Crear un sistema completo de diagnóstico de descargas parciales

La creación de un sistema integral de diagnóstico de descargas parciales es esencial para supervisar y evaluar el estado del aislamiento eléctrico en equipos de alta tensión. Este artículo explora cómo desarrollar dicho sistema, destacando conceptos, componentes y metodologías clave.

Introducción

La degradación del estado del aislamiento en los sistemas de alta tensión puede deberse a diversos factores, entre ellos las descargas parciales (DP). Las descargas parciales son pequeñas descargas eléctricas que no puentean completamente el aislamiento entre conductores. Deterioran gradualmente el aislamiento y, finalmente, provocan una avería (pérdida completa del aislamiento). El desarrollo de un sistema integral de diagnóstico de descargas parciales es crucial para la detección precoz, lo que permite la supervisión en tiempo real y mejora la predicción de la vida útil de los equipos de alta tensión.

¿Cómo se producen las descargas parciales?

Las descargas parciales se producen en regiones localizadas dentro o en la superficie del aislamiento debido a pequeñas roturas del material dieléctrico. A medida que se degrada el aislamiento, aumentan la frecuencia y la intensidad de estas descargas. Se caracterizan por impulsos electromagnéticos de corta duración y alta frecuencia, que pueden detectarse y analizarse para evaluar el estado del aislamiento.

Para que se produzca una descarga parcial, el sistema debe cumplir al menos uno de los siguientes factores desencadenantes:

• Gradiente de tensión: Diferencia de potencial eléctrico elevada a través del aislamiento.
• Gradiente de inclinación: Cambios rápidos en la distribución del campo eléctrico, especialmente en los picos de tensión.
• Gradiente de velocidad: Variaciones rápidas de tensión, como las provocadas por convertidores de potencia o eventos de conmutación.

¿Cuáles son los tipos básicos de descargas parciales?

Existen tres formas de descargas parciales:

• Descarga interna: Causada por materiales aislantes no homogéneos que provocan puntos débiles en el interior del aislamiento.
• Descarga externa: Debido a la contaminación de la superficie o a una separación insuficiente del aislamiento, especialmente en entornos exteriores.
• Descarga Corona: Ocurre en regiones de alta intensidad de campo eléctrico cerca de los conductores, a menudo como resultado de la geometría o separación de los conductores.

¿Qué es la cadena de medición de descargas parciales?

En primer lugar, el sensor de medición detecta el impulso electromagnético, ya sea directamente a través de un divisor capacitivo o indirectamente a través del flujo de corriente mediante una bobina Rogowski. En segundo lugar, la débil señal de descarga parcial debe amplificarse con un amplificador de corrección.

Por último, la unidad de procesamiento local elimina el ruido ambiental y procesa el pulso de DP para identificar su aparición y magnitud. Se emplean métodos de procesamiento de banda ancha y estrecha para filtrar el ruido y extraer con precisión la señal de descarga parcial.

Todos los datos recogidos se archivan y se presentan en un sistema avanzado, como PD Doctor. Este sistema registra información crítica, como la hora de la descarga, su magnitud y la fase del armónico fundamental en la que se produjo. También proporciona supervisión automatizada y diagnósticos en tiempo real que notifican al usuario en caso de que se produzca un evento, y utiliza inteligencia artificial para predecir la vida útil restante de los equipos basándose en las tendencias de actividad de las descargas parciales.

¿Cómo reconocer las descargas parciales?

Para detectar las descargas parciales, utilizamos la detección de impulsos electromagnéticos. Las descargas parciales generan impulsos electromagnéticos de forma similar a los impulsos de Dirac, con un amplio espectro de frecuencias parecido al ruido blanco. Estos impulsos pueden detectarse en varias bandas de frecuencia, y sus propiedades pueden analizarse con fines de diagnóstico.

Existen varias técnicas de detección posibles. Para obtener la mejor respuesta en frecuencia, utilice la detección activa con un divisor capacitivo o resistivo conectado directamente al equipo de alta tensión o sensores capacitivos fijados a partes aisladas del cable. Otra forma, menos sensible, es medir la corriente de fuga inducida en el conductor con bobinas Rogowski o con antenas UHF que capten las emisiones de alta frecuencia de la DP sin necesidad de conexión física al circuito de alta tensión.

¿Cómo evaluar los datos medidos?

Los límites de la actividad de las descargas parciales, que definen las zonas operativas, se basan en las recomendaciones del fabricante y los datos de campo de los operadores. Los diagnósticos continuos en línea, a diferencia de los diagnósticos fuera de línea, permiten una supervisión en tiempo real y una identificación más rápida de las condiciones de fallo, lo que reduce el riesgo de averías inesperadas.

Esto permite evaluar de forma básica si se alcanzan determinados umbrales que requieren una investigación más profunda, localizar la fuente de descarga instalando sensores en ambos extremos de un cable y calcular la vida útil residual del aislamiento de los equipos gracias a algoritmos predictivos.

Para realizar diagnósticos fuera de línea, pueden instalarse registradores de descargas parciales portátiles en puntos críticos del sistema. Estos dispositivos almacenan los datos de actividad de descarga parcial en una tarjeta SD para su posterior análisis. Esto resulta útil cuando no es factible la supervisión continua en línea, ya que proporciona un paso intermedio para evaluar el estado del aislamiento durante el mantenimiento programado.

Conclusión

La creación de un sistema integral de diagnóstico de descargas parciales implica múltiples etapas, desde la detección y el filtrado de las señales de descarga parcial hasta su análisis y archivo para la predicción de la vida útil. Con sistemas modernos, como PD Doctor, los operadores pueden garantizar el diagnóstico en tiempo real, evitando fallos repentinos y optimizando la vida útil de los equipos. A medida que los sistemas de aislamiento se degradan, la supervisión de descargas parciales es una herramienta indispensable para mantener la seguridad y fiabilidad de los equipos de alta tensión.

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