Qué es la prueba Tan Delta: su principio y sus modalidades

Todos sabemos que los transformadores tienen amplias aplicaciones en muchos ámbitos. Por lo tanto, es más crucial profundizar en el concepto de mantenimiento de los transformadores, que implica pruebas de aceite, pruebas de equipos y muchas otras. Es necesario concentrarse más en la realización de pruebas de gases disueltos, en las que se analiza todo el estado eléctrico del transformador. Como el aceite de los transformadores se utiliza en los disyuntores, los cables y los interruptores, hay que comprobar también el acondicionamiento del aceite. Esto se debe a que el aceite aumenta las propiedades dieléctricas y, por tanto, se utiliza la prueba Tan Delta para conocer el estado del aceite en el transformador. Este artículo proporciona una descripción clara y detallada de lo que es la prueba Tan Delta, su principio, los diferentes métodos y los distintos modos


¿Qué es la prueba Tan Delta?

El Tan Delta, que también se denomina método de prueba de disipación dieléctrica o ángulo de pérdida o factor de potencia, se realiza para probar el aceite aislante y conocer su nivel de calidad. Este tipo de metodología de ensayo se lleva a cabo a dos niveles de temperatura. Los resultados que se obtienen de las dos pruebas se comparan y luego se tiene en cuenta el nivel de calidad de la bobina. Si los resultados de las pruebas son buenos, el aceite sigue en servicio y cuando los resultados de las pruebas no son los esperados, entonces se sustituye o se cambia el aceite.

Objetivo

El objetivo principal objetivo de la prueba tan delta es asegurarse de mantener un funcionamiento seguro y fiable del transformador. Con el cálculo del factor de disipación y los valores de capacitancia, proporciona el resultado del comportamiento del aislamiento de los casquillos y también de los devanados.

La variación del valor de la capacitancia, por ejemplo, indica el tipo de averías parciales en los casquillos y el movimiento automatizado de los devanados. La privación del aislamiento, el envejecimiento del equipo, el aumento de los niveles de energía se transforma en calor. La cantidad de pérdidas en ellos se calcula como factor de disipación.

Con el método de prueba tan delta, se puede conocer fácilmente el factor de disipación y los valores de la capacidad en el nivel de frecuencias requerido. Así, se puede identificar antes cualquier tipo de factor de envejecimiento y aplicar la acción correspondiente.

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Principio de la prueba Tan Delta

Cuando un aislante puro tiene una conexión entre la tierra y la línea, entonces funciona como un condensador. En un tipo de aislante ideal, como la sustancia aislante funciona como un dieléctrico, que es totalmente puro, entonces el paso de la corriente a través del material sólo tiene material capacitivo. No habrá ningún elemento resistivo para la corriente eléctrica que fluye de la línea a la tierra a través del aislante, ya que en el componente aislante no habrá presencia de impurezas. El diagrama del circuito de prueba tan delta se muestra como sigue:

Circuito de prueba Tan Delta

En un material capacitivo puro, la corriente capacitiva precede al nivel de tensión en un 90. Por lo general, el material aislante es totalmente puro, e incluso debido a las propiedades de envejecimiento de los componentes, pueden añadirse contaminaciones como la humedad y la suciedad. Estas contaminaciones crean un camino conductor para la corriente. Como resultado, la corriente de fuga que fluye de la línea a tierra a través del aislante mantiene los elementos resistivos.

Por lo tanto, no tiene sentido afirmar que, para una buena calidad de aislante, este elemento resistivo de la corriente de fuga sea correspondientemente mínimo. En el otro aspecto, el comportamiento de un aislante podría conocerse por la proporción del elemento resistivo con respecto al elemento capacitivo. Para una buena calidad de aislante, esta proporción es correspondientemente menor y se denomina tanδ o tan delta. En algunos casos, también se expresa como factor de disipación. Con el diagrama vectorial que se muestra a continuación, se puede saber.

Diagrama vectorial de la prueba Tan Delta
Diagrama del vector de prueba Tan Delta

Donde el eje x representa el nivel de tensión del sistema que es el elemento resistivo de la corriente de fuga IR. Como este elemento capacitivo de la corriente de fuga IC precede en un 90, se toma a través del eje Y.

Y ahora, toda la corriente de fuga viene dada por IL(IC + IR)

Y a partir del diagrama, tanδ es (IR /IC)

tanδ = (IR /IC)

Proceso de prueba de Tan Delta

El siguiente proceso explica el método de prueba tan delta de forma gradual.

  • Los requisitos necesarios para esta prueba, como el cable, el transformador de potencial, los casquillos, el transformador de corriente y el devanado sobre el que se realiza esta prueba, deben separarse inicialmente del sistema.
  • El nivel de frecuencia mínima de la tensión de prueba se aplica junto con el equipo en el que se va a analizar el aislamiento.
  • Al principio, se aplican niveles de tensión normales. Cuando los valores de tan delta son los esperados en este nivel de tensión, entonces el nivel de tensión aplicado se incrementa en 2 veces el de la tensión aplicada.
  • Los valores del tan delta son registrados por el controlador del tan delta.
  • Al componente de cálculo de tan delta se le conecta un analizador de ángulos de pérdida que compara los valores de tan delta a niveles de tensión superiores y generales y proporciona resultados precisos.
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Hay que tener en cuenta que el procedimiento de comprobación debe realizarse a niveles de frecuencia muy mínimos.

Es más recomendable realizar las pruebas a niveles de frecuencia mínimos, porque cuando el nivel de tensión aplicada es mayor, entonces la reactancia capacitiva del dispositivo aislante llega a ser muy mínima, por lo que el elemento capacitivo de la corriente llega a ser mayor. Como el elemento resistivo es prácticamente constante, se basa en el nivel de tensión aplicado y en el valor de la conductividad del aislante.

Mientras que al aumentar el nivel de frecuencia la corriente capacitiva, es más, y entonces la amplitud de la cantidad vectorial de los elementos capacitivo y resistivo de la corriente llega a ser muy alta. Por lo tanto, el nivel de potencia necesario para la prueba tan delta sería mayor, lo que parece no ser aceptable. Debido a esto, la limitación de potencia para el análisis del factor de disipación, se requiere una tensión de prueba de frecuencia muy mínima.

Predicción de los resultados de la prueba

Existen principalmente dos enfoques para analizar la situación del método de aislamiento en el momento de la prueba tan delta. El primero es, evaluar los resultados de las pruebas anteriores para conocer el empeoramiento de las condiciones de aislamiento por el efecto del envejecimiento. Mientras que el segundo escenario consiste en verificar el comportamiento del aislamiento directamente a partir del valor de tanδ. En este caso, no es necesario evaluar los resultados pasados con esos valores de prueba tanδ.

Cuando los resultados de aislamiento son precisos, los valores del factor de pérdida son casi similares para todos los valores de tensión de prueba. Pero, en el caso de que los resultados de aislamiento no sean precisos, entonces los valores de tanδ aumentan para un nivel más alto de tensiones. El aumento de tanδ corresponde a que, en el aislamiento, se produce un elemento de corriente resistiva elevado. Estos resultados pueden compararse con los resultados de los aislantes probados en el pasado, para tomar la decisión adecuada de sustituir o no el equipo.

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Esta es la forma en que cómo comprobar el resultado tan delta se puede hacer.

¿Cuáles son los diferentes modos de la prueba Tan Delta?

Cuando se trata de la prueba tan delta, hay esencialmente tres modos de prueba del factor de potencia. Son los siguientes

  • Guardia GST – Calcula la cantidad de fuga de corriente a tierra. Este método elimina la fuga de corriente a través de los cables rojos o azules. Mientras que en el método UST, la tierra se denomina de guarda porque no se calculan los bordes de tierra. Cuando se aplica el método UST en el aparato, la medición de la corriente sólo se realiza a través de los cables azules o rojos. El flujo de corriente a través del cable de tierra se desvía automáticamente a la fuente de CA y, por tanto, se excluye del cálculo.
  • Modo UST – Se emplea para el cálculo del aislamiento entre los cables sin conexión a tierra del equipo. Aquí hay que separar la porción individual de aislamiento y analizarla sin que haya ningún otro aislamiento conectado a ella.
  • Modo GST – En este último modo de funcionamiento, las dos vías de fuga son calculadas por el aparato de prueba. La corriente, los valores de capacitancia, la UST y las guardias GST, la pérdida en vatios tienen que ser iguales a los parámetros de la prueba GST. Esto proporciona el comportamiento completo de la prueba.

Cuando el valor sumado de la Guardia GST y la UST no es igual a los parámetros GST, se puede saber que hay algún fallo en el conjunto de la prueba, o puede que el terminal de prueba no esté correctamente diseñado.

En general, ésta es una explicación detallada de la Prueba Tan Delta. En este artículo conocemos perfectamente qué es una prueba Tan Delta, su principio, su finalidad, los métodos y la técnica de prueba. También sabemos qué es la prueba de BT a tierra, la prueba de AT a tierra y la de BT a AT metodologías de prueba tan delta?

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