Una de las fallas más costosas y disruptivas que se han producido en los sistemas eléctricos es el fallo de aislamiento. Independientemente de la aplicación y de los transformadores de la compañía eléctrica, los conjuntos de aparamenta, los motores rotativos, los paneles GIS, los pararrayos o los relés de distribución, independientemente de si los sistemas dieléctricos han fallado, esto se traduce directamente en cortes de suministro prolongados, riesgos de incendio, daños en los equipos e incumplimiento de la normativa. Comprobador de tensión de impulso Sigue siendo fundamental en las pruebas de precalificación, las pruebas de campo y las pruebas de confiabilidad en línea de producción. Permite a los ingenieros conocer la respuesta de los dieléctricos a eventos repentinos de alta tensión, en lugar de a tensiones constantes. Esta diferencia es esencial, ya que el aislamiento normalmente falla a diversos niveles, donde la energía se induce mediante transitorios rápidos.
Una sobretensión no es similar a una sobretensión continua de CA o CC. Sobretensiones de conmutación, impulsos de rayos, secuencias de arranque de motores, desconexiones de carga inductiva o picos de resonancia de alta frecuencia suelen ser la causa de fallos reales.

Propósito detrás de la evaluación de impulsos

La inyección controlada de impulsos no busca simplemente provocar una ruptura, sino monitorizar la propagación de las ondas, el envejecimiento de los aislamientos, el tiempo de acumulación de carga y el retardo entre el inicio de la descarga y la falla. Numerosos sistemas de aislamiento actúan de forma diferente cuando la tensión aumenta rápidamente en el rango de microsegundos. La concentración de tensión eléctrica se produce en los puntos débiles de las capas dieléctricas, lo cual no se detecta en la prueba de rampa lenta.
Los devanados de transformadores rellenos de epoxi, las estructuras de papel-aceite y los sistemas de polímeros reticulados experimentan una distorsión del campo eléctrico durante las sobretensiones debido a los compuestos aislantes de alta tensión. Esta distorsión se propaga por las capas e interfaces. En caso de errores de fabricación, como huecos, humedad, microfisuras, falta de unión de resina o espesores irregulares, las debilidades se pueden detectar al instante midiendo el transitorio de impulso.

Características de la forma de onda en las pruebas de sobretensión

Una señal de tensión de impulso normal es una señal de decaimiento exponencial con un tiempo de subida corto. Las especificaciones industriales utilizan términos como 1.2/50µs u 8/20µs para especificar las formas de onda en términos de tiempo de frente y tiempo de cola. En el caso de un comprobador de tensión de impulso, la tensión de aislamiento se caracteriza por la pendiente de la forma de onda cuando se ve afectada por el comprobador.
Los frentes de subida pronunciada representan sobretensiones causadas por rayos que pasan por los sistemas de transmisión. Las pendientes moderadas son transferencias de sobretensiones de conmutación entre la energización de bancos de condensadores, las transferencias de carga de subestaciones o los recierres de líneas. La replicación de las características de la forma de onda en la realidad se utiliza para garantizar la reproducibilidad de los eventos eléctricos en el generador de sobretensiones.

Función de los circuitos de descarga controlada

La sección de un sistema de impulsos que libera energía requiere un diseño riguroso, ya que debe suministrarse con regularidad y sin distorsión. El generador de sobretensiones hace que la carga de almacenamiento se emita mediante resistencias en serie, calibradas y conformadas para garantizar la integridad de la forma de onda. Una pequeña variación en la resistencia modifica los tiempos de subida y las constantes de decaimiento, lo que altera el comportamiento de la tensión de aislamiento.
Las pruebas de aislamiento de los equipos eléctricos se realizan mediante varios pulsos en lugar de un solo disparo. El envejecimiento se observa cuando se observa deterioro en los impulsos repetitivos. Hay equipos que pueden soportar los pulsos primarios, pero posteriormente desarrollan fatiga dieléctrica. Los ingenieros registran patrones de resistencia a la tensión, ruido de descarga y valores de inicio de descarga parcial, lo que indica la probabilidad de avería a largo plazo.

Importancia de la conmutación de la polaridad del impulso

Se deben considerar los impulsos de polaridad positiva y negativa. La mayoría de los impulsos de polaridad positiva tienden a tensionar las interfaces de aislamiento en las superficies, mientras que la polaridad negativa concentra el campo eléctrico en la periferia de los conductores. El uso de plataformas de impulso modernas permite conmutar la polaridad de la salida fácilmente sin necesidad de recableado físico, lo que garantiza la seguridad y la precisión. LISUN Proporciona el mejor comprobador de voltaje de impulso.

Análisis de resistencia máxima en exposiciones de múltiples niveles

En la evaluación, los ingenieros utilizan aumentos graduales en la magnitud de los voltajes. Una secuencia normalmente se inicia en niveles más bajos y va ascendiendo. Los incrementos de varios niveles no buscan confirmar la resistencia, sino simplemente confirmarla.
Ciertos equipos se descargan parcialmente internamente por debajo de su capacidad de ruptura completa. Si la tensión de inicio de la descarga parcial es muy inferior a los valores de diseño, es probable que se produzca fatiga del aislamiento bajo tensión de funcionamiento. El efecto positivo del aumento controlado del impulso es que los efectos temporales se manifiestan antes que con el uso lento de CA.

Distinción entre evaluación destructiva y no destructiva

La prueba de impulso no necesariamente daña el aislamiento. Los valores nominales se encuentran dentro de rangos seguros, mientras que dentro del rango normal, en lugar de causar daños aparentes, la prueba simplemente demuestra el envejecimiento interno. Las pruebas no destructivas permiten a los fabricantes de productos pasar las muestras de producción antes del envío.
La intención durante la evaluación destructiva cambia a la investigación de innovación de materiales. La información sobre el punto de ruptura ayuda a los ingenieros a comparar sus formulaciones o predecir el envejecimiento acelerado.
El proceso de ruptura controlada permite a los ingenieros determinar la ubicación de los mecanismos de falla: descarga de borde, perforación dieléctrica masiva, falla de aislamiento entre vueltas o seguimiento de la superficie a lo largo de capas de contaminación.

Apoyo al diagnóstico durante la aplicación de impulsos

En los sistemas modernos, se incorporan contadores de transferencia de carga, unidades de monitoreo del punto de equilibrio y mediciones con osciloscopio. La evaluación de la asistencia ya no se basa en el umbral de voltaje. Los ingenieros analizan la distorsión temporal de las formas de onda, el residuo de la forma de onda, el patrón de oscilación y el tiempo de falla.
Gracias a los aislamientos avanzados, microsegundos antes de una avería completa, se produce una descarga parcial interna. La detección temprana en este momento proporciona información prospectiva. Un generador de sobretensiones de alta repetición tiene el potencial de revelar la precisión de la descarga repetida, lo que permite clasificar los defectos.

Efectos del control ambiental integrado

Una evaluación fundamentada del aislamiento abarca el efecto de la temperatura y la humedad. El aislamiento polimérico, al ser sometido a altas temperaturas, presenta una menor rigidez dieléctrica. En sistemas basados ​​en aceite, el cambio en la humedad disuelta, dependiente del voltaje, es drástico debido al cambio en la velocidad de propagación de la degradación por el agua.
Al utilizar el comprobador de tensión de impulso junto con cámaras de acondicionamiento ambiental o ciclos de deshidratación de aceite, se simula mejor la tensión operativa. Al realizar pruebas de carga de un motor con impulsos a temperaturas de bobinado más altas, se obtiene un rendimiento equivalente al de carga continua.

Aplicación en las principales categorías de aislamiento

Los devanados del transformador deben examinarse mediante impulsos para garantizar la existencia de una capa aislante entre las espiras de cobre y la estructura del núcleo. Asimismo, los descargadores de sobretensiones deben absorber las ráfagas de energía repetidas, sin afectar la separación del aislamiento. La resistencia del espacio dieléctrico en los contactos del interruptor de vacío debe justificarse a la energía de impulso.
La evaluación de sobretensiones en máquinas rotativas de gran tamaño se realiza fase por fase. El retardo de propagación expone las tolerancias de fabricación (que implican asimetría), la difusión de las bobinas o la falta de compresión del aislamiento en las ranuras.

Interpretación avanzada de la respuesta a sobretensiones

El aislamiento responde durante un impulso que muestra su estado tanto mecánico como químico. Un aislamiento en buen estado detiene la propagación del efecto corona inmediatamente, pero un aislamiento envejecido libera pulsos de corona repetidos y, posteriormente, falla.
Los expertos evalúan:
• Distorsión del frente de onda
• Caídas repentinas de la amplitud del paso
• Variación de pendiente ascendente
• Desintegración del anillo posterior a la descarga
El objetivo sigue siendo el mantenimiento predictivo, no el de emergencia. Cuando se evidencian los primeros signos de deterioro dieléctrico, se realiza el mantenimiento del equipo, se aplica resina de nuevo o se trata al vacío la pieza interna.

Garantía de calidad de fabricación

El generador de sobretensiones se integra en la calidad de final de línea en las plantas de producción. Los fabricantes realizan pruebas de resistencia a impulsos a niveles reducidos en lugar de realizarlas aleatoriamente en una muestra de unidades para su ensayo destructivo. Esto garantiza la consistencia de los componentes.
A medida que aumenta la producción, los ingenieros almacenan la referencia de las formas de onda. En el futuro, si fallan en el campo, el historial permite determinar las prioridades respecto a si los problemas de aislamiento se originaron en el diseño o en el campo.

Integración con marcos de cumplimiento de seguridad

La capacidad de resistencia a impulsos de los equipos se clasifica como una clasificación obligatoria según las normas de seguridad eléctrica. La prueba genera automáticamente una serie de informes en los laboratorios de certificación. Estos informes se adjuntan a los equipos exportados. Es necesario certificarlos en muchos mercados internacionales antes de su instalación en sistemas de red.
Al cumplir con estos estándares de conformidad, se garantiza que estos productos llegarán a los sectores industriales en los que el estrés impulsivo es inevitable.

Conclusión

Revisado comprobador de voltaje de impulso Sigue siendo uno de los dispositivos más útiles para garantizar la fiabilidad del aislamiento de los equipos eléctricos. Los ingenieros extraen información útil sobre fiabilidad modelando las condiciones reales de la sobretensión mediante la configuración precisa de la forma de onda, la conmutación de polaridad, la instalación repetitiva según lo programado y la detección de una avería controlada. Un generador de sobretensiones avanzado, junto con el apoyo de diagnósticos auxiliares y el control de la influencia ambiental, garantiza una forma predictiva de detección de fallas en lugar de una resolución reactiva. Esto garantiza el funcionamiento fiable de transformadores, cuadros de distribución, máquinas rotativas, pararrayos y sistemas de cables durante su vida útil, evitando averías catastróficas y minimizando el coste de las paradas de mantenimiento.

Etiquetas:SG61000-5