Descargas parciales: comprenda qué son, cómo se forman y qué las causa. Una descarga eléctrica parcial es aquella que rompe solo parcialmente el aislamiento entre conductores. Se enfatiza, entonces, que las DPs no recorren todo el camino entre los conductores.
Los procesos de ionización en un ambiente gaseoso dentro de materiales dieléctricos, causados por un campo eléctrico intenso y localizado, resultan en microdescargas eléctricas en áreas donde la intensidad del campo eléctrico es mayor o donde la resistencia dieléctrica es menor.
Varios fenómenos físicos se generan en el lugar, como:
- Pulsos electromagnéticos conducidos y radiados;
- Luminosidad;
- Ruido acústico;
- Aumento de temperatura;
- Reacciones químicas.
Las descargas parciales se pueden clasificar en tres tipos:
Descargas superficiales:
Ocurren en gases o líquidos en la superficie de un material dieléctrico, desde el electrodo hasta la superficie. Este tipo de descarga generalmente comienza cuando la componente tangencial del campo eléctrico en la superficie excede el umbral de aislamiento. Pueden ser responsables de causar fenómenos de seguimiento en la superficie, lo que lleva a la ruptura del material;
Descargas externas:
Generalmente, ocurren en electrodos tipo punta y causan procesos químicos perjudiciales para el aislamiento;
Descargas internas:
Ocurren en cavidades o vacíos en dieléctricos sólidos, causando fuertes perturbaciones en el aislamiento.
Las principales manifestaciones físicas y metodologías de medición se pueden resumir de la siguiente manera:
- Pulsos eléctricos detectados mediante condensadores de alta tensión. El condensador tiene una alta impedancia para el voltaje a frecuencia industrial, pero una baja impedancia para pulsos de voltaje de DP de alta frecuencia. La salida del condensador son pulsos de voltaje que pueden medirse con un osciloscopio, analizador de espectro o analizador de intensidad de pulso.
- Pulsos de radiofrecuencia (RF). A través de una antena direccional de RF, se puede localizar el entorno de la actividad de DP dentro de una máquina eléctrica; las DPs tienen frecuencias de RF entre 100 kHz y cientos de megahercios.
- Pulsos acústicos. Causados por una pequeña “onda de choque” resultante del rápido aumento de la temperatura del gas en su vecindad inmediata. Esta pequeña onda de choque, en consecuencia, crea ruido acústico. Cuando ocurren muchos pulsos de DP en la superficie de las bobinas del transformador, hay un sonido detectable. Por lo tanto, se pueden usar micrófonos direccionales para medir el nivel de sonido de la descarga, así como para localizar dónde puede estar ocurriendo la DP superficial.
- Luz y reacciones químicas en gases de enfriamiento. Estos pueden ser aire o hidrógeno. Como la formación y concentración de ozono ocurren con una actividad superficial sustancial de DP, hay varias formas de medir la concentración de ozono, incluidos sensores electrónicos. Vale la pena señalar que la concentración se ve afectada por la temperatura, la humedad ambiental y el flujo de aire, y también puede estar relacionada con la carga de la máquina y el factor de potencia.
- Pendiente del factor de potencia, también conocida como tangente de delta. En cada evento de DP, el aislamiento absorbe una cierta cantidad de energía, que se disipa o suministra por alguna fuente, lo que conduce a un aumento en la pérdida dieléctrica en el devanado del transformador.
Por lo tanto, un medio indirecto de medir la actividad total de descarga en una bobina o devanado es medir el factor de disipación o factor de potencia del aislamiento a baja tensión, por debajo del voltaje de inicio de DP, y a alta tensión, cuando la presencia de cualquier DP aumentará las pérdidas dieléctricas. Una pendiente pronunciada del factor de potencia o del factor de disipación puede indicar una actividad severa de DP en el devanado.
Así, medir y cuantificar el número de ocurrencias de descargas es de gran importancia, ya que son una fuente continua de deterioro del material aislante, alterando sus propiedades dieléctricas. Dependiendo de la intensidad de las descargas parciales, la vida útil del material puede reducirse drásticamente.
Uno de los objetivos de medir estas descargas es contribuir a determinar la relación entre sus magnitudes y la vida útil esperada del dieléctrico y, si es posible, definir la duración mínima del equipo antes de que sea necesaria cualquier intervención.