DIRANA

Análisis de respuesta dieléctrica y humedad en dieléctricos de papel-aceite

Mediciones dieléctricas

¿Por qué se emplean mediciones de respuesta

dieléctrica?

Se puede obtener información útil sobre el estado del

aislamiento de alta tensión midiendo su respuesta dieléctrica.
La medición típica a la frecuencia de la red puede aportar
resultados limitados. Someter el aislamiento a una amplia
banda de frecuencias y medir su respuesta dieléctrica a
diversas frecuencias posibilita una evaluación más completa
del estado del mismo. Los efectos de la humedad y de la
contaminación iónica en las propiedades dieléctricas del
aislamiento son más pronunciados a baja frecuencia.

Los efectos de polarización y las pérdidas dieléctricas inciden

en las diversas propiedades del material dieléctrico en función
de la frecuencia. Entre estas propiedades figuran: contenido
de humedad, contaminación, subproductos y efectos de la
temperatura.

Tensión de prueba en devanados

de alta tensión (AT)

Guarda

Medición de corriente mediante

devanados de baja tensión (BT)

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Aplicaciones

DIRANA determina las propiedades dieléctricas en función de

la frecuencia. Mide el factor de disipación y la capacitancia de
sistemas de aislamiento como los de las máquinas rotativas.

Se emplea para calcular el contenido de humedad del

aislamiento de papel-aceite en las siguientes aplicaciones:
• Transformadores de potencia
• Cables aislados con masa de papel
• Bornas
• Transformadores de instrumentación (TC/TP)

DIRANA soporta estas aplicaciones mediante un elevado

número de diagramas de conexiones seleccionables. Esto
resulta útil para el usuario durante las mediciones in situ.

Pasos de la medición

La respuesta dieléctrica se calcula mediante una medición

de tres terminales que comprende la tensión de salida,
la corriente de medición y una guarda para evitar
perturbaciones debidas a trayectos de corriente causados por
bornas sucias o campos electromagnéticos.

P. ej., para un transformador de dos devanados que se haya

desconectado de la red:
• Aplicar la tensión de prueba a los devanados de alta
tensión
• Medición de corriente mediante devanados de baja
tensión
• Conectar la guarda a la brida de la borna (tierra)

A diferencia del método tradicional del equilibrio, la medición Ventajas para usted:
se puede efectuar de inmediato. No hace falta esperar a
que se enfríe el transformador, ni a alcanzar el equilibrio de >> Un amplio rango de frecuencias ofrece un alto
humedad entre papel y aceite. grado de exactitud y mediciones precisas, a todos
los niveles de temperatura, que no eran posibles
anteriormente.
Dos canales = Ahorro de tiempo del 50 %
>> Se pueden evaluar diversos sistemas de aislamiento.
DIRANA de OMICRON es el primer analizador de respuesta >> Gran número de diagramas de conexiones en
dieléctrica que viene provisto de dos canales de entrada. Al beneficio del usuario.
utilizar dos canales, se puede lograr un ahorro de tiempo
considerable. Por ejemplo, en el caso de un transformador >> La técnica especial de guarda del DIRANA ofrece
de tres devanados, la tensión de prueba se puede aplicar al protección contra interferencias en las mediciones.
devanado de baja tensión mientras los canales de entrada
están conectados a los devanados de alta tensión y terciario. >> Dos canales de entrada reducen considerablemente
Esto se puede traducir en un ahorro de tiempo hasta del los tiempos de las pruebas.
50 %.

3
Humedad en aislamiento de papel-aceite

Mantenimiento rentable Humedad en transformadores

En el suministro de energía eléctrica, el aislamiento de El agua de los transformadores procede de cuatro fuentes:
papel-aceite se emplea en numerosos dispositivos, por agua residual después del secado, agua procedente del
ejemplo transformadores, bornas y transformadores de envejecimiento de la celulosa y del aceite (oxidación),
instrumentación. Debido a la presión para reducir costes en agua por juntas con fugas o reparaciones y agua debida
un mercado energético desregulado, las compañías eléctricas a los respiraderos. Por tanto, incluso en el caso de los
han pasado de un enfoque basado en el mantenimiento transformadores sin respiraderos, la humedad puede alcanzar
periódico a otro basado en el estado. Esta evolución exige un nivel crítico.
herramientas de diagnóstico fiables.
La entrada de humedad en los aislamientos de papel-aceite
Por ejemplo, DIRANA le ayuda a priorizar el mantenimiento puede tener tres efectos peligrosos: reduce la resistencia
del conjunto de transformadores analizando el contenido de eléctrica no disruptiva, acelera el envejecimiento de la celulosa
humedad del aislamiento de papel-aceite. El resultado de la (despolimerización) y provoca emisiones de burbujas de
prueba indica el contenido de agua del papel, que se puede gas a alta temperatura. Normalmente la parte sólida de los
comparar con otras técnicas de análisis de la humedad. aislamientos, p. ej. cartón prensado, papel y madera, retiene
la mayor parte del agua; 2000 veces más que el aceite. De
aquí que la concentración de humedad del aislamiento de
papel sea mucho más importante que la del aceite.

Juntas con fugas

Humedad debida
al envejecimiento

Instalación, reparación

Humedad residual

Respiradero

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¿Por qué determinar la humedad? ¿Cómo evaluar los resultados?

Para decidir si son necesarias medidas correctoras La IEC 60422 categoriza la saturación de humedad superior
suplementarias, como por ejemplo secado in situ, se precisa al 6% como “moderadamente húmedo“, lo que equivale a
un conocimiento exacto del nivel real de humedad. un contenido de humedad del 2,2 % aproximadamente. A
este nivel los efectos peligrosos que produce el agua pueden
El gráfico que figura a continuación muestra la relación, en afectar al aislamiento. En función de este hecho, se deben
función de la temperatura, entre contenido de humedad adoptar medidas correctoras para, p. ej., un proceso de
y saturación de humedad, para poder convertir los valores secado. A continuación figura la evaluación de la humedad
medidos. que se emplea de conformidad con la IEC 60422.

Contenido de humedad en %

Categorías de humedad
Extrema-
damente
húmedo

5
Húmedo

21°C
4
mente húmedo
Moderada-

80° C
3

o
ent
um
2 e n a ua Resultado de la evaluación
d g
eda al a
Hum debida
Seco

0 5 10 20 30

Saturación de humedad en %

El contenido de humedad pone en relación la masa de

agua y la masa del material, mientras que la saturación de
humedad interrelaciona la masa de agua y la masa máxima
de agua que un material puede adsorber.

Ventajas para usted:

>> Determinación del contenido de humedad de los
aislamientos de papel-aceite para una evaluación
más precisa de su estado

>> Datos cuantitativos fiables para un programa de

mantenimiento eficaz basado en el estado

>> La evaluación de la humedad se basa en normas

internacionales

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Evaluación de la humedad

¿Por qué utilizar mediciones dieléctricas para

calcular la humedad?

Los métodos tradicionales de muestreo de aceite obligan

a emplear un diagrama de equilibrio para evaluar la
humedad de los transformadores y pueden provocar errores
en la evaluación. La aplicación de gráficos de equilibrio
convencionales produce resultados inexactos debido a las
imprecisiones durante el muestreo y la medición del agua
en el aceite. En conjunción con las larguísimas constantes
de tiempo de los procesos de equilibrio, se traduce en una
exactitud muy deficiente.

El método de la respuesta dieléctrica, por contraposición,

resulta muy fiable y ofrece un alto grado de exactitud al
evaluar el contenido de humedad del aislamiento de papel.
Evaluación de la humedad en
modo básico

¿Cómo funciona?

DIRANA obtiene el contenido de humedad del papel o del 1

Factor de disipación

Humedad y envejecimiento de la celulosa

cartón prensado a partir de características como corriente de Geometría del aislamiento
más alto
polarización, capacitancia compleja y factor de disipación. La Conductividad del aceite
humedad influye mucho en cada uno de estos parámetros.

El factor de disipación representado en función de la

frecuencia manifiesta la típica curva en forma de S. Al 0,1
menos alto
aumentar el contenido de humedad, la temperatura o
el envejecimiento, la curva se desplaza hacia frecuencias
más alto
superiores. La humedad influye en las zonas de baja y
alta frecuencia. La sección central lineal de la curva con la
pendiente pronunciada refleja la conductividad del aceite. menos alto
0,01
Las condiciones de la geometría del aislamiento determinan
la “joroba“ que está situada en el lado izquierdo de la más alto

pendiente pronunciada.

El cálculo de humedad del DIRANA se basa en una

comparación entre la respuesta dieléctrica del transformador 0,001 menos alto
y una respuesta dieléctrica modelada. Un algoritmo 0,001 Hz 1 Hz 1000 Hz
incorporado compara los datos medidos con los datos del
Frecuencia
modelo y calcula los datos de la geometría, el contenido
de humedad y también la conductividad del aceite. Solo es Factores que afectan al factor de
necesario introducir la temperatura del aceite. disipación dependiente de la frecuencia

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 Software eficaz y fácil de usar

El software combina conocimiento especializado con una

interfaz de usuario intuitiva. Se puede seleccionar entre
evaluación de la humedad básica y ampliada (modo básico
y experto). En caso necesario, se dispone de un asistente de
software que ayuda a efectuar la evaluación.

Evaluación de la humedad
Resultados fiables incluso en aislamientos de
en modo experto papel-aceite envejecidos

DIRANA compensa las influencias de subproductos del

envejecimiento conductores, como por ejemplo los ácidos.
Estas sustancias aumentan las pérdidas dieléctricas de la
misma manera que el agua y pueden por tanto producir
una sobreestimación del contenido de agua. En el software
de DIRANA se emplea un algoritmo de compensación que
proporciona resultados fiables hasta con aislamientos de
papel-aceite envejecidos.

Ventajas para usted:

>> Esquema de interpretación probado científicamente

>> Análisis automatizado del contenido de humedad y

de la conductividad del aceite

>> Compensación por temperatura y geometría del

aislamiento

>> Resultados fiables incluso en aislamientos de papel-

aceite envejecidos

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Medición innovadora con OMICRON

DIRANA de OMICRON calcula las propiedades dieléctricas del

aislamiento dentro de una amplia banda de frecuencias. En
función del factor de disipación y la capacitancia, el sistema
analiza el contenido de humedad del aislamiento de papel-
aceite. DIRANA también ofrece buenas prestaciones con otros
sistemas de aislamiento de alta tensión, p. ej. transformadores,
bornas, transformadores de instrumentación, cables y
generadores.

Corriente
Método combinado en el dominio del tiempo y
de la frecuencia

DIRANA combina el método de la medición de corriente Tiempo

Medición con PDC

Corriente
de polarización (PDC) en el dominio de tiempo con la
espectroscopia en el dominio de la frecuencia (FDS) y en

Medición con FDS

Factor de disipación
consecuencia reduce considerablemente los tiempos de prueba
en comparación con las técnicas existentes. En esencia, las
mediciones en el dominio de tiempo se pueden efectuar en un
corto período de tiempo pero se limitan a bajas frecuencias. Por
contraposición, las mediciones en el dominio de la frecuencia Tiempo
son factibles a altas frecuencias, pero llevan muchísimo tiempo a
Frecuencia
bajas frecuencias.
Factor de disipación

FDS

PDC
Frecuencia
Medición con DIRANA

DIRANA
Factor de disipación

Duración de la prueba Banda de frecuencias

La técnica patentada de DIRANA reúne las ventajas de ambos

principios. Adquiere datos en el dominio de tiempo de 10 µHz
a 0,1 Hz y en el dominio de la frecuencia de 0,1 Hz a 5 kHz.
Ello reduce la duración de la medición hasta en un 75 % en
comparación con mediciones exclusivamente del dominio de la
frecuencia.

Por ejemplo, la adquisición de datos de una medición típica en

el dominio de la frecuencia comprendido entre 1 kHz y 0,1 mHz
lleva 11 horas; DIRANA adquiere estos datos en menos de
3 horas. DIRANA convierte las corrientes del dominio de tiempo Frecuencia
al dominio de la frecuencia para su posterior evaluación.

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 Evaluación fiable de la humedad con DIRANA

El agua puede producir efectos peligrosos en aislamiento de

papel-aceite: reduce la resistencia dieléctrica no disruptiva,
acelera el envejecimiento del aislamiento de papel y
provoca la emisión de burbujas de gas a alta temperatura.
Consecuentemente, el conocimiento de la concentración de
humedad reviste máxima importancia para el operador del
equipo.

Interfaz de usuario intuitiva DIRANA analiza la respuesta dieléctrica para calcular el

para efectuar mediciones contenido de humedad del papel en los aislamientos de papel
impregnados en aceite. A tal efecto, el software recurre a una
base de datos científicamente validada para comparar los
valores medidos. Esto se hace de modo totalmente automático;
únicamente es necesario introducir la temperatura del aceite.

La evaluación automatizada compensa influencias como la

temperatura, la geometría del aislamiento, la conductividad del
aceite y los subproductos del envejecimiento. Además del agua,
subproductos del envejecimiento pueden aparecer y provocar
una sobreestimación del contenido de humedad, y ésta a su
vez un secado innecesario. Sin embargo, DIRANA compensa
esta influencia y detecta la humedad de manera fiable, aun con
aislamiento de papel-aceite envejecido.
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Datos técnicos

Datos técnicos

Fuente de tensión Datos mecánicos

Tensión de medida 200 Vpico Dimensiones (anchura x 260 x 50 x 265 mm

altura x profundidad)
Corriente de salida
50 mApico
continua máx. Peso
Instrumento 2,3 kg
Maletín completo 16 kg
Factor de disipación, Capacitancia

Rango, resolución del factor 0...10, 10-6 Calibración

de disipación
Calibración opcional cada dos años
Exactitud con
1 mHz > f >100 Hz 1 % + 3 x 10-4
f < 1 mHz y f > 100 Hz 2 % + 5 x 10-4
Requisitos del PC
Capacitancia 10 pF a 100 μF
Sistema operativo Windows XP, Windows Vista,
Exactitud 0,5 % + 1 pF
Windows 7

CPU / RAM Pentium 1 GHz / 512 MB

Medición de corriente en el dominio del tiempo
(PDC) Interfaz / Unidades USB 2.0 / Unidad CD-ROM

Rango, resolución 20 mA, 0,1 pA

Resistencia de entrada 10 kW Condiciones ambientales

Exactitud 0,5 % ± 1 pA Temperatura ambiente
para funcionamiento -10° a +55° C
para almacenamiento -10° a +65° C
Espectroscopia en el dominio de la frecuencia (FDS)
Humedad relativa 20 % al 95 %,
sin condensación
Tensión de medida 200 Vpico
Presión del aire 70 kPa a 106 kPa
Corriente de medida 50 mApico (almacenamiento/
funcionamiento)

Rangos para medición combinada con FDS y PDC

Pruebas del software
Frecuencia 5 kHz a 50 μHz
(con aproximación: GST Medición con equipo en
10 μHz a 50 μHz) (Grounded Specimen Test, prueba puesto a tierra
prueba de muestra puesta
a tierra)
Medición con equipo en
Duración de la prueba (basado en la frecuencia) GSTg
(Prueba de muestra puesta a prueba puesto a tierra y
2 mHz a 1 kHz aprox. 15 min tierra, incl. guarda) guarda

100 μHz a 1 kHz <3h UST Medición con equipo en

(Ungrounded Specimen Test, prueba no puesto a tierra
prueba de muestra no puesta
10 μHz a 1 kHz <6h
a tierra)

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DIRANA viene en un robusto maletín que contiene todos los accesorios necesarios,
como cables de conexión con pinzas, bobinas, etc.

Información para pedidos

Número de pedido Descripción detallada

VE000670 Juego completo DIRANA

VEHZ0607 Accesorios DIRANA

VEHP0072 Maletín de transporte para DIRANA

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