descargas parciales

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  • Descargas parcialesFalla en Aislaciones elctricas de media y alta tensin > 4.8 KV

  • JustificacinDistribucin de Fallas en motores / generadores

    Mquina de menos de 4KV Mquina de ms de 4KV

  • JustificacinLa mayora de las fallas en motores, son de naturaleza elctrica, aun cuando las causas iniciales de las mismas no lo sean.Todas las mquinas elctricas de media/alta tensin exhiben, a lo largo de TODA su vida til, el fenmeno de descargas parciales.

  • Descargas ParcialesPequeas descargas elctricas en cavidades en la aislacin.Tensin de ruptura del aire 3 kV/mmTensin de ruptura del sistema de aislacin 300 kV/mmCrean pequeos pulsos de tensin

  • Dnde?

    Todo equipo de media/alta tensinMotoresGeneradoresTrafosCablesSubestaciones / SF6

  • Origen de las DP

    Factores de stressTrmicosElctricosAmbientales, ej. radiacin, qumicos. Etc.Vibraciones mecnicas(defectos de fabricacin)

  • Modelos Elctricos

    Sistema de aislacin de la mquina elctrica

    Diagrama fasorial de Aislacin

    Paislante = 2*Pi()*f*C*tg(delta)

  • Campo ElctricoDistribucin Interna de campoI ) Material homogeneoII) Con oclusin de aireIII) Impureza conductora

  • Modelo Elctrico de descargas Parcialesa) huecob) capacitoresc) Vi Inception Voltage

    V(t) voltaje aplicado u(t) voltaje en Cg

    Ref: Complex behaviour of a simple partial-discharge model.H. Suzuki - K. Aihara - T. OkamotoEPL (Europhysics Letters)

  • Mquina elctrica rotativa

    Aislacin estatrica: material compuestoMICA + RESINA EPOXY

    Proceso VPI: se aplica la mica - tanque de impregnacin - vacio (elimina aire) - resina - presin. Horno para curado. minimizar tg(delta)

  • Mecanismos de degradacin

    Ej. Degradacin artificial de las aislacionesDescarga parcial en epoxi genera hidrgeno,y compuestos (C).Mica: iones potasio son reemplazados por hidrgeno -> generacin de microfisuras.REF: Study on the Analysis of Degradation Mechanism for Generator Stator WindingsKim, Kim, Park

  • Aislacin con defectos

    Fabricacin Delaminacin

  • DP como indicador de stress

    Las descargas parciales son indicadores asociados a los factores de stress.Las descargas parciales no son la causa, son la consecuencia del stress.

    MEDICIN DE DESCARGAS PARCIALES

  • Historia del monitoreo de DP

    1949: desarrollado por Westinghouse. La mquina en funcionamiento tiene un comportamiento de DP que no tiene en reposo

    2010: usado por 11000 mquinas en el mundoIEEE 1434 STD - IEC 60270

    2001: Ontario Hydro monitoreo de 8 motores 6,6 KV, 11000 Hp en bombas del sistema primario de extraccin de calor.

  • Sensores: Acople capacitivo

    Capacitores epoxy-mica libre de descargas parciales, directamente conectados a la tensin de lnea. 80 pF frecuencia de corte de 40 Mhz.

  • Sensores cont.: acople inductivo

    Transformadores de Corriente de Alta Frecuencia. Ej. Instalados en el sistema de puesta a tierra de la mquina.Menos intrusivo: ncleos de ferrite partidos, pulsos de menor amplitud, no se puede determinar la fase de donde proviene la DP.Ref: On-line measurement of Partial discharge on large motors in generating station.Culbert- Dhirani-Gupta

  • Tranformadores de Alta frecuencia

  • Transformadores Instalacin

  • Sensores cont.: otros

    Radiofrecuencia: antenas

    Emisin acstica: frecuencias ~ 1-10 Mhz

    RTD: actuan como antena

  • Instalacin TpicaCapacitor de acopleTrafo de Corriente de alta frecuenciaRTD ???

    Ref: EATON -Insulgard

  • Caractersticas de los pulsos

    De corta duracin: ~ 60 nsTiempo de crecida: ~ 1 a 5 nsEspectro en frecuencia: > 50 MhzOsciloscopio

  • ElectrnicaActividad de DP totalMulticanal: discriminacin por altura de pulso.Espectro de energa de la descarga.Resolucin en fase: igual al anterior en funcin del ngulo de la tensin de lnea. Descargas parciales resueltas en fase. fi-q-n

  • Anlisis de los Datos - Por NormaMltiples huecos.

  • Anlisis de los Datos - Por NormaMltiples huecos + Descargas superficiales

  • Anlisis de los Datos - Por NormaDescargas superficiales en zonas de prdida de referencia de masa

  • Anlisis de los Datos - Por Norma

    Huecos + Superficie + Masa

  • Equipos

    Preamplificador - Procesador fi-q-n - Presentacin y anlisis

  • Eliminacin de ruido

    Hay ruido?

    Filtrado - > filtros clsicos (elctricos), wavelet (digitales)Tiempo de vuelo - > acople capacitivo

  • DistanciasEn la industria del petroleo hay antecedentes de medicin a largas distancias. 2km.

    Lneas de transmisin largas, se pierden pulsos por atenuacin.

    Ref: Ieee. On-line partial discharge testing of in-service rotating machines in ex hazardous environments by employment of central monitoring solutions. Renforth, Goodfellow, Foxall

  • Monitoreo En Servicio

    Descargas parciales: medir con la mquina en funcionamiento y no necesariamente de manera contnua y permanente.

  • Ingeniera

    Determinacin de las mquinas a monitorear. Ms de 1 e idnticas, mejor. Comparacin.Seleccin del mtodo de medicin: capacitor o HFCT/RFCT. Capacitor parece el mejor.Ingeniera de modificacin de la instalacin, para tener puntos de instrumentacin accesibles en planta.

  • Ingeniera, cont.

    2 opciones- Con los puntos de medicin accesibles en

    planta peridicamente medir, almacenar y analizar.

    - Crear un sistema de monitoreo permanente, con red de datos y consola de supervisin

  • Ingeniera, cont.Anlisis de los datos adquiridos.Seguimiento histrico.Comparaciones entre mquinas idnticas.

  • Otras tcnicasTrafo de corriente de alta sensibilidadpara mquinas de 2 kV a 7600 kV

  • Otras tcnicas

    Indicadores de performance de motores elctricos. Pactiva, Paparente, Preactiva.Cos fi, corriente de fases, componentessimtricas, etc.

  • Conclusiones1. Las tcnicas asociadas a DP son de comn aceptacin

    en la industria.2. La industria nuclear tiene antecedentes de uso3. La informacin generada tiene una interpretacin

    aceptada por norma. 4. Es una herramienta de MP que ayuda a mejorar

    disponibilidad y seguridad de equipos y sistemas.

  • FINMuchas Gracias

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