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Monitoreo de descargas parciales
en switchgear y barras de medio voltaje

Las descargas parciales pueden ser un síntoma de problemas que se pueden estar desarrollando en los sistemas de media tensión, especialmente en los switchgear y barras aisladas, por lo que su monitoreo ofrece varios beneficios para el mantenimiento predictivo.

Durante las últimas décadas, los profesionales de mantenimiento han logrado apreciar la importancia del monitoreo de los sistemas de media tensión (4 kV a 28 kV), tanto de switchgear como de barras aisladas. A pesar de los esfuerzos de los fabricantes en el diseño de barras para aplicaciones en entornos industriales (tanto en interiores como al exterior), los interruptores no son inmunes a los problemas de envejecimiento y degradación.

Los casos de fallas documentadas indican que son a menudo consecuencia de las corrientes parásitas entre fases o entre fase y tierra, las que atraviesan a través de los componentes aislantes utilizados para sostener las barras.

Asimismo, el proceso de falla involucra condiciones ambientales, tales como contaminación y humedad. Esto, sumado a materiales parcialmente conductivos, genera un flujo de corrientes capacitivas sobre el aislamiento, lo que conduce a las descargas parciales, y posteriormente, a la carbonización de los materiales orgánicos de los contaminantes. Por su parte, los transformadores de intensidad (CTs) y transformadores de potencial (TPs) pueden tener huecos en sus aislantes internos, los que también generan actividad de parcial de descarga (PD) que, con el tiempo, puede dar luz a perforaciones en el aislamiento y provocar una falla a tierra.


Mejorar las prácticas de mantenimiento preventivo

Las descargas parciales (PD) son síntomas de problemas en desarrollo en la aislación, y de degradación de los CTs y TPs en switchgear de 4 kV y superiores. Las PD crean pequeños pulsos de corriente, que identifican el alcance y la naturaleza del problema de desarrollo. Aunque la detección de PD no es un desafío en sí mismo, el ruido eléctrico puede conducir a falsas indicaciones, lo que es crítico para el diagnóstico exitoso de la condición del aislamiento.

Mediante el empleo de diversas herramientas de separación de ruido, existen en el mercado algunos sistemas de monitoreo PD en línea (que integran instrumentación, software y bases de datos). Las mediciones periódicas (y/o monitoreo continuo) permiten al usuario determinar si la barra o switchgear requiere mantenimiento y, por tanto, evitar una falla en servicio. Idealmente, las barras no debiesen tener ninguna actividad de PD detectable.

Switchgear con un juego de sensores EMCs.

Mantenimiento predictivo para switchgear

Los métodos tradicionales de pruebas fuera de línea para monitorear la actividad de PD requieren recursos financieros considerables (por ejemplo, traer un experto para realizar la medición y realizar cortes programados). Sin embargo, algunas técnicas desarrolladas para el monitoreo y vigilancia de PD en generadores, actualmente se han adaptado para proporcionar sistemas de monitoreo confiables y costos razonables, brindando ventajas para el personal de mantenimiento, como las siguientes:

Bajos costos de prueba: Una vez instalados los sensores, el personal puede realizar mediciones periódicas o en forma continua en condiciones de funcionamiento normal. El monitor continuo, posee niveles de alarma para proporcionar señales de advertencia al aumentar la actividad PD.

Muchas veces, los fabricantes de los sistemas de medición prestan apoyo en la interpretación de las tendencias de los datos, lo que asegura intervenciones oportunas y previstas, minimizando así los costos relacionados al mantenimiento.

La instrumentación y el hardware necesario para realizar las pruebas de PD en línea en grandes máquinas rotativas (es decir, motores y generadores) es compatible con la requerida para el monitoreo de switchgear y barras.


Monitoreo periódico de descargas parciales

Dado que los pulsos de PD se propagan en todas las direcciones a lo largo de la barra, estos se detectan con acopladores capacitivos. Los sensores están situados estratégicamente en varias secciones del switchgear, y si se instalan al menos dos acopladores por fase, el análisis de las señales de PD proporcionará la localización aproximada del problema. Los sensores instalados en cada fase son Condensadores Compactos Epoxi Mica (EMCS) que bloquean la señal de alta tensión y detectan los pulsos característicos de PD de alta frecuencia. Mediante la medición de la distancia eléctrica entre los sensores (es decir, mediante la medición de la reflectometría de las señales simuladas durante la instalación), el instrumento puede grabar y comparar el retardo en el tiempo de llegada de los pulsos de PD. El resultado neto es que la medición permite al usuario aislar el origen de la PD a una ubicación específica. Además, esta técnica de diseño y medición direccional ayuda a separar los pulsos externos a la sección de la barra monitorizada, lo que puede ser ruido inofensivo.

Las características de los pulsos de PD registrados por estos instrumentos, proporcionan resultados trazables en el tiempo. Los parámetros clave para el mantenimiento predictivo incluyen la tasa de aumento de magnitud de los impulsos (Qm) y los cambios en la actividad PD general (NQN).


Monitoreo continuo de descargas parciales

vComo alternativa al monitoreo periódico, también existen monitores continuos que producen múltiples mediciones durante cada hora, y las tendencias de los parámetros clave para la actividad de PD (Qm y NQN). Estos monitores pueden instalarse en cualquier momento después de la puesta en funcionamiento de los sensores y ayuda a minimizar el esfuerzo en la recopilación de datos y tendencias.


Los beneficios son:

Monitoreo continuo y remoto de las PD.

Maximiza la recolección de actividad de PD.

Maximiza la advertencia por problemas latentes.

Crea una curva de tendencia más alisada (es decir, con más puntos de datos).

Utiliza el mismo sistema de detección y separación de PD / ruido que los instrumentos de medición periódica.

Comunicación flexible para la lectura remota de datos y almacenamiento.


Artículo gentileza de Comulsa, representante en Chile de Iris Power. www.comulsa.cl
Agosto 2015
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Comentarios acerca de este artículo
Ivan Ortega Air Liquide (14/10/2015)
Con quien puedo contactarme con la finalidad de tener una mejor orientación acerca de quien puede darme el servicio de interpretación y diagnostico de descargas parciales en motores eléctricos???
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