Medida de descargas parciales en radiofrecuencia
- Autores: Ricardo Albarracín Sánchez
- Directores de la Tesis: Guillermo Robles Muñoz (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Carlos III de Madrid ( España ) en 2014
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Miguel Ángel Sánchez-Urán González (presid.), Belén García de Burgos (secret.), Pedro Llovera Segovia (voc.)
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- Tesis en acceso abierto en: e-Archivo
- Resumen
La detección de la actividad de Descargas Parciales (DPs) es de gran importancia para establecer cuál es el estado del aislamiento eléctrico de un equipo y poder aplicar un mantenimiento basado en la condición del mismo, condition-based maintenance. El método más común de medida de DPs es el eléctrico, en el que se miden pequeños cambios en la corriente que se fuga a tierra cuando se producen DPs en el equipo. En este sentido, se utilizan los esquemas propuestos en la norma (IEC-60270, 2000) en los que, se conecta a tierra un objeto de ensayo de DPs, considerado como una capacidad, a través de un condensador de acoplamiento. En el camino a tierra, se instala un equipo de medida de corriente y se aplica alta tensión al circuito, para adquirir la propagación del pulso. A partir de las medidas del pulso de DP, se puede identi car el tipo de fuente y hacer una clasi cación de las medidas en descargas internas, super ciales y corona. En los últimos años, con la extensión de las subestaciones en aislamiento de gas, Gas-Insulated Substation (GIS), se han popularizado los métodos de medida de la radiación en ultra-alta frecuencia, Ultra-High Frequency (UHF), emitida por la DP mediante el uso de antenas. Estas adquisiciones, se realizan en instalaciones de GIS debido a que en este tipo de subestaciones con gas a presión las emisiones de DPs pueden tener energía a frecuencias del orden de giga-hercios. En la actualidad, se está dando el salto a la utilización de esta misma tecnología en transformadores y líneas de alta tensión. Al ser una técnica novedosa, de hecho sus procedimientos de medida se publicarán previsiblemente en 2015 en la norma (IEC-62478, pendiente de publicación), quedan muchos aspectos por conocer y resolver, y algunos se abordan en esta tesis doctoral. Como aproximación, por un lado, es necesario establecer la relación que existe entre el pulso de radiación que mide la antena y el tipo de DP. Para ello, hay que aislar los distintos tipos de pulsos, utilizando objetos de ensayo que generen sólo un tipo de DP y, a continuación, caracterizar el pulso en el tiempo y en frecuencia para encontrar una correlación entre el tipo de descarga, su espectro de potencia en frecuencia y su forma de onda en el tiempo. Además, cuando se realiza la medida de los pulsos de DPs en Radiofrecuencia (RF) en el rango de muy alta frecuencia, Very-High Frequency (VHF), y UHF (30 3000 MHz), es de vital importancia separar las posibles fuentes de interferencia electromagnética de la radiación emitida por la fuente de DPs. Estas fuentes son: radio en frecuencia modulada, Frequency Modulated (FM), radio difusión sonora digital, Televisión (TV), sistema global para las comunicaciones móviles, Global System for Mobile Communications (GSM), delidad inalámbrica, Wireless-Fidelity (Wi-Fi), etc. Por otro lado, también se pueden aplicar las técnicas de medición de DPs en VHF y UHF para la monitorización del estado del aislamiento de uno de los activos más importantes de una red eléctrica, como son los transformadores de potencia. La mayor parte de los transformadores de gran potencia tienen un depósito denominado tanque o cuba en el que se alojan las columnas del material electromagnético, los arrollamientos y el sistema de aislamiento, todos ellos embebidos en aceite. El sumergir todos estos elementos en aceite, tiene como n reducir la temperatura y servir como aislante eléctrico para evitar fallos del sistema de aislamiento de los transformadores de potencia. Además, separan los arrollamientos del equipo, en cuyo sistema de aislamiento pueden haber imperfecciones cuyo origen es debido a su construcción, puesta en servicio o al funcionamiento del transformador. En estas imperfecciones, pueden originarse DPs que pueden dar lugar al fallo en el equipo si se produce una rotura del aislamiento y, en consecuencia, una descarga total. Para poder medir la actividad de DPs, es de vital importancia conocer cómo se propagan electromagnéticamente dentro del tanque de un transformador. Este recinto, se comporta como una cavidad resonante en el que se excitan ondas estacionarias que activan unas determinadas frecuencias de resonancia dependientes de la geometría del mismo. Una vez conocido el espectro electromagnético dentro del tanque, se estudiará la medida del mismo efecto desde fuera. De esta manera, se pueden conocer el efecto de su blindaje sobre las frecuencias que atenúa, así como las frecuencias que deja pasar. En esta tesis, se aborda el estudio de la radiación electromagnética emitida por las DPs, su parametrización y la selección de antenas para la correcta medida de fuentes de DPs. Además, se considera el efecto de la distancia en su adquisición y se comparan las respuestas del sistema de medida utilizado compuesto por un osciloscopio con la de un analizador de espectros comercial PDS-100. Por otro lado, se identi can los modos de resonancia propios de un modelo de cuba de transformador, así como de su in uencia en la propagación electromagnética de las DPs. Para esto, se preparan y seleccionan los objetos de ensayo que experimentalmente reproducen la emisión de DPs internas, super ciales y corona. Por último, se realiza un programa que permite el post-procesado de las señales adquiridas para el estudio posterior de los resultados obtenidos que darán lugar a interesantes conclusiones a partir de los mismos. -----------------------------------------------------------------------------------------------
