Con la medición de descarga parcial, se puede evaluar la condición dieléctrica del equipo de alto voltaje y se puede detectar y localizar el tree eléctrico en el aislamiento. La medición de descarga parcial puede localizar la parte dañada de un sistema aislado.
Los datos recopilados durante las pruebas de descarga parcial se comparan con los valores de medición del mismo cable recopilados durante la prueba de aceptación o con los estándares de control de calidad de fábrica. Esto permite una clasificación simple y rápida de la condición dieléctrica (nueva, muy antigua, defectuosa) del dispositivo sometido a prueba y se pueden planificar y organizar con antelación las medidas de mantenimiento y reparación adecuadas.
La medición de descarga parcial es aplicable a cables y accesorios con diversos materiales de aislamiento, como polietileno o cable recubierto de plomo con aislamiento de papel (PILC). La medición de descargas parciales se lleva a cabo de forma rutinaria para evaluar el estado del sistema de aislamiento de máquinas rotativas (motores y generadores), transformadores y equipos de distribución aislados con gas.
Sistema de medición de descarga parcialeditar
Un sistema de medición de descarga parcial consiste básicamente en:
- un cable u otro objeto sometido a prueba
- un condensador de acoplamiento de diseño de baja inductancia
- una fuente de alta tensión con bajo ruido de fondo
- conexiones de alta tensión
- un filtro de alta tensión para reducir el ruido de fondo de la fuente de alimentación
- un detector de descarga parcial
- Software para PC para análisis
Un sistema de detección de descarga parcial para equipos de energía eléctrica energizados en servicio:
- un cable, transformador o cualquier equipo de potencia de MV/HV
- Ancho de banda de detección de sensor de ultra Alta frecuencia (UHF) 300 MHz-1.5GHz
- Ancho de banda del transformador de corriente de alta frecuencia (HFCT) 500 kHz-50 MHz
- Micrófono ultrasónico con frecuencia central 40 kHz
- Sensor de contacto acústico con ancho de banda de detección 20 kHz – 300 kHz
- Sensor TEV o condensador de acoplamiento 3 MHz-100 MHz
- Sistema de análisis de resolución de fase para comparar Frecuencia de CA
El principio de la medición de la descarga partialeditar
Se han inventado una serie de esquemas de detección de la descarga y métodos de medición de la descarga parcial desde que se dio cuenta de la importancia de la DP a principios del siglo pasado. Las corrientes de descarga parcial tienden a ser de corta duración y tienen tiempos de subida en el reino de los nanosegundos. En un osciloscopio, las descargas aparecen como eventos de ráfaga espaciados uniformemente que ocurren en el pico de la onda sinusoidal. Los eventos aleatorios están formando arcos o chispas.La forma habitual de cuantificar la magnitud de la descarga parcial es en picocoulombs. Se muestra la intensidad de la descarga parcial en función del tiempo.
Un análisis automático de los reflectogramas recogidos durante la medición de la descarga parcial, utilizando un método denominado reflectometría de dominio de tiempo (TDR), permite localizar irregularidades de aislamiento. Se muestran en un formato de mapeo de descarga parcial.
Una representación relacionada con la fase de las descargas parciales proporciona información adicional, útil para la evaluación del dispositivo bajo prueba.
Configuración de calibracióneditar
El cambio de carga real que se produce debido a un evento PD no se puede medir directamente, por lo tanto, se usa carga aparente en su lugar. La carga aparente (q) de un evento PD es la carga que, si se inyecta entre los terminales del dispositivo sometido a prueba, cambiaría la tensión a través de los terminales en una cantidad equivalente al evento PD. Esto se puede modelar por la ecuación:
q = C b Δ (V c) {\displaystyle q = C_{b} \ Delta (V_{c})}
La carga aparente no es igual a la cantidad real de carga cambiante en el sitio de PD, pero se puede medir y calibrar directamente. La «carga aparente» se expresa generalmente en picocoulombs.
Esto se mide calibrando la tensión de los picos contra las tensiones obtenidas de una unidad de calibración descargada en el instrumento de medición. La unidad de calibración es bastante simple de operar y simplemente consta de un generador de ondas cuadradas en serie con un condensador conectado a través de la muestra. Por lo general, estos se activan ópticamente para permitir la calibración sin entrar en un área de alto voltaje peligrosa. Los calibradores generalmente se desconectan durante la prueba de descarga.
Métodos de laboratorioeditar
- Circuitos de detección de PD de banda anchaen la detección de banda ancha, la impedancia generalmente comprende un circuito RLC de baja resonancia paralela Q. Este circuito tiende a atenuar el voltaje de excitación (generalmente entre 50 y 60 Hz) y amplificar el voltaje generado debido a las descargas.
- Circuitos de detección sintonizados (banda estrecha)
- Métodos de puente de descarga diferencial
- Métodos acústicos y ultrasónicos
Métodos de prueba de campoedItar
Las mediciones de campo impiden el uso de una jaula de Faraday y el suministro de energía también puede ser un compromiso con lo ideal. Por lo tanto, las mediciones de campo son propensas al ruido y, por lo tanto, pueden ser menos sensibles.
Las pruebas de PD de calidad de fábrica en el campo requieren equipos que pueden no estar fácilmente disponibles, por lo tanto, se han desarrollado otros métodos para la medición de campo que, aunque no son tan sensibles o precisos como las mediciones estandarizadas, son sustancialmente más convenientes. Por necesidad, las mediciones de campo deben ser rápidas, seguras y sencillas para que los propietarios y operadores de activos de MT y HV las apliquen ampliamente.
Los voltajes de tierra transitorios (TEV) son picos de voltaje inducidos en la superficie de la carpintería metálica circundante. Los TEV fueron descubiertos por primera vez en 1974 por el Dr. John Reeves de EA Technology. Los TEV se producen porque la descarga parcial crea picos de corriente en el conductor y, por lo tanto, también en el metal conectado a tierra que rodea al conductor. El Dr. John Reeves estableció que las señales TEV son directamente proporcionales a la condición del aislamiento para todos los dispositivos de distribución del mismo tipo medidos en el mismo punto. Las lecturas de TEV se miden en dBmV. Los pulsos TEV están llenos de componentes de alta frecuencia y, por lo tanto, la carpintería metálica a tierra presenta una impedancia considerable a tierra. Por lo tanto, se generan picos de voltaje. Estos permanecerán en la superficie interior de la carpintería metálica circundante (a una profundidad de aproximadamente 0,5 µm en acero dulce a 100 MHz) y se enrollarán alrededor de la superficie exterior donde haya una discontinuidad eléctrica en la carpintería metálica. Hay un efecto secundario por el cual las ondas electromagnéticas generadas por la descarga parcial también generan TEV en la carpintería metálica circundante, la carpintería metálica circundante actúa como una antena. Los TEV son un fenómeno muy conveniente para medir y detectar descargas parciales, ya que se pueden detectar sin realizar una conexión eléctrica ni quitar ningún panel. Si bien este método puede ser útil para detectar algunos problemas en el dispositivo de distribución y el seguimiento de superficies en componentes internos, es probable que la sensibilidad no sea suficiente para detectar problemas dentro de los sistemas de cables dieléctricos sólidos.
La medición ultrasónica se basa en el hecho de que la descarga parcial emitirá ondas de sonido. La frecuencia de las emisiones es de ruido «blanco» en la naturaleza y, por lo tanto, produce ondas de estructura ultrasónicas a través del componente eléctrico lleno de líquido o sólido. Mediante el uso de un sensor ultrasónico a base de estructura en el exterior del elemento objeto de examen, se puede detectar y localizar una descarga parcial interna cuando el sensor se coloca más cerca de la fuente.
Método HFCT Este método es ideal para detectar y determinar la gravedad de la DP mediante medición de intervalo de ráfaga. Cuanto más cerca estén las ráfagas de «cruce de voltaje cero», más severa y crítica será la falla PD. La ubicación del área de falla se logra utilizando el EA descrito anteriormente.
La detección de campo electromagnético capta las ondas de radio generadas por la descarga parcial. Como se señaló anteriormente, las ondas de radio pueden generar TEV en la carpintería metálica circundante. Se pueden lograr mediciones más sensibles, especialmente a voltajes más altos, utilizando antenas UHF incorporadas o antenas externas montadas en separadores aislantes en la carpintería metálica circundante.
La detección de acoplador direccional capta las señales que emanan de una descarga parcial. Este método es ideal para juntas y accesorios, con los sensores ubicados en las capas de punto y coma en la junta o el accesorio.