Ensayo de Alta Tensión | Ensayo de Impulso o Sobretensión de Frecuencia Alta Constante en CC de Baja Frecuencia
La demanda de energía eléctrica está aumentando rápidamente. En la actualidad, se necesita una gran cantidad de energía eléctrica para transmitirla de un lugar a otro para satisfacer esta creciente demanda de energía. La transmisión de energía en masa se puede realizar de manera más eficiente a través de un sistema de transmisión de energía eléctrica de alta tensión. Por lo tanto, el sistema de alta tensión se convierte en un requisito esencial para la transmisión de energía. Los equipos utilizados en estos sistemas de transmisión de alta tensión deben ser capaces de soportar este estrés de alta tensión.
Pero, además de esa capacidad normal de soportar la alta tensión, los equipos de alta tensión también deben ser capaces de soportar diferentes sobretensiones durante su vida útil operativa. Estas diferentes sobretensiones pueden ocurrir durante diversas condiciones anormales.
Estas sobretensiones anormales no pueden evitarse, por lo que el nivel de aislamiento del equipo se diseña y fabrica de tal manera que pueda soportar todas estas condiciones anormales.
Para garantizar las capacidades de soportar estas sobretensiones anormales, el equipo debe pasar por diferentes procedimientos de prueba de alta tensión.
Algunas de estas pruebas se utilizan para asegurar la permitividad, las pérdidas dieléctricas por unidad de volumen y la resistencia dieléctrica de un material aislante. Estas pruebas generalmente se realizan en una muestra de material aislante. Otras pruebas de alta tensión se realizan en equipos completos. Estas pruebas miden y aseguran la capacitancia, las pérdidas dieléctricas, la tensión de ruptura y la tensión de flashover, entre otros, del equipo en su totalidad.
Tipos de Prueba de Alta Tensión
Existen principalmente cuatro tipos de métodos de prueba de alta tensión aplicados a equipos de alta tensión, y estos son:
Pruebas de baja frecuencia sostenida.
Prueba de corriente continua constante.
Prueba de alta frecuencia.
Prueba de impulso o sobretensión.
Prueba de Baja Frecuencia Sostenida
Esta prueba generalmente se realiza a frecuencia de red (en India es de 50 Hz y en América de 60 Hz). Es la prueba de alta tensión más comúnmente utilizada en equipos de alta tensión. Esta prueba, es decir, la prueba de baja frecuencia sostenida, se lleva a cabo en una muestra de material aislante para determinar y asegurar la resistencia dieléctrica y las pérdidas dieléctricas del material aislante. Esta prueba también se realiza en equipos de alta tensión e aisladores eléctricos de alta tensión para asegurar la resistencia dieléctrica y las pérdidas de estos equipos e aisladores.
Procedimiento de Prueba de Baja Frecuencia Sostenida
El procedimiento de prueba es muy simple. Se aplica alta tensión a través de una muestra de aislamiento o equipo bajo prueba mediante un transformador de alta tensión. Un resistor se conecta en serie con el transformador para limitar la corriente de cortocircuito en caso de que ocurra un fallo en el dispositivo bajo prueba. El resistor se califica con tantos ohmios como la alta tensión aplicada al dispositivo bajo prueba.
Eso significa que la resistencia debe estar calificada a 1 ohmio / voltio. Por ejemplo, si aplicamos 200 kV durante la prueba, el resistor debe tener 200 kΩ, para que, en caso de cortocircuito, la corriente de fallo se limite a 1 A. Para esta prueba, la alta tensión de frecuencia de red se aplica a la muestra o equipo bajo prueba durante un período específico largo para asegurar la capacidad de soportar la alta tensión de forma continua del dispositivo.
N. B. : El transformador utilizado para producir tensión extra alta en este tipo de prueba de alta tensión, puede no ser de alta potencia. Aunque la tensión de salida es muy alta, la corriente máxima se limita a 1 A en este transformador. A veces, se utilizan transformadores en cascada para obtener una tensión muy alta, si es necesario.
Prueba de Alta Tensión en Corriente Continua
La prueba de alta tensión en corriente continua es normalmente aplicable a aquellos equipos que se utilizan en sistemas de transmisión de alta tensión en corriente continua. Sin embargo, esta prueba también es aplicable a equipos de alta tensión en corriente alterna cuando no es posible realizar pruebas de alta tensión en corriente alterna debido a condiciones inevitables.
Por ejemplo, principalmente en el sitio, después de la instalación de los equipos, es bastante difícil organizar una fuente de alta tensión alterna, ya que el transformador de alta tensión puede no estar disponible en el sitio. Por lo tanto, la prueba de alta tensión con corriente alterna no es posible en el sitio después de la instalación del equipo. En esa situación, la prueba de alta tensión en corriente continua es la más adecuada.
En la prueba de alta tensión en corriente directa de equipos de corriente alterna, se aplica una tensión directa aproximadamente dos veces la tensión nominal normal al equipo bajo prueba durante 15 minutos a 1.5 horas. Aunque la prueba de alta tensión en corriente continua no es un sustituto completo de la prueba de alta tensión en corriente alterna, aún es aplicable donde la prueba de alta tensión en corriente alterna no es posible en absoluto.
Prueba de Alta Frecuencia
Los aisladores utilizados en sistemas de transmisión de alta tensión pueden estar sujetos a roturas o flashover durante perturbaciones de alta frecuencia. Las perturbaciones de alta frecuencia ocurren en el sistema de alta tensión debido a operaciones de conmutación u otras causas externas. La alta frecuencia en la potencia puede causar fallos en los aisladores incluso a tensiones comparativamente bajas debido a las altas pérdidas dieléctricas y el calentamiento.
Por lo tanto, el aislamiento de todos los equipos de alta tensión debe asegurar la capacidad de soportar la tensión de alta frecuencia durante su vida útil normal. Principalmente, la interrupción repentina de la corriente de línea durante la conmutación y el fallo de circuito abierto, da lugar a la frecuencia de la onda de tensión en el sistema.
Se ha encontrado que la pérdida dieléctrica por cada ciclo de la potencia es casi constante. Por lo tanto, a alta frecuencia, la pérdida dieléctrica por segundo se vuelve mucho mayor que la de la frecuencia normal de la potencia. Esta rápida y grande pérdida dieléctrica causa un calentamiento excesivo del aislador. El calentamiento excesivo, en última instancia, resulta en un fallo de aislamiento, posiblemente por la explosión de los aisladores. Por lo tanto, para asegurar esta capacidad de soportar la tensión de alta frecuencia, se realiza la prueba de alta frecuencia en equipos de alta tensión.
Prueba de Sobretensión o Prueba de Impulso
Puede haber una gran influencia de las sobretensiones o rayos en las líneas de transmisión. Estos fenómenos pueden provocar la rotura de los aisladores de las líneas de transmisión y también pueden atacar el transformador de potencia eléctrica conectado al final de las líneas de transmisión. Las pruebas de sobretensión o impulso son pruebas de alta tensión muy altas o extra altas, realizadas para investigar las influencias de las sobretensiones o rayos en el equipo de transmisión.
Normalmente, los rayos directos en las líneas de transmisión son muy raros. Pero cuando una nube cargada se acerca a la línea de transmisión, la línea se carga opuestamente debido a la carga eléctrica dentro de la nube. Cuando esta nube cargada se descarga repentinamente debido a un rayo cercano, la carga inducida en la línea ya no está ligada y viaja a través de la línea a la velocidad de la luz.
Por lo tanto, se entiende que, incluso cuando el rayo no golpea directamente el conductor de transmisión, aún habrá una perturbación de sobretensión transitoria.
Debido a la descarga de rayos en la línea o cerca de ella, una onda de tensión de frente escalonado viaja a lo largo de la línea. La forma de onda se muestra a continuación.
Durante el viaje de esta onda, se produce un estrés de alta tensión en el aislador. Debido a esto, a menudo se produce una ruptura violenta de los aisladores por tales impulsos de rayos. Por lo tanto, se debe realizar una investigación adecuada del aislador y las partes aislantes de los equipos de alta tensión, mediante pruebas de alta tensión.
El impulso de rayo es un fenómeno natural, por lo que no tiene ninguna forma y tamaño predeterminados de la tensión de frente escalonado. Por lo tanto, para realizar esta prueba de alta tensión, se aplica una onda de tensión estándar. Esta tensión estándar puede no tener ninguna similitud en altura y forma con la tensión de impulso real debido a los rayos o sobretensiones.
En Gran Bretaña, en BSS 923:1940, la onda de prueba estándar se expresa como 1/50 νseg, lo que significa que la tensión alcanza su pico en 1 microsegundo y cae al 50% de su valor pico en 50 microsegundos. Según el estándar indio, la tensión de impulso se expresa como 12/50 νseg. Esto indica que la tensión alcanza su pico en 12 microsegundos y cae al 50% de su valor pico en 50 microsegundos.
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