ES2303067T3 - Dispositivo de medicion y procedimiento para la localizacion de una descarga parcial. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de medición para la localización de una descarga parcial en una varilla conductora (3) con un aislamiento exterior eléctrico de una máquina dinamoeléctrica (1), en que están configurados un primer sensor (5) y un segundo sensor (6) para la detección de las señales que provienen de la descarga parcial y se extienden a lo largo de la varilla conductora (3), en el que el primer sensor (5) está configurado para la emisión de una primera señal de salida de descarga parcial (42) que reproduce un primer momento de detección y está aplicada al primer sensor (5), y el segundo sensor (6) está configurado para la emisión de una segunda señal de salida de descarga parcial (43) que reproduce un segundo momento de detección y está aplicada al segundo sensor (6), ambos están dispuestos entre sí a una distancia (1) sobre la varilla conductora (3) y la primera señal de salida de descarga parcial (42) y la segunda señal de salida de descarga parcial (43) son suministradas a una unidad de evaluación (44), configurada para la localización de la descarga parcial sobre la varilla conductora (3), asimismo, el sensor (5, 6) está configurado para detectar descargas parciales, asimismo, un electrodo conductor eléctrico (23) configurado como una hoja (23) con una cara anterior (35) y una cara posterior (36), en que, sobre la cara anterior (35), se aplicó una aislamiento exterior (24), y en el electrodo (23) están dispuestos dos cables coaxiales (26) configurados como conectores (25), y en la cara posterior (36) está sujeto un dieléctrico (27) del electrodo (23), y un electrodo con rejilla de protección (31) está sujeto con el dieléctrico (27) mediante un adhesivo de transferencia (28), caracterizado porque el dieléctrico (27) está formado por una espuma de polietileno con poros cerrados, libre de hidrocarburo clorofluorado.
Description
Dispositivo de medición y procedimiento para la
localización de una descarga parcial.
La presente invención comprende un dispositivo
de medición y un procedimiento para la localización de una descarga
parcial en una varilla conductora con un aislamiento exterior
eléctrico de una máquina dinamoeléctrica, así como un sensor para
determinar las descargas parciales.
A causa de las modificaciones en el mercado
eléctrico que se están implementando y las que se esperan a corto
plazo, para las empresas proveedoras de energía eléctrica es
deseable la generación y la distribución de energía eléctrica con
costos optimizados y sin interrupciones. En este caso, son
especialmente importantes los generadores, cuya detención origina
costos financieros elevados, de modo que existe un interés creciente
en incrementar la fiabilidad del funcionamiento.
Motores, generadores y similares presentan
típicamente un rotor alojado rotatoriamente en un núcleo del
estator. El núcleo del estator presenta arrollamientos del estator
que consisten en haces aislados de conductos conocidos como
varillas del estator, embutidas en ranuras del núcleo del
estator.
Los conductores de alta tensión en general están
aislados. El aislamiento que rodea a dicho conductor de alta
tensión se deteriora con el tiempo. Debido a este deterioro del
aislamiento o de las cualidades del aislamiento, puede provocarse
parcialmente una actividad de descarga dentro del aislamiento. Esta
actividad de descarga deteriora, además, las propiedades del
aislamiento. Se pueden originar daños a través de descargas
limitadas localmente como consecuencia de la sobreelevación de la
intensidad del campo en el medio aislante. Estas descargas dañan el
aislamiento a largo plazo. Un incremento en el deterioro del
aislamiento provoca una actividad de descarga parcial que se hace
más fuerte, lo cual, a su vez, acelera el deterioro del
aislamiento.
Eventualmente, un conductor aislado que sufre la
actividad de descarga parcial debe ser reemplazado para evitar o
corregir fallas o la detención de los arrollamientos del estator.
Para ello, el motor o generador debe ser apagado y desarmado. Esto
es un proceso costoso y que lleva mucho tiempo. Por ello es
ventajoso si se puede determinar con anterioridad el estado del
aislamiento en los arrollamientos del estator, para predecir si
será necesaria, y aproximadamente cuándo será necesaria una
reparación, de modo que la reparación se pueda llevar a cabo de
modo ordenado y organizado antes de que se presente la falla o el
malfuncionamiento, y se realice en el momento más adecuado respecto
del plan de funcionamiento del motor o generador especial
afectado.
Actividades de descarga parcial pueden ser
comprobadas con diferentes métodos, especialmente a través de
métodos químicos, acústicos o eléctricos. En el caso de conductores
extensos espacialmente, como los implementados en generadores y
motores, en su recorrido del punto de origen al punto de medición,
los impulsos de descargas parciales se deforman notablemente, se
amortiguan y se superponen con señales de descargas parciales
reflejadas y señales parásitas, de modo que sólo en pocos casos, y
con un costo de medición y de tecnología de cálculo elevado es
posible una localización de una fuente de descarga parcial o la
separación de descargas parciales y señales parásitas.
La detección y la evaluación de descargas
parciales en disposiciones extensas espacialmente, como generadores
o artefactos de alta tensión similares frecuentemente están unidos a
grandes dificultades debido a la deformación de las señales de
descarga parcial originadas por las propiedades de amortiguación
características, así como por la superposición de señales parásitas
externas.
Un procedimiento para la localización de
descargas parciales está descrito en el artículo "Ein neuartiges
Sensorsystem zur Erfassung von Teilentladungen an gießharzisolierten
Transformatoren" ("Un novedoso sistema de sensores para la
detección de descargas parciales en transformadores aislados por
resina de moldeo", de Peter Werle, Volker Wasserberg, Hossein
Borsi, Ernst Gockenbach, Schering-Institut für
Hochspannungstechnik und Hochspannungsanlagen (Instituto Schering
de tecnología de alta tensión y plantas de alta tensión),
Universidad de Hanóver, Alemania. Según este artículo, los sensores
configurados para la detección de señales de descarga parcial se
distribuyen a distancias equidistantes sobre un conductor. Una
descarga parcial se extiende desde su punto de origen en ambas
direcciones de la varilla conductora. Los sensores dispuestos más
cerca del punto de origen de la descarga parcial detectan la señal
más pronunciada. A través de una unidad de evaluación unida a todos
los sensores puede determinarse el lugar de la descarga parcial. Es
desventajoso, en este procedimiento, el hecho de que no se
determina el punto exacto de la descarga parcial sino un área entre
dos sensores como punto posible del origen del una descarga
parcial.
Otro procedimiento para la localización de la
descarga parcial en los transformadores y artefactos de alta
tensión similares está descrito en la memoria DE 100 05 540 A1.
Acorde a una teoría de sistema, aquí se posibilita una localización
de la fuente de descarga parcial, a través de un pliegue de la
función de transmisión y las señales de descarga parcial medidas en
bornes exteriores. Esto se lleva a cabo dado que la coincidencia de
las señales de entrada descontadas con la señal de descarga parcial
generada en el verdadero punto de origen es la mayor.
En la memoria DE 689 22 727 T4 se indica otro
procedimiento y un dispositivo para la detección de la descarga
parcial. Aquí, mediante un sensor se determina una señal originada
en una descarga parcial. A través del análisis de la señal se
localiza el punto de origen de una descarga parcial, con una
probabilidad de fallas relativamente elevada.
Otros procedimientos y dispositivos para el
reconocimiento de la descarga parcial están descritas en las
memorias DE 197 58 087 A1 y DE 199 62 834 A1.
El documento US-5530364 A
describe un sistema de medición de descarga parcial basado en dos
sensores dispuestos a cierta distancia. Estos sensores son
flexibles y cada uno conforma esencialmente una bobina exploradora
que se encuentra alrededor del conductor por ser medido. Otros
sistemas de medición de descargas parciales con dos sensores
dispuesto distanciados entre sí se conocen por las memorias
US5814998 A, US2002/014890 A, EP0805355 A y US4570231 A. Los
detalles correspondientes a los sensores de descarga parcial con un
electrodo de medición y un electrodo con rejilla de protección se
conocen de los documentos "A New Sensor System for detecting
partial discharges in operating turbine generators" (Un nuevo
sistema de sensores para detectar descargas parciales en
generadores operadores de turbinas) de H.G. Sedding et al.,
IEEE Transactions on Energy Conversión (Jornadas sobre conversión
del energía, del IEEE -Institute of Electrical and Electronics
Engineers, o Instituto de Ingenieros Electrónicos y Electricistas),
Vol. 6, número 4, 01/12/1991, New York y EP0408813 A.
La invención tiene como objetivo indicar un
dispositivo de medición y un procedimiento con los cuales es posible
localizar una descarga parcial en el caso de una varilla conductora
que presenta un aislamiento exterior eléctrico. Otro objetivo de la
invención es indicar un sensor con el cual se pueden determinar las
descargas parciales.
El objetivo referido al dispositivo de medición
se logra con el dispositivo de medición acorde a la reivindicación
1.
La ventaja del dispositivo de medición consiste
especialmente en que el lugar se determina a través de una medición
del tiempo de propagación. En el punto de origen de la descarga
parcial se origina una señal de descarga parcial que se extiende en
ambas direcciones de la varilla conductora. La señal que se extiende
se registra a través del primer y del segundo sensor. A través de
una medición del tiempo de propagación se determina el punto de
origen de la descarga parcial. Este dispositivo de medición es
bastante independiente de la forma de la señal de descarga parcial.
En el procedimiento de localización de la descarga parcial usual en
general se evalúan las formas de la señal y a partir de ello se
determina el punto de origen. Los resultados de este procedimiento
presentan tasas de error elevadas. En el dispositivo de medición
acorde a la invención no se evalúa una forma de la señal
proveniente de una descarga parcial, sino el momento de la llegada
de la señal proveniente de la descarga parcial en el primer o en el
segundo sensor.
En este caso, se pueden localizar mejor las
fuentes de descarga parcial en varillas conductoras, bobinas
moldeadas o arrollamientos del estator individuales, que a través
de las descargas parciales determinadas mediante la comparación de
amortiguación.
Dado que no se lleva a cabo un palpamiento
mecánico de la varilla conductora, los tiempos de medición son más
cortos que en el caso de mediciones con sensores ultrasónicos.
Entre otros, se pueden lograr avances en el caso
del control de calidad de generadores completamente impregnados.
Las varillas conductoras pueden ser revisadas
para detectar puntos débiles locales. Por ello es posible evaluar
si las varillas conductoras más viejas pueden utilizarse en
generadores nuevos. Además es posible realizar un pronóstico sobre
la vida útil restante de las varillas conductoras más viejas. Otra
ventaja es que la localización de una fuente de descarga parcial se
puede llevar a cabo en una ranura individual.
El primer o segundo sensor puede ser aplicado
directamente a la varilla conductora, de ese modo la primera o la
segunda señal de salida de descarga parcial no se deforma a causa de
los recorridos de extensión largos (múltiples ranuras, conexiones
frontales, conexiones y pasos). Por ello es posible una localización
más exacta.
Del mismo modo es posible una extracción rápida
y sin peligro del primer o del segundo sensor.
En un acondicionamiento ventajoso la unidad de
evaluación presenta una unidad de evaluación con una primera señal
de entrada de diferencia temporal, una segunda señal de entrada de
diferencia temporal y una salida de diferencia temporal. A la
primera entrada de señal de diferencia temporal le es aplicada a la
primera señal de salida de descarga parcial, y a la segunda entrada
de señal de diferencia temporal, la segunda señal de salida de
descarga parcial. La unidad de evaluación está configurada de modo
tal que se determina una diferencia temporal entre la llegada de la
primera señal de salida de descarga parcial del primer sensor a la
unidad de diferencia temporal y la llegada de la segunda señal de
salida de descarga parcial del segundo sensor a la unidad de
diferencia temporal y está aplicada como señal de salida de
diferencia temporal a la salida de diferencia temporal. La unidad
de evaluación presenta un elemento de cálculo con una entrada de
cálculo, a la cual es aplicada la señal de salida de diferencia
temporal, diseñada de modo tal que se calcula un valor de
localización de descarga parcial, que indica el punto de origen de
la descarga parcial sobre la varilla conductora.
Ventajosamente, la unidad de evaluación está
configurada para la determinación del valor de localización de
descarga parcial acorde a la ecuación 11 = (1 + v \Deltat)/2, en
que 1 es la distancia entre el primer y el segundo sensor, 11 es la
distancia desde el punto de origen de la descarga parcial hasta el
punto medio entre el primer y el segundo sensor, v es la velocidad
de expansión de la descarga parcial, y \Deltat es la diferencia
temporal.
\newpage
Con la medida de determinar el valor de
localización de descarga parcial con la ecuación nombrada
anteriormente, se presenta un dispositivo de medición que tiene
sólo un parámetro que se determina durante un procedimiento de
medición.
El dispositivo de medición puede ser aplicado en
un generador o en un transformador.
En configuraciones ventajosas de la invención,
el primer o el segundo sensor actúan como sensor capacitivo; el
primer o el segundo sensor como sensor inductivo; el primer o el
segundo sensor como sensor de tensión longitudinal.
En general, los sensores inductivos toman un
componente magnético de ondas transversales electromagnéticas que
se extienden alrededor de la varilla conductora. Los sensores
capacitivos toman un componente eléctrico de las ondas
transversales electromagnéticas. Los sensores de tensión
longitudinal toman una tensión que cae a causa de una corriente en
una onda electromagnética en una capa conductora de alta impedancia
(protección contra efluvios exteriores).
El objetivo orientado al procedimiento se logra
a través de un procedimiento para la detección y la localización de
una descarga parcial en una varilla conductora que presenta un
aislamiento exterior eléctrico de una máquina dinamoeléctrica, para
ello se colocan, a cierta distancia entre sí sobre la varilla
conductora, un primer sensor y un segundo sensor para la detección
de las señales que se extienden a lo largo de la varilla conductora
y que provienen de la descarga parcial, y el primer sensor provee
una primera señal de salida de descarga parcial a una unidad de
evaluación y el segundo sensor provee una segunda señal de salida de
descarga parcial a la unidad de evaluación, y con la unidad de
evaluación mediante la distancia y la llegada a tiempo de la
primera señal de salida de descarga parcial y la segunda señal de
salida de descarga parcial se determina el punto de origen de la
descarga parcial.
Las ventajas de esto se obtienen, como ya ha
sido mencionado, en el dispositivo de medición.
El objetivo que respecta al sensor se logra
configurando un electrodo conductor eléctrico como una hoja con una
cara anterior y una cara posterior, en que, sobre la cara anterior,
se aplicó una aislamiento exterior, y en el electrodo están
dispuestos dos cables coaxiales configurados como conectores, y en
la cara posterior está sujeto un dieléctrico del electrodo, y un
electrodo con rejilla de protección está sujeto con el dieléctrico
mediante un adhesivo de transferencia.
La ventaja del sensor consiste especialmente en
que las señales de las descargas parciales pueden ser tomadas
claramente y sin adulteración. Además, el sensor está configurado de
tal modo que se puede aplicar en puntos de difícil acceso.
En un acondicionamiento ventajoso, el electrodo
es elaborado a partir de un material elástico. De ese modo se evita
el peligro de rotura del sensor.
En otro acondicionamiento ventajoso, el
electrodo se elabora a partir de folio adhesivo de cobre laminado.
A través de de la elección adecuada del folio adhesivo de cobre
laminado se reduce el tamaño de la forma constructiva. Por otro
lado, el folio adhesivo de cobre laminado es elástico y por ello se
minimiza una destrucción del sensor por rotura.
En un acondicionamiento ventajoso, el electrodo
está formado por un compuesto estratificado de polimida y cobre
laminado. A través de de la elección adecuada de polimida y cobre
laminado también se influye en el tamaño del sensor. De este modo,
el tamaño del sensor puede ser minimizado. Por otro lado, el
compuesto estratificado de polimida y cobre laminado es un material
elástico, por lo que se minimiza el peligro de rotura del
electrodo.
En otro acondicionamiento ventajoso, el
aislamiento exterior consiste en los materiales polietileno de baja
presión o polipropileno. Con el polietileno de baja presión o el
polipropileno se presentan materiales resistentes a la rotura y muy
delgados. De este modo se obtiene un incremento de la vida útil del
sensor.
En un acondicionamiento ventajoso el dieléctrico
está formado por una espuma de polietileno con poros cerrados libre
de hidrocarburo clorofluorado. Con la elección de la espuma de
polietileno con poros cerrados libre de hidrocarburo clorofluorado
se propone un material sobre el cual, en el estado montado, se
pueden ejercer fuerzas exteriores. La espuma de polietileno es
elástico y puede ser extendido o presionado en diferentes
direcciones, sin que la espuma de polietileno pierda sus cualidades
como dieléctrico.
En otro acondicionamiento ventajoso el electrodo
con rejilla de protección presenta resina epoxi de fibra de vidrio
recubierta con cobre. La resina epoxi de fibra de vidrio recubierta
con cobre es flexible y posee, al mismo tiempo, una buena capacidad
de conducción eléctrica. La aplicación de este material como
electrodo con rejilla de protección en un sensor expuesto a fuerzas
exteriores en su estado montado, es ideal.
El electrodo con rejilla de protección presenta,
convenientemente, un espesor de 0,30 mm a 0,60 mm, esencialmente de
0,48 mm.
Para incrementar la exactitud de la medición se
divide el electrodo en dos. El sensor se aplica como sensor
capacitivo; como sensor inductivo; o como sensor de tensión
longitudinal.
A partir de las descripciones y las figuras se
describen los ejemplos de ejecución. A su vez, los componentes
identificados con las mismas referencias poseen el mismo modo de
funcionamiento.
Se muestra:
Figura 1 un recorte muy simplificado de una
carcasa del estator de un generador;
Figura 2 una representación de un principio de
medición;
Figura 3 la representación de una señal
detectada;
Figura 4 la representación de una señal
evaluada;
Figura 5 la representación de una parte de una
señal;
Figura 6 la representación de una parte de una
segunda señal;
Figura 7 la vista en planta de un sensor;
Figura 8 el dibujo seccional de un sensor;
Figura 9 el dibujo seccional de un sensor en el
estado montado;
Figura 10 la representación de una disposición
de medición;
Figura 11 la representación de un dispositivo de
medición y de una unidad de evaluación.
En la figura 1 está representado un recorte
simplificado de una máquina dinamoeléctrica 1. Bajo la denominación
máquina dinamoeléctrica se debe entender un transformador o un
generador. Un rotor no representado rota alrededor de un eje de
rotación en una carcasa del estator 2. En la carcasa del estator 2
están montadas varillas conductoras 3 que presentan aislamiento
externo eléctrico. Un sensor 5, 6 está colocado en el extremo de la
varilla conductora 3.
En la figura 2 está representada una disposición
de medición muy simplificada. Un primer sensor 5 y un segundo
sensor 6 se aplican sobre una superficie de la varilla conductora 3.
El primer sensor y el segundo sensor están configurados para la
detección de las señales que provienen de la descarga parcial y se
extienden a lo largo de la varilla conductora 3. El primer sensor 5
está configurado para la emisión de una primera señal de salida de
descarga parcial 42 que reproduce un primer momento de detección y
está aplicada al primer sensor 5. El segundo sensor 6 está
configurado para la emisión de una segunda señal de salida de
descarga parcial 43 que reproduce un primer momento de detección y
está aplicada al segundo sensor 6. En el punto de origen 7 sobre la
varilla conductora 3 se origina una descarga parcial como
consecuencia de un aislamiento defectuoso. La descarga parcial se
extiende, por un lado, en dirección al primer sensor 5 y por el
otro, en dirección al segundo sensor 6. El primer sensor 5 y el
segundo sensor 6 están aplicados a una distancia 1 entre sí sobre
la varilla conductora 3.
La primera señal de salida de descarga parcial
42 y la segunda señal de salida de descarga parcial 43 se
suministran en una unidad de evaluación 44 no representada en mayor
detalle en la figura 2. La unidad de evaluación 44 está configurada
para la localización de la descarga parcial sobre la varilla
conductora 3.
En la figura 11 se puede ver una representación
del dispositivo de medición y de la unidad de evaluación 44. La
unidad de evaluación 44 presenta una unidad de diferencia temporal
45 con una primera entrada de señal de diferencia temporal 47, una
segunda entrada de señal de diferencia temporal 48 y una salida de
diferencia temporal 49. A la primera entrada de señal de diferencia
temporal 47 le es aplicada a la primera señal de salida de descarga
parcial 42, y a la segunda entrada de señal de diferencia temporal
48, la segunda señal de salida de descarga parcial 43.
La unidad de evaluación 44 determina una
diferencia temporal entre la llegada de la primera señal de salida
de descarga parcial 42 del primer sensor 5 a la unidad de diferencia
temporal 45 y la llegada de la segunda señal de salida de descarga
parcial 43 del segundo sensor 6 a la unidad de diferencia temporal
45. El valor de la diferencia temporal está aplicado como señal de
salida de diferencia temporal a la salida de diferencia temporal
49.
La unidad de evaluación 44 presenta un elemento
de cálculo 46 con una entrada de cálculo 50. En la entrada de
cálculo 50 se le aplica una señal de salida de diferencia temporal.
En el elemento de cálculo 46 se calcula un valor de localización de
descarga parcial que indica el punto de origen 7 de la descarga
parcial sobre la varilla conductora 3.
Como se representa en la figura 2, el punto
medio 8 de la varilla conductora 3 está exactamente a 1/2 1 del
primer sensor 5 y del segundo sensor 6. En el ejemplo de ejecución
representado en la figura 2, el punto de origen 7 está alejado del
primer sensor 5 a una distancia igual al largo 12 y del segundo
sensor 6 a una distancia igual al largo 11. La distancia del punto
de origen 7 de la descarga parcial hasta el medio 8 de la varilla
conductora 3 es de \Deltal.
\newpage
Rige la siguiente ecuación:
\Deltal = l1
- l/2 = l/2
-l2
Una señal de descarga parcial originada en el
punto de origen 7 y se extiende en dirección al primer sensor 5 y
del segundo sensor 6, en el caso de una velocidad de expansión
constante v arriba al segundo sensor 6 más alejado, con un retraso
de una diferencia temporal igual a
\Delta \ y =
t1 - t2 = 2\Delta \ l /
v
respecto del primer sensor
5.
La distancia 11 del punto de origen 7 respecto
del segundo sensor 6 asciende a:
L1 = (l + v x
(t1 - t2)) /
2.
La descarga parcial originada en el punto de
origen 7 se encuentra en general en el área de la ranura de un
arrollamiento del estator.
Para el procedimiento de medición es fundamental
un procedimiento adecuado para la medición temporal. Es posible
realizar la medición de manera digital. En la figura 3 está
representada, a modo de ejemplo, la primera la señal de salida de
descarga parcial 42 o la segunda señal de salida de descarga parcial
43 registradas por el primer sensor 5 o el segundo sensor 6. La
coordenada x 10 indicada con una línea de trazo interrumpido en
unidades arbitrarias se debe entender como eje temporal. Sobre el
eje y no representado, se representa una amplitud de la primera 42
o de la segunda 43 señal de salida de descarga parcial. La
representación de la primera 42 o segunda 43 señal de salida de
descarga parcial sobre la coordenada y se aplica con unidades
arbitrarias. Adicionalmente a la primera 42 o segunda 43 señal de
salida de descarga parcial, se representa un valor máximo 11 a
través de una línea con trazo interrumpido.
En la figura 4 está representado el monto de la
señal de salida de descarga parcial 42, 43 representada en la
figura 3 en una representación x-y.
A través de la evaluación del monto de la
primera 42 o la segunda 43 señal de salida de descarga parcial, se
puede considerar un comportamiento oscilatorio de la primera 42 o la
segunda 43 señal de salida de descarga parcial.
Bajo tiempo de llegada 12 se entiende el momento
de la llegada de la señal proveniente de la descarga parcial en el
primer 5 o en el segundo 6 sensor. A través de la representación del
monto de la primera 42 o de la segunda 43 señal de salida de
descarga parcial se puede separar claramente un ruido de la señal 13
de la primera 42 o la segunda 43 señal de salida de descarga
parcial.
El 20% del valor máximo 11 se representa a
través de una línea auxiliar del 20%. La primera 42 o la segunda 43
señal de salida de descarga parcial se evalúa sólo como señal útil
al sobrepasar la línea auxiliar del 20%.
Gracias a la determinación de la línea auxiliar
del 20%, el dispositivo de medición es bastante independiente de un
ruido de fondo de la señal originada en la descarga parcial.
En la figura 5 está representada una parte de la
primera 42 o de la segunda 43 señal de salida de descarga parcial.
El 30% del valor máximo 11 se representa a través de una línea
auxiliar del 30% 16. El 70% del valor máximo 11 se representa a
través de una línea auxiliar del 70% 17. El recorrido de la primera
42 o de la segunda 43 señal de salida de descarga parcial desde un
valor mínimo 19 a un valor máximo 11 se representa mediante una
tangente auxiliar 16. La tangente auxiliar 16 se define con una
línea recta definida por una primera intersección 51, formada por
una intersección entre la primera 42 o la segunda 43 señal de salida
de descarga parcial y la línea auxiliar del 70% 18, y una segunda
intersección 52, formada por una intersección entre la primera 42 o
la segunda 43 señal de salida de descarga parcial y la línea
auxiliar del 30% 17.
En la figura 6 está representado otro
comportamiento temporal de la primera 42 o de la segunda 43 señal de
salida de descarga parcial. En el caso de un ascenso con menor
inclinación de la primera 42 o segunda 43 señal de salida de
descarga parcial eventualmente es difícil determinar una llegada
exacta de la señal originada en la descarga parcial. En este caso
no se puede decir con exactitud cuándo llega la señal. La tangente
auxiliar 16 corta la coordenada x 10 en el tiempo de llegada
auxiliar 21. El tiempo de llegada auxiliar 21 puede ser definido
como el momento de llegada de la señal originada en la descarga
parcial. Gracias a la introducción de la línea auxiliar del 30% y
de la línea auxiliar del 70% 16, se tiene en cuenta el ascenso de
escasa inclinación representado en la figura 6, de la primera 42 o
la segunda 43 señal de salida de descarga parcial y, de ese modo,
se eleva la exactitud de la medición. Por ello es posible
diferenciar entre impulsos de descarga parcial llamativos y
descargas parciales normales condicionadas por el enveje-
cimiento.
cimiento.
\newpage
El primer 5 o segundo 6 sensor está aplicado
como sensor que actúa de modo capacitivo o inductivo o como sensor
de tensión longitudinal sobre la varilla conductora 3.
El dispositivo de medición puede ser aplicado en
un generador o en un transformador.
En las figuras 7, 8 y 9 está representada la
construcción del primer 5 o del segundo 6 sensor. En la figura 7
está representada una vista en planta del primer 5 o del segundo 6
sensor. Como se representa en la figura 8, un electrodo conductor
eléctrico 23 configurado como una hoja con una cara anterior 35 y
una cara posterior 36 se encuentra unido en la cara anterior 35 a
un aislamiento exterior 24. El electrodo 23 se une a través de
conectores 25 con cables coaxiales 26. El primer 5 o segundo 6
sensor representado en la figura 7 está configurado con un total de
cuatro electrodos 23.
En la figura 8 está representado un corte a
través del primer 5 o del segundo 6 sensor. El electrodo 23 está
unido a un aislamiento exterior 24, para evitar caminos cerrados de
tierra entre los sensores 5, 6 y la planta de alta tensión. Un
dieléctrico 27 fabricado a partir de material elástico no conductor
está unido mediante un adhesivo de transferencia 28 a la cara
posterior 36 del electrodo 23. Otro dieléctrico 29 se aplica en una
cara inferior 30 del primer 5 o del segundo 6 sensor.
Un electrodo con rejilla de protección 31 se
aplica en el otro dieléctrico 29. En un acondicionamiento ventajoso,
el electrodo 23 es elaborado a partir de un material elástico. En
otro acondicionamiento ventajoso, el electrodo se elabora a partir
de folio adhesivo de cobre laminado.
Como aislamiento exterior 24 dio buen resultado
la cinta adhesiva usual en el comercio (por ejemplo, con el nombre
comercial TESA). La cinta adhesiva para empaque no es lo
suficientemente resistente a la rotura en sentido perpendicular a
la dirección del arrollamiento, la cinta aislante de PVC tiene una
superficie muy áspera y pegajosa debido al contenido de
ablandante.
En lugar de recubrir el electrodo 23 con una
cinta adhesiva, los electrodos 23 de folio adhesivo de cobre
laminado se pueden pegar sobre una cara interna 9 del aislamiento
exterior 24. Como materiales sen adecuados el polietileno de baja
presión (HD-PE) o el polipropileno (PP). A causa de
la deformabilidad de la superficie lisa y la adherencia del folio
adhesivo de cobre laminado, es adecuado un folio de PET
(Denominación normalizada: F1515, nombre comercial: Hostapan). Los
conectores 25 se sueldan al electrodo 23.
Como dieléctrico 27 se utiliza una espuma de
polietileno con poros cerrados libre de hidrocarburo clorofluorado,
comercializado como material de relleno para envoltorios y como
aislamiento acústico al ruido de choques o pasos. Los cables
coaxiales 26 están pegados en un borde 32 del dieléctrico 27 debajo
del aislamiento exterior doblado 24 mediante un adhesivo de
transferencia 28. El electrodo con rejilla de protección 31 está
fabricado a partir de resina epoxi de fibra de vidrio recubierta
con cobre con un espesor de 0,40 mm a 0,60 mm, preferentemente 0,48
mm. Un espesor total 33 del primer 5 o del segundo 6 sensor es
adaptable, a través de otra capa intermedia de un dieléctrico
adicional no representado aquí en mayor detalle, a la distancia
entre la varilla conductora 3 y un dedo mecánico 34.
En un acondicionamiento ventajoso, el electrodo
23 es elaborado a partir de polimida y cobre laminado.
El electrodo 23 representado en las figuras 8 y
9 está dividido en dos.
En la figura 10 está representado un principio
de medición. El primer 5 o el segundo 6 sensor se acopla a un
transmisor de simetrías 11 a través de tres conductores 37, 38, 39.
El transmisor de simetrías 11 también es conocido con la
denominación "balanced unbalanced transformer", o su
abreviatura "balun". En el transmisor de simetrías 11 se
acopla una unidad de detección 41 para la representación y el
desacople de la primera 42 o la segunda 43 señal de salida de
descarga parcial.
En el caso de sensores capacitivos y sensores de
tensión longitudinal se debe prestar atención a una cifra de
dielectricidad baja. Para adaptar el espesor total 33 del primer 5 o
del segundo 6 sensor a un ancho de ranura, o bien se utiliza el
dieléctrico 27 con el espesor correspondiente o bien se aplica el
otro dieléctrico 29.
El primer 5 o segundo 6 sensor también puede
aplicarse como sensor múltiple. Correspondientemente a la cantidad
de varillas conductoras 3 en una ranura, pueden ser dispuestos
múltiples sensores sobre una varilla conductora 3.
Claims (15)
1. Dispositivo de medición para la localización
de una descarga parcial en una varilla conductora (3) con un
aislamiento exterior eléctrico de una máquina dinamo eléctrica (1),
en que están configurados un primer sensor (5) y un segundo sensor
(6) para la detección de las señales que provienen de la descarga
parcial y se extienden a lo largo de la varilla conductora (3), en
el que el primer sensor (5) está configurado para la emisión de una
primera señal de salida de descarga parcial (42) que reproduce un
primer momento de detección y está aplicada al primer sensor (5), y
el segundo sensor (6) está configurado para la emisión de una
segunda señal de salida de descarga parcial (43) que reproduce un
segundo momento de detección y está aplicada al segundo sensor (6),
ambos están dispuestos entre sí a una distancia (1) sobre la varilla
conductora (3) y la primera señal de salida de descarga parcial
(42) y la segunda señal de salida de descarga parcial (43) son
suministradas a una unidad de evaluación (44), configurada para la
localización de la descarga parcial sobre la varilla conductora
(3), asimismo, el sensor (5, 6) está configurado para detectar
descargas parciales, asimismo, un electrodo conductor eléctrico
(23) configurado como una hoja (23) con una cara anterior (35) y
una cara posterior (36), en que, sobre la cara anterior (35), se
aplicó una aislamiento exterior (24), y en el electrodo (23) están
dispuestos dos cables coaxiales (26) configurados como conectores
(25), y en la cara posterior (36) está sujeto un dieléctrico (27)
del electrodo (23), y un electrodo con rejilla de protección (31)
está sujeto con el dieléctrico (27) mediante un adhesivo de
transferencia (28), caracterizado porque el dieléctrico (27)
está formado por una espuma de polietileno con poros cerrados, libre
de hidrocarburo clorofluorado.
2. Dispositivo de medición acorde a la
reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de
evaluación (44) presenta una unidad de diferencia temporal (45) con
una primera entrada de señal de diferencia temporal (47), una
segunda entrada de señal de diferencia temporal (48) y una salida de
diferencia temporal (49), asimismo, a la primera entrada de señal
de diferencia temporal (47) le es aplicada la primera señal de
salida de descarga parcial (42) y a la segunda entrada de señal de
diferencia temporal (48), la segunda señal de salida de descarga
parcial (43), asimismo, la unidad de evaluación (44) está
configurada de modo tal que se determina una diferencia temporal
entre la llegada de la primera señal de salida de descarga parcial
(42) del primer sensor (5) a la unidad de diferencia temporal (45)
y la llegada de la segunda señal de salida de descarga parcial (43)
del segundo sensor (6) a la unidad de diferencia temporal (45) y
está aplicada como señal de salida de diferencia temporal a la
salida de diferencia temporal (49), asimismo, la unidad de
evaluación (44) presenta un elemento de cálculo (46) con una
entrada de cálculo (50), a la cual es aplicada la señal de salida de
diferencia temporal, diseñada de modo tal que se calcula un valor
de localización de descarga parcial, que indica el punto de origen
(7) de la descarga parcial sobre la varilla conductora (3).
3. Dispositivo de medición acorde a la
reivindicación 2, caracterizado porque la unidad de
evaluación (44) está configurada para la determinación del valor de
localización de descarga parcial acorde a la ecuación 11 = (1 + v
\Deltat)/2, en que 1 es la distancia entre el primer (5) y el
segundo (6) sensor, 11 es la distancia desde el punto de origen (7)
de la descarga parcial hasta el punto medio entre el primer (5) y el
segundo (6) sensor, v es la velocidad de expansión de la descarga
parcial, y \Deltat es la diferencia temporal.
4. Dispositivo de medición acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el primer (5) o
el segundo (6) sensor es un sensor que actúa de modo capacitivo.
5. Dispositivo de medición acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el primer (5) o
el segundo (6) sensor es un sensor que actúa de modo inductivo.
6. Dispositivo de medición acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el primer (5) o
el segundo (6) sensor es un sensor de tensión longitudinal.
7. Aplicación del dispositivo de medición acorde
a una de las reivindicaciones 1 a 6 en un generador.
8. Aplicación del dispositivo de medición acorde
a una de las reivindicaciones 1 a 6 en un transformador.
9. Dispositivo de medición acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el electrodo
(23) está fabricado con un material elástico.
10. Dispositivo de medición acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el electrodo
(23) está fabricado de folio adhesivo de cobre laminado.
11. Dispositivo de medición acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el electrodo
(23) está formado por un compuesto estratificado de polimida y cobre
laminado.
12. Dispositivo de medición acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el aislamiento
exterior (24) está fabricado del material polietileno de baja
presión o polipropileno.
13. Dispositivo de medición acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el electrodo
con rejilla de protección (31) presenta resina epoxi de fibra de
vidrio recubierta con cobre.
\newpage
14. Dispositivo de medición acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el electrodo
con rejilla de protección (31) presenta un espesor de entre 0,30 mm
y 0,60 mm.
15. Dispositivo de medición acorde a una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
electrodo (23) está dividido en dos partes.
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