8 Medidas Clave para Reducir a Descarga Parcial en Transformadores de Potencia

Crecemento das Exixencias para os Sistemas de Refrixeración dos Transformadores e a Función dos Refrigeradores

Co rápido desenvolvemento das redes eléctricas e o aumento da tensión de transmisión, as redes eléctricas e os usuarios están a solicitar cada vez máis fiabilidade na isolación para os grandes transformadores. Dado que as probas de descargas parciais son non destructivas para a isolación e altamente sensibles, detectando eficazmente defectos inxenatos na isolación do transformador ou defectos perigosos xerados durante o transporte e a instalación, as probas de descargas parciais no sitio atoparon unha aplicación xeralizada. Foi incluído como un elemento de proba de comisión obrigatorio para transformadores con clasificacións de tensión de 72,5 kV ou superior.

1.Descargas Parciais e os seus Princípios

As descargas parciais, tamén coñecidas como ionización electrostática, refírense ao fluxo de cargas electrostáticas. Ba unha determinada tensión aplicada, as cargas electrostáticas experimentan primeiro a ionización en posicións con aislamento máis débil en áreas de campo eléctrico máis forte, sen causar unha rotura completa do aislamento. Este fenómeno de fluxo de cargas electrostáticas chámase descarga parcial. A descarga parcial que ocorre preto de conductores rodeados de gas denomínase coroa.

A descarga parcial é unha descarga eléctrica que ocorre en posicións localizadas dentro do aislamento interno dos transformadores. Xa que a descarga é localizada e ten baixa enerxía, non causa directamente unha rotura completa do aislamento interno.

Para as probas de descargas parciais de transformadores, China implementou inicialmente requisitos só para transformadores calificados a 220kV ou superior. Posteriormente, o novo estándar IEC estipulou que a medida de descarga parcial debe realizarse cando a máxima tensión de funcionamento do equipo Um ≥ 126kV. O estándar nacional especifica similarmente que para transformadores con tensión máxima de funcionamento Um ≥ 72,5kV e capacidade nominal P ≥ 10.000kVA, debe realizarse a medida de descarga parcial a menos que se acorde lo contrario.

O método de proba de descarga parcial segue as disposicións en GB1094.3-2003, co límite estándar establecido en non superar 500pC. No entanto, nos contratos reais, os clientes suelen requiren límites de ≤300pC ou ≤100pC. Tales acordos técnicos requirirían aos fabricantes de transformadores manter estándares técnicos de produto máis altos.

2.Peligros das Descargas Parciais

A gravidade dos perigos de descarga parcial relacionase cos seus orixes, localización, e os niveis de tensións de inicio e extinción. Tensións de inicio e extinción máis altas significan menos perigo, e viceversa. En termos de características de descarga, as descargas que afectan ao aislamento sólido representan o maior perigo para os transformadores, reducindo a forza do aislamento ou incluso provocando danos.

3.Causas das Descargas Parciais

Os factores que causan descargas parciais inclúen consideracións de deseño inadequadas, pero a maior parte do tempo orixinanse no proceso de fabricación:

• Bordes afiados e aristas nocomponentes que distorsionan o campo eléctrico e baixan a tensión de inicio da descarga;

• Objetos estranhos e po que causan concentración do campo eléctrico, levando a descargas de corona ou descargas de ruptura ba influencia de campos eléctricos externos;

• Humidade ou burbujas de gas. Debido á menor constante dieléctrica da auga e do gas, a descarga ocorre primeiro ba influencia do campo eléctrico;

• Contacto deficiente de compoñentes metálicos suspendidos formando concentración de campo ou causando descarga de chispa.

4.Medidas para Reducir as Descargas Parciais

4.1 Control do Poe

Entre os factores que causan descargas parciais, os obxectos estranhos e o po son disparadores extremadamente importantes. Os resultados das probas mostran que partículas metálicas maiores de 1,5μm poden producir cantidades de descarga que superan con creces os 500pC ba influencia do campo eléctrico. Tanto o po metálico como o non metálico crean campos eléctricos concentrados, baixando a tensión de inicio da descarga e a tensión de ruptura do aislamento.

Por tanto, manter un ambiente limpo e un corpo central durante a fabricación de transformadores é crucial, e debe implementarse un control rigoroso do po. Deben establecerse talleres selados contra o po baseándose no grao no que os produtos poden verse afectados polo po durante a fabricación. Por exemplo, durante o endereitamento de fíos, o envoltorio de papel de fío, a fabricación de bobinas, a montaxe de bobinas, a apilación do núcleo, a fabricación de componentes de aislamento, a montaxe do núcleo e o remate do núcleo, non deben permitirse que permanezan nin entren obxectos estranhos nin po.

4.2 Proceso Centralizado de Componentes de Aislamento

Os componentes de aislamento son particularmente vulnerables á contaminación polvo metálico, xa que, unha vez que o po metálico adhérérase aos componentes de aislamento, é extremadamente difícil de eliminar completamente. Polo tanto, é necesario un procesamento centralizado nun taller de aislamento, cunha área de procesamento mecánico dedicada aísllada de outras áreas productoras de po.

4.3 Control Estricto das Aristas das Láminas de Silicona

As laminacións do núcleo do transformador formaran por procesos de corte longitudinal e transversal, que inevitavelmente crean aristas de diferentes grados. Estas aristas non só causan cortocircuitos entre laminas, formando correntes circulares internas que aumentan as perdas a vacío, senón que tamén efectivamente aumentan o grosor do núcleo mentres reducen o número real de laminas. Máis importante aínda, durante a montaxe do núcleo ou a operación ba vibración, as aristas poden caer sobre o corpo do núcleo, causando descargas. Incluso as aristas que caen ao fondo do tanque poden alinhar ba influencia do campo eléctrico, causando descargas de potencial de terra. Polo tanto, as aristas das laminas do núcleo deben minimizarse o máis posible. Para produtos de 110kV, as aristas das laminas do núcleo non deben superar 0,03mm; para produtos de 220kV, non deben superar 0,02mm.

4.4 Terminais de Prexado Frío para Condutores

O uso de terminais prensados a frio para os fios de ligação é unha medida eficaz para reducir as cantidades de descargas parciais. A soldadura de bronze fosforoso produce numerosas partículas de salpicadura que se dispersan facilmente no corpo do núcleo e nos componentes de aislamento. Ademais, a área de fronteira da soldadura require ser aislada con corda de amianto embebida en auga, introducindo humidade no aislante. Se a humidade non se elimina completamente despois de envolver o aislante, aumentará a cantidade de descarga parcial do transformador.

4.5 Arredondamento das bordas dos componentes

O arredondamento das bordas dos componentes ten dous propósitos: 1) Melhorar a distribución do campo eléctrico e aumentar a tensión de inicio de descarga. Polo tanto, os componentes estruturais metálicos no núcleo, como grampas, placas de tracción, soportes, brazaletes, placas de prensado, bordas de saída, paredes de elevación de buchas e placas de blindaxe magnético nas parede internas do tanque, deben someterse a un arredondamento de bordas. 2) Prevenir a fricción que produce limaduras de ferro. Por exemplo, as partes de contacto entre os orificios de elevación das grampas e as cordas ou ganchos requiren arredondamento.

4.6 Ambiente do produto e acabado do núcleo durante a montaxe final

Despois do secado ao vácuo do núcleo, debe realizarse o acabado do núcleo antes da instalación do tanque. Os produtos maiores e de estrutura máis complexa requiren tempos de acabado máis longos. Como o prensado do núcleo e o aperto dos fixadores se realizan co núcleo exposto ao aire, pode ocorrer absorción de humidade e contaminación por polvo durante este período. Polo tanto, o acabado do núcleo debe realizarse nunha zona libre de polvo. Se o tempo de acabado (ou tempo de exposición ao aire) excede as 8 horas, é necesario un novo tratamento de secado.

Despois do acabado do núcleo, instálase a parte superior do tanque, seguido do bombeo ao vácuo e o enchido de óleo. Dado que o aislante do núcleo absorve humidade durante a fase de acabado, é necesario un tratamento de deshumidificación, conseguido mediante o bombeo ao vácuo do produto. Esta é unha medida importante para garantir a resistencia do aislante de produtos de alta tensión. O nivel de vácuo determinase en función da humidade do núcleo e dos estándares de humidade e contido de auga do ambiente, mentres que a duración do vácuo determinase en función do tempo de saída do forno, a temperatura ambiental e a humidade.

4.7 Enchido de óleo ao vácuo

O obxectivo do enchido de óleo ao vácuo é eliminar os puntos mortos na estrutura de aislamento do transformador mediante o bombeo ao vácuo, expulsando completamente o aire e, a continuación, enchendo con óleo de transformador baixo condicións de vácuo para asegurar a impregnación completa do núcleo. Despois do enchido de óleo, os transformadores deben permanecer en pé polo menos 72 horas antes das probas, xa que o grao de impregnación do material de aislamento depende da espesor do material de aislamento, a temperatura do óleo e o tempo de inmersión. Unha mellor impregnación reduce a posibilidade de descarga, facendo esencial un tempo de reposo suficiente.

4.8 Sellado do tanque e dos componentes

A calidade das estruturas de sellado afecta directamente á fuga do transformador. Se existen puntos de fuga, a humidade entrará inevitablemente no interior do transformador, causando que o óleo do transformador e outros componentes de aislamento absorban humidade, un factor que causa descargas parciais. Polo tanto, debe garantirse un rendemento de sellado razonable.