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UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NCLEO DE ANZOTEGUIESCUELA DE INGENIERIA Y CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD
DESARROLLO DE LA METODOLOGA PARA PRUEBAS
DE ACEPTACIN Y MAN E LOS EQUIPOS DE
ALTA TENSIN DE LA S/E BARBACOA I CON EQUIPOS DE
MEDICIN OMI
MADRIZ SOLANO JOS MANUEL
TRABAJO DE GRAD UISITO PARCIAL
PARA OPTAR A RICISTA
TENIMIENTO D
CRON Y VANGUARD, CADAFE GTO
REALIZADO POR:
O PRESENTADO COMO REQ
L TTULO DE INGENIERO ELECT
BARCELONA, MARZO 2010
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UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NCLEO DE ANZOTEGUIESCUELA DE INGENIERIA Y CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD
DESARROLLO DE LA METODOLOGA PARA PRUEBAS
DE ACEPTACIN Y MANTENIM NTO DE LOS EQUIPOS DE
ALTA TENSIN DE LA S/E A I CON EQUIPOS DE
MEDICIN OMICRON Y VANGUARD, CADAFE GTO
___________________ _______________
ING. HERNN PA NIO MALAVE
ASESOR ACADEMICO ASESOR INDUSTRIAL
IE
BARBACO
ASESORES:
___ _________
RRA ING. PERMI
BARCELONA, MARZO 2010
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ESCUELA DE IN ENCIAS APLICADAS
CIDAD
DESARROLLO DE LA METODOLOGA PARA PRUEBAS
DE
ALTA TENSIN DE LA S/ POS DE
MEDICIN OMICRON Y VANGUARD, CADAFE GTO
JURADO CALIFICADOR:
El jurado calificador hac tesis la calificacin de:
ING. HERNN PARRA
_________________________ ___________________________
ING. PEDRO RODRIGUEZ ING. DANIEL VELASQUEZ
JURADO PRINCIPAL JURADO PRINCIPAL
BARCELONA, MARZO 2010
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NCLEO DE ANZOTEGUIGENIERIA Y CI
DEPARTAMENTO DE ELECTRI
ACEPTACIN Y MANTENIMIENTO DE LOS EQUIPOS DE
E BARBACOA I CON EQUI
e constar que asign a esta
_________________________
ASESOR ACADMICO
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AGRADECIMIENTO
A Dios Todopoderoso por darme la oportunidad de lograr mis metas y
compartirlas con mis seres queridos.
A mi padre Virgilio Ramn Madriz, por ensearme que las cosas en la vida se
ganan trabajando sin perjudicar a nadie, por brindarme la posibilidad de formarme
acadmicamente, por la confianza depositada en m y por todo el cario y el apoyo
incondicional que me regala y me demuestra. Gracias Viejo.
A mi madre Lilia Solano, por su amor, su apoyo incondicional, por la
formacin y los valores ensaados y sobre todo por ser mi madre. Gracias Doa
Dilia Te amo.
A mi hermana Liliana, por todo el cario, la confianza, el apoyo y la ayuda que
me has brindado. Gracias Hermana.
A mis hermanos Del Valle, Maria del Carmen, Maria Teresa Mami y Juan
por el apoyo que siempre que me dan.
A mis sobrinos Daniela, Lideily, Jos ngel, Edgar, Karla, Leidys, Carlos y
Lilianita, gracias por el apoyo y que este logro sea ejemplo para ustedes.
A mi cuado y padrino Edgar Torrealba, gracias por sus consejos y su
colaboracin.
A mis amigos Manuel Alejandro, Mariano, Jorge por la amistad, la hermandad
y los momentos que compartimos durante la carrera universitaria y de forma especial
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a mi gran amigo y hermano Eduardo, gracias viejo porque me brindaste tu ayuda
cuando ms lo necesite.
A mi novia Maria Alejandra, gracias amor porque desde que te conoc me has
querido y ayudado como nunca, quiero que sepas que tienes un lugar grande en mi
corazn, te adoro y te valoro muchsimo. Te amo.
A mis amistades, Ghazi, Alberto, Dos Santos, Pedro Zabala, Lucio, Josu,
Jesaias, El llanero, Ronald, Carlos Pan, Pedro, Daniel, Sebastin y Robert.
Al seor Posidio Zapatero Hernndez por su ayuda y su colaboracin.
A la ilustre Universidad de Oriente, institucin donde realice mi formacin
acadmica y sobre todo al Departamento de Electricidad.
A los profesores Santiago Escalante, Verena Mercado, Melquades Bermdez,
Margarita Heraoui, Pedro Lpez y dems profesores que integran el departamento,
por los conocimientos impartidos durante mi formacin en la universidad y en
especial al profesor Hernn Parra por su colaboracin prestada como Asesor
Acadmico.
A la empresa CADAFE, especficamente a la Divisin de Transmisin por
permitirme realizar mi pasanta en sus instalaciones.
A los compaeros y amigos de la empresa CADADE, Freddy Dunn, Alejandro,
Javier, Juan, Cesar, Marcos, Pedro y al Ing. Perminio Malave por sus consejos y su
colaboracin como Asesor Industrial.
Gracias a Todos
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RESUMEN
Las pruebas son un conjunto de actividades que permiten comprobar y verificar
el correcto montaje y funcionalidad de los equipos y sistemas de una subestacin o
sistema elctrico de acuerdo con las especificaciones tcnicas, los diseos de detalle y
las condiciones operativas definidas, no obstante para cumplir con estas actividades
es importante contar con equipos de mediciones que posean aplicaciones con la cual
se puedan concretar. CADAFE recientemente pone a su disposicin equipos de
medicin Vanguard y Omicrn para la elaboracin de las pruebas como parte del
mantenimiento que realizan en sus instalaciones elctricas, especficamente en la S/E
Barbacoa I. Sin embargo se dificulta la manipulacin de los mismos al no contar con
algn instrumento que sirva de gua para el personal, es por ello que surge la
necesidad de desarrollar la metodologa para pruebas de aceptacin y mantenimiento
de los equipos de alta tensin de la subestacin Barbacoa I empleando los equipos de
medicin Vanguard y Omicrn, apoyada adems en normas y estndares nacionales e
internacionales con el fin de garantizar la efectividad de las pruebas.
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NDICE
RESOLUCIN ............................................................................................................ iv
DEDICATORIA ........................................................................................................... v
AGRADECIMIENTO ................................................................................................. vi
RESUMEN.................................................................................................................viii
NDICE ........................................................................................................................ ix
LISTA DE TABLAS ................................................................................................. xxi
LISTA DE FIGURAS..............................................................................................xxiii
CAPITULO I: ..........................................................................................................xxviDESCRIPCIN DE LA EMPRESA Y DEL PROBLEMA....................................xxvi
1.1 RESEA HISTORICA DE LA EMPRESA......................................................xxvi
1.2 ESTRUCTURA ORGANIZATIVA DE GERENCIA DE TRANSMISIN
ORIENTE GTO, CADAFE. ....................................................................................... 28
1.2.1 Gerente General.................................................................................................28
1.2.2 Unidad de Sistemas ........................................................................................... 28
1.2.3 Secretaria Ejecutiva ........................................................................................... 28
1.2.4 Asesora Jurdica................................................................................................28
1.2.5 Divisin de Generacin ..................................................................................... 29
1.2.6 Divisin de Transmisin....................................................................................29
1.2.7 Divisin Administrativa .................................................................................... 29
1.2.8 Contralora Interna.............................................................................................29
1.2.9 Unidad de Obras y Proyectos ............................................................................ 30
1.2.11 Divisin de Relaciones Industriales.................................................................30
1.2.12 Funciones de la Divisin de Transmisin GTO...............................................30
1.2.12.1 Unidad de Mantenimiento.............................................................................31
1.2.12.2 Unidad de Operaciones. ................................................................................ 31
1.2.12.3 Zonas de Transmisin. .................................................................................. 32
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1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................. 32
1.4 OBJETIVOS ......................................................................................................... 33
1.4.1 Objetivo General................................................................................................34
1.4.2 Objetivos Especficos ........................................................................................ 34
CAPTULO II: ............................................................................................................ 36
MARCO TERICO....................................................................................................36
2.1 ANTECEDENTES................................................................................................36
2.2 FUNDAMENTOS TEORICOS............................................................................36
2.2.1 Subestacin Elctrica.........................................................................................36
2.2.2 Subestacin Radial ............................................................................................ 372.2.3 Subestacin Nodal ............................................................................................. 37
2.2.4 Barra .................................................................................................................. 37
2.2.5 Barra Tendida .................................................................................................... 37
2.2.6 Barra Soportada ................................................................................................. 38
2.2.7 Tramo.................................................................................................................38
2.2.8 Tramo de Generacin ........................................................................................ 38
2.2.9 Tramo de Transformacin ................................................................................. 38
2.2.10 Tramo de Salida de Lnea ................................................................................ 39
2.2.11 Tramo de Acople y/o Seccionamiento de Barra .............................................. 39
2.2.12 Tramo de Transferencia ................................................................................... 39
2.2.14 Tramo de Compensacin..................................................................................39
2.2.15 Aislantes...........................................................................................................39
2.2.16 Clasificacin de los Aislantes .......................................................................... 40
2.2.16.1 Aislantes Lquidos.........................................................................................40
2.2.16.2 Aislantes Slidos...........................................................................................41
2.2.16.3 Aislantes Gaseosos........................................................................................41
2.2.17 Equipos de Potencia.........................................................................................42
2.2.17.1 Transformador de Potencia ........................................................................... 42
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2.2.17.2 Componentes Bsicos del Transformador de Potencia.................................44
2.2.17.2.1 Parte Activa................................................................................................44
2.2.17.2.2 Tanque Principal y Cubierta Superior........................................................45
2.2.17.2.3 Conexiones Externas..................................................................................45
2.2.17.2.4 Sistema de Enfriamiento ............................................................................ 45
2.2.17.2.5 Sistema de Expansin ................................................................................ 46
2.2.17.2.6 Sistema de Regulacin...............................................................................46
2.2.17.3 Clasificacin de los Transformadores de Potencia ....................................... 47
2.2.17.3.1 Por su tipo de aislante ............................................................................... 47
2.2.17.3.2 Por su aspecto constructivo....................................................................... 47
2.2.17.3.3 Autotransformador....................................................................................47
2.2.17.4 Equipos de Maniobra ................................................................................... 49
2.2.17.5 Seccionador de Potencia ............................................................................... 49
2.2.17.5.1 Componentes de un Seccionador de Potencia............................................50
2.2.17.5.2 Clasificacin de los Seccionadores de Potencia.........................................50
2.2.17.5.3 Tipo de Mando de los Seccionadores.........................................................51
2.2.17.6 Interruptor de Potencia o Disyuntor..............................................................512.2.17.6.1 Componentes de un Interruptor de Potencia..............................................52
2.2.17.6.2 Clasificacin de los Interruptores de Potencia...........................................53
2.2.17.7 Pararrayo ....................................................................................................... 55
2.2.17.7.1 Componentes de un Pararrayo. .................................................................. 57
2.2.17.8 Transformadores de Medida ......................................................................... 57
2.2.17.8.1 Transformador de Corriente.......................................................................57
2.2.17.8.2 Transformador de Tensin.........................................................................59
2.2.17.9 Pruebas Elctricas ......................................................................................... 61
2.2.17.9.1 Tipos de Pruebas Elctricas ....................................................................... 61
CAPITULO III:...........................................................................................................64
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RECOPILACION DE PRUEBAS REQUERIDAS PARA ACEPTACIN Y
MANTENIMIENTO DE EQUIPOS DE ALTA TENSIN. ..................................... 64
3.1 Pruebas Elctricas que se realizan a Transformadores de Potencia o
Autotransformadores...................................................................................................64
3.1.1 Medicin de la Resistencia de Aislamiento DC.................................................64
3.1.1.1 Descripcin ..................................................................................................... 65
3.1.1.2 Normas de Referencia.....................................................................................66
3.1.2 Medicin del ndice de Polarizacin e ndice de Absorcin..............................66
3.1.2.1 Descripcin ..................................................................................................... 66
3.1.2.2 Normas de Referencia.....................................................................................683.1.3 Medicin de la Relacin de Transformacin ..................................................... 68
3.1.3.1 Descripcin ..................................................................................................... 68
3.1.3.2 Normas de Referencia.....................................................................................70
3.1.4 Medicin de la Corriente de Excitacin.............................................................70
3.1.4.1 Descripcin ..................................................................................................... 71
3.1.4.2 Normas de Referencia.....................................................................................72
3.1.5 Medicin de la Resistencia Ohmica de los Devanados......................................723.1.5.1 Descripcin ..................................................................................................... 72
3.1.5.2 Normas de Referencia.....................................................................................73
3.1.6 Medicin de la Capacitancia y Factor de Potencia del Aislamiento..................73
3.1.6.1 Descripcin ..................................................................................................... 73
3.1.6.2 Normas de Referencia.....................................................................................75
3.1.7 Prueba de Collar Caliente...................................................................................75
3.1.7.1 Descripcin ..................................................................................................... 75
3.1.7.2 Normas de Referencia.....................................................................................76
3.1.8 Prueba al Aceite Aislante del Transformador o Autotransformador .................76
3.1.8.1 Descripcin ..................................................................................................... 76
3.1.8.2 Normas de Referencia.....................................................................................80
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3.2 Pruebas Elctricas que se realizan a Disyuntores o Interruptores de Potencia ..... 82
3.2.1 Medicin de la Resistencia de Aislamiento DC, ndice de Polarizacin e ndice
de Absorcin ............................................................................................................... 82
3.2.1.1 Descripcin ..................................................................................................... 82
3.2.1.2 Normas de Referencia.....................................................................................83
3.2.2 Medicin de la Resistencia de Contacto ............................................................ 83
3.2.2.1 Descripcin ..................................................................................................... 84
3.2.2.2 Normas de Referencia.....................................................................................85
3.2.3 Medicin de la Capacitancia y Factor de Potencia del Aislamiento..................85
3.2.3.1 Descripcin ..................................................................................................... 853.2.3.2 Normas de Referencia.....................................................................................86
3.2.4 Medicin de los Tiempos de Operacin.............................................................86
3.2.4.1 Descripcin ..................................................................................................... 86
3.2.4.2 Normas de Referencia.....................................................................................88
3.3 Pruebas Elctricas que se realizan a Seccionador de Potencia .............................88
3.3.1 Medicin de la Resistencia de Aislamiento DC.................................................88
3.3.1.1 Descripcin ..................................................................................................... 883.3.1.2 Normas de Referencia.....................................................................................88
3.3.2 Medicin de la Capacitancia y Factor de Potencia del Aislamiento..................89
3.3.2.1 Descripcin ..................................................................................................... 89
3.3.2.2 Normas de Referencia.....................................................................................89
3.3.3 Medicin de la Resistencia de Contacto ............................................................ 89
3.3.3.1 Descripcin ..................................................................................................... 89
3.3.3.2 Normas de Referencia.....................................................................................90
3.3.4 Medicin de los Tiempos de Operacin.............................................................90
3.3.4.1 Descripcin ..................................................................................................... 90
3.3.4.2 Normas de Referencia.....................................................................................90
3.3.5 Pruebas de Simultaneidad .................................................................................. 91
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3.3.5.1 Descripcin ..................................................................................................... 91
3.3.5.2 Normas de Referencia.....................................................................................91
3.4 Pruebas Elctricas que se realizan a los Transformadores de Potencial y de
Intensidad 91
3.4.1 Medicin de la Resistencia de Aislamiento e ndice de Polarizacin................92
3.4.1.1 Descripcin ..................................................................................................... 92
3.4.1.2 Normas de Referencia.....................................................................................92
3.4.2 Medicin de Relacin de Transformacin ......................................................... 92
3.4.2.1 Descripcin ..................................................................................................... 92
3.4.2.2 Normas de Referencia.....................................................................................933.4.3 Medicin de la Capacitancia y Factor de Potencia del Aislamiento..................93
3.4.3.1 Descripcin ..................................................................................................... 93
3.4.4 Medicin de los VA de la Carga........................................................................93
3.4.4.1 Descripcin ..................................................................................................... 94
3.4.4.2 Normas de Referencia.....................................................................................94
3.4.5 Medicin de la Corriente de Excitacin.............................................................94
3.4.5.1 Descripcin ..................................................................................................... 943.4.5.2 Normas de Referencia.....................................................................................94
3.5 Pruebas que se realizan al Descargador o Pararrayo.............................................94
3.5.1 Medicin de la Resistencia de Aislamiento ....................................................... 95
3.5.1.1 Descripcin ..................................................................................................... 95
3.5.2 Medicin de la Corriente de Fuga......................................................................95
3.5.2.1 Descripcin ..................................................................................................... 95
3.5.2.2 Normas de Referencia.....................................................................................95
CAPITULO IV:...........................................................................................................96
DESCRIBIR EL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS DE
MEDICION VANGUARD Y OMICRON.................................................................96
4.1 Equipo de Medicin Omicrn CPC 100 ............................................................ 96
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4.1.1 Aplicaciones del Omicrn CPC 100............................................................... 96
4.1.2 Transformador de Corriente (TC)......................................................................97
4.1.3 Transformador de Tensin.................................................................................98
4.1.4 Transformador de Potencia ................................................................................ 98
4.1.5 Resistencia ......................................................................................................... 99
4.1.6 Principio de Funcionamiento del CPC 100.....................................................99
4.1.7 Caractersticas y Componentes del CPC 100................................................100
4.2 Equipo de Medicin Omicrn CP TD1............................................................105
4.2.1 Aplicaciones del CP TD1..............................................................................106
4.2.2 Medidas con Seguridad UST y GST del CP TD1.........................................1064.2.3 Principio de Funcionamiento del CP TD1.................................................... 107
4.2.4 Caractersticas y Componentes del CP TD1.................................................109
4.3 Equipo de Medicin Vanguard CT 6500/S2....................................................111
4.3.1 Principio de Funcionamiento del CT 6500/S2..............................................112
4.3.2 Caractersticas y Componentes del CT 6500/S2...........................................112
4.4 Equipo de Medicin Vanguard ATRT 03/S2 .................................................. 115
4.4.1 Principio de Funcionamiento del ATRT 03/S2.............................................116
4.4.2 Caractersticas y Componentes del ATRT 03/S2..........................................117
4.5 Equipo de Medicin Vanguard ATO 400........................................................ 119
4.5.1 Principio de Funcionamiento del ATO 400.................................................. 120
4.5.2 Caractersticas y Componentes del Equipo ATO 400...................................120
4.6 Seleccin de las Pruebas Requeridas para la Aceptacin y Mantenimiento de los
Equipos de Alta Tensin...........................................................................................122
4.6.1 Transformadores de Potencia...........................................................................123
4.6.2 Interruptores de Potencia..................................................................................124
4.6.3 Seccionadores de Potencia...............................................................................124
4.6.4 Transformadores de Intensidad........................................................................124
4.6.5 Transformadores de Potencial..........................................................................125
4.6.6 Descargadores o Pararrayos.............................................................................125
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CAPTULO V:..........................................................................................................126
DESARROLLO DE LOS PROCEDIMIENTOS PARA LA UTILIZACIN DE LOS
EQUIPOS DE PRUEBA VANGUARD Y OMICRON EN LOS EQUIPOS DE
ALTA TENSIN......................................................................................................126
5.1 Procedimientos para la utilizacin de los equipos Vanguard y Omicrn en
Transformadores de Potencia o Autotransformadores..............................................126
5.1.1 Objetivo............................................................................................................126
5.1.2 Materiales y Herramientas ............................................................................... 126
5.1.3 Recursos Humanos...........................................................................................127
5.1.4 Medidas de Seguridad......................................................................................1285.2 Pruebas Elctricas a Transformadores o Autotransformadores .......................... 129
5.2.1 Medicin de la Capacitancia y Factor de Potencia del Aislamiento................129
5.3 Medicin con el Equipo Omicrn CPC 100 y CP TD1. ............................... 131
5.3.1 Medida de la Capacitancia y Factor de Potencia de Aislamiento Devanado
Devanado y Devanado Masa..................................................................................134
5.3.2 Medida de la Capacitancia y Factor de Potencia de los Bushings con Toma de
Prueba........................................................................................................................136
5.3.3 Criterio de Aceptacin ..................................................................................... 137
5.4 Medicin de la Corriente de Excitacin..............................................................138
5.4.1 Medicin con el Equipo Omicrn CPC 100 y CP TD1 ............................ 139
5.4.1.1 Transformadores conectados en Delta .......................................................... 140
5.4.1.2 Transformadores conectados en Estrella.......................................................141
5.4.2 Criterio de Aceptacin ..................................................................................... 142
5.5 Medicin de la Relacin de Transformacin del Transformador ....................... 142
5.5.1 Medicin con el Equipo Vanguard ATRT 03/S2..........................................144
5.5.2 Medicin con el Equipo Omicrn CPC 100. ................................................ 147
5.5.3 Criterio de Aceptacin. .................................................................................... 149
5.6 Medicin de la Resistencia Ohmica de los Devanados.......................................149
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5.6.1 Medicin con el Omicrn CPC 100..............................................................150
5.6.2 Criterio de Aceptacin ..................................................................................... 153
5.7 Procedimientos para la utilizacin de los equipos Vanguard y Omicrn en
Interruptores de Potencia...........................................................................................153
5.7.1 Objetivo............................................................................................................153
5.7.2 Materiales y Herramientas ............................................................................... 154
5.7.3 Recursos Humanos...........................................................................................155
5.7.4 Medidas de Seguridad......................................................................................155
5.7.5 Condiciones Generales para Pruebas a Interruptores.......................................156
5.8 Pruebas Elctricas a Interruptores de Potencia. ................................................. 1565.8.1 Medicin de la Capacitancia y Factor de Potencia del Aislamiento................156
5.8.2 Medicin con el Equipo CPC 100 y CP TD1. ........................................... 157
5.8.3 Criterio de Aceptacin ..................................................................................... 157
5.8.4 Medicin de la Resistencia de Contacto. ......................................................... 158
5.8.4.1 Medicin con el Equipo Vanguard ATO 400 ............................................ 158
5.8.4.2 Medicin con el Equipo Omicrn CPC 100. ............................................. 160
5.8.4.3 Criterio de Aceptacin .................................................................................. 1625.8.5 Medicin de los Tiempos de Operacin...........................................................162
5.8.5.1 Medicin con el Equipo Vanguard CT 6500 ............................................. 162
5.8.5.2 Criterio de Aceptacin. ................................................................................. 167
5.9 Procedimientos para la utilizacin de los equipos Vanguard y Omicrn en
Seccionadores de Potencia........................................................................................168
5.9.1 Objetivo............................................................................................................168
5.9.2 Materiales y Herramientas ............................................................................... 168
5.9.3 Recursos Humanos...........................................................................................169
5.9.4 Medidas de Seguridad......................................................................................169
5.9.5 Condiciones Generales para Pruebas a Seccionadores ................................... 169
5.10 Pruebas Elctricas a Seccionadores de Potencia...............................................170
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5.10.1 Medicin de la Resistencia de Contacto ........................................................ 170
5.10.1.1 Medicin con el Equipo Vanguard ATO 400 .......................................... 170
5.10.1.2 Medicin con el Equipo Omicrn CPC 100 ............................................ 171
5.10.1.3 Criterio de Aceptacin ................................................................................ 171
5.11 Medicin de los Tiempos de Operacin............................................................172
5.11.1 Medicin con el Equipo Vanguard CT 6500 .............................................. 172
5.11.2 Criterio de Aceptacin ................................................................................... 173
5.12 Procedimientos para la utilizacin de los equipos Vanguard y Omicrn en
Transformadores de Intensidad.................................................................................173
5.12.1 Objetivo..........................................................................................................1735.12.2 Materiales y Herramientas ............................................................................. 173
5.12.3 Recursos Humanos.........................................................................................174
5.12.4 Medidas de Seguridad....................................................................................174
5.12.5 Condiciones Generales para Pruebas a Interruptores de Intensidad. .............175
5.13 Pruebas Elctricas a Transformadores de Intensidad........................................175
5.13.1 Medicin de la Capacitancia y Factor de Potencia ........................................ 175
5.13.1.1 Medicin con el Equipo CPC 100 y CP TD1 ....................................... 1765.13.1.2 Criterio de Aceptacin ................................................................................ 177
5.13.2 Medicin de la Relacin de Transformacin ................................................. 177
5.13.2.1 Medicin con el Equipo CPC 100............................................................178
5.13.2.2 Criterio de Aceptacin ................................................................................ 179
5.13.3 Medicin de los VA de la Carga (Burden).....................................................180
5.13.3.1 Medicin con el Equipo CPC - 100 ............................................................ 180
5.13.3.2 Criterio de Aceptacin ................................................................................ 182
5.13.4 Medicin de la Curva de Excitacin..............................................................182
5.13.4.1 Medicin con el Equipo CPC 100............................................................182
5.13.4.2 Criterio de Aceptacin ................................................................................ 183
xviii
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5.14 Procedimientos para la utilizacin de los equipos Vanguard y Omicrn en
Transformadores de Potencial...................................................................................184
5.14.1 Objetivo..........................................................................................................184
5.14.2 Materiales y Herramientas ............................................................................. 184
5.14.3 Recursos Humanos.........................................................................................185
5.14.4 Medidas de Seguridad....................................................................................185
5.14.5 Condiciones Generales para Pruebas a Transformadores de Potencial. ........ 186
5.15 Pruebas Elctricas a Interruptores de Potencial. ............................................... 186
5.15.1 Medicin de la Capacitancia y Factor de Potencia ........................................ 186
5.15.1.1 Medicin con el Equipo CPC 100 y CP TD1 ....................................... 1875.15.1.2 Criterio de Aceptacin ................................................................................ 187
5.15.2 Medicin de la Relacin de Transformacin ................................................. 188
5.15.2.1 Medicin con el Equipo CPC 100............................................................188
5.15.2.2 Criterio de Aceptacin ................................................................................ 189
5.15.3 Medicin de los VA de la Carga (Burden).....................................................190
5.15.3.1 Medicin con el Equipo CPC 100............................................................190
5.15.3.2 Criterio de Aceptacin ................................................................................ 1915.16 Procedimientos para la utilizacin de los equipos Vanguard y Omicrn en
Pararrayos o Descargadores......................................................................................192
5.16.1 Objetivo..........................................................................................................192
5.16.2 Materiales y Herramientas ............................................................................. 192
5.16.3 Recursos Humanos.........................................................................................193
5.16.4 Medidas de Seguridad....................................................................................193
5.16.5 Condiciones Generales para Pruebas a Transformadores de Potencial. ........ 193
5.17 Pruebas Elctricas a Pararrayos. ....................................................................... 194
5.17.1 Medicin de la Capacitancia y Factor de Potencia. ....................................... 194
5.17.1.1 Medicin con el Equipo CPC 100 y CP TD1. ...................................... 195
5.17.1.2 Criterio de Aceptacin. ............................................................................... 196
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CAPITULO VI:.........................................................................................................198
COMPARACIN DE RESULTADOS DE PRUEBAS ANTERIORES CON LOS
OBTENIDOS MEDIANTES LOS EQUIPOS DE MEDICIN VANGUARD Y
OMICRON................................................................................................................198
6.1 Comparacin de Resultados Obtenidos de la Capacitancia y Factor de Potencia al
Aislamiento del Autotransformador Nro 2. .............................................................. 198
6.2 Comparacin de Medidas Efectuadas de Corriente de Excitacin del
Autotransformador Nro 2..........................................................................................201
6.3 Comparacin de Resultados Obtenidos de Relacin de Transformacin del
Autotransformador Nro 2..........................................................................................2046.4 Comparacin de Resultados Obtenidos de los Tiempos de Operacin del
Interruptor H 280.......................................................................................................206
6.5 Comparacin de Resultados Obtenidos de la Resistencia del Contacto del
Interruptor H 280.......................................................................................................208
CAPITULO VII: ....................................................................................................... 211
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES........................................................211
7.1 CONCLUSIONES .............................................................................................. 211
7.2 RECOMENDACIONES.....................................................................................212
BIBLIOGRAFIA CITADA ...................................................................................... 214
BIBLIOGRAFIA ADICIONAL ............................................................................... 216
ANEXOS .................................................................................................................. 217
METADATOS PARA TRABAJOS DE GRADO, TESIS Y ASCENSO:.............. 248
xx
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LISTA DE TABLAS
Tabla 2.1 Relacin entre Tensiones Nominales y Tipos de Interruptores 56Tabla 3.1 Voltaje mnimo DC para medir la resistencia de aislamiento 67Tabla 3.2 Expresiones para el clculo de la relacin de transformacin 70Tabla 3. 3 Lmites Sugeridos para los Lquidos Aislantes 82Tabla 4.1 Parmetros para los valores de corriente 103Tabla 4.2 Parmetros para los valores de tensin 103Tabla 4.3 Precisin de mediciones internas 103Tabla 4.4 Entradas de medida 104Tabla 4.5 Salida de Tensin del CP TD 111Tabla 4.6 Medicin Tensin/Corriente 111
Tabla 4.7 Capacidad de Medicin de Capacitancia del CP TD1 111Tabla 4.8 Capacidad de Medicin de Factor de Disipacin del CP TD1 111Tabla 4.9 Capacidad de Medicin de Factor de Potencia del CP TD1 112Tabla 5.1 Distancia Mnima de Seguridad por Nivel de Tensin 129Tabla 5.2 Pruebas para Medida de Capacitancias y Factor de Potenciapara Transformador de 2 Devanados
135
Tabla 5.3 Pruebas para Medida de Capacitancias y Factor de Potenciapara Transformador de 3 Devanados
136
Tabla 5.4 Pruebas para Medida de Capacitancias y Factor de Potenciapara Autotransformador
136
Tabla 5.5 Pruebas para Medida de Capacitancias y Factor de Potenciapara Bushings con Toma
137
Tabla 5.6 Criterio para el Factor de Potencia del Aislamiento 138Tabla 5.7 Criterio para los Valores de Capacitancias del Aislamiento 139Tabla 5.8 Medidas para la Corriente de Excitacin para un Tx en Delta 142Tabla 5.9 Medidas para la Corriente de Excitacin para un Tx en Estrella 146Tabla 5.10 Nomenclatura para la identificacin de los Bushings deacuerdo a las normas
158
Tabla 5.11 Medidas para Capacitancia y FP en Interruptores con Aceite. 159Tabla 5.12 Valores de Referenciales de Prdida en Interruptores 168Tabla 5.13 Valores de Tiempo Mximo para Apertura, Cierre y
Simultaneidad
178
Tabla 5.14 Procedimiento para la Medida de Capacitancia y FP en un TC 188Tabla 5.15 Procedimiento para la Medida de Capacitancia y FP en un TP 196Tabla 5.16 Mtodo para Medicin del Aislamiento en Pararrayos de 1Unidad
197
Tabla 5.17 Mtodo para Medicin del Aislamiento en Pararrayos de 2Unidad
197
xxi
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Tabla 5.18 Mtodo para Medicin del Aislamiento en Pararrayos de 3Unidad
198
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 Organigrama de la Divisin de Transmisin de la Gerencia deTransmisin Oriente GTO
36
Figura 2.1 Transformador de Potencia 43Figura 2.2 Circuito Equivalente del Transformador 45Figura 2.3 Autotransformador 49Figura 2.4 Seccionador de Potencia 50Figura 2.5 Disyuntores de Potencia 54Figura 2.6 Botella de Vaci 55Figura 2.7 Pararrayo o Descargador 57Figura 2.8 Transformador de Corriente 59
Figura 2.9 Transformador de Tensin 61Figura 3.1 Representacin Fsica del Aislamiento 75Figura 3.2 Esquema para Prueba de Collar Caliente 77Figura 3.3 Representacin para la Medicin de la Resistencia de Contacto 85Figura 3.4 Representacin Grafica de los Tiempos de Operacin delDisyuntor
88
Figura 4.1 CPC-100 Parte Frontal 105Figura 4.2 CPC-100 Lateral Derecho 105Figura 4.3 CPC-100 Lateral Izquierdo 106Figura 4.4 Circuito equivalente Puente de Schering. 109Figura 4.5 Vista del Panel Frontal del CT 6500/S2 116Figura 4.6 Vista del Panel Frontal del ATRT 03/S2 120Figura 4.7 Vista del Panel Frontal del ATO 400 123Figura 5.1 Modelo Dielctrico Transformador de 2 Devanados. 130Figura 5.2 Modelo Dielctrico Transformador de 3 Devanados. 130Figura 5.3 Modelo Dielctrico Auto Transformador. 131Figura 5.4 Conexin entre CPC 100 y CP TD1 para medida delAislamiento.
133
Figura 5.5 Tarjeta de Prueba Tan Delta. 134Figura 5.6 Modelo Dielctrico Bushing con Toma 137Figura 5.7 Conexin para la Medida de la Corriente de Excitacin en un
Transformador en Delta
141
Figura 5.8 Conexin para la Medida de la Corriente de Excitacin en unTransformador en Estrella
142
Figura 5.9 Conexiones de los Cables al Panel Frontal del Equipo. 145Figura 5.10 Impresin de resultados de Relacin de Transformacin conel ATRT 03
147
Figura 5.11 Pantalla del CPC 100 para Medicin de Relacin de 148
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TransformacinFigura 5.12Conexin del CPC 100 para Medicin de Relacin de
Transformacin con configuracin Yy0
149
Figura 5.13Conexin del CPC 100 para Medicin de Relacin deTransformacin con configuracin Yd5
149
Figura 5.14 Pantalla del CPC 100 para Medicin de Resistencia de losDevanados con Cambiador de Tomas.
151
Figura 5.15 Conexin del CPC 100 para Medicin de Resistencia de losDevanados con Cambiador de Tomas conectado en Estrella.
152
Figura 5.16 Conexin del CPC 100 para Medicin de Resistencia de losDevanados con Cambiador de Tomas conectado en Delta.
152
Figura 5.17 Modelo Dielctrico de Interruptor de Potencia Tipo I 160Figura 5.18 Conexin del ATO 400 al Interruptor de Potencia 162
Figura 5.19 Conexin del CPC - 100 al Interruptor de Potencia 162Figura 5.20 Panel Frontal del CPC 100 para la Medida de Resistenciade Contacto con la Tarjeta de Prueba Resistencia.
164
Figura 5.21 Conexin del CT 6500 con el Interruptor de Potencia. 166Figura 5.22 Ejemplo de Impresin Tabulada de una Operacin deCERRADO
168
Figura 5.23 Grafica de Accionamiento de los Polos de un Interruptor parala Operacin Abierto.
171
Figura 5.24 Diagrama de Conexin del ATO 400 para la Medicin de laResistencia de Contacto en un Seccionador.
172
Figura 5.25 Diagrama de Conexin del CPC 100 en un Seccionador 173
Figura 5.26 Diagrama de Conexin del CT 6500 en un Seccionador. 177Figura 5.27 Modelo Dielctrico de TC 177Figura 5.28 Conexin para Medicin de la Capacitancia y FP en un TC. 179Figura 5.29 Conexin para Medicin de la Relacin deTransformacin en un TC
180
Figura 5.30 Pantalla del CPC 100 para la Relacin de TransformacinTCs
182
Figura 5.31 Conexin para Medicin de los VA (Burden) en un TC. 182Figura 5.32 Pantalla del CPC -100 con Tarjeta de Prueba Carga TC. 183Figura 5.32 Conexin para Medir Curva de Magnetizacin en un TC. 184Figura 5.33 Pantalla del CPC 100 para Curva de Excitacin en un TC. 187Figura 5.34 Modelo Dielctrico de un Transformador de Potencial. 189Figura 5.35 Conexin del CPC 100 para la Medicin de la Relacin. 190Figura 5.36 Tarjeta de Prueba del CPC 100 para la Medicin de laRelacin.
191
Figura 5.37 Conexin del CPC 100 para la Medicin de los VA. 192Figura 5.38 Tarjeta de Prueba del CPC 100 para la Medicin de los VA. 195
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Figura 5.39. Modelo Dielctrico para Pararrayos de 1, 2 y 3 Unidades . 200Figura 6.1 Resultados del Aislamiento del Autotransformador nro. 2
empleando el Doble M4000
201
Figura 6.2 Resultados del Aislamiento del Autotransformador nro. 2empleando el Doble M2H
202
Figura 6.3 Resultados del Aislamiento del Autotransformador IIempleando el CPC 100 y CP TD1.
203
Figura 6.4 Resultados de la Corriente del Excitacin delAutotransformador nro 2 empleando el Doble M4000
204
Figura 6.5 Resultados de la Corriente del Excitacin delAutotransformador Nro 2 empleando el CPC 100.
205
Figura 6.6 Resultados de Relacin de Transformacin delAutotransformador Nro 2 empleando el Megger TTR 550005.
206
Figura 6.7 Resultados de Relacin de Transformacin delAutotransformador Nro 2 empleando el Vanguard ATRT 03/S2. 207
Figura 6.8 Medicin de los Tiempos de Operacin del Interruptor H 280empleando el TM 1600.
208
Figura 6.9 Medicin de los Tiempos de Operacin del InterruptorH 280 empleando el Vanguard CT 6500.
209
Figura 6.10 Medicin de la Resistencia de Contacto del Interruptor H 280 empleando el Programma MOM400
210
Figura 6.11 Medicin de la Resistencia de Contacto del Interruptor H 280 empleando el ATO 400
210
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CAPITULO I:
DESCRIPCIN DE LA EMPRESA Y DEL PROBLEMA
1.1 RESEA HISTORICA DE LA EMPRESA
Fue el 27 de octubre de 1958, cuando con un capital de un milln de bolvares
(Bs. 1.000.000,00) qued constituida la Compaa de Administracin y Fomento
Elctrico (CADAFE), la cual fue fundada de acuerdo a la resolucin N 3.218 de
fecha 25 de agosto de 1958, del Ministerio de Fomento. Ocho meses despus la
empresa absorbi quince empresas que dependan de la Corporacin Venezolana de
Fomento (CVF), convirtindose as en el gran ente estatal venezolano dedicado a la
generacin, transmisin, distribucin y venta de energa elctrica, con un objetivo
muy especfico: cumplir con las exigencias del proceso de desarrollo elctrico del
pas.
En junio de 1959, se acord la fusin de esas compaas con CADAFE, quedando
sta como la empresa de Electricidad del Estado, encargada de crear uniformidad en
los criterios tcnico-administrativo que permitieran la formulacin de programas
elctricos en una forma integral. Es as como se pone en marcha el primer plan
nacional de electrificacin, que consisti en la construccin de una red formada por
cuatro (4) centros de generacin hidrulicos y trmicos, interconectados por lneas de
transmisin de tensiones comprendidas entre 115 y 400 kilovoltios.
CADAFE comienza a generar, trasmitir y vender energa elctrica el 30 de juniode 1959. En la dcada entre 1959 y 1968 se alcanza una capacidad instalada de 594
MW, con la construccin y puesta en servicio de plantas elctricas con turbinas a
vapor, gas y motores diesel, con una inversin de 320 millones de bolvares. Al
finalizar los aos 60, la empresa CADAFE ya contaba con casi medio milln de
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suscriptores, distribuidos en 1.500 poblaciones y caseros. Desde ese momento,
desarroll una infraestructura elctrica y logr un alto grado de electrificacin en
Venezuela, lo cual le permite atender, hoy en da a ms del 80 por ciento del territorio
nacional.
Gracias a su presencia a nivel nacional, se ha hecho posible el funcionamiento de
empresas vitales y estratgicas para el pas, como la industria siderrgica,
metalmecnica, del aluminio, manufacturera, alimentos, petroqumica y
telecomunicaciones, entre otras.
CADAFE, a finales del 2007 pas a convertirse en Filial de la Corporacin
Elctrica Nacional (CORPOELEC), como es sabido, el Ejecutivo Nacional a travs
del Ministerio del Poder Popular para la Energa y Petrleo (Menpet) resolvi
reorganizar el territorio nacional para el ejercicio de la actividad de distribucin de
potencia y energa elctrica, lo cual qued establecido en la publicacin de la
Resolucin 190 del Menpet, en la Gaceta Oficial N 38.785 del da 8 de octubre de
2007.A tales efectos se crean las siguientes regiones operativas:
1. Regin Noroeste que comprende los estados Zulia, Falcn, Lara y
Yaracuy.
2. Regin Norcentral integrada por los estados Carabobo, Aragua, Miranda
Vargas y Distrito Capital.
3. Regin Oriental conformada por los estados Anzotegui, Monagas, Sucre,
Nueva Esparta y Delta Amacuro.
4. Regin Central que comprende los estados Gurico, Cojedes, Portuguesa,
Barinas y Apure.
5. Regin Andina compuesta por los estados Mrida, Trujillo y Tchira.
6. Regin Sur integrada por los estados Bolvar y Amazonas.
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29
materia laboral, eventualmente asistiendo a reuniones como Sindicatos e Inspectoras
de Trabajo, trasladar los tribunales para experticia jurdica.
1.2.5
Divisin de Generacin
Esta se encarga de las custodias, operacin, mantenimiento, conservacin y
administracin de los equipos e instalaciones que conforman al Sistema de
Generacin de cada Gerencia de Produccin.
1.2.6
Divisin de Transmisin
Esta se encarga de planificar, coordinar y dirigir todas las actividades Tcnico-
Administrativo de las Zonas tendentes a optimizar la operacin y el mantenimiento
del Sistema de Transmisin.
1.2.7Divisin Administrativa
Esta tiene bajo su cargo el Departamento de Contabilidad, el Departamento de
Compra, Servicios Generales, Almacn y Control Administrativo, la cual se encarga
y controla el presupuesto y gastos a travs de las diferentes partidas presupuestarias.
1.2.8Contralora Interna
Esta unidad est adscrita directamente a la Contralora Central (Caracas),
considerando su autoridad ejecutiva en todo lo que se refiere al Control
Administrativo de la Empresa.
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1.2.9Unidad de Obras y Proyectos
Esta se encarga de efectuar a travs del presupuesto de Inversiones, obras Civiles y
Electromecnicas con sus correspondientes Proyectos, as como tambin proyectar y
efectuar a travs del Presupuesto de Gastos, las mejoras y reparaciones necesarias en
el Sistema de Produccin Oriental
1.2.10 Divisin de Medicin y Proteccin
Esta se encarga de la ejecucin de los programas de mantenimientos preventivo delos sistemas de proteccin y control de todas las inversiones de Generacin y
Transmisin de la GTO, con el objeto de optimizar la operacin de los diferentes
elementos de potencia, tanto en condiciones normales como en el seguro, selectivos y
confiables de las fallas que puedan ocurrir en cualquier compuesto del sistema.
1.2.11 Divisin de Relaciones Industriales
Tiene como funcin principal el mantenimiento de las mejores relaciones obreros
patronales, usando un proceso de reclutamiento, seleccin, adiestramiento y
motivacin al personal determinando el clima organizacional de la empresa.
Adiestramiento de personal a travs de la convencin colectiva, administracin de
sueldos y salarios.
1.2.12 Funciones de la Divisin de Transmisin GTO
Las Funciones y actividades de la Unidad de Transmisin son las siguientes:
1. Analizar el comportamiento de los equipos e instalaciones del Sistema.
-
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2. Formular, procesar, controlar el programa de mantenimiento de Lneas y
Subestaciones.
3. Formular y aprobar las solicitudes de materiales, repuestos, bienes y
servicios.
4. Formular, el equipamiento tcnico para la operacin y mantenimiento del
Sistema de transmisin.
5. Controlar el presupuesto de gastos e inversin de la Divisin y Zonas.
6. Conformar y controlar el programa de vacaciones de la Divisin y las
Zonas.
7.
Coordinar la aceptacin provisional y definitiva de nuevas instalaciones.8.
Mantener relaciones con las diferentes organizaciones sindicales.
9. Representar a la empresa ante pblicos y privados.
10.
Participar en reuniones tcnico-administrativas con otras unidades internas
y Externas a la empresa.
11.Propiciar la realizacin de eventos especiales para el intercambio de
Conocimientos y experticias tcnicas
Para el cumplimiento de estas funciones y actividades la Divisin de Transmisin
deber estar conformada por:
1.2.12.1 Unidad de Mantenimiento.
Su objetivo consiste en planificar, coordinar, controlar y evaluar la ejecucin de
los programas desarrolladas por las Zonas.
1.2.12.2 Unidad de Operaciones.
Su objetivo se basa mejorar la calidad y continuidad del servicio llevando y
analizando las interrupciones, registrando ndices operativos as como adiestrando y
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actualizando al personal de operaciones en cuanto a la operacin del sistema y las
normas de higiene y seguridad industrial.
1.2.12.3
Zonas de Transmisin.
El objetivo es planificar, programar y ejecutar las actividades relaciones con la
operacin y el mantenimiento.
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
CADAFE, filial de la Corporacin Elctrica Nacional, es la empresa elctrica ms
grande del pas. Creada con el propsito de optimizar la administracin y la operacin
de las empresas dependientes del estado, hoy en da se encuentra reestructurada en
regiones que permitan tener un mejor esquema, mayor flexibilidad operativa,
desconcentracin de su funcionamiento operativo y un control ms eficiente.
Es por ello que cada regin cuenta con una infraestructura elctrica en generacin,
transmisin y distribucin, repartida en plantas, subestaciones y alimentadores, que
permiten suministrar energa elctrica a hogares, escuelas, industrias, hospitales,
comercios, alumbrado pblico y otros. Tal es el caso de la Regin Oriental la cual
consta de una red de Subestaciones Interconectadas donde se debe mencionar la S/E
Barbacoa I ubicada en el Estado Anzotegui.
La subestacin Barbacoa I tiene un nivel de transformacin 230/115/34.5 KV,cubre las demandas de energa con lneas de transmisin de 115 KV las subestaciones
Chuparin, La Isleta, Parchitas, Barcelona y Curaguaro que alimentan a su vez las
Subestaciones de Distribucin de las ciudades Lechera, Barcelona, Puerto La Cruz y
Guanta, y se encuentra conectada a nivel de 230 KV con las Subestaciones Santa
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Teresa, Ri Chico, Barbacoa II y el Tigre. No obstante en la S/E Barbacoa I han
existido fallas lo cual en muchas ocasiones dificulta el suministro confiable y efectivo
de energa elctrica a las ciudades mencionadas, debido a problemas que han
presentado los equipos de potencia elctrica, algunos de estos inconvenientes por
mencionar corresponden a fallas elctricas, mecnicas, tiempo de uso, mantenimiento
desasistido y/o malas decisiones por parte del personal que muchas veces es causado
por mediciones de parmetros incorrectos durante el mantenimiento anual, esto es
causado principalmente por el envejecimiento de los equipos de prueba entre otros
mas.
Consiente del problema y como parte del programa de mantenimiento que se
desarrolla en la subestacin, la empresa CADAFE filial de CORPOELEC logra la
adquisicin de los nuevos equipos de pruebas y mediciones marca Vanguard y
OMICRON que le garantice la obtencin de datos o parmetros con mayor precisin
y confiabilidad para el anlisis o estudio que ayuden a la prevencin de fallas de los
equipos de potencia elctrica, adems de llevar un control estadsticos sobre los
mismos.
La falta de informacin para manipular los nuevos equipos de pruebas y en otros
casos inexistencia de instrumentos guas para desarrollar estos trabajos de campo, la
Coordinacin de Mantenimiento de la Divisin de Transmisin de CADAFE propuso
desarrollar una metodologa para realizar las pruebas de aceptacin y mantenimiento,
empleando los nuevos equipos de medicin Vanguard y Omicrn , que permita
guiar y agilizar las labores del personal de mantenimiento apoyado adems en
normas y estndares nacionales e internacionales, con el fin de garantizar la
efectividad de las mismas.
1.4 OBJETIVOS
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1.4.1Objetivo General
Desarrollar la metodologa para pruebas de aceptacin y mantenimiento de
los equipos de alta tensin de la S/E Barbacoa I con equipos de medicin
Vanguard y Omicrn.
1.4.2Objetivos Especficos
1. Recopilar las pruebas requeridas para la aceptacin y mantenimiento de
los equipos de alta tensin.
2. Seleccionar las pruebas requeridas para la aceptacin y mantenimiento
de los equipos de alta tensin de la S/E Barbacoa I.
3.Describir el principio de funcionamiento de los equipos de medicin
Vanguard y Omicrn.
4.Desarrollar los procedimientos para la utilizacin de los equipos de
prueba marca Vanguard y Omicrn en los equipos de alta tensin de la S/E
Barbacoa.
5.Comparar resultados de pruebas anteriores con los obtenidos mediante
los equipos de medicin Vanguard y Omicrn.
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Figura 1.1 Organigrama de la Divisin de Transmisin de la Gerencia de Transm
SECR
SECR
JEFE DE TRANSMISINJoel Lovera
UNIDAD DE LOGISTICA Y CONTROAsistente de Adm. A
Sinai De Silva
JEFE DE OPERACIONESRubn Subero
ANALISTA AREA INFORMATICACesar Velsquez
ZON
SUPERV. LINEAS ENERGIZADAS T. (A.T)Pedro Surez
CAPORAL LINEAS ENERGIZADASRoger Subero
TRANSPORTEJess Subero
LINIERO IIJacobo DazLINIERO II
Lus HernndezLINIERO IICarlos Luces
TECNICO COORDINADOR (A.T)Javier Uzcategui
TECNICO COORDINADOR (A.T)Juan Herrera
TECNICO ELECTRICISTA IIHenry Aguilera
TECNICO MANT. TERMOVISINAlejandro Rodrguez
COORD. DE MANTENIMIENTO
Perminio Malave
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CAPTULO II:
MARCO TERICO
2.1 ANTECEDENTES
Para la elaboracin de este proyecto se tomaron en consideracin los siguientes
Trabajos de Grado presentados como requisito parcial para optar al titulo de
Ingeniero Electricista, los cuales se menciona a continuacin:
Tirado T, Izumi J. (2006), present un trabajo sobre la realizacin de las pruebas
de aceptacin a los equipos de alta tensin en la S/E El Furrial, Universidad Simn
Bolvar, Sernejas, Venezuela.
Lozada T, Jos F. (2008), present un trabajo para la normalizacin de pruebas y
ensayos para equipos y elementos del sistemas elctrico de la refinera Puerto La
Cruz, Universidad de Oriente, Barcelona, Venezuela.
Brito F, Vctor D. (2009), present un trabajo para la elaboracin de los protocolos
de montaje, instalacin y pruebas de aceptacin para los autotransformadores de
potencia de 200MVA de la subestacin Sucre GIS 230/115 KV.
2.2 FUNDAMENTOS TEORICOS
2.2.1Subestacin Elctrica
La subestacin es un componente de los Sistemas Elctricos de Potencia en donde
se modifican los parmetros de la potencia (Corriente y Tensin), est compuesta por
aisladores, conexiones, transformador de potencia, transformadores de medida,
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barras, interruptores de potencia, seccionadores, pararrayos, sistema de puesta a
tierra y conductores, los cuales son elementos de mando, corte, medida, regulacin,
transformacin y proteccin que sirven de punto de interconexin para facilitar la
transmisin y distribucin de la energa elctrica.
2.2.2 Subestacin Radial
Es una subestacin con una sola llegada de lnea 115 o 34.5 KV con
transformadores reductores a las tensiones de 34.5 KV, 13.8 KV. En estas
subestaciones, el flujo de energa es en solo sentido, es decir, independientemente delas condiciones de explotacin del sistema.
2.2.3 Subestacin Nodal
Es aquella subestacin que interconecta con otra, conforme un anillo en el sistema
de transformacin y en la cual, el flujo de energa puede ser en uno u otro sentido,
dependiendo de las condiciones del sistema.
2.2.4 Barra
En forma genrica se designa al nodo que se utiliza para hacer las derivaciones y/o
conexin entre los diferentes elementos que componen a la subestacin elctrica.
2.2.5 Barra Tendida
Son aquellas formadas por conductores flexibles y desnudos, sostenidos por
cadenas de aisladores de amarre y suspensin.
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2.2.6 Barra Soportada
Son aquellas formadas por conductores tubulares soportados mediante aisladores,
soportes o equipos tales como: seccionadores, transformadores, disyuntores, etc. [1]
2.2.7Tramo
Es el espacio fsico de la subestacin conformado por todos los dispositivos de
maniobra y equipos de potencia asociados. Se clasifican de acuerdo a la funcin que
cumplen.
2.2.8 Tramo de Generacin
Constituido por una unidad generadora, disyuntor de salida, transformador de
corriente y un transformador elevador de potencia.
2.2.9 Tramo de Transformacin
Segn el nivel de tensin del tramo, existen dos tipos de tramos de transformacin
con el mismo diseo, estos son:
Lado de alta tensin: Transformador de potencia, disyuntor, seccionadores, lnea y
barra, transformador de corriente, seccionadores rompearco y pararrayos.
Lado de baja tensin: Transformador de potencia, disyuntor, transformador de
corriente, transformador de tensin, pararrayos y seccionador (para
autotransformadores).
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2.2.10 Tramo de Salida de Lnea
Se encuentra integrado por un disyuntor, seccionador de lnea, seccionador de
puesta a tierra, dos seccionadores de barra, tres transformadores de corriente, trampa
de onda, transformador de tensin y pararrayos (opcional).
2.2.11 Tramo de Acople y/o Seccionamiento de Barra
Este tramo cumple la funcin de acoplar las barras a un mismo nivel de tensin,
puede estar constituido por componentes diferentes: Seccionador, disyuntor extrable,disyuntor y sus dos seccionadores asociados.
2.2.12 Tramo de Transferencia
La funcin de este tramo es sustituir temporalmente es sus funciones al disyuntor
del tramo que es sometido a mantenimiento o reparacin. Los componentes que
integran este tramo varan de acuerdo a la tensin.
Para tensin 115 y 230 KV: Disyuntor, seccionador de barra principal y
seccionador de barra de transferencia. Para tensin 13.8 y eventualmente de 34.5 KV:
Disyuntor, tres transformadores de corriente, seccionadores de transferencia.
2.2.14 Tramo de Compensacin
Este cuenta con un disyuntor, un seccionador y un elemento compensador.
2.2.15 Aislantes
En general todos aquellos materiales que no son conductores se les llaman
materiales aislantes, por su baja conductividad impiden el paso de la corriente que los
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Su principio de operacin consiste en aplicar una fuerza electromotrizalterna en el
devanado primario, las variaciones de intensidad y sentido de la corriente alterna
crearn un campo magntico variable dependiendo de la frecuencia de la corriente.
Este campo magntico variable originar, por induccin electromagntica, la
aparicin de una fuerza electromotriz en los extremos del devanado secundario. La
relacin entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario
y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente
proporcional al nmero de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) .
La razn de transformacin (m) del voltaje entre el bobinado primario y elsecundario depende de los nmeros de vueltas que tenga cada uno. Si el nmero de
vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habr el triple de
tensin.
Esta particularidad se utiliza en la red de transporte de energa elctrica: al poder
efectuar el transporte a altas tensiones y pequeas intensidades, se disminuyen las
prdidas por el efecto Jouley se minimiza el costo de los conductores.
As, si el nmero de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el del
primario, al aplicar una tensin alterna de 230 voltios en el primario, se obtienen
23.000 voltios en el secundario (una relacin 100 veces superior, como lo es la
relacin de espiras). A la relacin entre el nmero de vueltas o espiras del primario y
las del secundario se le llama relacin de vueltas del transformador o relacin de
transformacin.
Ahora bien, como la potenciaaplicada en el primario, en caso de un transformador
ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario, el producto de la fuerza
electromotriz por la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que en el caso del
http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotrizhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_transporte_de_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Joulehttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Joulehttp://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_transporte_de_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotriz -
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2.2.17.2.2 Tanque Principal y Cubierta Superior
El tanque y la cubierta superior forman el elemento de encubamiento de la parte
activa del transformador. Sus formas generalmente son ovaladas y rectangulares y
estn construidas de lminas de acero.
2.2.17.2.3 Conexiones Externas
Las conexiones de los terminales de lnea y neutro de los arrollados se realizan por
medio de los aisladores pasantes (bushings), los cuales pueden ser del tipo rellenos enaceite y del tipo condensador.
2.2.17.2.4 Sistema de Enfriamiento
Tiene por finalidad transferir el calor desde las partes activas del transformador al
medio ambiente con el objetivo de mantener el nivel de temperatura dentro del
transformador estable para su funcionamiento y puede ser:
Natural (Radiadores)
Por aire forzado (Ventiladores)
Aceite forzado (bombas)
Combinacin de los tres
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2.2.17.2.5 Sistema de Expansin
Este sistema tiene por finalidad compensar las variaciones de nivel de aceite en el
tanque principal por cambios de temperatura, as como evitar la oxidacin prematura
del aceite por contacto directo con el aire externo. Esta constituido por:
El tanque de expansin.
Membrana.
Deshidratador
2.2.17.2.6 Sistema de Regulacin
Este sistema tiene por funcin mantener constante la tensin en una de las barras, a
la cual se encuentra conectado el transformador. Sus componentes son:
Cambiador de tomas: Bajo carga y en vaci
Las tomas de un transformadorson un conjunto de puntos de conexin a lo largo
de un devanado, lo que permite seleccionar el nmero de espiras de ste. As, se
consigue un transformador con el nmero de espiras variable, permitiendo la
regulacin de voltaje en el devanado secundario. La seleccin de la toma en uso se
hace por medio de un mecanismo cambiador de tomas.
Mecanismo de mando a motor
Rel de regulacin de voltaje
Selectores y equipos de indicacin [1]
http://es.wikipedia.org/wiki/Transformadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transformador -
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2.2.17.3 Clasificacin de los Transformadores de Potencia
2.2.17.3.1 Por su tipo de aislante
Los transformadores con aislamiento seco
Los transformadores sumergidos en aceite:
Transformadores con circulacin natural de aceite y aire (ONAN)
Transformadores con circulacin natural de aceite y circulacin forzada de
aire con ventiladores (ONAF)
Transformadores con circulacin forzada de aceite y circulacin natural de
aire (OFAN)
Transformadores con circulacin forzada de aceite y circulacin forzada de
aire (OFAF)
Transformadores con circulacin forzada de aceite y circulacin forzada de
agua por medios externos (OFWF)
2.2.17.3.2 Por su aspecto constructivo
Transformadores de poste
Transformadores de superficie
Transformadores de subestaciones [5]
2.2.17.3.3 Autotransformador
Es un equipo que funciona con el mismo principio del transformador, la
transferencia de energa se hace por induccin electromagntica y conduccin
elctrica, mantiene la frecuencia constante, tiene un circuito magntico y a diferencia
de transformador sus circuitos elctricos estn unidos entre si.
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En contra de los que muchos creen, un autotransformador no necesariamente tiene
que estar constituido de una nica bobina, puede llevar dos bifsico, tres bobinas
trifsico, todo depender de la clase de autotransformador de que se trate.
Figura 2.3 Autotransformador
Fuente: S/E Barbacoa 28/9/2009
2.2.17.3.3.1 Caractersticas del Autotransformador
Entre sus ventajas tenemos que destacar el bajo precio econmico frente a un
transformador normal con idnticas especificaciones tcnicas. Esto en lo que se
refiere a lo econmico, en cuanto al rendimiento propiamente dicho, hay que resear
las siguientes ventajas:
Menos corriente. El autotransformador necesita menos cantidad de corriente para
generar el flujo en el ncleo.
La potencia. El autotransformador entrega ms potencia que un transformador
normal de especificaciones semejantes.
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Eficiencia. El autotransformador es ms eficiente (mejor rendimiento) que un
transformador normal, con potencias parecidas.
La principal desventaja de los autotransformadores es que a diferencia de los
transformadores ordinarios hay una conexin fsica directa entre el circuito primario y
el secundario, por lo que se pierde el aislamiento elctrico en ambos lados.
Los autotransformadores se utilizan a menudo en sistemas elctricos de potencia,
para interconectar circuitos que funcionan a voltajes diferentes, pero en una relacin
cercana a 2:1 (por ejemplo, 400 KV / 230 KV 230 KV / 115 KV). [6]
2.2.17.4 Equipos de Maniobra
2.2.17.5 Seccionador de Potencia
Los seccionadores o cuchillas son un dispositivo de maniobra para conectar y
desconectar los diversos equipos que componen una subestacin. Su operacin puede
ser con circuitos energizados pero sin carga. Algunos equipos vienen equipados con
dispositivos para ser operados bajo carga. Pueden ser operados con prtigas o con
mandos manuales y/o elctricos.
Figura 2.4 Seccionador de Potencia
Fuente: S/E Barbacoa 28/9/2009
http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_suministro_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_suministro_el%C3%A9ctrico -
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operacin del sistema elctrico, donde est conectado. Por su capacidad, por su
tensin de operacin o por su clase, se pueden clasificar de distintas maneras, pero
como regla general se agrupan segn la tecnologa empleada para apagar el arco
elctrico que se forma entre los contactos cuando comienza la operacin de apertura o
termina la operacin de cierre. [2]
2.2.17.6.1 Componentes de un Interruptor de Potencia.
Cmara de Extincin. Es la parte del interruptor en la cual se realiza la operacin
de cierre o apertura del mismo y est formada por:
Elemento de ruptura, constituido por una cmara en donde se produce el
debilitamiento del arco elctrico (divisin).
Contactos fijos y mviles, los cuales forman los elementos de conexin o
desconexin elctrica del circuito de potencia.
El medio de extincin, el tiene como funcin contribuir a la extincin del
arco elctrico y como enfriamiento de la cmara, durante el proceso de
formacin del arco elctrico.
Mecanismo de Mando. Es el sistema por medio del cual se suministra y/o se
libera la energa necesaria para realizar las operaciones de apertura o cierre
del mismo. Existen 3 tipos de mecanismo de mando:
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Hidrulico, este sistema emplea como fuente de energa para la realizacinde la maniobra el aceite hidrulico sometido a presin con auxilio de una
motobomba y un recipiente con una presin inicial de nitrgeno.
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- Resorte, en este sistema se aplica sobre el mecanismo de cierre una cantidad
de energa acumulada, por la accin de un resorte que ha sido armado con
anterioridad manualmente o por medio de un motor elctrico.
- Mecnico, este sistema emplea el aire comprimido como fuente de energa
para la realizacin de la maniobra del disyuntor.
Columna. Constituye el elemento intermedio entre el mecanismo de mando
y la cmara de extincin. Normalmente sirve de elemento soporte a la
cmara de interrupcin y como elemento de aislamiento a tierra de las partes
energizadas del disyuntor. [1]
Figura 2.5 Disyuntores de Potencia
Fuente: S/E Barbacoa 28/9/2009
2.2.17.6.2 Clasificacin de los Interruptores de Potencia
Interruptores de aceite.
Pequeo volumen de aceite, en estos disyuntores el volumen de aceite se limita al
necesario para llenar la cmara de extincin, y la exigencia para el corte de la
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Interruptores en Hexafluoruro de Azufre SF6.
Esta tecnologa desarrollada a finales de los aos 60. Los contactos estn dentro de
un gas llamado hexafluoruro de azufre (SF6) que tiene una capacidad dielctrica
superior a otros fluidos dielctricos conocidos. Son compactos y muy durables.
Tabla 2.1 Relacin entre Tensiones Nominales y Tipos de Interruptores
2.2.17.7 Pararrayo
Estos equipos se utilizan para mandar a tierra las sobretensiones debido a
maniobras de equipos, fallas en el sistema de potencia o frentes de onda de
sobretencin entrantes a una instalacin de potencia, producto de la incidencia de
descargas atmosfricas en las fases de los conductores de la lnea de transmisin que
alimenta la instalacin. Existe pararrayos tipo estacin y tipo distribucin. [3]
Adems este equipo acta como un aislador mientras la tensin aplicada no exceda
de cierto valor determinado, convertirse en conductor al alcanzar la tensin ese valor
y conducir a tierra la onda de corriente producida por la onda de sobretensin. Una
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vez desaparecida la sobretensin y restablecida la tensin normal, el dispositivo de
proteccin debe ser capaz de interrumpir la corriente.
Los pararrayos se pueden considerar divididos en tres grupos:
Cuernos de arqueo.
Pararrayos autovalvulares.
Pararrayos de oxido metlico.
Figura 2.7 Pararrayo o Descargador
Fuente [2]
Los pararrayos cumplen con las siguientes funciones:
Descargar las sobretensiones cuando su magnitud llega al valor de la tensin
disruptiva de diseo.
Conducir a tierra las corrientes de descarga producidas por las
sobretensiones.
Debe desaparecer la corriente de descarga al desaparecer las sobretensiones.
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No deben operar con sobretensiones temporales, de baja frecuencia.
La tensin residual debe ser menor que la tensin que resisten los aparatosque protegen. [2]
2.2.17.7.1 Componentes de un Pararrayo.
Est formado por varias piezas de distancia no lineal apiladas en una columna
hueca de porcelana o material polimrico, En uno de los extremos tiene una placa
relevadora de presin que en caso de sobrepresin interna libera los gases evitando laruptura de la porcelana.
2.2.17.8 Transformadores de Medida
Es un equipo cuya funcin es reducir a valores no peligrosos y normalizados, las
corrientes y tensiones de una red elctrica a objeto de alimentar instrumentos de
medicin, proteccin y otros aparatos anlogos.
Hay dos clases de transformadores de medida:
Transformadores de corriente (intensidad).
Transformadores de tensin.
2.2.17.8.1 Transformador de Corriente
Es aquel en el cual la intensidad secundaria es en condiciones normales de uso
proporcional a la intensidad primaria y desfasada con relacin a la misma, un ngulo
aproximado a cero 0, para una conexin adecuada.
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entre el 80% y el 120% de la tensin nominal con una carga comprendida entre el
25% y el 100%.
Figura 2.9 Transformador de Tensin
Fuente: S/E Barbacoa I 28/9/2009
2.2.17.8.2.1 Clasificacin de los Transformadores de Tensin
Los transformadores de tensin se pueden clasificar de diferentes maneras a saber:
Segn su construccin:
Inductivos
Capacitivos
Resistivo
De tensin capacitivo
Segn su funcin:
Proteccin
Medicin
Segn el nivel de tensin:
Media Tensin
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Alta Tensin
Segn el montaje:Interior
Exterior
Segn el numero de fases:
Monofsico
Bifsico
2.2.17.9 Pruebas Elctricas
Se puede definir como pruebas el conjunto de actividades que se realizan para
verificar el correcto montaje y la funcionalidad de los equipos y sistemas de una
subestacin o sistema elctrico de acuerdo con las especificaciones tcnicas, los
diseos de detalle y las condiciones operativas definidas.
La informacin proporcionada durante las pruebas permite saber si es necesariorealizar mantenimiento correctivo al equipo o si necesita el reemplazo de algn
elemento daado. Tambin permite determinar si un equipo instalado puede ser
energizado y a su vez llevar un control del comportamiento del equipo a travs de los
aos.
2.2.17.9.1 Tipos de Pruebas Elctricas
Segn la norma IEC 60044-1 las pruebas pueden ser clasificadas en:
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2.2.17.9.1.1 Pruebas Tipo
Son aquellas realizadas en cada equipo para verificar que los equipos fabricados
bajo las mismas especificaciones cumplen con los requerimientos que no son
verificados por las pruebas de rutina. A este tipo de pruebas tambin se les conoce
como pruebas destructivas.
2.2.17.9.1.2 Pruebas de Rutina
Son aquellas realizadas individualmente a cada equipo. Estas pruebas se
especifican para cada equipo en particular. Entre las pruebas de rutina se tienen las
pruebas de aceptacin y las pruebas de mantenimiento. A estas pruebas tambin se les
denomina no destructivas.
2.2.17.9.1.3 Pruebas de Aceptacin
Son aquella que se realizan para cada uno de los equipos nuevos, son llevadas a
cabo luego de la instalacin y antes de la energizacin, con la finalidad de determinar
si el equipo cumple con las especificaciones necesarias para verificar que este no ha
sufrido ningn tipo de dao durante el traslado o su instalacin y para obtener un
punto de comparacin para futuras pruebas.
2.2.17.9.1.4 Pruebas de Mantenimiento
Son aquellas pruebas que se realizan en intervalos de tiempo regulares cuando el
equipo se encuentra en servicio. Usualmente se realizan en conjunto con el
mantenimiento preventivo. Las pruebas peridicas de rutina o mantenimiento se
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efectan por planificacin, a peticin o por motivos tales como dudas del buen
funcionamiento del equipo, cambio del diseo original de fabricacin o reemplazo de
partes daadas. Estas pruebas se efectan peridicamente y durante toda la vida til
del equipo. [5]
2.2.17.9.1.5 Pruebas Especiales
Son aquellas que no son consideradas pruebas tipo o de rutina y son realizadas de
mutuo acuerdo entre el fabricante y el comprador.
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Tabla 3.1 Voltaje mnimo DC para medir la resistencia de aislamiento
Voltaje del Transformador (V) Mnimo Voltaje de Pr