Anàlisi de les faults de descàrrega de la barra d'una subestació i les seves solucions
1. Mètodes per detectar la descàrrega de la barra de distribució
1.1 Prova de resistència a l'aislament
La prova de resistència a l'aislament és un mètode simple i comunament utilitzat en les proves d'aislament elèctric. És molt sensible als defectes d'aislament de tipus travessant, a l'absorció general d'humitat i a la contaminació superficial—condicions que solen resultar en valors de resistència significativament reduïts. No obstant això, és menys efectiva en detectar l'envejeciment localitzat o els errors de descàrrega parcial.
Depenent de la classe d'aislament de l'equipament i dels requisits de prova, els testers de resistència a l'aislament comuns utilitzen tensions de sortida de 500 V, 1.000 V, 2.500 V o 5.000 V.
1.2 Prova de tensió alterna (AC) de freqüència d'ona de resistència
La prova de tensió alterna aplica una senyal AC d'alta tensió—superior a la tensió nominal de l'equipament—a l'aislament durant un període especificat (normalment 1 minut, a menys que es digui el contrari). Aquesta prova identifica eficacement els defectes locals d'aislament i avalua la capacitat de l'aislament per resistir sobretensions en condicions reals d'operació. És la prova d'aislament més realista i decisiva per prevenir fallades d'aislament.
No obstant això, és una prova destructiva que pot accelerar els defectes d'aislament existents i causar degradació acumulativa. Per tant, els nivells de tensió de prova s'han de seleccionar amb cura segons la norma GB 50150–2006 Codi per a les proves d'acceptació d'equips elèctrics en projectes d'instal·lacions elèctriques. Les normes de prova per a l'aislament de porcellana i orgànics sòlids es mostren a la Taula 1.
Taula 1: Normes de tensió de resistència AC per a l'aislament de porcellana i orgànics sòlids
Existeixen diversos mètodes de tensió de resistència AC, incloent-hi la prova de freqüència d'ona, la ressonància en sèrie, la ressonància en paral·lel i la ressonància en sèrie-paral·lel. Per a la prova de descàrrega de la barra de distribució, la prova estàndard de tensió de resistència AC de freqüència d'ona és suficient. La configuració de prova s'ha de determinar en base a la tensió de prova, la capacitat i l'equipament disponible, normalment utilitzant un conjunt complet de prova de tensió d'alta tensió AC.
1.3 Prova infraroja
Tots els objectes amb una temperatura superior a zero absolut emeten continuament radiació infraroja. La quantitat d'energia infraroja i la seva distribució de longitud d'ona estan estretament relacionades amb la temperatura superficial de l'objecte. Mesurant aquesta radiació, la termografia infraroja pot determinar amb precisió la temperatura superficial—formant la base científica de la mesura de temperatura infraroja.
Des del punt de vista de la monitorització i diagnòstic infrarojos, els errors d'equipament d'alta tensió es poden classificar en dos categories generals: externs i interns. Els errors externs ocorreixen en parts exposades i es poden detectar directament utilitzant instruments infrarojos. En canvi, els errors interns estan amagats dins de l'aislament sòlid, l'oli o les caixes i són difícils de detectar directament degut al blocatge per materials aïllants.
El diagnòstic infrarojo de la descàrrega de la barra de distribució implica la mesura de la temperatura, el càlcul de la diferència de temperatura relativa (tenint en compte la temperatura ambient) i la comparació amb les barres de distribució en funcionament normal. Això permet identificar de manera intuïtiva les ubicacions de sobrecalorament i descàrrega.
2. Aplicació de noves tecnologies
2.1 Tecnologia d'imaging ultraviolà (UV)
Quan l'estress elèctric local en equipaments sota tensió supera un llindar crític, ocurreix la ionització de l'aire, provocant la descàrrega de corona. Els equips d'alta tensió sovint experimenten descàrregues degut a disseny, fabricació, instal·lació o manteniment deficients. Dependint de la força del camp elèctric, això pot resultar en descàrregues de corona, flashover o arcing. Durant la descàrrega, els electrons a l'aire guanyen i liberen energia—emitint llum ultraviolà (UV) quan l'energia es libera.
La tecnologia d'imaging UV detecta aquesta radiació UV, processa la senyal i la superposa sobre una imatge de llum visible mostrada en una pantalla. Això permet una localització precisa i una avaluació de la intensitat de la corona, proporcionant dades fiables per avaluar l'estat de l'equipament.
2.2 Prova ultrasònica (UT)
La prova ultrasònica (UT) és un mètode d'inspecció industrial portable i no destructiu. Permet una detecció ràpida, precisa i no invasiva, la localització, l'avaluació i el diagnòstic de defectes interns com fissures, buits, porositat i impuretes—tanto en laboratoris com en entorns de camp.
Les ones ultrasòniques són ones elàstiques que es propage per gasos, líquids i sòlids. Es categoritzen per freqüència: infrasò (<20 Hz), so audible (20-20.000 Hz), ultrason (>20.000 Hz) i hiperones. L'ultrason comporta-se de manera similar a la llum en termes de reflexió i refracció.
Quan les ones ultrasòniques es desplaçen a través d'un material, els canvis en les propietats acústiques i la estructura interna afecten la propagació de les ones. Analitzant aquests canvis, la prova ultrasònica avaluï les propietats del material i la integritat estructural. Els mètodes comuns inclouen la transmissió, l'eco-puls i tècniques en tandem.
Els detectors digitals de defects ultrasònics emeten ones ultrasòniques al objecte de prova i analitzen les reflexions, els efectes Doppler o la transmissió per obtenir informació interna, que es processa en imatges. Aquesta tecnologia és molt efectiva per avaluar l'estat de l'aislament de les barres de distribució en funcionament d'alta tensió.
3. Solucions específiques per a la descàrrega de barres de distribució d'alta tensió
Si la descàrrega anormal en les barres de distribució d'alta tensió no es tracta prontament, pot conduir a un sobrecalorament de l'aislament, a la fallida final de l'aislament i fins i tot a apagalls majors. Per tant, els errors de descàrrega s'han de resoldre ràpidament i prevenir proactivament.
3.1 Proves estrictes de comissionament i acceptació
Molts errors de descàrrega de les barres de distribució provenen de mala feina o falta de responsabilitat durant la construcció. El personal de prova ha de seguir estrictament còdigs i normes durant les proves d'acceptació de nou equipament, identificant els riscos de descàrrega potencials i corrigint-los abans de la puesta en marcha.
3.2 Reemplaça els aïlladors de barres de distribució velluts
La majoria de les descàrregues operacionals de les barres de distribució són causades pel envejecimiento dels aïlladors de suport. S'ha de mantenir un inventari detallat i reemplaçar els aïlladors basant-se en la vida útil per assegurar una força d'aislament adequada.
3.3 Anàlisi exhaustiva mitjançant proves d'aislament i diagnòstic
Les proves d'aislament poden detectar eficacement errors de descàrrega greus. No obstant això, per a descàrregues inicials o ocultes, són necessaris mètodes de diagnòstic avançats com la imatge infraroja, la imatge UV i la prova ultrasònica per a la detecció i intervenció precoç. Per tant, és essencial una anàlisi exhaustiva que combini proves d'aislament i proves de diagnòstic per prevenir i atenuar eficacement les fallades de descàrrega de les barres de distribució.
