de línea se pueden realizar con fuentes de voltaje que son
especialmente adaptadas. Se obtiene una buena precisión utilizando los métodos
fuera de línea, teniendo suficiente voltaje para la prueba. Las mayores
desventajas son el costo del equipo y la necesidad de sacar el descargador del
sistema.
La medida realizada bajo condiciones normales de servicio es el método mas
común. Por razones prácticas y de seguridad, la corriente de fuga normalmente se
toma en la parte aterrizada del descargador de sobretensión. Para realizar las
medidas de corriente de fuga que fluye en la conexión de tierra, el descargador
debe estar equipado con un terminal de tierra aislado.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 60
Las medidas de corrientes de fuga en línea se realizan utilizando instrumentos
portátiles o instalados permanentemente. Los instrumentos portátiles se conectan
usualmente al terminal de tierra del descargador por medio de una pinza o un
transformador de corriente. Las medidas a largo plazo de la corriente de fuga son
necesarias para investigaciones mas detalladas, especialmente si se revelan
cambios significativos en la condición de un descargador. Las medidas remotas
deben ser implementadas en sistemas computarizados para la supervisión de los
equipos de las subestaciones.
2.3.1 Propiedades de la Corriente de Fuga de Resistores no Lineales deOxido MetálicoLa corriente de fuga AC se puede dividir en una parte resistiva y una capacitiva, o
una componente capacitiva predominante y una pequeña parte resistiva. Esto se
puede ver en la figura 14, la cual muestra una medida típica de laboratorio de la
corriente de fuga de un resistor no lineal de óxido metálico cuando es energizado
Uc a un voltaje equivalente Uc para el descargador completo.
En la figura 15 se muestran los resultados de las medidas de las corrientes de
fuga realizadas en dos descargadores diferentes en servicio, a niveles de voltaje
ligeramente por debajo de Uc. La figura 15 también ilustra la influencia de niveles
diferentes de contenido armónico en el voltaje del sistema.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 61
FIGURA 14 - CORRIENTE DE FUGA TIPICA DE UN RESISTOR NO LINEAL DE OXIDO METALICO,
EN LABORATORIO.Fuente: Norma IEC 6099
FIGURA 15 – CORRIENTES DE FUGA TIPICAS DE DESCARGADORES EN CONDICIONES DE
SERVICIO
Fuente: Norma IEC 6099
2.3.2 Corriente de Fuga CapacitivaLa corriente de fuga capacitiva medida en el terminal de tierra del descargador es
causada por la permisividad de los resistores no lineales de óxido metálico y las
capacitancias. La capacitancia especifica de un elemento resistor es 60
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 62
pF.kV/cm² a150 pF.kV/cm² (tensión nominal), resultando en una corriente de fuga
pico capacitiva de 0.2 mA a 3 mA bajo condiciones normales de servicio.
No hay evidencia que la corriente capacitiva puede cambiar significativamente con
el deterioro de la característica corriente voltaje de los resistores no lineales de
óxido metálico. Por lo tanto es difícil que las medidas de la corriente capacitiva
puedan indicar la condición de los descargadores de óxido metálico.
2.3.3 Corriente de Fuga ResistivaA valores dados de voltaje y temperatura, la componente resistiva de la corriente
de fuga es un indicador sensitivo de cambios en la característica corriente voltaje
de resistores no lineales de óxido metálico. La corriente resistiva puede ser
entonces utilizada como una herramienta para indicar el diagnóstico de cambios
en la condición de descargadores de óxido metálico en servicio. Las
características típicas de voltaje corriente resistivas y capacitivas para voltajes AC
se muestran en la figura 16, por comparación las características típicas para
voltajes DC también se muestran en la figura 16.
La componente resistiva bajo voltaje AC se define como el nivel de corriente en el
instante de máximo voltaje(dU/dt = 0), como se indica en la figura 14. La corriente
de fuga resistiva de un resistor no lineal de óxido no metálico se encuentra en el
orden de 5% a 20% de la corriente capacitiva bajo condiciones normales de
operación, correspondientes de 10µA a 600µA de corriente resistiva pico a
temperatura de 20°C.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 63
FIGURA 16 – CARACTERISTICAS TIPICAS DE VOLTAJE-CORRIENTE PARA RESISTORES NO
LINEALES DE OXIDO METALICO
Fuente: Norma IEC 6099
En la región de la corriente de fuga la corriente resistiva depende del voltaje y la
temperatura. Los valores típicos de voltaje y temperatura se indican en la figura
17 y 18, normalizados a Uc y a 20°C.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 64
FIGURA 17 – VOLTAJE TIPICO NORMALIZADO, A 20 °CFuente: Norma IEC 6099
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 65
FIGURA 18 – TEMPERATURA NORMALIZADA TIPICA, A UC
Fuente: Norma IEC 6099
La distribución de voltaje a través de un descargador puede ser desigual, primero,
con la influencia de capacitancias a tierra y a equipo adyacente. El voltaje a través
de los resistores no lineales de óxido metálico en la parte aterrizada del
descargador debe, entonces, desviarse en magnitud y fase del valor medio a lo
largo del descargador. Este fenómeno afecta la medida de la corriente resistiva de
fuga en dos formas: la corriente resistiva medida en la conexión de tierra
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 66
depende de la magnitud del voltaje a través de los resistores no lineales de óxido
de metal en la parte aterrizada. Sin embargo la corriente resistiva medida se
puede diferenciar de la corriente media resistiva a lo largo del descargador.
Segundo, el cambio de fase del voltaje a través de los resistores no lineales de
óxido metálico en la parte aterrizada, tiene influencia sobre el resultado de la
medida de la corriente resistiva para métodos que estén utilizando el voltaje a
través del descargador como referencia para el ángulo de fase.
Otro fenómeno similar que puede influenciar la medida de la corriente resistiva
cuando se utilizan ciertos métodos, es la corriente capacitiva inducida en el cable
de tierra del descargador por las fases adyacentes.
2.3.4 Armónicos en la Corriente de FugaLa característica no lineal de voltaje-corriente de los descargadores de óxido
metálico da aumento a los armónicos en la corriente de fuga cuando el
descargador esta energizado con un voltaje sinusoidal. El contenido armónico
depende de la magnitud de la corriente resistiva y el grado de no-linealidad, la
cual es una función del voltaje y la temperatura. Como un ejemplo, el contenido
del tercer armónico de la corriente resistiva es típicamente 10% al 40%. El
contenido del armónico puede, entonces, ser usado como un indicador de la
corriente resistiva. Los valores típicos de las variaciones con voltaje y temperatura
del tercer armónico se muestran en las figura 17 y 18.
Otra fuente de armónicos que puede influir considerablemente en la medida de
armónicos en la corriente de fuga, es el contenido de armónicos en el voltaje del
sistema. Las corrientes armónicas capacitivas producidas por los armónicos del
voltaje debe ser del mismo orden de magnitud a las corrientes armónicas creadas
por la resistencia no-lineal del descargador. Un ejemplo de armónicos en la
corriente de fuga causada por armónicos en el voltaje del sistema se muestra en la
figura 15.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 67
2.3.5 Pérdida de PotenciaLa pérdida de potencia se utiliza para realizar el diagnóstico del descargador en la
misma forma que la corriente de fuga. Los valores típicos de pérdidas de
potencia, son 5mW/kV a 300 mW/kV (voltaje nominal) a Uc y 20°C. Las
características de temperatura y voltaje, son prácticamente iguales a las de la
corriente resistiva.
2.3.6 Corriente de Fuga SuperficialComo con cualquier aislador de campo, la corriente de fuga superficial externa
ocurre temporalmente en el aislamiento del descargador en lluvia o en condiciones
de alta humedad combinada con polución. Además, la corriente de fuga interna
superficial puede aparecer con penetración de humedad. Durante las medidas,
las corrientes superficiales pueden interferir con la corriente de fuga de los
resistores, sin embargo, la sensibilidad de las corrientes superficiales internas y
externas debe ser diferente para los diferentes métodos de medida. La influencia
de la corriente de fuga superficial externa puede ser corregida, realizando las
medidas en condiciones ambientales secas o otros métodos. [14]
2.4 MEDIDA DE LA CORRIENTE TOTAL DE FUGA
La corriente total de fuga depende principalmente de la corriente capacitiva, ya
que la parte resistiva es solamente una fracción de la componente capacitiva de la
corriente. Además, las componentes capacitivas y resistivas de la corriente
difieren en fase por 90°, por lo tanto, se necesita un largo incremento en la
corriente resistiva de los resistores no lineales de óxido metálico antes de un
cambio significativo; esto se observa en el nivel de corriente de fuga total
Las medidas en línea de la corriente total de fuga son utilizadas extensivamente
en la práctica por medio de medidores de mA que se encuentran en los
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 68
contadores de descargas modelo TXA o en instrumentos portátiles, mostrando el
valor R.M.S. de la corriente total de fuga.
La baja sensibilidad de los cambios en el nivel de la corriente resistiva hacen la
medida de la corriente de fuga apropiada para dar un diagnóstico.
2.4.1 Medida de la Corriente de Fuga Resistiva o de la Pérdida de Potencia
La parte resistiva de la corriente de fuga o las pérdidas de potencia pueden ser
determinadas utilizando varios métodos. Hay tres principios importantes que se
pueden dividir en diferentes grupos.
• Método A: medida directa de la corriente resistiva de fuga, este método se
divide en cuatro grupos dependiendo del método de extracción de la
componente resistiva de la corriente de fuga:
A1- Utilizando una señal de voltaje como referencia.
A2 - Compensando la componente capacitiva utilizando una señal de voltaje.
A3 - Compensando la componente capacitiva de la corriente de fuga, sin
utilizar una señal de voltaje.
A4 - Compensando la componente capacitiva de la corriente de fuga,
combinando las corrientes de las tres fases.
• Método B: determinación indirecta de la componente resistiva por medio de
un análisis de armónicos de la corriente de fuga. Este método se puede
dividir en diferentes grupos:
B1 - Análisis del tercer armónico de la corriente de fuga
B2 - Análisis del tercer armónico con compensación de los armónicos en el
voltaje del sistema.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 69
B3 - Análisis del armónico de primer orden de la corriente de fuga.
• Método C: determinación directa de las pérdidas de potencia.
2.4.1.1 Método A1 – Utilizando un Voltaje como Señal de ReferenciaEl método consiste en utilizar una señal de referencia que represente el voltaje a
lo largo del descargador. La señal de referencia puede ser utilizada para leer
directamente la componente resistiva de la corriente de fuga en el instante en que
el voltaje esta en su pico dU/dt=o. El voltaje y el nivel de la corriente resistiva
puede ser leído con un osciloscopio o un dispositivo similar. Este método se utiliza
comúnmente en laboratorios para determinar con precisión la corriente resistiva,
siempre y cuando la señal de referencia sea accesible a través de un divisor de
voltaje con una pequeña desviación de fase.
Una restricción en el método durante las medidas en servicio se necesita para la
señal de referencia. La conexión temporal al lado secundario de un transformador
de potencial o al TAP capacitivo de un buje es necesaria y complicada de obtener.
Las corrientes capacitivas inducidas en la conexión de tierra del descargador por
las fases adyacentes puede reducir la precisión durante las mediciones en
servicio.
2.4.1.2 Método A2 – Compensación de la Componente CapacitivaUtilizando una Señal de VoltajeAl utilizar una señal de voltaje para compensar la corriente de fuga por su
componente capacitiva, la sensibilidad en la medida de la parte resistiva se puede
incrementar. El principio básico es un puente de alto voltaje donde el brazo
capacitivo-resistivo es ajustado para balancear la componente capacitiva de la
corriente de fuga, entonces la parte resistiva no lineal contribuye a la salida de
voltaje, la cual puede ser estudiada por medio de un osciloscopio.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 70
El puente se balancea cuando el voltaje se acerca a cero y cuando la corriente
capacitiva está llegando a su pico. La capacitancia diferencial del descargador es
dependiente del voltaje y mientras la capacitancia del puente sea constante, la
corriente restante después de la compensación no solo incluye la corriente
resistiva, sino que también contiene una parte capacitiva. Este fenómeno se
muestra en la figura 19, como en el método A1, y la verdadera componente
resistiva se encuentra en el instante en que el voltaje está en su pico.
Como que el método requiere un voltaje de referencia, el cual es difícil de obtener
en servicio, el método es generalmente restringido en la misma forma que el
método A1. Similar al método A1 la precisión se puede reducir por desvíos de
fase en voltajes y corrientes debido a la influencia de las fases adyacentes.
FIGURA 19 – CORRIENTE RESTANTE DESPUES DE LA COMPENSACION POR UNA CORRIENTE
CAPACITIVA A UC.Fuente: Norma IEC 6099
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 71
2.4.1.3 Método A3 – Compensación de la Componente Capacitiva sinUtilizar una Señal de VoltajeEste es un método de compensación donde la necesidad de una señal de voltaje
es eliminada. El principio básico es que la señal de referencia de una frecuencia
fundamental se crea sintéticamente por medio de información derivada de la
corriente de fuga. Por el ajuste apropiado de la amplitud y del ángulo de fase, lo
cual se puede realizar automáticamente o utilizando un osciloscopio, la señal de
referencia puede ser producida para compensar la componente capacitiva de la
corriente de fuga. El método puede ser implementado con diversos grados de
sofisticación.
El método puede ser utilizado fácilmente para medidas en servicio. Un problema
potencial es la presencia de armónicos en el voltaje, los cuales causan corrientes
armónicas capacitivas que pueden interferir con la componente resistiva. Además,
la señal de compensación representa la corriente en una capacitancia lineal, la
cual implica el mismo tipo de problema de precisión que el método A2. Los
desvíos de fase en voltajes y corrientes causados por las fases adyacentes
pueden reducir la precisión como en los métodos A1 y A2.
2.4.1.4 Método A4 – Compensación Capacitiva, Combinando laCorriente de Fuga de las Tres FasesEl método se basa en el supuesto que las corrientes capacitivas se cancelan si las
corrientes de fuga de los descargadores en las tres fases se suman. La corriente
resultante se compone de armónicos de las corrientes resistivas de los tres
descargadores. Si hay un incremento en la corriente resistiva de algún
descargador de la corriente capacitiva sobrante constante, el incremento
aparecerá en la corriente sumada. Una señal de voltaje de referencia no se
necesita.
Para medidas en servicio, la mayor desventaja con el método es que las corriente
capacitivas de las tres fases generalmente no sean iguales. Solamente
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 72
controlando las geometrías como en los descargadores en subestaciones
encapsuladas a gas, la combinación de iguales capacitancias del descargador
proveen la simetría necesaria. Otro problema es la influencia de armónicos en el
sistema de voltaje los cuales causarán armónicos en la corriente sumada.
2.4.1.5 Método B1 – Análisis del Armónico de Tercer OrdenEl método se basa en el hecho de que los armónicos se crean en la corriente de
fuga por la característica no lineal de voltaje corriente del descargador. No se
necesita una referencia de voltaje desde que se asume que todos los armónicos
surgen de la corriente no lineal resistiva. El contenido de armónicos depende de
la magnitud de la corriente resistiva y del grado de no-linealidad de la
característica corriente � voltaje, por ejemplo el contenido de armónicos también
varía con el voltaje y la temperatura del descargador, como se indica para el
armónico de tercer orden de las figuras 17 y 18.
El tercer armónico es la componente mas grande del armónico de la corriente
resistiva y es el mas utilizado comúnmente para medidas de diagnóstico. La
conversión desde el armónico al nivel de corriente, se encuentra en la información
del fabricante o de medidas realizadas en laboratorio.
El método puede ser fácilmente utilizado para medidas en servicio, el principal
problema es la sensibilidad a los armónicos en el voltaje del sistema. Los
armónicos en el voltaje pueden crear corrientes armónicas capacitivas que se
pueden comparar en tamaño con las corrientes armónicas generadas por la
resistencia no lineal del descargador. Como resultado, el error en la corriente
armónica medida puede ser considerable si el contenido de armónico en el voltaje
es alto. Esto se ve en la figura 20, donde el error en la evaluación del tercer
armónico en la corriente de fuga es dado como función del contenido del tercer
armónico en el voltaje del sistema. La figura incluye los efectos de las diferentes
características de voltaje - corriente y capacitancias, como la influencia del ángulo
de fase del tercer armónico en el voltaje.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 73
FIGURA 20 - ERROR EN LA EVALUACION DEL TERCER ARMONICO DE LA CORRIENTE DE FUGA
PARA DIFERENTES ANGULOS DE FASE DEL TERCER ARMONICO DEL VOLTAJE DEL
SISTEMA, CONSIDERANDO VARIAS CAPACITANCIAS Y CARACTERISTICAS DE VOLTAJE
CORRIENTE DE RESISTORES NO LINEALES DE OXIDO METALICO.Fuente: Norma IEC 6099
2.4.1.6 Método B2 – Análisis del Armónico de Tercer Orden conCompensación para Armónicos en el VoltajeEl método se basa en el mismo principio que el método B1, pero la sensibilidad a
los armónicos en el voltaje, se reduce en gran parte por la introducción de una
señal compensada de corriente para la corriente capacitiva del tercer armónico en
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 74
el descargador. La señal compensada de corriente se deriva de un probador de
campo situado en la base del descargador; después la corriente armónica inducida
en el probador por el campo eléctrico se resta de la corriente total del armónico. El
resultado es la corriente armónica generada por la corriente resistiva no lineal del
descargador. La conversión del tercer armónico a la corriente resistiva, requiere
información adicional del fabricante del descargador, como en el método B1. El
método es factible para medidas en servicio.
2.4.1.7 Método B3 – Análisis del Armónico del Primer OrdenLa componente fundamental de la corriente resistiva se obtiene por la filtración e
integración de la corriente de fuga, produciendo una señal proporcional a la
componente resistiva.
La influencia de armónicos en el voltaje del sistema durante medidas en servicio
es prácticamente eliminada por el uso fundamental de las componentes de
corriente y voltaje, la principal restricción del método es la necesidad de una señal
de voltaje.
2.4.1.8 Método C – Determinación Directa de las Pérdidas de PotenciaLa pérdida de potencia es la integral del producto de valores instantáneos del
voltaje y de la corriente de fuga dividida por el tiempo. La pérdida de potencia se
puede expresar en términos del producto del valor R.M.S. de la componente
resistiva de la corriente de fuga y el valor R.M.S. del voltaje a través del
descargador. La influencia de armónicos en el voltaje se reduce en gran parte
con un procedimiento de multiplicación e integración. La mayor desventaja es la
necesidad de una señal de voltaje. Como en los métodos A1 y A3, la precisión
durante las mediciones en servicio puede ser limitada por desvíos de fase en
voltajes y corrientes, causadas por las fases adyacentes.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 75
2.4.2 Resumen de los Métodos de DiagnósticoLas experiencias de servicio con los diferentes métodos de diagnóstico son
resumidas en la tabla 5. La sensitividad, eficiencia del diagnóstico y experiencia de
servicio con los métodos de medidas de corriente de fuga se indican en la tabla 6.
[9]
Tabla 4 � Resumen de los métodos de diagnóstico
Fuente: Norma IEC 6099
CONDICION DE
SERVICIOMETODO DE DIAGNOSTICO
Hors
roseau
En
roseau
EXPERIENCIA
DE SERVICIO
Indicador de Falla x limitada
Desconectador x Extensiva a)
Contador de Descarga x Extensiva
Monitoring spark gap x x Extensiva b)
Medida de la Temperatura x limitada
Medida de la Corriente de Fuga x
- Por medio de una fuente de
voltaje
- Utilizando el voltaje de servicio x
a) Con descargadores de sobretensiones de distribución
b) En algunos países
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 76
Tabla 5 � Propiedades de los métodos de medida de corrientes de fugaFuente: Norma IEC 6099
Ref
No
1 2 3 4 5.6
7 8.9
10 11
Expe
rienc
ia
de S
ervi
cio
Lim
itada
Exte
nsa
Lim
itada
Lim
itada
n.l.a
Lim
itada
Exte
nsa
Exte
nsa
Lim
itada
n.l.a
Com
plej
idad
de m
anej
o
Alta
Baja
Alta
Alta
Baja
Baja
Baja
Med
iaAl
ta
Alta
Efic
ienc
ia d
el d
iagn
óstic
o
Cal
idad
de
info
rmac
ión
Alta
Baja
Med
iaM
edia
Med
iaBa
ja
Med
iaAl
taM
edia
Med
ia
Cor
rient
essu
perfi
cial
es
Alta
Med
ia
Alta
Alta
Alta
Alta
Baja
Baja
Alta
Alta
Des
fase
por
Med
idas
de
corri
ente
oTe
nsió
nn.
a
Baja
Alta
Alta
Alta
Alta
Baja
Baja
Alta
AltaSe
nsib
ilidad
a
Arm
ónic
os e
nel
Vol
taje
n.a
Baja
Med
iaM
edia
Alta
Alta
Alta
Baja
Baja
Baja
Mét
odo
A1 A2 A3 A4 B1 B2 B3 C
Mét
odo
de la
med
ida
de
corri
ente
s de
fuga
Fuen
te
de
volta
je
D.C
.
Volta
je d
e se
rvic
io o
fu
ente
de
volta
je A
.C.
Med
ida
de
la c
orrie
nte
tota
l de
fuga
Med
ida
de
la c
orrie
nte
resi
stiv
a de
fuga
-util
izan
do u
n vo
ltaje
de
refe
renc
ia- c
ompe
nsac
ión
capa
citiv
a- c
ompe
nsac
ión
sint
etic
a-
ca
ncel
acio
n de
la
co
rrien
teca
paci
tiva
Anal
isis
de
ar
món
icos
en
la
corri
ente
de
fuga
- Te
rcer
arm
ónic
o-
Terc
er
arm
ónic
o co
nco
mpe
nsac
ión
- Ar
món
ico
de p
rimer
ord
en
Med
ida
de
las
perd
idas
de
pote
ncia
NO
TA:
n.a
no a
plic
a; n
.i.a
= N
o ha
y in
form
ació
n di
spon
ible
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 77
2.5 MEDIDAS DE TANGENTE DELTA EN DESCARGADORES DE OXIDOMETALICO
El método más común realizado en campo para verificar la condición del
aislamiento en equipos de alto voltaje, es la medida de las características
eléctricas AC fundamentales al voltaje de prueba del sistema. La característica
fundamental AC del aislamiento incluye: Pérdidas dieléctricas, factor de potencia
y capacitancia.
Cuando un dieléctrico esta sometido a una diferencia de tensión circula una
corriente que tiene tres componentes: una corriente capacitiva (Ic), una corriente
de absorción (IA) y una corriente de conducción (IR).
Cuando el dieléctrico está sometido a una tensión continua, la corriente total
disminuye con el tiempo, hasta alcanzar un valor constante correspondiente a la
corriente de fuga.
Si el dieléctrico está sometido a una tensión alterna, las tres corrientes que
determinan el valor total de corriente quedan establecidas durante todo el tiempo
que el dieléctrico está bajo la acción de la tensión alterna.
rAC IIII ++=
De acuerdo con lo anterior un dieléctrico se puede representar por medio del
siguiente circuito
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 78
FIGURA 21 – CIRCUITO DE UN DIELECTRICO
La corriente de absorción Ia, tiene dos componentes una activa I´a y otra
capacitiva I´´a, el diagrama vectorial de corriente es:
FIGURA 22 – DIAGRAMA VECTORIAL DE PERDIDAS EN DIELECTRICOS
El diagrama vectorial anterior también se le conoce como diagrama vectorial de
pérdidas en los dieléctricos bajo la acción de AC.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 79
El diagrama vectorial anterior es la representación mas exacta, pero su aplicación
resulta laboriosa, por lo que para fines prácticos se emplea el diagrama vectorial
de pérdidas en dieléctricos simplificado:
FIGURA 23 – DIAGRAMA VECTORIAL DE PERDIDAS EN DIELECTRICOS SIMPLIFICADO
Del diagrama vectorial se tiene:
c
a
II
=δtan δtan'ca II =
En discusiones de pruebas del aislamiento se utiliza el término �factor de
disipación�. Para pequeñas pérdidas de aislamientos los valores de factor de
potencia (PF) y factor de disipación (DF) son esencialmente lo mismo. Sin
embargo, los valores de PF (coseno θ) y DF (tangente delta) divergen cuando se
vuelven numéricamente altas.
Para realizar estas pruebas se requiere que el aparato se aísle del sistema de
potencia. Se utilizan los terminales de prueba, los cuales permiten rapidez y
seguridad en el aislamiento de las terminales de los aparatos que están
conectados a la barra desenergizada.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 80
También se requiere una fuente de voltaje (120 � 240V) e instrumentación, esto se
ha utilizado por muchos años, desde que la compañía de ingeniería Doble fue
pionera en 1929 del concepto de realizar pruebas de factor de potencia del
aislamiento en equipos de alto voltaje.
Lo que hace popular a este método de prueba es la aplicación al sistema de
aislamiento de todos los aparatos de alto voltaje del sistema de potencia.
Cuando ocurren cambios con el movimiento físico de los conductores,
deformación del aislamiento, deterioro y contaminación, entonces una o mas de
las características medibles fundamentales también cambia. [1]
2.5.1 ¿Qué es Aislamiento?Aislamiento, en sentido eléctrico, se refiere a lo que no conduce corriente con un
voltaje aplicado. Los materiales aislantes también llamados dieléctricos, se
encuentran en cada uno de los tres estados físicos:
- Gaseosos: vacío, aire, Sf6 (hexafloruro de sulfuro)
- Líquidos: aceite base hidrocarbono, aceite de silicona, agua destilada
- Sólidos: celulosa, porcelana, fenólicos.
Los aparatos y otros componentes de alto voltaje, utilizan una gran variedad de
materiales dieléctricos para obtener un sistema de aislamiento que tiene algunas
consideraciones: el sistema debe ser económicamente práctico, razonable en
tamaño y peso, con buenas propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas;
resistente al envejecimiento, compatible con otros materiales; fácil de construir,
transportar y probar; resistente al clima y a otros elementos.
Por lo tanto, a pesar de la cantidad de consideraciones que se deben tomar para
el diseño de los aparatos de alto voltaje, la principal función del aislamiento
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 81
eléctrico es prevenir los flameos y la conducción entre las partes metálicas del
equipo, operando a diferentes voltajes.
2.5.2 Pruebas de Campo de Aparatos de Alto Voltaje y Sistemas deAislamiento AsociadosEs importante entender los tres tipos básicos de medida de las pruebas de factor
de potencia; estos tres principios de medida se ilustran en la figura 24 y son (a)
prueba de especimen aterrizado (GST) sin el uso de guarda (GST _ GROUND),
(b) GST con guarda (GST _ GUARD) y (c) prueba de especimen sin aterrizar
(UST).
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 82
FIGURA 24 – LOS TRES CIRCUITOS BASICOS DE PRUEBA DOBLEFuente: DOBLE, A � C Dielectric-Loss, Power Factor and Capacitance Measurements as Aplied to
Insulation Systems of High-Voltage power Apparatus in the Field.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 83
Es importante reconocer que las pruebas se consideran un sistema de aislamiento
con conexiones asociadas y con caminos de retorno; las pruebas revelan algunos
problemas no asociados con el aislamiento que se pueden resolver, sin embargo,
estas pruebas están diseñadas para indicar la condición en la que se encuentra el
aislamiento. Una ilustración simple, se da en la figura 25. [2]
FIGURA 25 – PRUEBA DOBLE EN UNA SECCION DE CABLE CON UNA RESISTENCIA ALTA EN LA
CONEXION DE TIERRA
Fuente: DOBLE, Op. Cit.. Pág 94
En la figura 25, una porción de la corriente total (IT� es la corriente opuesta IT),
produce pérdidas dieléctricas a través de Rx, las cuales son indistinguibles de las
pérdidas que ocurren en el aislamiento. Esto puede resultar en factor de potencia
y pérdidas altas y así entra en cuestión la integridad del cable. Después de
investigar el campo defectuoso puede ser descubierto y corregido, o reemplazar la
sección de cable. Si el campo esta completamente en circuito abierto el factor de
potencia puede ser normal por casualidad, pero la capacitancia medida puede
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 84
diferir. Dependiendo de la naturaleza y la localización de la falla, los resultados
pueden diferir cuando se prueba el cable del lado opuesto.
Por lo tanto las medidas de pérdidas dieléctricas AC, factor de potencia y
capacitancia proveen una herramienta simple y efectiva para detectar problemas
asociados con todas las clases de sistemas de aislamiento.
La prueba de Doble factor de potencia es extremadamente efectiva para
encontrar problemas en los descargadores de sobretensión, figura 26.
FIGURA 26 - DESCARGADOR DE SOBRETENSION TIPICO
Fuente: DOBLE, Op. Cit.. Pág 94
Desde el punto de vista de las pruebas, los descargadores de sobretensión son
aparatos relativamente simples. Ellos constan de una porcelana en la cual se
encuentran, unos cuernos de arco graduados y elementos valvulares no lineales.
Los sellos son utilizados para mantener la cavidad interna libre de humedad. Dos
problemas básicos ocurren con descargadores de sobretensión y cada uno afecta
las medidas de forma diferente. Primero, la humedad puede entrar en la
porcelana a través de un sello defectuoso. Con una acumulación de agua
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 85
suficiente, un descargador puede actuar como aislador, por fortuna, la humedad
se revela fácilmente en pérdidas anormales.
Segundo, algunas veces las partes internas del descargador se rompen,
descontinúan su desarrollo, o los elementos valvulares se deterioran o
desintegran. Estos problemas producen lecturas por debajo de lo normal en las
pérdidas dieléctricas. La siguiente tabla ofrece resultados típicos que se pueden
obtener por las dos clases de defectos:
Tabla 6 � Comparación de pruebas típicas de 10 kV y datos cuestionables de
descargadoresFuente: DOBLE, Op. Cit.. Pág 94
COMPARACIÓN DE PRUEBAS TIPICAS DE 10 KV Y DATOS CUESTIONABLES
DE DESCARGADORES
Corriente (µA) Watts
Unidad típica en buen
estado
230 0.050
Mismo tipo de unidad
contaminada por
humedad
260 0.2
Mismo tipo de humedad
con partes internas rotas
120 0.06
A causa del comportamiento no � lineal de los descargadores, es importante
realizar comparaciones entre unidades con pruebas a voltajes prescritos.
Sin embargo la prueba Doble no mide las características de protección de los
descargadores de sobretensión. [2]
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 86
3 PRUEBAS DE CORRIENTES DE FUGA Y TANGENTE DELTA ADESCARGADORES DE SOBRETENSION
3.1 PRUEBAS DE CAMPO Y SU SIGNIFICADO
Con excepción de las pruebas de impulso, las pruebas de campo abarcan las
características completas de protección de un descargador de sobretensión, estas
sin embargo son pruebas de las condiciones mecánicas y de las propiedades de
aislamiento de un descargador. La experiencia muestra que mientras estas no
sean pruebas de las características completas de protección de un descargador,
se pueden detectar fallas que afectan la capacidad para funcionar como un
dispositivo de protección . [3]
Las pruebas de campo a los descargadores de sobretensión son:
• Inspección visual
• Corriente del gradiente AC
• Pérdidas dieléctricas o tangente delta
• Resistencia de aislamiento DC
• Frecuencia-potencia soportando un impulso
• Voltaje de radio influencia
• Radio interferencia
• Impulso
• Corrientes de fuga
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 87
Tabla 7 � Pruebas de campo a descargadores de sobretensión
PRUEBAS DE CAMPO A DESCARGADORES DE SOBRETENSION
PRUEBASIGNIFICADO DE LA
PRUEBA
EQUIPO DE PRUEBA �
OBSERVACIONES
INSPECCION VISUAL
Indicación de la condición
física externa del
descargador
No necesita un equipo,
chequear los accesorios,
porcelanas y cemento
rotos, superficies sucias y
signos de descarga.
CORRIENTE DEL
GRADIENTE AC
Indicación de la condición
del aislamiento del
descargador y sus
elementos considerando
la humedad, depósitos
extraños, corrosión,
resistores rotos y discos
perforados
Es necesario un probador
AC. Se mide la corriente
del gradiente a tensión
nominal y se compara con
datos anteriores de
prueba. El aumento o
descenso de los
resultados normales se
debe a una corriente de
fuga excesiva, resistores
cortocircuitados o rotos.
PERDIDAS
DIELECTRICAS
O
TANGENTE DELTA
Indicación de la condición
del aislamiento del
descargador y sus
elementos considerando
la humedad, depósitos
Es necesario un equipo
medidor de pérdidas
dieléctricas y factor de
potencia. Se compara las
pérdidas en vatios a
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 88
extraños, resistores rotos
y discos perforados.
voltaje de prueba con
datos anteriores de
pruebas o una tabla de
valores para unidades
similares
RESISTENCIA DE
AISLAMIENTO DC
Indicación de la condición
del aislamiento del
descargador y sus
elementos considerando
la humedad, depósitos
extraños, resistores rotos
y discos perforados.
Se necesita un equipo de
prueba DC de alto o bajo
voltaje. Registra la
resistencia de aislamiento,
la corriente de fuga y el
voltaje aplicado; los
resultados se comparan
con datos de pruebas
anteriores o datos
registrados para unidades
similares. Puede no ser
confiable a bajos voltajes
de prueba
FRECUENCIA �
POTENCIA
SOPORTANDO UN
IMPULSO
Indicación de la condición
de los elementos de los
sellos, considerando
humedad, depósitos
extraños, corrosión.
Se necesita un equipo de
prueba AC de alto
potencial. Comprobación
de el no flameo de los
sellos a voltajes mayores
a 1.5 veces la tensión
nominal. Comprobación
del flameo a voltajes por
encima de 1,5 veces la
tensión nominal. El flameo
puede ocurrir en
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 89
aproximadamente 1,5 a
2.0 veces el voltaje
nominal en unidades
modernas, y para
unidades viejas pueden
estar entre 3 a 4 veces la
tensión nominal. Esta
prueba solo se utiliza en
descargadores con sellos.
Las corrientes de
descarga y el tiempo de
aplicación para
sobrevoltajes, deben ser
limitadas para prevenir
sobrecalentamiento y
daños en los elementos
del descargador. Para el
diagnóstico se utilizan las
recomendaciones del
fabricante.
VOLTAJE DE RADIO-
INFLUENCIA
Indicación de la condición
del aislamiento del
descargador y sus
elementos considerando
la humedad, depósitos
extraños, resistores rotos
y discos perforados.
El equipo de prueba se
describe en la norma
NEMA no. 107-1964. Los
limites recomendados de
prueba son listados en la
norma NEMA para
descargadores No. LA1-
1964, sección LA1-3.02.
se graba el voltaje de
radio-influencia en
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 90
microvoltios a tensión
nominal. Se verifica el
voltaje al cual comienza el
efecto corona.
RADIO-INTERFERENCIA
Indicación de la condición
del aislamiento del
descargador y sus
elementos considerando
la humedad, depósitos
extraños, resistores rotos
y discos perforados
Es necesario un radio
portátil. Los resultados
son cualitativos no
cuantitativos.
IMPULSO
Es la única prueba que
evalúa la capacidad de la
unidad para funcionar
como un descargador
Se necesita un equipo
adecuado y no es
generalmente utilizado en
campo.
CORRIENTES DE FUGA
Indicación de la condición
interna del aislamiento y
elementos valvulares
Se necesita un equipo de
pruebas AC. Se mide la
corriente de fuga a voltaje
nominal.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 91
4 NORMAS DE REFERENCIA
4.1 NORMAS NACIONALES
Tabla 8 - Norma NTC 4389FICHA DE NORMA TECNICA
Numero NTC 4389
Título español
DESCARGADORES DE SOBRETENSIONES
(PARARRAYOS) DE OXIDO METALICO SIN
ESPACIADORES (WITHOUT GAPS) PARA SISTEMAS
DE CORRIENTE ALTERNA.
Título inglésMETAL OXIDE SURGE ARRESTERS WITHOUT GAPS
FOR A.C. SYSTEMS.
Fecha Ratificación 98-04-22
Sector INGENIERIA ELÉCTRICA
ICS 29.240.10
Comité técnico 383103
La norma NTC 4839 habla sobre los criterios mínimos que se deben tener en
cuenta para los ensayos realizados a descargadores de sobretensión de óxido
metálico, que se utilizarán en sistemas de corriente alterna.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 92
Tabla 9 � Norma NTC 2166FICHA DE NORMA TÉCNICA
Numero NTC 2166
Título español
DESCARGADORES DE SOBRETENSIONES DE
RESISTENCIA VARIABLE CON EXPLOSORES
PARA REDES DE CORRIENTE ALTERNA.
Título inglés
SURGE ARRESTERS. NON LINEAR RESISTOR
TYPE GAPPED SURGE ARRESTERS FOR A.C.
SYSTEMS.
Fecha Ratificación 00-09-27
Actualización PRIMERA
Sector INGENIERIA ELECTRICA
ICS 29.120.50
La norma NTC 2166 habla de los requisitos y criterios que se deben tener en
cuenta para descargadores de sobretensión de resistencia no-lineal con
explosores utilizados en sistemas de corriente alterna
4.2 NORMAS INTERNACIONALES
Tabla 10 � Norma IEC 60099FICHA DE NORMA TECNICA
Numero NTC 4389
Título inglésDIAGNOSTICS INDICATORS OF METAL OXIDE
ARRESTERS INSERVICE
Fecha Ratificación 99-06-11
Sector INGENIERIA ELECTRICA
ICS CDV 37/195, 37/216 RVC
Remplazada por CDV 37/195, 37/216 RVC
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 93
La norma IEC 60099, trata todos los métodos de diagnóstico en línea viva de
descargadores de sobretensión de resistencia no � lineal, también dice las
ventajas y desventajas de cada método. [18]
Tabla 11 - Norma IEC 60050-845FICHA DE NORMA TECNICA
Numero IEC 60050-845
Título inglés
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL
VOCABULARY. LIGHTING
Sector INGENIERIA ELECTRICA
ICS 01.040.91, 91.160
Remplazada por CIE 17:4
Resumen
CONTIENE 950 TERMINOS Y DEFINICIONES PARA
PROMOVER LA ESTANDARIZACION
INTERNACIONAL EN EL USO DE SÍMBOLOS Y
TECNOLOGÍA EN EL CAMPO DE LAS DESCARGAS.
La norma IEC 60050-845 contiene los términos, definiciones y símbolos en todo el
campo de las descargas eléctricas, el fin de esta norma es promover la
estandarización internacional en el uso de símbolos y tecnologías en el campo ya
mencionado. [18]
Tabla 12 � Norma IEC 600-60FICHA DE NORMA TECNICA
Numero IEC 6000-60
Título español TÉCNICAS DE ENSAYO EN ALTA TENSIÓN
Título inglés HIGH-VOLTAGE TEST TECHNIQUES
Sector INGENIERIA ELECTRICA
ICS 17220.20, 19.080
Remplazada por IEC 60-3, IEC 60-4
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 94
La norma IEC 6000-60 es aplicable para todos los sistemas de medición y para
sus componentes. Utilizada para medidas de altos voltajes y corrientes durante
pruebas con voltaje directo, voltaje alterno, voltajes de impulso de descarga y de
conmutación y para pruebas con impulsos de corrientes o la combinación de
estas.
4.3 NORMAS PARTICULARES
• NORMAS DOBLE : la norma doble se aplica a los procedimientos de los
equipos fabricados por esta empresa, en el caso de la investigación se
aplica al equipo M4000. [2]
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 95
5 REALIZACION DE PRUEBAS Y CORRELACION DE DATOS
5.1 SELECCIÓN DE LOS DESCARGADORES DE SOBRETENSION
Se realizó la selección de los descargadores de sobretensión teniendo en cuenta
los siguientes criterios:
• Accesibilidad a las subestaciones
• Ubicación de las subestaciones
• Marcas de los descargadores
• Tiempo de puesta en servicio
Se escogieron subestaciones en diferentes sitios por las características de
ubicación, por ejemplo zona residencial, zona industrial, a las afueras de la ciudad,
zona de alta polución. Las subestaciones seleccionadas fueron:
• S/E Salitre
• S/E Noroeste
• S/E Suba
• S/E Tunal
• S/E Veraguas
• S/E La paz
• S/E Muzu
• S/E Torca
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 96
Los descargadores seleccionados para el estudio son en su mayoría marca ASEA
de óxido de zinc, sin que esto quiera decir que las pruebas no se realicen en
descargadores de otras marcas.
También se escogieron descargadores de sobretensión de diferentes tiempos de
puesta en servicio para abarcar un grupo mas amplio de investigación.
5.2 PRUEBAS DE FABRICA REALIZADAS A LOS DESCARGADORES DESOBRETENSION DE OXIDO DE ZINC
A los descargadores de sobretensión de óxido de zinc nuevos, se les realizan
varias pruebas tipo para establecer un funcionamiento óptimo de los mismos y
demostrar categóricamente el cumplimiento con la normas establecidas para este
tipo de descargadores. Una vez efectuadas no es necesario repetirlas a menos
que el diseño cambie tanto como para modificar su funcionamiento o sean
exigidas por el cliente. Las pruebas tipo se deben hacer mínimo para un elemento
del lote.
5.2.1 Pruebas Tipo
5.2.1.1 Tensión ResidualEsta prueba demuestra cuanto es el valor de tensión encontrado entre los
terminales del descargador de sobretensión cuando por él cruza la corriente de
descarga.
5.2.1.2 Tensión Soportada por el Aislamiento de la Porcelana (1.2/50µs) La prueba de tensión soportada por el aislamiento de la porcelana (1.2/50µs),
demuestra la capacidad de la cubierta de porcelana para soportar los esfuerzos de
tensión en condiciones secas y húmedas.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 97
5.2.1.3 Prueba de Impulso de Corriente (alta corriente corta duración y bajacorriente larga duración)
La prueba de alta corriente se hace para verificar la estabilidad mecánica de los
explosores, la capacidad de las resistencias contra el flameo y la estabilidad
térmica para caídas cercanas o directas de rayos.
La prueba de baja corriente es una medida del poder de absorción de energía del
descargador de sobretensión y permite la comparación de calidad del mismo.
5.2.1.4 Prueba del Ciclo de TrabajoEsta prueba demuestra la estabilidad térmica del descargador de sobretensión
bajo condiciones definidas de tensión, frecuencia e impedancia.
5.2.1.5 Prueba del Elemento de DesconexiónPara descargadores de sobretensión provistos de un desconector, esta prueba
demuestra que este elemento sirve correctamente.
5.2.1.6 Prueba de Alivio de PresiónEn descargadores de sobretensión provistos de dispositivos de alivio de presión,
esta prueba determina la habilidad del descargador para soportar corrientes de
cortocircuito sin que se presenten violentas rupturas de porcelana.
5.2.1.7 Prueba de ContaminaciónEsta prueba es hecha para demostrar como las partes internas del descargador de
sobretensión son capaces de soportar la contaminación sin presentar ningún
cambio en sus características de operación y que en el aislamiento externo no se
presente disrupción.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 98
5.2.2 Pruebas de AceptaciónEste tipo de pruebas se realizan para demostrar las características definidas de
los descargadores de sobretensión comprados a los diferentes fabricantes por
parte de las empresas que requieran este tipo de elementos de protección en las
subestaciones. Estas pruebas son:
• Medida del voltaje de referencia.
• Tensión residual medida sobre el descargador de sobretensión completo o
en secciones de éste.
• Prueba de descargas parciales.
5.2.3 Pruebas EspecialesEste tipo de pruebas se realizan para determinar que el descargador de
sobretensión puede trabajar durante largo tiempo bajo condiciones extremas de
servicio, dentro de estas pruebas se tienen:
• Prueba de trabajo.
• Prueba de corrosión rápida.
• Prueba con cambios de temperatura.
• Pruebas de movimientos sísmicos.[12]
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 99
5.3 REALIZACION DE LA PRUEBA DE CORRIENTE DE FUGALa prueba de corriente de fuga, indica la condición interna del aislamiento, sellos y
elementos valvulares
5.3.1 Equipo de Prueba LCM
FIGURA 27 – EQUIPO DE PRUEBA LCM MARCA TRANSINOR
Fuente: TRANSINOR, LCM Handbook
5.3.2 Objetivos del Monitoreo de Corrientes de Fuga
Los MOSAS (metal oxide surge arresters) en servicio normal están expuestos a
diferentes clases de tensiones como el voltaje normal de operación, sobrevoltajes
por maniobra, sobrevoltajes por descargas atmosféricas y por polución externa.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 100
Todas estas tensiones juntas o separadas por diferentes combinaciones pueden
causar un incremento en la componente resistiva de la corriente de fuga continua
a través del descargador. Este incremento puede exceder el limite crítico y causar
una falla en el descargador, en cambio si el voltaje rateado en el descargador ha
sido seleccionado muy bajo o si ocurren casos de falla no muy apropiados y
convenientes que causen sobrevoltajes temporales muy altos en el sistema.
Un dispositivo de monitoreo conveniente que indica la condición de operación real
del MOSA puede ayudar a prevenir fallas en el descargador. El LCM puede
guardar regularmente la componente resistiva de la corriente de fuga en
condiciones actuales de operación del descargador por un largo periodo de
tiempo, lo cual significa que la información necesaria para juzgar la condición
normal del MOSA esta disponible. [5]
5.3.3 Esquema de Conexión de la Prueba de Corrientes de Fuga
FIGURA 28 – ESQUEMA DE CONEXION PRUEBA DE CORRIENTES DE FUGA
Fuente: TRANSINOR, LCM Handbook
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 101
5.4 REALIZACION DE LA PRUEBA DE TANGENTE DELTA
La prueba de tangente delta indica la condición del aislamiento del descargador y
sus elementos considerando la humedad, depósitos extraños, resistores rotos y
discos perforados.
5.4.1 Equipo de Prueba M4000
FIGURA 29 – EQUIPO DE PRUEBA M4000 MARCA DOBLE.Fuente: DOBLE, M4000 Handbook
5.4.2 Objetivo de la Prueba de Tangente Delta
Esta prueba se realiza con el propósito de verificar las condiciones en las que se
encuentra el aislamiento y la geometría del equipo, para determinar si las
corrientes de fuga, perdidas de capacitancia y factor de potencia se encuentran
entre los rangos establecidos por el fabricante o por estadísticas de pruebas
realizadas a equipos similares.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 102
5.4.3 Esquema de Conexión de la Prueba de Tangente Delta
FIGURA 30 – ESQUEMA DE CONEXION PRUEBA DE TANGENTE DELTA
Fuente: Informe Práctica Profesional, Norma Torres
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 103
5.5 DATOS DE LAS MEDIDAS DE TANGENTE DELTA Y CORRIENTE DEFUGA
Tabla 13 � Datos medidos de tangente delta
SUBESTACIÓN SALITRENro MODULO MARCA TIPO MEDICION de Tang. δ
1 D1-A ASEA XAE96AS 0.012
2 D1-B ASEA XAE96BS 0.051
3 D1-C ASEA XAE96AS 0.031
4 D2-A ASEA XAE96AS 0.052
5 D2-B ASEA XAE96AS 0.052
6 D2-C ASEA XAE96AS 0.055
7 D3-A ASEA XAE96AS 0.141
8 D3-B ASEA XAE96AS 0.064
9 D3-C ASEA XAE96AS 0.067
SUBESTACIÓN NOROESTE10 TJ-A ASEA XAP123A3 0.069
11 TJ-B ASEA XAP123A3 0.063
12 TJ-C ASEA XAP123A3 0.071
13 BL-A ASEA XAP123A3 0.048
14 BL-B ASEA XAP123A3 0.048
15 BL-C ASEA XAP123A3 0.048
16 BL2-A ASEA XAP123A3 0.049
17 BL2B ASEA XAP123A3 0.055
18 BL2-C ASEA XAP123A3 0.054
19 FO-A ASEA XAP123A3 0.051
20 FO-B ASEA XAP123A3 0.051
21 FO-C ASEA XAP123A3 0.052
SUBESTACION BOLIVIA22 D1-A SORESTER ZSE-C22 0.143
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 104
23 D1-B SORESTER ZSE-C22 0.142
24 D1-C SORESTER ZSE-C22 0.134
SUBESTACION TORCA25 D1-A SORESTER ZSE-C22 0.133
26 D1-B SORESTER ZSE-C22 0.130
27 D1-C SORESTER ZSE-C22 0.135
28 D2-A ABB EXLIM 0.051
29 D2-B ABB EXLIM 0.053
30 D2-C ABB EXLIM 0.052
0.020 C.S.31 AU1-A ASEA XAD96S
0.087 C.I.
0.021 C.S.32 AU1-B ASEA XAD96S
0.069 C.I.
0.019 C.S.33 AU1-C ASEA XAD96S
0.062 C.I.
34 AU2-A ASEA XAE96AS 0.022
35 AU2-B ASEA XAE96AS 0.019
36 AU2-C ASEA XAE96AS 0.024
0.021 C.S.37 CT-A ASEA XAD96S
0.092 C.I.
0.018 C.S.38 CT-B ASEA XAD96S
0.064 C.I.
0.019 C.S39 CT-C ASEA XAD96S
0.058 C.I.
40 CL-A ASEA XAE96AS 0.028
41 CL-B ASEA XAE96AS 0.021
42 CL-C ASEA XAE96AS 0.020
0.019 C.S43 ISA2-A ASEA XAD96S
0.067 C.I
0.022 C.S.44 ISA2-B ASEA XAD96S
0.069 C.I.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 105
0.020 C.S.45 ISA2-C ASEA XAD96S
0.069 C.I.
0.056 C.S46 ISA1-A ASEA XAD96S
0.053 C.I.
0.018 C.S47 ISA1-B ASEA XAD96S
0.061 C.I.
0.021 C.S48 ISA1-C ASEA XAD96S
0.061 C.I.
0.021 C.S.49 ISA3-A ASEA XAD96S
0.065 C.I.
0.022 C.S.50 ISA3-B ASEA XAD96S
0.066 C.I.
0.021 C.S.51 ISA3-C ASEA XAD96S
0.066 C.I.
SUBESTACION SUBA0.021 C.S.52 AU-A ASEA XAD96S
0.064 C.I.
0.019 C.S.53 AU-B ASEA XAD96S
0.065 C.I.
0.021 C.S.54 AU-C ASEA XAD96S
0.067 C.I.
SUBESTACION TUNAL55 D2-A ASEA XAE96BS 0.057
56 D2-B ASEA XAE96BS 0.054
57 D2-C ASEA XAE96BS 0.049
58 BO-A ASEA XAE96BS 0.047
59 BO-B ASEA XAE96BS 0.049
60 BO-C ASEA XAE96BS 0.051
61 VE-A ASEA XAE96BS 0.044
62 VE-B ASEA XAE96BS 0.046
63 VE-C ASEA XAE96BS 0.056
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 106
64 MZ-A ASEA XAE96BS 0.048
65 MZ-B ASEA XAE96BS 0.047
66 MZ-C ASEA XAE96BS 0.045
SUBESTACION LA PAZ67 SA-A SORESTER ZSE-C22 0.112
68 SA-B ASEA XAE96AS 0.028
69 SA-C ASEA XAE96AS 0.031
70 LA-A OHIO BRASS MPRH 12.83
71 LA-B OHIO BRASS MPRH 11.52
72 LA-C OHIO BRASS MPRH 15.26
73 CT-A ASEA XAE96AS 0.032
74 CT-B ASEA XAE96AS 0.032
75 CT-C ASEA XAE96AS 0.032
76 VE-A ASEA XAE96AS 0.026
77 VE-B ASEA XAE96AS 0.032
78 VE-C ASEA XAE96AS 0.024
79 D1-A ASEA XAE96AS 0.021
80 D1-B ASEA XAE96AS 0.022
81 D1-C ASEA XAE96AS 0.035
82 D2-A WESTINGHOUSE WMX 0.058
83 D2-B WESTINGHOUSE WMX 0.061
84 D2-C WESTINGHOUSE WMX 0.069
SUBESTACION MUZU85 VE-A ASEA XAE96AS 0.034
86 VE-B ASEA XAE96AS 0.030
87 VE-C ASEA XAE96AS 0.036
88 SC-A ASEA XAE96AS 0.027
89 SC-B ASEA XAE96AS 0.025
90 SC-C ASEA XAE96AS 0.024
91 TU-A ASEA XAE96AS 0.076
92 TU-B ASEA XAE96AS 0.046
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 107
93 TU-C ASEA XAE96AS 0.021
0.004 C.S.94 D1-A LIGHTNING ARRESTER 2CM96
0.030 C.I.
0.006 C.S.95 D1-B LIGHTNING ARRESTER 2CM96
0.030 C.I.
-0.136 C.S.96 D1-C LIGHTNING ARRESTER 2CM96
4.349 C.I.
SUBESTACION VERAGUAS97 MZ-A ASEA XAE96S 0.026
98 MZ-B ASEA XAE96S 0.026
99 MZ-C ASEA XAE96S 0.021
0.002 C.S.100 TU-A EMP 2CM96
1.598 C.I.
0.019 C.S.101 TU-B ASEA XAD96S
0.064 C.I.
0.018 C.S.102 TU-C EMP 2CM96
0.062 C.I.
103 LP-A SORESTER ZCE � C2 0.121
104 LP-B SORESTER ZCE � C2 0.113
105 LP-C SORESTER ZCE � C2 0.122
Tabla 14 � Datos medidos de corriente de fuga
SUBESTACIÓN SALITRENro MODULO MARCA TIPO MEDICION I DE FUGA
(P.U)
1 D1-A ASEA XAE96AS 2
2 D1-B ASEA XAE96BS 2
3 D1-C ASEA XAE96AS 2,1
4 D2-A ASEA XAE96AS 1
5 D2-B ASEA XAE96AS 1
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 108
6 D2-C ASEA XAE96AS < 1
7 D3-A ASEA XAE96AS 1.5
8 D3-B ASEA XAE96AS 1
9 D3-C ASEA XAE96AS 1.2
SUBESTACION NOROESTE10 TJ-A ASEA XAP123A3 1.4
11 TJ-B ASEA XAP123A3 1.3
12 TJ-C ASEA XAP123A3 1.6
13 BL-A ASEA XAP123A3 1.4
14 BL-B ASEA XAP123A3 1.3
15 BL-C ASEA XAP123A3 1.5
16 BL2-A ASEA XAP123A3 2.0
17 BL2B ASEA XAP123A3 2.1
18 BL2-C ASEA XAP123A3 2.3
19 FO-A ASEA XAP123A3 2.3
20 FO-B ASEA XAP123A3 2.3
21 FO-C ASEA XAP123A3 2.6
SUBESTACIÓN BOLIVIA22 D1-A SORESTER ZSE-C2Z 2.6
23 D1-B SORESTER ZSE-C2Z 2.8
24 D1-C SORESTER ZSE-C2Z 5.7
SUBESTACIÓN TORCA25 D1-A SORESTER ZSE-C2Z 1.7
26 D1-B SORESTER ZSE-C2Z 1.9
27 D1-C SORESTER ZSE-C2Z 1.8
28 D2-A ABB EXLIM 1.6
29 D2-B ABB EXLIM < 1
30 D2-C ABB EXLIM < 1
31 AU1-A ASEA XAD96S 4.2
32 AU1-B ASEA XAD96S 2.9
33 AU1-C ASEA XAD96S 3.6
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 109
34 AU2-A ASEA XAE96AS 4.1
35 AU2-B ASEA XAE96AS 3.6
36 AU2-C ASEA XAE96AS 3.3
37 CT-A ASEA XAE96AS 4.4
38 CT-B ASEA XAE96AS 11.9
39 CT-C ASEA XAE96AS 2.9
40 CL-A ASEA XAE96AS 4.7
41 CL-B ASEA XAE96AS 3.7
42 CL-C ASEA XAE96AS 3.1
43 ISA2-A ASEA XAD96S 4.4
44 ISA2-B ASEA XAD96S 4.4
45 ISA2-C ASEA XAD96S 2.6
46 ISA1-A ASEA XAD96S 4.1
47 ISA1-B ASEA XAD96S 3.5
48 ISA1-C ASEA XAD96S 2.7
49 ISA3-A ASEA XAD96S 3.5
50 ISA3-B ASEA XAD96S 7.3
51 ISA3-C ASEA XAD96S 3.2
SUBESTACION SUBA52 AU-A ASEA XAD96S 2.6
53 AU-B ASEA XAD96S 5.2
54 AU-C ASEA XAD96S 3.3
SUBESTACIÓN TUNAL55 D2-A ASEA XAE96BS 12.9
56 D2-B ASEA XAE96BS 11.4
57 D2-C ASEA XAE96BS 11.1
58 BO-A ASEA XAE96BS 11.9
59 BO-B ASEA XAE96BS 11.3
60 BO-C ASEA XAE96BS 13.4
61 VE-A ASEA XAE96BS < 1
62 VE-B ASEA XAE96BS < 1
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 110
63 VE-C ASEA XAE96BS < 1
64 MZ-A ASEA XAE96BS < 1
65 MZ-B ASEA XAE96BS < 1
66 MZ-C ASEA XAE96BS < 1
SUBESTACIÓN LA PAZ67 SA-A SORESTER ZSE-C2Z 1.4
68 SA-B ASEA XAF96AS 8.4
69 SA-C ASEA XAF96AS 7.4
70 CT-A ASEA XAF96AS 4.0
71 CT-B ASEA XAF96AS 3.5
72 CT-C ASEA XAF96AS 6.6
73 VE-A ASEA XAF96AS 4.6
74 VE-B ASEA XAF96AS 4.0
75 VE-C ASEA XAF96AS 8.1
76 D1-A ASEA XAF96AS 3.8
77 D1-B ASEA XAF96AS 2.5
78 D1-C ASEA XAF96AS 2.7
79 D2-A WESTINGHOUSE WMX < 1
80 D2-B WESTINGHOUSE WMX < 1
81 D2-C WESTINGHOUSE WMX < 1
SUBESTACION MUZU82 VE-A ASEA XAE96AS 24.5
83 VE-B ASEA XAE96AS 8.1
84 VE-C ASEA XAE96AS 24.3
85 SC-A ASEA XAE96AS 3.7
86 SC-B ASEA XAE96AS 2.9
87 SC-C ASEA XAE96AS 3.0
88 TU-A ASEA XAE96AS 3.3
89 TU-B ASEA XAE96AS 4.6
90 TU-C ASEA XAE96AS 3.0
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 111
91 D1-A LIGHTNING
ARRESTER
2CM96 4.4
92 D1-B LIGHTNING
ARRESTER
2CM96 5.8
93 D1-C LIGHTNING
ARRESTER
2CM96 2.6
SUBESTACION VERAGUAS94 MZ-A ASEA XAE96S 2.6
95 MZ-B ASEA XAE96S 7.1
96 MZ-C ASEA XAE96S 3.5
97 TU-A EMP 2CM96 < 1
98 TU-B ASEA XAD96S 3
99 TU-C EMP 2CM96 < 1
100 LP-A SORESTER ZCE � C2 3.9
101 LP-B SORESTER ZCE � C2 < 1
102 LP-C SORESTER ZCE � C2 < 1
Tabla 15 - Datos de las pruebas de corriente de fuga en µA VS tangente delta en
mW.
SUBESTACIÓN SALITRENro MODULO MARCA TIPO TANG δ (mW) I DE FUGA (µA)
1 D1-A ASEA XAE96AS 0.012 100
2 D1-B ASEA XAE96BS 0.051 100
3 D1-C ASEA XAE96AS 0.031 105
4 D2-A ASEA XAE96AS 0.052 50
5 D2-B ASEA XAE96AS 0.052 50
6 D2-C ASEA XAE96AS 0.055 < 50
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 112
7 D3-A ASEA XAE96AS 0.141 75
8 D3-B ASEA XAE96AS 0.064 50
9 D3-C ASEA XAE96AS 0.067 60
SUBESTACIÓN NOROESTE10 TJ-A ASEA XAP123A3 0.069 70
11 TJ-B ASEA XAP123A3 0.063 65
12 TJ-C ASEA XAP123A3 0.071 80
13 BL-A ASEA XAP123A3 0.048 70
14 BL-B ASEA XAP123A3 0.048 65
15 BL-C ASEA XAP123A3 0.048 75
16 BL2-A ASEA XAP123A3 0.049 100
17 BL2B ASEA XAP123A3 0.055 105
18 BL2-C ASEA XAP123A3 0.054 115
19 FO-A ASEA XAP123A3 0.051 115
20 FO-B ASEA XAP123A3 0.051 115
21 FO-C ASEA XAP123A3 0.052 130
SUBESTACION BOLIVIA22 D1-A SORESTER ZSE-C2Z 0.143 130
23 D1-B SORESTER ZSE-C2Z 0.142 140
24 D1-C SORESTER ZSE-C2Z 0.134 285
SUBESTACION TORCA25 D1-A SORESTER ZSE-C2Z 0.133 85
26 D1-B SORESTER ZSE-C2Z 0.130 95
27 D1-C SORESTER ZSE-C2Z 0.135 90
28 D2-A ABB EXLIM 0.051 80
29 D2-B ABB EXLIM 0.053 < 50
30 D2-C ABB EXLIM 0.052 < 50
0.020 C.S.31 AU1-A ASEA XAD96S
0.087 C.I.
210
0.021 C.S.32 AU1-B ASEA XAD96S
0.069 C.I.
145
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 113
0.019 C.S.33 AU1-C ASEA XAD96S
0.062 C.I.
180
34 AU2-A ASEA XAE96AS 0.022 205
35 AU2-B ASEA XAE96AS 0.019 180
36 AU2-C ASEA XAE96AS 0.024 165
0.021 C.S.37 CT-A ASEA XAE96AS
0.092 C.I.
220
0.018 C.S.38 CT-B ASEA XAE96AS
0.064 C.I.
595
0.019 C.S39 CT-C ASEA XAE96AS
0.058 C.I.
145
40 CL-A ASEA XAE96AS 0.028 235
41 CL-B ASEA XAE96AS 0.021 185
42 CL-C ASEA XAE96AS 0.020 155
0.019 C.S.43 ISA2-A ASEA XAD96S
0.067 C.I.
220
0.022 C.S.44 ISA2-B ASEA XAD96S
0.069 C.I.
220
0.020 C.S.45 ISA2-C ASEA XAD96S
0.069 C.I.
130
0.056 C.S46 ISA1-A ASEA XAD96S
0.053 C.I.
205
0.018 C.S47 ISA1-B ASEA XAD96S
0.061 C.I.
175
0.021 C.S48 ISA1-C ASEA XAD96S
0.061 C.I.
135
0.021 C.S.49 ISA3-A ASEA XAD96S
0.065 C.I.
175
0.022 C.S.50 ISA3-B ASEA XAD96S
0.066 C.I.
365
0.021 C.S.51 ISA3-C ASEA XAD96S
0.066 C.I.
160
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 114
SUBESTACION SUBA0.021 C.S.52 AU-A ASEA XAD96S
0.064 C.I.
130
0.019 C.S.53 AU-B ASEA XAD96S
0.065 C.I.
260
0.021 C.S.54 AU-C ASEA XAD96S
0.067 C.I.
165
SUBESTACION TUNAL55 D2-A ASEA XAE96BS 0.057 645
56 D2-B ASEA XAE96BS 0.054 570
57 D2-C ASEA XAE96BS 0.049 555
58 BO-A ASEA XAE96BS 0.047 595
59 BO-B ASEA XAE96BS 0.049 565
60 BO-C ASEA XAE96BS 0.051 670
61 VE-A ASEA XAE96BS 0.044 < 50
62 VE-B ASEA XAE96BS 0.046 < 50
63 VE-C ASEA XAE96BS 0.056 < 50
64 MZ-A ASEA XAE96BS 0.048 < 50
65 MZ-B ASEA XAE96BS 0.047 < 50
66 MZ-C ASEA XAE96BS 0.045 < 50
SUBESTACION LA PAZ67 SA-A SORESTER ZSE-C2Z 0.112 70
68 SA-B ASEA XAF96AS 0.028 420
69 SA-C ASEA XAF96AS 0.031 370
70 LA-A OHIO BRASS MPRH 12.83 < 50
71 LA-B OHIO BRASS MPRH 11.52 < 50
72 LA-C OHIO BRASS MPRH 15.26 < 50
73 CT-A ASEA XAF96AS 0.032 200
74 CT-B ASEA XAF96AS 0.032 175
75 CT-C ASEA XAF96AS 0.032 330
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 115
76 VE-A ASEA XAF96AS 0.026 230
77 VE-B ASEA XAF96AS 0.032 200
78 VE-C ASEA XAF96AS 0.024 405
79 D1-A ASEA XAF96AS 0.021 190
80 D1-B ASEA XAF96AS 0.022 125
81 D1-C ASEA XAF96AS 0.035 135
82 D2-A WESTINGHOUSE WMX 0.058 < 50
83 D2-B WESTINGHOUSE WMX 0.061 < 50
84 D2-C WESTINGHOUSE WMX 0.069 < 50
SUBESTACION MUZU85 VE-A ASEA XAE96AS 0.034 1225
86 VE-B ASEA XAE96AS 0.030 405
87 VE-C ASEA XAE96AS 0.036 1215
88 SC-A ASEA XAE96AS 0.027 185
89 SC-B ASEA XAE96AS 0.025 145
90 SC-C ASEA XAE96AS 0.024 150
91 TU-A ASEA XAE96AS 0.076 165
92 TU-B ASEA XAE96AS 0.046 230
93 TU-C ASEA XAE96AS 0.021 150
0.004 C.S.94 D1-A LIGHTNING
ARRESTER
2CM96
0.030 C.I.
220
0.006 C.S.95 D1-B LIGHTNING
ARRESTER
2CM96
0.030 C.I.
290
-0.136 C.S.96 D1-C LIGHTNING
ARRESTER
2CM96
4.349 C.I.
130
SUBESTACION VERAGUAS97 MZ-A ASEA XAE96S 0.026 130
98 MZ-B ASEA XAE96S 0.026 355
99 MZ-C ASEA XAE96S 0.021 175
0.002 C.S.100 TU-A EMP 2CM96
1.598 C.I.
< 50
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 116
0.019 C.S.101 TU-B ASEA XAD96S
0.064 C.I.
150
0.018 C.S.102 TU-C EMP 2CM96
0.062 C.I.
< 50
103 LP-A SORESTER ZCE � C2 0.121 195
104 LP-B SORESTER ZCE � C2 0.113 < 50
105 LP-C SORESTER ZCE � C2 0.122 < 50
5.6 CORRELACION DE DATOS
La correlación de los datos de corriente de fuga y tangente delta de hará por
medio de tablas y gráficas en las cuales se recogen los datos de prueba de cada
descargador de sobretensión; en las tablas también se encuentra el porcentaje al
límite máximo, este es el valor de corriente de fuga o tangente delta en porcentaje
que le hace falta al descargador para llegar al límite superior en cada familia de
descargador. El total es el promedio de los porcentajes anteriormente calculados.
5.6.1 Descargadores de Sobretensión de una Cámara, Datos de cos θθθθ
5.6.1.1 Descargadores Marca ABB Tipo EXLIM
Tabla 16 � Descargadores tipo EXLIM, datos de tangente delta
MARCA TIPO MEDIDA (W)% al límite
máximo
ABB EXLIM 0,051 89,5%
ABB EXLIM 0,053 93,0%
ABB EXLIM 0,052 91,2%
91,2%
Limite superior 0.05
Limite inferior 0.057
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 117
ABB TIPO EXLIM
0,045
0,047
0,049
0,051
0,053
0,055
0,057
0,059
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
DATO
TAN
G. D
ELTA
FIGURA 31 - GRAFICA DE RANGOS COS θ DE DESCARGADORES TIPO EXLIM
5.6.1.2 Descargadores Marca WESTINGHOUSE Tipo WMX
Tabla 17 � Descargadores westinghouse datos de tangente delta
MARCA TIPO MEDIDA (W)% al límite
máximo
WESTINGHOUSE WMX 0,058 6,4%WESTINGHOUSE WMX 0,061 6,7%WESTINGHOUSE WMX 0,069 7,6%
6,9%
LIMITESLIMITE INFERIOR 0,05
LIMITE SUPERIOR 0,912
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 118
WESTINGHOUSE
0,05
0,055
0,06
0,065
0,07
0,075
0,08
0,085
0,09
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
DATO
FIGURA 32 – GRAFICA DE RANGOS COS θ DE DESCARGADORES TIPO WESTINGHOUSE
5.6.1.3 Descargadores Marca SORESTER Tipo ZSE-C22
Tabla 18 � Descargadores SORESTER, datos de tangente delta
MARCA TIPO MEDIDA (W)% al límitemáximo
SORESTER ZSE-C22 0,12185,2%
SORESTER ZSE-C22 0,11379,6%
SORESTER ZSE-C22 0,12285,9%
SORESTER ZSE-C22 0,143100,7%
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 119
SORESTER ZSE-C22 0,142100,0%
SORESTER ZSE-C22 0,13494,4%
SORESTER ZSE-C22 0,13393,7%
SORESTER ZSE-C22 0,1391,5%
SORESTER ZSE-C22 0,13595,1%
SORESTER ZSE-C22 0,11278,9%
90,5%
LIMITESLIMITE INFERIOR 0,029
LIMITE SUPERIOR 0,142
SORESTER TIPO ZSE-C22
0,03
0,05
0,07
0,09
0,11
0,13
0,15
0 2 4 6 8 10 12
DATO
TAN
G. D
ELTA
FIGURA 33 – GRAFICA DE RANGOS COS θ DE DESCARGADORES SORESTER
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 120
5.6.1.4 Descargadores Marca ASEA Tipo XAP123A3
Tabla 19 � Descargadores XAP123A3, datos de tangente delta
MARCA TIPO MEDIDA (W)% al límite
máximo
ASEA XAP123A3 0,069 116,9%
ASEA XAP123A3 0,063 106,8%
ASEA XAP123A3 0,071 120,3%
ASEA XAP123A3 0,048 81,4%
ASEA XAP123A3 0,048 81,4%
ASEA XAP123A3 0,048 81,4%
ASEA XAP123A3 0,049 83,1%
ASEA XAP123A3 0,055 93,2%
ASEA XAP123A3 0,054 91,5%
ASEA XAP123A3 0,051 86,4%
ASEA XAP123A3 0,051 86,4%
ASEA XAP123A3 0,052 88,1%
93,1%
LIMITESLIMITE INFERIOR 0,048
LIMITE SUPERIOR 0,059
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 121
ASEA TIPO XAP123A3
0,03
0,035
0,04
0,045
0,05
0,055
0,06
0,065
0,07
0,075
0,08
0 2 4 6 8 10 12 14
DATO
TAN
G. D
ELTA
FIGURA 34 – GRAFICA DE RANGOS COS θ DE DESCARGADORES XAP123A3
5.6.1.5 Descargadores Marca ASEA Tipo XAE96BS
Tabla 20 � Descargadores XAE96BS, datos de tangente delta
MARCA TIPO MEDIDA (W)% al límite
máximo
ASEA XAE96BS 0,051 104,1%
ASEA XAE96BS 0,057 116,3%
ASEA XAE96BS 0,054 110,2%
ASEA XAE96BS 0,049 100,0%
ASEA XAE96BS 0,047 95,9%
ASEA XAE96BS 0,049 100,0%
ASEA XAE96BS 0,051 104,1%
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 122
ASEA XAE96BS 0,044 89,8%
ASEA XAE96BS 0,046 93,9%
ASEA XAE96BS 0,056 114,3%
ASEA XAE96BS 0,048 98,0%
ASEA XAE96BS 0,047 95,9%
ASEA XAE96BS 0,045 91,8%
101,1%
LIMITESLIMITE INFERIOR 0,041
LIMITE SUPERIOR 0,051
ASEA XAE96BS
0,03
0,035
0,04
0,045
0,05
0,055
0,06
0,065
0,07
0 2 4 6 8 10 12 14
DATO
TAN
G. D
ELTA
FIGURA 35 – GRAFICA DE RANGOS COS θ DE DESCARGADORES XAE96BS
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 123
5.6.1.6 Descargadores Marca ASEA Tipo XAE96AS
TABLA 21 � DESCARGADORES XAE96AS, DATOS DE TANGENTE DELTA
MARCA TIPO MEDIDA (W)% al límite
máximo
ASEA XAE96AS 0,012 31,6%
ASEA XAE96AS 0,031 81,6%
ASEA XAE96AS 0,052 136,8%
ASEA XAE96AS 0,052 136,8%
ASEA XAE96AS 0,055 144,7%
ASEA XAE96AS 0,141 371,1%
ASEA XAE96AS 0,064 168,4%
ASEA XAE96AS 0,067 176,3%
ASEA XAE96AS 0,022 57,9%
ASEA XAE96AS 0,019 50,0%
ASEA XAE96AS 0,024 63,2%
ASEA XAE96AS 0,028 73,7%
ASEA XAE96AS 0,021 55,3%
ASEA XAE96AS 0,02 52,6%
ASEA XAE96AS 0,028 73,7%
ASEA XAE96AS 0,031 81,6%
ASEA XAE96AS 0,032 84,2%
ASEA XAE96AS 0,032 84,2%
ASEA XAE96AS 0,032 84,2%
ASEA XAE96AS 0,026 68,4%
ASEA XAE96AS 0,032 84,2%
ASEA XAE96AS 0,024 63,2%
ASEA XAE96AS 0,021 55,3%
ASEA XAE96AS 0,022 57,9%
ASEA XAE96AS 0,035 92,1%
ASEA XAE96AS 0,034 89,5%
ASEA XAE96AS 0,03 78,9%
ASEA XAE96AS 0,036 94,7%
ASEA XAE96AS 0,027 71,1%
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 124
ASEA XAE96AS 0,025 65,8%
ASEA XAE96AS 0,024 63,2%
ASEA XAE96AS 0,076 200,0%
ASEA XAE96AS 0,046 121,1%
ASEA XAE96AS 0,021 55,3%
ASEA XAE96AS 0,026 68,4%
ASEA XAE96AS 0,026 68,4%
ASEA XAE96AS 0,021 55,3%
93,5%
LIMITESLIMITE INFERIOR 0,022
LIMITE SUPERIOR 0,038
ASEA XAE96AS
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0 5 10 15 20 25 30 35 40
DATO
TAN
G. D
ELTA
FIGURA 36 – GRAFICA DE RANGOS COS θ DE DESCARGADORES XAE96AS
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 125
5.6.2 Descargadores de Sobretensión de Dos Cámaras
5.6.2.1 Descargadores Marca ASEA Tipo XAD96S
Tabla 22 - Descargadores XAD96S, datos de tangente delta
MARCA TIPO MEDIDA CAM. SUP. (W) MEDIDA CAM. INF. (W)
% cam.sup
% cam.inf
ASEA XAD96S 0,02 0,087 90,9% 100,0%
ASEA XAD96S 0,021 0,069 95,5% 79,3%
ASEA XAD96S 0,019 0,062 86,4% 71,3%
ASEA XAD96S 0,021 0,092 95,5% 105,7%
ASEA XAD96S 0,018 0,064 81,8% 73,6%
ASEA XAD96S 0,019 0,058 86,4% 66,7%
ASEA XAD96S 0,019 0,067 86,4% 77,0%
ASEA XAD96S 0,022 0,069 100,0% 79,3%
ASEA XAD96S 0,02 0,069 90,9% 79,3%
ASEA XAD96S 0,056 0,053 254,5% 60,9%
ASEA XAD96S 0,018 0,061 81,8% 70,1%
ASEA XAD96S 0,021 0,061 95,5% 70,1%
ASEA XAD96S 0,021 0,065 95,5% 74,7%
ASEA XAD96S 0,022 0,066 100,0% 75,9%
ASEA XAD96S 0,021 0,066 95,5% 75,9%
ASEA XAD96S 0,021 0,064 95,5% 73,6%
ASEA XAD96S 0,019 0,065 86,4% 74,7%
ASEA XAD96S 0,021 0,067 95,5% 77,0%
ASEA XAD96S 0,019 0,064 86,4% 73,6%
100.02% 76.8%
CAMARA SUPERIOR CAMARA INFERIORLIMITES LIMITESLIMITES INFERIOR 0,016 LIMITE INFERIOR 0,053
LIMITE SUPERIOR 0,022 LIMITE SUPERIOR 0,087
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 126
ASEA XAD96S
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0 5 10 15 20
DATO
TAN
G. D
ELTA
FIGURA 37 - GRAFICA DE RANGOS COS θ DE DESCARGADORES XAD96S CAMARA SUPERIOR
ASEA XAD96S
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,1
0,11
0 5 10 15 20
DATO
TAN
G. D
ELTA
FIGURA 38 - GRAFICA DE RANGOS COS θ DE DESCARGADORES XAD96S CAMARA INFERIOR
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 127
5.6.3 Descargadores de Sobretensión de una Cámara, Datos de Fuga
5.6.3.1 Descargadores Marca ABB Tipo EXLIM
Tabla 23 � ABB tipo EXLIM, datos de I fuga
MARCA TIPO MEDIDA (P.U) MEDIDA (µA) % al límite máximo
ABB EXLIM 1,6 80 35,6%
ABB EXLIM 1 50 22,2%
ABB EXLIM 1 50 22,2%
26,7%
LIMITES (P.U)4,5
ABB EXLIM
00,5
11,5
22,5
33,5
44,5
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5DATOS
I FU
GA
FIGURA 39 - GRAFICA DE RANGOS I FUGA DE DESCARGADORES EXLIM
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 128
5.6.3.2 Descargadores Marca Westinghouse Tipo Wmx
Tabla 24 � WESTINGHOUSE, datos de I fuga
MARCA TIPOMEDIDA(P.U) MEDIDA (µA)
% al límitemáximo
WESTINGHOUSE WMX 1 50 40,0%WESTINGHOUSE WMX 1 50 40,0%WESTINGHOUSE WMX 1 50 40,0%
40,0%
LIMITES (P.U)2,5
WESTINGHOUSE TIPO WMX
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5DATO
I DE
FUG
A
FIGURA 40 - GRAFICA DE RANGOS I FUGA DE DESCARGADORES WESTINGHOUSE
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 129
5.6.3.3 Descargadores Marca Asea Tipo Xad96s
Tabla 25 �XAD96S, datos de I fuga
MARCA TIPO MEDIDA (P.U) MEDIDA (µA)% al límite
máximo
ASEA XAD96S 4,2 210 84,0%
ASEA XAD96S 2,9 145 58,0%
ASEA XAD96S 3,6 180 72,0%
ASEA XAD96S 4,4 220 88,0%
ASEA XAD96S 11,9 595 238,0%
ASEA XAD96S 2,9 145 58,0%
ASEA XAD96S 4,4 220 88,0%
ASEA XAD96S 4,4 220 88,0%
ASEA XAD96S 2,6 130 52,0%
ASEA XAD96S 4,1 205 82,0%
ASEA XAD96S 3,5 175 70,0%
ASEA XAD96S 2,7 135 54,0%
ASEA XAD96S 3,5 175 70,0%
ASEA XAD96S 7,3 365 146,0%
ASEA XAD96S 3,2 160 64,0%
ASEA XAD96S 2,6 130 52,0%
ASEA XAD96S 5,2 260 104,0%
ASEA XAD96S 3,3 165 66,0%
ASEA XAD96S 3 150 60,0%
83,9%
LIMITE (P.U)5
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 130
ASEA TIPO XAD96S
0
2
4
6
8
10
12
14
0 5 10 15 20DATO
I DE
FUG
A
FIGURA 41 - GRAFICA DE RANGOS I FUGA DE DESCARGADORES XAD96S
5.6.3.4 Descargadores Marca Asea Tipo Xae96as
Tabla 26 � XAE96AS, datos de I fuga
MARCA TIPOMEDIDA(P.U)
MEDIDA(µA)
% al límitemáximo
ASEA XAE96AS 1 100 100 40,0%
ASEA XAE96AS 2,1 50 105 42,0%
ASEA XAE96AS 1 50 50 20,0%
ASEA XAE96AS 1 50 50 20,0%
ASEA XAE96AS 1 50 50 20,0%
ASEA XAE96AS 1,5 50 75 30,0%
ASEA XAE96AS 1 50 50 20,0%
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 131
ASEA XAE96AS 1,2 50 60 24,0%
ASEA XAE96AS 4,1 50 205 82,0%
ASEA XAE96AS 3,6 50 180 72,0%
ASEA XAE96AS 3,3 50 165 66,0%
ASEA XAE96AS 4,7 50 235 94,0%
ASEA XAE96AS 3,7 50 185 74,0%
ASEA XAE96AS 3,1 50 155 62,0%
ASEA XAE96AS 8,4 50 420 168,0%
ASEA XAE96AS 7,4 50 370 148,0%
ASEA XAE96AS 4 50 200 80,0%
ASEA XAE96AS 3,5 50 175 70,0%
ASEA XAE96AS 6,6 50 330 132,0%
ASEA XAE96AS 4,6 50 230 92,0%
ASEA XAE96AS 4 50 200 80,0%
ASEA XAE96AS 8,1 50 405 162,0%
ASEA XAE96AS 3,8 50 190 76,0%
ASEA XAE96AS 2,5 50 125 50,0%
ASEA XAE96AS 2,7 50 135 54,0%
ASEA XAE96AS 24,5 50 1225 490,0%
ASEA XAE96AS 8,1 50 405 162,0%
ASEA XAE96AS 24,3 50 1215 486,0%
ASEA XAE96AS 3,7 50 185 74,0%
ASEA XAE96AS 2,9 50 145 58,0%
ASEA XAE96AS 3 50 150 60,0%
ASEA XAE96AS 3,3 50 165 66,0%
ASEA XAE96AS 4,6 50 230 92,0%
ASEA XAE96AS 3 50 150 60,0%
ASEA XAE96AS 2,6 50 130 52,0%
ASEA XAE96AS 7,1 50 355 142,0%
ASEA XAE96AS 3,5 50175 70,0%
97,0%
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 132
LIMITE (P.U)5
ASEA TIPO XAE96AS
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30 40DATO
I DE
FUG
A
FIGURA 42 - GRAFICA DE RANGOS I FUGA DE DESCARGADORES XAE96AS
5.6.3.5 Descargadores Marca Asea Tipo XAE96BS
Tabla 27 �XAE96BS, datos de I fuga
MARCA TIPOMEDIDA
(P.U)MEDIDA
(µA)% al límitemáximo
ASEA XAE96BS 2 100 16,7%
ASEA XAE96BS 12,9 645 107,5%
ASEA XAE96BS 11,4 570 95,0%
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 133
ASEA XAE96BS 11,1 555 92,5%
ASEA XAE96BS 11,9 595 99,2%
ASEA XAE96BS 11,3 565 94,2%
ASEA XAE96BS 13,4 670 111,7%
ASEA XAE96BS 1 50 8,3%
ASEA XAE96BS 1 50 8,3%
ASEA XAE96BS 1 50 8,3%
ASEA XAE96BS 1 50 8,3%
ASEA XAE96BS 1 50 8,3%
ASEA XAE96BS 1 50 8,3%
51,3%
LIMITE (P.U)12
ASEA TIPO XAE96BS
02468
10121416
0 2 4 6 8 10 12 14DATO
I DE
FUG
A
FIGURA 43 - GRAFICA DE RANGOS I FUGA DE DESCARGADORES XAE96BS
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 134
5.6.3.6 Descargadores Marca Asea Tipo Xap123A3
Tabla 28 � XAP123A3, datos de I fuga
MARCA TIPOMEDIDA
(P.U) MEDIDA (µA)% al límite
máximo
ASEA XAP123A3 1,4 70 29,8%
ASEA XAP123A3 1,3 65 27,7%
ASEA XAP123A3 1,6 80 34,0%
ASEA XAP123A3 1,4 70 29,8%
ASEA XAP123A3 1,3 65 27,7%
ASEA XAP123A3 1,5 75 31,9%
ASEA XAP123A3 2 100 42,6%
ASEA XAP123A3 2,1 105 44,7%
ASEA XAP123A3 2,3 115 48,9%
ASEA XAP123A3 2,3 115 48,9%
ASEA XAP123A3 2,3 115 48,9%
ASEA XAP123A3 2,6 130 55,3%
39.2%
LIMITE (P.U)
4,7
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 135
ASEA XAP123A3
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0 2 4 6 8 10 12 14DATO
I DE
FUG
A
FIGURA 44 - GRAFICA DE RANGOS I FUGA DE DESCARGADORES XAP123A3
5.6.3.7 Descargadores Marca Sorester Tipo Zse-C22
Tabla 29 - SORESTER ZSE � C22, datos de I fuga
MARCA TIPOMEDIDA
(P.U)MEDIDA
(µA)% al límitemáximo
SORESTER ZSE-C22 2,6 130 86,7%
SORESTER ZSE-C22 2,8 140 93,3%
SORESTER ZSE-C22 5,7 285 190,0%
SORESTER ZSE-C22 1,7 85 56,7%
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 136
SORESTER ZSE-C22 1,9 95 63,3%
SORESTER ZSE-C22 1,8 90 60,0%
SORESTER ZSE-C22 1,4 70 46,7%
SORESTER ZSE-C22 3,9 195 130,0%
SORESTER ZSE-C22 1 50 33,3%
SORESTER ZSE-C22 1 50 33,3%
79.3%
LIMITES (P.U)3
SORESTER TIPO ZCE-C22
0
1
2
3
4
5
6
0 2 4 6 8 10 12
DATO
I DE
FUG
A
FIGURA 45 - GRAFICA DE RANGOS I FUGA DE DESCARGADORES SORESTER ZSE-C22
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 137
CONCLUSIONES
• La correlación de las pruebas de tangente delta y corriente de fuga es casi
perfecta, ya que los resultados obtenidos por las mismas demuestran que
coinciden en su diagnóstico del estado de los descargadores de
sobretensión. Las dos pruebas se pueden realizar por separado indicando
finalmente el mismo resultado en su análisis, sin embargo la prueba de
corriente de fuga es exclusiva para descargadores de sobretensión y el
equipo tiene la gran ventaja de realizarla en línea viva y por largos períodos
de tiempo; lo cual no ocurre con el equipo para la prueba de tangente delta.
• Los porcentajes de tangente delta y corriente de fuga se resume en la
siguiente tabla de resultados:
MARCA TIPO % TANGENTE DELTA % CORRIENTE DEFUGA
ABB EXLIM 91.2 26.7
WESTINGHOUSE WMX 6.9 40
SORESTER ZSE-C22 90.5 79.3
ASEA XAP123A3 93.1 39.2
ASEA XAE96BS 101.1 51.3
ASEA XAE96AS 93.5 97
100.2 Cámara superiorASEA XAD96S
76.8 Cámara inferior
83.9
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 138
• Los porcentajes de tangente delta y corriente de fuga para determinar el
estado en el que se encuentra el descargador de sobretensión son:
Tangente Delta
0 � 60 % Excelente
estado
60 � 90% Buen estado
90 � 115 % Aceptable
115 � 140 % Critico
Corriente de Fuga
0 � 25 % Excelente
estado
25 � 80% Buen estado
80 � 100 % Aceptable
100 � 120 % Critico
• Al relacionar los datos de los indicadores de porcentaje del estado de los
descargadores de sobretensión con los porcentajes de corriente de fuga y
tangente delta, se analiza que los descargadores marca EXLIM,
WESTINGHOUSE, ASEA XAP123A3, ASEA XAD96S, ASEA XAD96AS,
XAD96BS, presentan un comportamiento normal y se encuentran en el
grupo de los equipos en buen estado.
• Los descargadores de sobretensión SORESTER se encuentran en un
estado aceptable de acuerdo a los resultados arrojados por las dos pruebas
que se realizaron.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 139
• Se verificó el procedimiento de pruebas de tangente delta y se elaboró el de
corriente de fuga. Estos documentos fueron indispensables en la realización
del proyecto.
• Se desarrolló la aplicación del equipo de prueba LCM, monitor de corriente
de fuga que no se había puesto en funcionamiento en CODENSA S.A
E.S.P.
• La utilización de equipos de tecnología de punta como el M4000 y el LCM
garantiza una mayor precisión en el diagnóstico del estado de los
descargadores de sobretensión, asegurando al sistema de potencia el
óptimo funcionamiento del equipo en caso de presentarse una falla.
• El equipo monitor de corrientes de fuga de descargadores de sobretensión,
tiene la ventaja de poder realizar las medidas en línea viva y su costo con
respecto al M4000 es notablemente más bajo. El equipo de pruebas de
tangente delta realiza mediciones no solo al descargador de sobretensión
sino a otros equipos de patio, pero es necesario desenergizar el módulo en
el momento de realizar las pruebas.
• Todos los conocimientos adquiridos durante el proceso de formación como
Ingenieros en la Universidad, fueron aplicados en el desarrollo del Proyecto,
obteniendo como resultado una investigación seria y responsable, de gran
utilidad para empresas distribuidoras y cumpliendo totalmente los objetivos
del estudio; pero, sobre todo, es un paso importante en la realización
personal de los nuevos profesionales que este país necesita y merece.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 140
RECOMENDACIONES
• La componente resistiva de la corriente de fuga, debe ser tomada en la
puesta en servicio del descargador. Esta medida es la mejor referencia
para la comparación con futuras mediciones.
• Se debe realizar un programa cíclico de pruebas de corrientes de fuga,
especialmente en lugares donde los descargadores de sobretensión estén
expuestos a la polución atmosférica. Las medidas son importantes
después de periodos con condiciones climáticas fuertes y con flameos en el
sistema.
• Las medidas se deben realizar después de casos especiales de falla que
causen en el sistema sobrevoltajes temporales de gran amplitud y larga
duración.
• En la mayoría de los casos el envejecimiento causa un incremento gradual
de la corriente de fuga con el tiempo, si se tiene un programa de medidas
de corrientes de fuga, esto se puede detectar y tomar los correctivos
necesarios, antes que suceda la falla.
• El equipo de monitoreo LCM, que puede ser utilizado en servicio sin dañar
la operación del sistema, es de gran beneficio para CODENSA S.A. ESP y
puede ser parte del mantenimiento.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 141
• La prueba de corriente de fuga es un indicador del estado del descargador
de sobretensión, que proporciona una gran ventaja en relación a las otras
pruebas, porque se realiza en línea viva y por lo tanto es recomendable
para realizar un monitoreo constante de los descargadores de sobretensión
que presenten alguna anomalía en su operación.
• El manejo del equipo LCM es de gran utilidad para CODENSA S.A. E.S.P,
por lo cual se recomienda el conocimiento del equipo y su manipulación por
parte de las personas encargadas del área de pruebas de la empresa.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 142
BIBLIOGRAFÍA
1. A-C dielectric � loss, power Factor, and capacitance measurements as appliedto insulations systems of high voltage power apparatus in the field part 1,Dielectric theory. 85 Walnut street, Watertown, Masachusetts, U.S.A. Dobleengineering company. 1998.
2. A-C dielectric � loss, power Factor, and capacitance measurements as appliedto insulations systems of high voltage power apparatus in the field part 2,Dielectric theory. 85 Walnut street, Watertown, Masachusetts, U.S.A. Dobleengineering company. 1998.
3. Arrester field-testguide. DOBLE client commitee on arresters ,capacitors,cables and accesories. fifth edition. 85 Walnut street, Watertown,Masachusetts, U.S.A. Doble engineering company. June 1996.
4. CHIAPINA, Massimo G. Pararrayos de óxido metálico, aspectos técnicos ycriterios de dimensionamiento. Departamento de marketing e ingeniería deproductos de alta tensión. siemens AG división transmisión y distribución deenergía. ALEMANIA, SIEMENS, 1993.
5. Experience from condition monitoring of metal oxide surge arresters in service;Aplication of LCM, leackage current Monitor. Norway. TRANSINOR AS.January 1999. Http://www.transinor.st.no.
6. FINK Donald G; Beaty H. Wayne. Manual de Ingeniería Eléctrica, Tomos I, II,III. Decimotercera edición, Editorial Mc Graw Hill, 1997.
7. HARPER Henríquez. Elementos de diseño de Subestaciones. Editorial McGraw Hill. México D.F. 1994.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 143
8. INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACION.Normas Colombianas para la presentación de tesis de grado. Bogota:ICONTEC 2000. NTC. 1307
9. INTERNATIONAL ELECTROTHECNIAL COMISIÓN. Final draft internationalstandard. Diagnostic indicators of metal surge arresters in service.IEC60099-5. U.S.A. IEC 1999.
10. Leackage Current Monitor, Handbook. Norway. TRANSINOR AS. 1995.Http://www.transinor.st.no.
11. LEEMANS Paul. On-site evaluation of hv sic arrester aging. Coordination ofthe Production & Transport of Electricity Belgium. Proceedings of the 2000International Conference of Doble Clients - Sec 2-2. 85 Walnut street,Watertown, Masachusetts, U.S.A. 2000.
12. ROMERO ESCOBAR José Carlos, Vega Ch Francisco. Proteccioneseléctricas, Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ingeniería.Departamento de Ingeniería Eléctrica. Bogotá. Octubre 2000.
13. SCHEI, Asle. Diagnostics thecniques for Surge Arresters with main referenceto on � line measurements of resistive leackage current of metal � oxide surgearresters. rue d�artois, F-75008, Paris. CIGRÉ 21, Session 2000.
14. STENSTRÔM Lundquist J; L, Schei A; Hansen B. New method formeasurement of the resistive leackage currents of metal oxide surge arrestersin service. Vol 5 ,No 4, IEE transactions on power delivery. November 1990.
15. TORRES GARAY Norma. Informe de practica profesional. Universidad de laSalle, Facultad de ingeniería eléctrica. Bogotá. 2000.
16. VILLABONA PEREZ, Fernando. Equipos de Patio de Subestaciones.Bucaramanga. ISA. 2000.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
NORMA ROCIO TORRES - JAIRO ENRIQUE DURAN 144
REFERENCIAS DE INTERNET
17. Universidad de Antioquia. Ingenieria.udea.edu.co/programas/electrica
18. International Electrotechnical Commission. www.iec.ch.
19. ABB High Voltage. www.abb.com/global/setip161.
20. DOBLE ENGINEERING CO. www.doble.com/productsiri
21. TRANSINOR AS. www.transinor.no/transinor/products/lcm
Top Related