Como detectar descarga parcial?

O que é descarga parcial?

Primeiro, uma rápida recapitulação: a descarga parcial é uma descarga elétrica localizada que preenche apenas parcialmente o isolamento entre os condutores. Pode ocorrer dentro de cavidades em isolamento sólido, ao longo da superfície do isolamento ou em bolhas de gás em isolamento líquido. Se não for controlada, a PD degrada progressivamente o isolamento, levando à falha final.

1. Princípios Fundamentais de Detecção de DP

Todos os métodos de detecção baseiam-se na medição dos fenómenos físicos que a actividade da DP gera:

Pulsos elétricos:O efeito principal é um pulso de corrente rápido em escala de nanossegundos-.

Emissões Eletromagnéticas:O pulso de corrente irradia energia eletromagnética, incluindo sinais de radiofrequência (RF) e alta-frequência.

Emissões acústicas:A descarga cria uma pequena onda de choque, um “clique” audível ou ultrassônico.

Subprodutos químicos-:A PD decompõe materiais de isolamento, liberando gases específicos (como o ozônio) e criando alterações químicas.

2. Métodos de detecção primária

Aqui estão os principais métodos, categorizados pelo fenômeno que detectam.

A. Métodos de detecção elétrica (padrão ouro)

Este é o método mais direto e quantitativo, seguindo a norma IEC 60270.

Como funciona:Mede a carga aparente (em picoCoulombs, pC) dos pulsos de corrente causados ​​pela PD. Um capacitor de acoplamento e uma impedância de detecção formam um circuito para capturar esses pulsos de alta-frequência.

Configurar:

Um capacitor de acoplamento é conectado em paralelo ao objeto de teste.

Uma impedância de medição (Quadripolo) é conectada em série com o capacitor.

Um detector PD especializado mede os pulsos, filtra o ruído e exibe os resultados.

Resultado principal:

Magnitude PD (pC):A carga aparente da descarga.

Fase-Padrão de Descarga Parcial Resolvida (PRPD):Um gráfico que mostra a magnitude e o número da descarga versus o ângulo de fase do ciclo de alimentação CA. Este padrão é como uma “impressão digital” que ajuda a identificar otipode PD (por exemplo, interno, de superfície ou corona).

Prós:

Altamente sensível e quantitativo.

Fornece a medição mais precisa da gravidade da descarga.

A análise PRPD é excelente para diagnóstico de falhas.

Contras:

Requer uma conexão elétrica direta ao aparelho de alta-tensão.

Freqüentemente, é necessário colocar o ativo off-line (teste off-line).

Suscetível a interferências/ruídos elétricos.

B. Detecção de Emissão Acústica/Ultrassônica (AE)

Esse é um método não{0}intrusivo muito popular, especialmente para equipamentos ativos.

Como funciona:Ele usa sensores ultrassônicos (ou sensores de emissão acústica) para detectar ondas sonoras de alta-frequência (normalmente de 20 kHz a 300 kHz) produzidas pelo PD. Como a audição humana atinge cerca de 20 kHz, eles são “ultrassônicos”.

Configurar:

Os sensores são colocados na superfície do equipamento (por exemplo, tanque do transformador, gabinete do quadro).

"Pistolas" ultrassônicas portáteis são usadas para varredura geral.

Vários sensores fixos podem ser usados ​​para monitoramento permanente e para triangular a localização exata da fonte de PD.

Resultado principal:

Nível ultrassônico de dB:A intensidade do som.

Som de "hiss" ou "crack":Muitos dispositivos possuem fones de ouvido para ouvir o sinal ultrassônico heterodinado (-mixado).

Prós:

Excelente paraidentificar a localização físicado PD.

Pode ser usado em equipamentos energizados e energizados (testes on-line).

Imune a interferências elétricas.

Contras:

O som é facilmente atenuado e bloqueado por barreiras sólidas (por exemplo, dentro de um tanque de transformador).

Não é tão eficaz para quantificar a gravidade (pC) da secreção.

O ruído acústico de fundo pode ser um problema.

C. Detecção de transformador de corrente de alta-frequência (HFCT/RFCT)

Este é um dos métodos mais comuns para monitoramento on-line de cabos, painéis e transformadores.

Como funciona:Uma braçadeira-no sensor HFCT é colocada ao redor do fio terra ou da bainha do cabo. Ele atua como um transformador de corrente sintonizado em altas frequências (normalmente de 100 kHz a 50 MHz), detectando os pulsos de corrente de RF do PD que fluem para o solo.

Configurar:A braçadeira é simplesmente colocada ao redor do condutor. Nenhuma conexão elétrica direta à alta tensão é necessária.

Resultado principal:

Magnitude e fase do pulso PD.

Pode gerar padrões PRPD para análise.

Prós:

Não-intrusivo e fácil de instalar em equipamentos ativos.

Boa sensibilidade e fornece dados resolvidos-de fase.

Excelente para monitoramento de cabos e painéis de distribuição.

Contras:

A sensibilidade depende da localização e da integridade da ligação à terra.

Pode ser afetado por interferência de radiofrequência (RFI).

D. Detecção de Tensão Transiente de Terra (TEV)

Amplamente utilizado para testar painéis-revestidos de metal.

Como funciona:Quando a PD ocorre dentro de um painel-revestido de metal, os pulsos de corrente viajam ao longo das superfícies metálicas internas. Em lacunas ou juntas (como portas), esses pulsos se acoplam à superfície externa, criando uma tensão transitória de terra. Uma sonda TEV mede esta tensão na parte externa do invólucro metálico.

Configurar:Um medidor portátil com uma placa de acoplamento capacitiva é colocado contra a superfície metálica do quadro.

Resultado principal:Magnitude do TEV em milivolts (mV).

Prós:

Muito rápido e simples para triagem de condições de painéis.

Testes on-line-não intrusivos.

Contras:

Fornece uma medida relativa, não um valor pC absoluto.

A calibração e a interpretação podem ser específicas do fabricante-.

Aplicável principalmente a equipamentos-revestidos de metal.

E. Detecção de frequência-alta-(UHF)

O principal método para monitoramento on-line de transformadores de energia e painéis isolados-a gás (GIS).

Como funciona:Os eventos PD emitem ondas eletromagnéticas na faixa de frequência ultra-alta-(300 MHz a 3 GHz). Sensores UHF (internos ou externos) são antenas que detectam esses sinais.

Configurar:

SIG:Os sensores são instalados através de janelas dielétricas ou acopladores no tanque GIS.

Transformadores:Os sensores podem ser instalados em válvulas de drenagem ou em portas dedicadas.

Resultado principal:

Amplitude do sinal UHF.

Padrões PRPD para diagnóstico avançado.

Prós:

Extremamente sensível e imune a ruídos externos-de frequência mais baixa.

Excelente para monitoramento online e permanente de ativos críticos.

Pode localizar a fonte usando diferenças de tempo de-de{1}}voo entre vários sensores.

Contras:

Requer equipamento especializado, muitas vezes caro.

A calibração para pC é muito difícil.

A instalação em equipamentos existentes pode ser um desafio.

F. Detecção de Produtos Químicos/Gás

Análise de Gás Dissolvido (DGA):Para transformadores-abastecidos com óleo, a PD produz gases específicos como hidrogênio (H₂) e metano (CH₄). DGA do óleo pode indicar atividade de PD.

Detecção de ozônio:A DP no ar produz ozônio, que às vezes pode ser sentido ou detectado com sensores.

3. Um guia prático passo{1}}a{2}}passo para uma pesquisa básica de DP

Para um técnico começando com um painel ou subestação, uma abordagem comum é:

Planejamento:Revise diagramas unifilares-de equipamentos e dados históricos. Identifique potenciais pontos de acesso de DP.

Triagem inicial (TEV e ultrassom):

Use umMedidor TEVpara digitalizar painéis-de painéis revestidos de metal. Registre os níveis de mV em todas as superfícies acessíveis.

Simultaneamente, use umArma ultrassônicapara ouvir descargas em torno de buchas, terminações de cabos e aberturas de ventilação.

Análise e triangulação de dados:

Se forem encontradas leituras altas, use o sensor ultrassônico para localizar com precisão a origem do som de “clique”. Mova o sensor para encontrar o ponto de intensidade mais alta.

Acompanhamento-/investigação detalhada (se necessário):

Se houver suspeita de uma fonte grave, poderão ser necessários métodos mais avançados.

Teste off-line:Execute um teste elétrico padrão IEC 60270 durante uma interrupção planejada para quantificar o nível de PD em pC.

Monitoramento on-line:Instale sensores HFCT nos cabos de aterramento relevantes para monitoramento contínuo e análise PRPD.

Tabela resumida de métodos