Pruebas de aisladores eléctricos | Causa del fallo del aislador

Para garantizar el rendimiento deseado de un aislador eléctrico, es decir, para evitar fallas no deseadas del aislador, cada aislador debe someterse a varias pruebas de aislamiento.
Antes de pasar por las pruebas de aisladores, intentaremos comprender las diferentes causas de la falla del aislador. Las pruebas de aislamiento aseguran la calidad del aislador eléctrico y las posibilidades de falla de aislamiento dependen de la calidad del aislador.

Causas de la falla del aislador

Existen diferentes causas que pueden provocar la falla del aislamiento en el sistema de potencia eléctrica. Veamos una a una estas causas:

Grietas en el aislador

El aislador de porcelana consta principalmente de tres materiales diferentes. El cuerpo principal de porcelana, el conjunto de ajustes de acero y el cemento para fijar la parte de acero con la porcelana. Debido a los cambios climáticos, estos diferentes materiales en el aislador se expanden y contraen a diferentes tasas. Estas expansiones y contracciones desiguales de la porcelana, el acero y el cemento son la causa principal de las grietas en el aislador.

Material de aislamiento defectuoso

Si el material de aislamiento utilizado para el aislador es defectuoso en algún lugar, el aislador tiene una alta probabilidad de perforarse en ese punto.

Porosidad en los materiales de aislamiento

Si el aislador de porcelana se fabrica a bajas temperaturas, se volverá poroso y, debido a esto, absorberá humedad del aire, lo que disminuirá su aislamiento y permitirá que fluya una corriente de fuga a través del aislador, lo que llevará a la falla del aislador.

Vitrificación inadecuada en la superficie del aislador

Si la superficie del aislador de porcelana no está adecuadamente vitrificada, la humedad puede adherirse a ella. Esta humedad, junto con el polvo depositado en la superficie del aislador, produce un camino conductor. Como resultado, la distancia de flashover del aislador se reduce. Al reducirse la distancia de flashover, aumenta la probabilidad de falla del aislador debido a flashover.

Flashover a través del aislador

Si ocurre un flashover, el aislador puede sobrecalentarse, lo que puede resultar en su rotura.

Estrés mecánico en el aislador

Si un aislador tiene alguna parte débil debido a un defecto de fabricación, puede romperse en esa parte débil cuando se aplica estrés mecánico a través de su conductor. Estas son las principales causas de la falla del aislador. Ahora discutiremos los diferentes procedimientos de pruebas de aisladores para asegurar la mínima probabilidad de falla del aislamiento.

Pruebas de aisladores

Según la norma británica, el aislador eléctrico debe someterse a las siguientes pruebas:

1. Pruebas de flashover del aislador

2. Pruebas de rendimiento

3. Pruebas de rutina

Discutamos una a una:

Prueba de flashover

Existen principalmente tres tipos de pruebas de flashover realizadas en un aislador, y estos son:

Prueba de flashover en frecuencia de red seco del aislador

1. Primero, el aislador a probar se monta de la manera en que se utilizaría en la práctica.

2. Luego, los terminales de la fuente de voltaje de frecuencia de red variable se conectan a ambos electrodos del aislador.

3. Ahora se aplica el voltaje de frecuencia de red y se incrementa gradualmente hasta el valor especificado. Este valor especificado está por debajo del voltaje mínimo de flashover.

4. Este voltaje se mantiene durante un minuto y se observa que no debe ocurrir ningún flashover o perforación.

El aislador debe ser capaz de soportar el voltaje mínimo especificado durante un minuto sin flashover.

Prueba de flashover en frecuencia de red húmedo o prueba de lluvia del aislador

1. En esta prueba, el aislador a probar también se monta de la manera en que se utilizaría en la práctica.

2. Luego, los terminales de la fuente de voltaje de frecuencia de red variable se conectan a ambos electrodos del aislador.

3. Después, el aislador se rocía con agua a un ángulo de 45o de tal manera que su precipitación no sea mayor a 5,08 mm por minuto. La resistencia del agua utilizada para rociar debe estar entre 9 kΩ y 11 kΩ por cm3 a presión y temperatura atmosférica normal. De esta manera, creamos una condición de lluvia artificial.

4. Ahora se aplica el voltaje de frecuencia de red y se incrementa gradualmente hasta el valor especificado.

5. Este voltaje se mantiene durante un minuto o 30 segundos, según se especifique, y se observa que no debe ocurrir ningún flashover o perforación. El aislador debe ser capaz de soportar el voltaje mínimo especificado de frecuencia de red durante el período especificado sin flashover en las condiciones húmedas mencionadas.

Prueba de voltaje de flashover en frecuencia de red del aislador

1. El aislador se mantiene de manera similar a la prueba anterior.

2. En esta prueba, el voltaje aplicado se incrementa de manera similar a las pruebas anteriores.

3. Pero en este caso, se anota el voltaje cuando el aire circundante se rompe.

Prueba de voltaje de flashover en frecuencia de impulso del aislador

El aislador exterior de línea aérea debe ser capaz de soportar los picos de alto voltaje causados por rayos, etc. Por lo tanto, debe someterse a pruebas contra estos picos de alto voltaje.

1. El aislador se mantiene de manera similar a la prueba anterior.

2. Luego, se conecta un generador de voltaje de impulso muy alto de varios cientos de miles de Hz al aislador.

3. Se aplica este voltaje al aislador y se anota el voltaje de chispa.

4. La relación entre este voltaje anotado y la lectura de voltaje recopilada de la prueba de flashover en frecuencia de red se conoce como la relación de impulso del aislador.

Esta relación debe ser aproximadamente 1.4 para aisladores tipo pin y 1.3 para aisladores tipo suspensión.

Prueba de rendimiento del aislador

Ahora discutiremos las pruebas de rendimiento del aislador una a una:

Prueba de ciclo térmico del aislador

1. El aislador se calienta primero en agua a 70oC durante una hora.

2. Luego, este aislador se enfría inmediatamente en agua a 7oC durante otra hora.

3. Este ciclo se repite tres veces.

4. Después de completar estos tres ciclos térmicos, el aislador se seca y se examina cuidadosamente su vitrificación.
   Después de esta prueba, no debe haber daños ni deterioro en la vitrificación de la superficie del aislador.

Prueba de voltaje de perforación del aislador

1. El aislador se suspende primero en un aceite aislante.

2. Luego, se aplica un voltaje de 1.3 veces el voltaje de flashover al aislador.

Un buen aislador no debe perforarse bajo estas condiciones.

Prueba de porosidad del aislador

1. El aislador se rompe primero en piezas.

2. Luego, estas piezas rotas del aislador se sumergen en una solución de alcohol al 0.5% de colorante fucsina bajo una presión de aproximadamente 140.7 kg/cm2 durante 24 horas.

3. Después, se retiran las muestras y se examinan.

La presencia de una ligera porosidad en el material se indica por una penetración profunda del colorante en él.

Prueba de resistencia mecánica del aislador

Al aislador se le aplica 2.5 veces la fuerza de trabajo máxima durante aproximadamente un minuto.
El aislador debe ser capaz de soportar este nivel de estrés mecánico durante un minuto sin sufrir daños.

Prueba de rutina del aislador

Cada aislador debe someterse a las siguientes pruebas de rutina antes de ser recomendado para su uso en el sitio.

Prueba de carga de prueba del aislador

En la prueba de carga de prueba del aislador, se aplica una carga del 20% adicional a la carga de trabajo máxima especificada durante aproximadamente un minuto a cada aislador.

Prueba de corrosión del aislador

En la prueba de corrosión del aislador,

1. El aislador con sus accesorios galvanizados