Análise dos fallos de descarga nas barras de distribución das subestacións e as súas solucións

1. Métodos para Detectar Descargas na Barra de Distribución

1.1 Proba de Resistencia ao Aislamento

A proba de resistencia ao aislamento é un método simple e comúnmente utilizado nas probas de aislamento eléctrico. É altamente sensible a defectos de aislamento do tipo atravesante, absorción global de humidade e contaminación superficial, condicións que xeralmente resultan en valores de resistencia significativamente reducidos. No entanto, é menos efectivo para detectar o envellecemento localizado ou fallos de descarga parcial.

En función da clase de aislamento do equipo e os requisitos de proba, os probadores de resistencia ao aislamento comúns utilizan voltaxes de saída de 500 V, 1.000 V, 2.500 V ou 5.000 V.

1.2 Proba de Tensión Alternada de Frecuencia de Rede

A proba de tensión alternada aplica unha señal de alta tensión AC—maior que a tensión nominal do equipo—ao aislamento durante un período especificado (xeralmente 1 minuto, a non ser que se indique lo contrario). Esta proba identifica eficazmente defectos locais no aislamento e avalía a capacidade do aislamento para soportar sobretensiones nas condicións reais de funcionamento. É a proba de aislamento máis realista e decisiva para prevenir fallos de aislamento.

No entanto, é unha proba destructiva que pode acelerar defectos existentes no aislamento e causar degradación acumulativa. Polo tanto, os niveis de tensión de proba deben seleccionarse con cuidado de acordo co GB 50150–2006 Código para Probas de Aceitación de Equipamentos Eléctricos en Proxectos de Instalación Eléctrica. As normas de proba para aislamento de porcelana e orgánico sólido amósanse na Táboa 1.

Táboa 1: Normas de Tensión Alternada para Aislamento de Porcelana e Orgánico Sólido

Existen varios métodos de tensión alternada, incluíndo probas de frecuencia de rede, ressonancia en serie, ressonancia en paralelo e ressonancia en serie-paralelo. Para as probas de descarga na barra de distribución, a proba estándar de tensión alternada de frecuencia de rede é suficiente. O montaxe da proba debe determinarse en función da tensión de proba, capacidade e equipamento dispoñible, xeralmente utilizando un conxunto completo de probas de alta tensión AC.

1.3 Probas Infravermellas

Todos os obxectos cunha temperatura superior ao cero absoluto emiten continuamente radiación infravermella. A cantidade de enerxía infravermella e a súa distribución de lonxitude de onda están estreitamente relacionadas coa temperatura da superficie do obxecto. Medindo esta radiación, a termografía infravermella pode determinar con precisión a temperatura da superficie, formando a base científica da medida de temperatura infravermella.

Dende o punto de vista da monitorización e diagnóstico infravermellos, os fallos nos equipos de alta tensión poden clasificarse en dúas categorías xerais: externos e internos. Os fallos externos ocorren en partes expostas e poden detectarse directamente usando instrumentos infravermellos. Os fallos internos, no entanto, están ocultos dentro do aislamento sólido, óleo ou caixas e son difíciles de detectar directamente debido ao bloqueo dos materiais aislantes.

O diagnóstico infravermello da descarga na barra de distribución implica a medida de temperatura, o cálculo da diferenza de temperatura relativa (tenendo en conta a temperatura ambiente) e a comparación con barras de distribución en funcionamento normal. Isto permite a identificación intuitiva das zonas de sobrecalentamento e descarga.

2. Aplicación de Novas Tecnoloxías

2.1 Tecnoloxía de Imaxe Ultravioleta (UV)

Cando a tensión eléctrica local nos equipos energizados supera un umbral crítico, ocorre a ionización do aire, provocando a descarga de corona. Os equipos de alta tensión adoitan experimentar descargas debido a un mal deseño, fabricación, instalación ou manutención. Dependendo da intensidade do campo eléctrico, isto pode resultar en corona, flashover ou arco. Durante a descarga, os electróns no aire gañan e liberan enerxía, emitindo luz ultravioleta (UV) cando a enerxía se libera.

A tecnoloxía de imaxe UV detecta esta radiación UV, procesa a sinal e a superpone nunha imaxe de luz visible mostrada nunha pantalla. Isto permite a localización e a avaliación precisa da intensidade da corona, proporcionando datos fiables para avaliar a condición do equipo.

2.2 Probas Ultrasónicas (PU)

As probas ultrasónicas (PU) son un método de inspección industrial portátil e non destructivo. Permiten a detección rápida, precisa e non invasiva, a localización, a avaliación e o diagnóstico de defectos internos como fisuras, vacíos, porosidade e impurezas, tanto en laboratorios como en entornos de campo.

As ondas ultrasónicas son ondas elásticas que se propagan a través de gases, líquidos e sólidos. Están categorizadas por frecuencia: infrasonido (<20 Hz), sonido audible (20–20.000 Hz), ultrasonido (>20.000 Hz) e ondas hipersónicas. O ultrasonido comportase de maneira semellante á luz en termos de reflexión e refracción.

Ao viaxar as ondas ultrasónicas a través dun material, os cambios nas propiedades acústicas e na estrutura interna afectan a propagación da onda. Analizando estes cambios, as probas ultrasónicas avalían as propiedades do material e a integridade estrutural. Os métodos comúns inclúen transmisión directa, eco-pulso e técnicas en tandem.

Os detectores de fallos ultrasónicos dixitais emiten ondas ultrasónicas no obxecto de proba e analizan as reflexións, efectos Doppler ou transmisión para obter información interna, que despois se procesa en imaxes. Esta tecnoloxía é altamente efectiva para avaliar a condición do aislamento das barras de distribución de alta tensión en funcionamento.

3. Solucións Específicas para Descargas na Barra de Distribución de Alta Tensión

Se non se abordan oportunamente as descargas anómalas nas barras de distribución de alta tensión, poden levar ao sobrecalentamento do aislamento, ao fallo final do aislamento e incluso a grandes cortes de corrente. Polo tanto, os fallos de descarga deben resolverse rapidamente e prevenirse proactivamente.

3.1 Pruebas Estrictas de Puesta en Servicio y Aceptación

Muitos fallos de descarga nas barras de distribución provén de un traballo deficiente ou falta de responsabilidade durante a construción. O persoal de probas debe seguir estritamente os códigos e normas durante as probas de aceptación de novos equipos, identificando os riscos potenciais de descarga de antemano e corrixíndolos antes da puesta en servizo.

3.2 Substituir Aisladores de Barras de Distribución Envejecidos

A maioría das descargas operativas nas barras de distribución son causadas polo envejecemento dos aisladores de soporte. Debe manterse un inventario detallado e substituír os aisladores en función da vida útil para asegurar unha forza de aislamento adecuada.

3.3 Análisis Comprehensivo Utilizando Probas de Aislamento e Diagnóstico

As probas de aislamento poden detectar eficazmente fallos de descarga graves. No entanto, para descargas iniciais ou ocultas, son necesarios métodos de diagnóstico avanzados como a imaxe infravermella, a imaxe UV e as probas ultrasónicas para a detección e intervención precoz. Polo tanto, un análise comprehensivo que combine as probas de aislamento e as probas de diagnóstico é esencial para prevenir e mitigar eficazmente os fallos de descarga nas barras de distribución.