Practica at 6

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICAUNIDAD PROFESIONAL ADOLFO LOPEZ MATEOS

LABORATORIO DE TECNICAS DE LAS ALTAS TENSIONES I

PRACTICA 6PRUEBA DE IMPULSO POR RAYO

García Vargas Norma Angélica 2009360212Jardôn Arreola Olivia de los Ángeles 2009301147Marín Serrano Andrés 2009301766Villagrán Velasco Claudia 2008301067

Grupo: 8E2MEquipo: 3

PROF. DR. FERMÍN ESPINO CORTÉS

Fecha de realización: 10 Y 17 abril 2012

CALIFICACION



OBJETIVOS

• Modelado del circuito equivalente de transformador bajo una tensión deimpulso de rayo.

• Conocer el procedimiento de la prueba de tensión de impulso por rayo entransformadores.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA

Las pruebas eléctricas son la base principal para verificar y apoyar los criterios deaceptación o para analizar los efectos, cuando sucedan cambios o variaciones conrespecto a los valores iniciales de puesta en servicio o de la última prueba. Seconsideran pruebas eléctricas, aquellas que determinan las condiciones en que seencuentra el equipo eléctrico, para determinar sus parámetros eléctricos de

operación.

Las pruebas de impulso en transformadores tienen como principal objetivo verificarque el sistema de aislamiento de un transformador soporte la sobretensiónmáxima especificada por su nivel básico de aislamiento al impulso (de rayo o demaniobra, NBAI o NBAM).

Prueba de impulso por rayo.Consiste en simular en el Laboratorio las condiciones de falla provocadas pordescargas atmosféricas en los equipos. Esta prueba se realiza aplicando al equipoimpulsos de onda positiva o negativa, de acuerdo al nivel básico de impulso para

cada tensión, en condiciones estándar y de acuerdo a las normas indicadas en lasespecificaciones. La curva característica que se asemeja a las condiciones de unadescarga atmosférica, es aquella que obtiene su máximo valor de tensión en untiempo de 1.2 microsegundos y decrece al 50% del valor de tensión en un tiempode 50 microsegundos, a esta curva se le llama onda completa.

Figura 1. Forma de onda característica que tiene como tiempo de frente 1.2µs y tiempo de cola50µs



Aunque la figura anterior es la forma de onda mas característica de la prueba deimpulso por rayo por norma existen ciertas pruebas, niveles de tensión y tiemposde duración para realizar correctamente este juego de pruebas de impulso para eltransformador. Las pruebas deben hacerse en el siguiente orden:

•

Una onda completa a tensión reducida (entre 50 y 70% del valor picoestablecido por norma).• Dos ondas cortadas en la cola y 115 % de la tensión pico, con duración de

entre 1.2 µs y 5 µs.

• Una onda de tensión completa.

INSTRUMENTOS Y ACCESORIOS EMPLEADOS

Esta práctica se desarrolló en 2 sesiones una sesión virtual y una sesiónexperimental.

Sesión virtual:• Simulador computacional ATP Draw

Sesión experimental:• Transformador trifásico de 75 kVA conexión delta estrella.• Generador de impulsos o de Marx• Divisor de tensión capacitivo• Osciloscopio tektronics



o 200MHz, 100MHz,70 MHz, 50MHz ancho de bandao 2 y 4 canaleso Disparos avanzados incluyendo disparo ancho de pulso

PROCEDIMIENTO

Para la sesión virtual de la práctica empleamos el software ATP draw para simularlo que ocurre en los devanados del transformador cuando se le aplica la prueba deimpulso se graficaron los oscilogramas de tensión y el de corriente en la conexióna tierra. En la sesión virtual se simulo una falla en el interior de los devanados deltransformador para saber el comportamiento de la corriente a tierra.

Figura 2. Forma de onda característica de la prueba de impulso por

rayo



Figura 3. Diagrama de simulación del devanado del

trasformador bajo prueba



Figura 4: Oscilograma de la forma de onda de la corriente registrada en la conexión a tierra.

Figura 5 oscilogramas de las tensiones crecientes en cada uno de losdevanados



Para la sesión experimental primeramente se procedió a determinar la relacióncon la cual determinaríamos a cuantos kilovolt equivale cada volt de la magnitudregistrada en el osciloscopio; tensión que fue aplicada al transformador para laprueba de impulso por rayo, lo anterior se determinó mediante el desarrollo de la

ecuación de divisor de tensión mostrada a continuación:

Introduciendo en la sonda del osciloscopio un atenuador de 20dB con relación de

10 a 1 obtenemos una relación de .

NOTA: los valores de capacitancia fueron obtenidos directamente de los datos deplaca del divisor de tensión capacitivo del laboratorio

Luego de calcular la relación se procede a realizar la conexión del generador deimpulsos a la terminal del transformador a probar, en esta ocasión fue la boquillade alta tensión de la fase H1, las demás terminales tanto de baja como de alta secortocircuitan y se aterrizan. En esta prueba idealmente deberíamos de medir lacorriente registrada a tierra como se hizo en la simulación, esto se lograríamediante un TC mostrado en la siguiente figura:

Figura 2. Circuito del divisor de tensión

ca acitivo



Por ultimo deberíamos realizar la prueba de impulso por rayo al transformadorsiguiendo las formas de onda y porcentajes de tensión que se estipulan pornorma, dado que el laboratorio no cuenta con el equipo de cierta exactitud para

estas pruebas solo se realizaron las siguientes formas de onda presentadas acontinuación:

Figura 3. Transformador de corriente de

alta exactitud.

En esta figura se muestra la forma de

onda característica de la prueba de

impulso por rayo. En la figura puede

apreciarse la tensión registrada por el

osciloscopio la cual multiplicaremos

por los factores para obtener el valor

del impulso por rayo real.

6.08 V*10*1500.1= 91.206 kV



En esta figura se muestra la forma

de onda cortada que se aproxima a

la estipulada por la norma En la

figura puede apreciarse la tensión

registrada por el osciloscopio la cualmultiplicaremos por los factores

para obtener el valor del impulso

por rayo real.

6.88 V*10*1500.1= 103.207 kV

En esta figura se muestra otra forma

de onda cortada En la figura puede

apreciarse la tensión registrada por

el osciloscopio la cual

multiplicaremos por los factores

para obtener el valor del impulso

por rayo real.

7.44 V*10*1500.1= 111.607 kV



CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

García Vargas Norma Angélica.

Esta práctica consto de dos sesiones una virtual y otra experimental, en la virtualse simulo una falla en el interior de los devanados del transformador para saber elcomportamiento de la corriente a tierra y así graficar los oscilogramas de tensión ycorriente. En la parte experimental se realizo la prueba de impulso por rayo altransformador siguiendo las formas de onda y porcentajes de tensión que seestipulan por norma. La forma de onda característica tiene como tiempo de frente1.2µs y tiempo de cola 50µs

Jardón Arreola Olivia de los Ángeles.

En la práctica aprendimos a realizar el modelado del circuito equivalente de untransformador bajo una tensión de impulso por rayo, utilizando generadores deimpulsos, podemos concluir que los impulsos se caracterizan por su valor decresta, tiempo de frente convencional y tiempo de cola convencional. Latecnología moderna permite limitar las sobretensiones a la frecuencia de servicio,de tal forma que las perforaciones puedan ser completamente impedidas pormedios económicos.

En lo que concierne a las sobretensiones atmosféricas, esto es imposible. Endicho caso, se adopta de una parte de un valor absoluto del aislamiento tal quevayan a puntos en donde causen el menor daño posible, lo cual se realiza por una

graduación conveniente del aislamiento.Para este tipo de prueba concluyo que se aceptan fallas en los puntos menoscríticos, siendo en los puntos más críticos donde se instalan dispositivos deprotección.

Marín Serrano Andrés.

Todos los equipos eléctricos requieren pruebas para verificar si resisten loseventos transitorios de magnitudes mayores a las nominales, incluso a lasmáximas que se presentan día a día en el sistema eléctrico, principalmente

cuando hablamos a nivel media y alta tensión. Los sistemas de aislamiento debensoportar estos eventos y seguir íntegros para seguir funcionando.

Para garantizar que estos equipos actúen de la forma en la que se espera y fuerondiseñados deben someterse a ciertas pruebas dependiendo de su nivel de tensióny construcción como es el caso de los transformadores.Los transformadores conectados al sistema eléctrico están propensos a recibirsobretensiones ya sea por descargas atmosféricas o por maniobra.



En esta ocasión trabajaremos con una de las pruebas que se le hacen a lostransformadores, esta es la prueba de impulso por rayo. Para efectuar estaspruebas se debe tener en cuenta la normatividad correspondiente ya que es estala que mantiene la pauta para efectuar bien estas pruebas. Cabe mencionar que

depende del trasformador que se esté probando la polaridad de la onda que seaplica.

De presentarse una falla en el transformador hay ciertas señales que hacenevidente la detección de la misma a través de los oscilogramas de tensión y decorriente a tierra, humo y burbujas, ruido perceptible etc.

Villagrán Velasco Claudia.

En esta práctica simulamos en el laboratorio las condiciones de falla provocadas

por descargas atmosféricas en equipos.Esta prueba se realizo aplicando al equipo impulsos de onda positiva o negativade acuerdo al nivel básico de impulso para cada tensión, en condiciones estándar,como lo indica la norma.

La curva característica se asemeja a las condiciones de una descargaatmosférica, es aquella que obtiene su valor máximo de tensión en un tiempo de1.2µs de tiempo de frente y decrece al 50% del valor de tensión en un tiempo de50µs a la cola. Llamando a esta onda completa

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