Las descargas parciales son fenómenos eléctricos de baja intensidad que ocurren en regiones con imperfecciones en un medio dieléctrico sometido a un campo eléctrico.
¿Qué son las descargas parciales?
La descarga parcial (DP) es el término utilizado para describir una descarga eléctrica de baja intensidad que ocurre en una región con imperfecciones en un medio dieléctrico sometido a un campo eléctrico.
En este contexto, la norma IEC 60270 define la descarga parcial como "descargas eléctricas localizadas que establecen una conexión parcial entre dos conductores a través del aislamiento. Generalmente, resultan de una concentración localizada de tensión eléctrica en el aislamiento o en una superficie aislante. Estas descargas a menudo se manifiestan como pulsos con una duración inferior a 1 microsegundo".
Es posible clasificar las descargas parciales según la naturaleza de su origen. Entre los tipos identificados están: superficiales, corona, hueco interno, contaminante en resinas, burbujas de gases en dieléctricos líquidos, entre otros.
Comprender la naturaleza y el origen de estas descargas es crucial para implementar medidas efectivas de monitoreo y mantenimiento, contribuyendo así a la integridad y durabilidad de los sistemas eléctricos.
Descargas superficiales
Son fenómenos que ocurren en gases o líquidos en la superficie de un material dieléctrico, generalmente originándose del electrodo hacia la superficie.
El inicio de este proceso, llamado seguimiento, ocurre cuando el componente del campo eléctrico tangente a la superficie supera un valor crítico preestablecido.
Esta condición puede desencadenar la formación de trayectorias conductoras no deseadas, representando una amenaza significativa para la integridad del aislamiento.
La persistencia de este fenómeno con el tiempo puede resultar en la ruptura completa del aislamiento, destacando la importancia crucial de monitorear y controlar los niveles de campo eléctrico para prevenir daños y garantizar el funcionamiento seguro de los sistemas eléctricos.
Descargas externas
Las descargas conocidas como "externas" o "corona" se refieren a descargas resultantes de la ionización del aire ambiente cuando se somete a un campo eléctrico lo suficientemente intenso como para romper parcialmente el dieléctrico establecido.
Cuando se induce inicialmente el voltaje, pueden ocurrir brillo y corrientes de descarga. Estas descargas se originan en gases, surgiendo de puntas afiladas ubicadas en electrodos metálicos, especialmente en áreas con pequeños radios de curvatura.
El proceso resulta en la formación de regiones cerca de los objetos puntiagudos con un campo eléctrico intenso, superando el valor de ruptura del gas.
Como consecuencia, el proceso químico desencadenado por estas descargas en el gas produce subproductos que se integran al medio gaseoso. En ambientes puros, tales procesos generalmente se consideran reversibles e inofensivos.
Sin embargo, las descargas de corona en el aire pueden generar ozono, lo que puede provocar grietas en el aislamiento polimérico. Además, la presencia de óxidos de nitrógeno con vapor de agua puede corroer metales y depositar materiales conductores en aisladores, lo que lleva al seguimiento del material aislante.
Por lo tanto, comprender y controlar estos fenómenos es esencial para garantizar la integridad y durabilidad de los sistemas eléctricos.
Descargas Internas
Se manifiestan en espacios, a menudo vacíos y llenos de gas, presentes en los materiales sólidos y líquidos utilizados en sistemas de aislamiento.
En situaciones de aislamiento sólido, las descargas parciales pueden surgir en cavidades capilares llenas de gas, imperfecciones de construcción, huecos o grietas, a menudo resultado de defectos en la estructura molecular.
En los aislantes líquidos, estas descargas parciales pueden ocurrir en burbujas de gas, originadas por fenómenos térmicos y eléctricos, y en vapores de agua formados en regiones de campo eléctrico intensificado.
Un tipo específico de descargas internas está representado por los árboles eléctricos. Este fenómeno de pre-ruptura ocurre dentro del aislamiento de equipos eléctricos, como cables de alimentación aislados.
Su origen está asociado con la continuidad de las descargas parciales internas, que ocurren en vacíos o resultan de fallas en los electrodos.
Comprender estos procesos es esencial para prevenir daños y garantizar la eficiencia y seguridad de los sistemas eléctricos.
Cómo afectan las descargas parciales al sistema eléctrico:
Las descargas eléctricas pueden tener impactos significativos en los equipos o en todo el sistema eléctrico. A continuación, vea cómo pueden afectar el sistema:
Degradación del aislamiento:
Las descargas parciales pueden contribuir a la degradación del aislamiento en activos presentes en la red, como transformadores, interruptores automáticos, cables y conectores. Con el tiempo, estos daños pueden provocar fallos, aumentando los riesgos de cortocircuitos.Envejecimiento prematuro:
Los equipos sujetos a descargas parciales frecuentes pueden envejecer prematuramente debido al estrés adicional en el aislamiento, lo que resulta en una vida útil reducida.Fallo de equipos:
Las descargas parciales repetidas pueden provocar fallos en equipos críticos. Los equipos dañados por descargas parciales pueden requerir mantenimiento frecuente o sustitución, lo que resulta en costos adicionales e interrupciones en el suministro de energía.Pérdida de eficiencia:
Los equipos sujetos a descargas parciales pueden experimentar pérdidas de eficiencia debido al estrés eléctrico adicional. Esto puede resultar en un funcionamiento menos eficiente y un mayor consumo de energía.Riesgo de incendio:
En situaciones extremas, las descargas parciales pueden contribuir a la acumulación de calor en equipos eléctricos, aumentando el riesgo de incendios eléctricos. Esto es especialmente preocupante en áreas donde la seguridad contra incendios es crítica.
