Seminario Tecnico de Descargas Parciales en Maquinas Rotativas

Código: SemDP

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ANDRÉS TAB ERNERO ERNERO Director de Proyectos de unitronics electric, A n d r é s T a b e r n e ro ro t i e n e 2 0 a ñ o s d e e x p e r i e n c i a en el diseño y fabricación de equipos de medida para máquinas eléctricas rotativas y transformadores de potencia. Es además responsable del área de formación de unitronics electric y ha sido responsable de la instalación de sistemas de monitorización de descargas parciales en varias centrales térm icas convencionales y de ciclo combinado.

PABLO ROJA ROJA S Ha sido jefe de proyecto durante más de 5 años, siendo responsable de las instalaciones de sistemas de Iris Power Engineering en España y Latinoamérica. Con una amplia experiencia principalmente en alternadores hidráulicos, Pablo Rojas se encarga actualmente de dar soporte técnico especialmente a los clientes de habla hispana d e s d e l a s e d e d e I r i s P o w e r e n C a n a dá dá .















Esta documentación es propiedad de UNITRONICS, S.A.U. y no puede ser copiada, fotocopiada, reproducida o trans mitida a terceros bajo ningún tipo de soporte físico o informático si n la debi da aut orizac ión de U NITRONICS, NITRONICS, S.A.U. S.A.U.

La información aportada en este seminario se considera lo más exacta posible. En cualquier caso, UNITRONICS no se hace responsable de daños directos o indirectos producid os por malas i n t e r p r e t a c i o n e s , i m p r e c i s i o ne n e s u o m i s i o n es es e n e l m i s m o .

UNITRONICS, S.A.U. es una compañía certificada ISO9001.















Presentación

Temas

DP00 DP

RECEPC RECE PCIÓN. IÓN. ¿Qué es unit ronic s elec t ric / Iris P ow er? Objet Obje t ivos del seminario. PRES PR ESENTACIÓN. ENTACIÓN. Defini c ion es. Las Desc arg as Parciales: ¿Qué son, como medirlas?. Unidades de medida. Presentac Presentac ión de resultados. Ensayos Off-Lin Off-Lin e. Ensayos On-Line. On-Line. Monit orizaci ón periódi c a. M o n i t o r i za za c i ó n c o n t i n u a . Una historia de éxit o. Interpret ación de los resultados. Las descargas parciales para identificar los diferentes m e c a n i s m o s d e f a l l o. o. Ruegos y Pregunt as. Sorteo.

DP11 DP

DP2 DP2 DP33 DP DP4 DP4 DP55 DP















Seminario de Descargas Parciales en Máquinas Rotativas. 30 Septiembre 2008 / 1 Octubre 2008.

Semi nari o Té cnico d e Descarg Des nar io Descargas carg as Par ciales en M á qui nas Rot at ivas ivas.. arciales Madrid, 30 de Septi Septi embr e de 2008 / 1 de Octub Octub re de 2008

Andrés Tabernero, Boris Batlle Pablo Rojas IRIS POWER 1

Sem in ari o de Des D esca r gas De scar cargas Parcial es es.. P Prr ogr am a. •

Introducción

Unitronics electric, Iris Power. Objetivos del Seminario. •

Las Descargas Parciales:

¿Qué son, como medirlas?. medirlas?. Unidades. Presentación. • •

Ensayos Off-Line Ensayos On-Li ne

Monitorización periódica, monitorización continua. • • • • •

Una histor ia de éxit o.

Almuerzo. La interpretación de los resultados: las descargas

parciales para identificar los diferentes mecanismos de fallo. Ruegos y pregunt as Sort eo libr os
















¿Qu é es UNI TR TRO ONI CS? • •

• •

Unitronics nace en 1963 acercando a España los últimos avances tecnológicos en los sectores eléctrico – electrónico – proceso de datos. Hoy dí a el grupo unitronics consta de 2 empresas:  UNI TRONI TRONI CS COMUNI CAC ACII ONES ONES. Lí der der indiscutido en el sector nacional de las comunicaciones, multimedia, seguridad y teleconferencia. TRONI CS, S.A.U. Lí der  UNI TRONI der nacional en el sector de la instrumentación electrónica, con tres áreas fundamentales:  unitronics electric  unitronics

visión artificial  unitronics telecom. 3

¿Qu é es UNI TR TRO ONI CS, S.A.U.? S.A.U.? • •

UNITRONICS, S.A.U. integra los siguientes elementos en su infraestructura de apoyo al cliente:       

Soporte a la venta. Departamento de Investigación y Desarrollo. Departamento de Mantenimiento. Gestión de Producción. Personal entrenado para Instalaciones. Laboratorio Calibración (con acreditación ENAC en áreas óptica y eléctrica). Formación abierta y a empresas.


















¿Qu é es • •

UNITRONICS,

S.A.U.

unitronics electric • •

? lanza en 2007 la marca para promoción internacional .

representa en España las más reconocidas marcas en el sector eléctrico mundial.

5

¿Qu é es

• •

?

Unitronics electric fabrica desde 1993 equipos de medida para la implementación práctica de mantenimiento predictivo en:


















¿Qu é experiencia t iene ? EXPERI XPERI ENC NCII A DE • •

• • • •

13 años desarrollando equipos de medida para el sector eléctrico. cam po . 12 años de ensayos de cam Desarrollo de programas expertos de diagnóstico y tendencias para máquinas rotativas y transformadores de potencia.

7


Gran experiencia en medidas, problemas de medida, implementación de



















Asociados a los foros internacionales de normalizaci nnormalizaci ormalización: IEEE, CIGRE,…

• •

Colaboración activa en foros internacionales con presentación de papers, experiencias prácticas… 

INSUCON 2006 (Birminghan).



HYDRO 2007 (Granada).



CIGRE 2008 (Parí s). s). 9

¿Qu é es IRIS POWER?

• •

• •

Núcleo de negocio: productos y servicios para medida de descargas parciales en máquinas de 4kV a 28kV. Oficinas: Canadá (~90 empleados),


















• •

Representante exclusivo para España de IRIS POWER que se fusionó con ADWEL (El Cid) en 2006  Distribuimos los productos de ambas.  Realizamos instalaciones de Descargas Parciales.  Impartimos formación sobre sus productos.

• •

Precedentes de este seminario:  Curso impartido por el Dr. Greg Stone ( IRIS POWER) en Mayo de 2005.  Curso impartido por Peter Kantardziski ( ADWEL) en Marzo de 2006. 11

¿Por qu é es estt e sem sem inari o? OBJE OBJETI VOS VOS DEL DEL SE SEMI NARI O • •

Ayudar a ampliar conocimientos básicos en el fascinante mundo de las Descargas Parciales.

















Seminario de Descargas Parciales en Máquinas Rotativas. 30 de Septiembre de 2008 / 1 de Octubre de 2008.

Semi eminari d e Descargas Descargas eminnario arioo Té cnico de Par arcial ciales es en M á qui quinas nas Rot at ivas ivas.. Madrid, 30 de Septi Septi embr e de 2008 / 1 de Octub Octub re de 2008

Defi ni cion es es.. Las Las Des Descarg carg as escargas cargas Parciales: ¿Qu é son, com o son, com m edirl as as? ?. Unidades Unidades / Pres resent ent ac aci i ó ó n . 1

Sem emin in ari o de Des Descargas cargas inari Descargas Parciales. Programa. • • •

Introducción Unitronics electric, Iris Power. Objetivos del Seminario. Las Descargas Parciales: ¿Qué son, como medirlas?. medirlas?. Unidades. Unidades. Presentación. Presentación. Ensayos Off-Line




















DESCARGAS PARCI ALES DESC ALES.. Definiciones. ●

●

●

Las máquinas rot ativas que operan en Alta Tensión tienen conductores expuestos a una AT alterna respecto a tierra (núcleo, chasis, terminal de tierra, etc.). El caso mas sencillo de separación entre conductores de AT y tierra es aire, que precisa de grandes distancias para evitar que salte arco del conductor a tierra. Estas distancias en aire harían a las máquinas muy grandes y poco eficientes por lo que los fabricantes ponen aislantes de separación, reduciendo reduciendo así las distancias distancias mínimas mínimas para evitar el arco. 3





















El aislamiento aunque no contribuye a crear par en las máquinas rotativas, tiene funciones vitales que incluyen: 1) Proporcionar la rigidez dieléctrica precisa entre las partes activas y tierra, y por tanto optimizar los tamaños en las máquinas (Aire =3kV/mm vs. Aislante=300kV/mm). 2) Facilitar la t ransferencia y elim inación del calor calor al exterior desde las partes activas (pérdidas I 2R en cobre). 3) Contribuir a estabilidad térmica , mecánica y envejecimiento acotados. 5





















¿Y las des desca cargas rgas parciales parciales:: qué t ienen que ver con t odo est est o? Si el aislamiento fuera perfecto; su diseño, su fabricación fabricación,, si no enveje envejeciera ciera,, si no se dañase dañase… … las máquinas reducirían sus problemas a los aspectos mecánicos. El mundo real es bien distinto y los aislamientos están expuestos a diversos mecanismos de degradación… Degradación por mecanismos TEAM . Térmicos, Eléctricos, Ambientales y M ecánicos. 







●

En los existen aislamientos imperfectos discontinuidades de los mismos en las que se generarían descargas parciales.

7




















DESCARGAS PARCI ALES DESC ALES.. ¿Por qu é ocurren?. ¿Por qu é aparecen las DP DP??. La menor constante dieléctrica del medio gaseoso respecto del medio aislante, causa aumento del campo eléctrico en el hueco. El suficiente para ocasionar la perforación dieléctrica, en cuanto exista un electrón disponible superada la tensión de incepción o en cuanto aparezca ionización. DP? ¿ Cual es el efect o de l as DP? Contribuyen a dañar componentes orgánicos del aislamiento. El ozono producido también causa daños.

¿ Por cuanto t iempo? La acción de las DP puede prolongarse por varios años, dependiendo de la tensión nominal, gracias a la mica. 9




















DESCARGAS PARCI ALES DESC ALES.. ¿Có m o m edirlas edirlas??. Las Descargas Parciales producen una serie de efectos físicos inmediatos hacia el exterior: • Transitorio brusco de corriente (emisión conducida). • Emisión electromagnética (emisión radiada). • Ruido normal y ultrasonidos (emisión acústica). • Aumento de temperatura debido a pérdidas. • Medida de las mismas pérdidas (tg δ). • Emisión ultravioleta (emisión luminosa). • Emisión de ozono (cambio químico). Estos efectos físicos nos van a permitir detectar las descargas por distintos métodos que podemos clasificar en directos e indirectos: 11






















DESCARGAS PARCI ALES DESC ALES.. ¿Có m o m edirlas edirlas??. ¿Qué sens ensores ores o captador captador es ut ili za zar? r? •

Transformadores de Radiofrecuencia (HFCT) y Bobinas de Rogowski . Captador inductivo. Muestras de la corriente en alta frecuencia. Las de Rogowski no se saturan ni perforan debido a las grandes intensidades de campo, ya que no tienen materiales

HFC HFCT, tr ansform ador RF. RF.






















DESCARGAS PARCI ALES DESC ALES.. ¿Có m o m edirlas edirlas??. ¿Qué sens ensores ores o captador captador es ut ili za zar? r? •

Ca pa paccitivo itivoss - I ndu nducctivo tivoss . Son antenas de campo cercano y van adheridos a las máquinas, VHF, UHF.

•

SSC (Stator Slot Coupler). Sensores direccionales dentro de ranuras de estator

•

Ópticos. Recogen radiación luminosa UV de la descarga.

Sensores SSC, SSC, a fij ar próximos a las bobinas.






















DESCARGAS PARCI ALES. DESCARGAS ¿Con qu é valor es sse e mi den? valores UNIDADES DE MEDIDA

Se registran diferentes parámetros del pulso: magnitud, pulsos/seg y fase/polaridad •

Magnitud. Tiene una relación directa con el tamaño del hueco o lo que es lo mismo, con la gravedad del daño. 



A

B

B mayor magnitud que A

Se usan las siguientes unidades: miliVoltios (mV). Aplicable a objetos inductivos (medida directa). picoCulombios (pC). Aplicable para objetos capacitivos. Requiere calibración calibración para cada objeto objeto de medida. Representa Representa la carga aparente de DP. Usual en laboratorios de ensayo/fábricas.






















DESCARGAS PARCI ALES. DESCARGAS ¿Con qu é valor es sse e mi den? valores UNIDADES DE MEDIDA

•

Pulsos por se segund gund o (pps). Conteo de

pulsos en la unidad de tiempo. Tiene una relación directa con la cantidad de huecos o lo que es lo mismo, con la extensión del daño.

A

B






















DESCARGAS PARCI DESCARGAS PARCI ALES. ALE AL ES. Prese resent nt ac aciones iones de rresult esult es ult ados

MODOS DE PRESENTACIÓN (2D) Gráfica 2D (pps vs. mV) = Conteo de pulsos (pulsos/segundo) como función de magnitud (mV) ) s / . o N ( 1000 D P e d s o s l u p e

100

10
























DESCARGAS PARCI DESCARGAS PARCI ALES. ALE AL ES. Prese resent nt ac aciones iones de rresult esult es ult ados MODOS DE PRESENTACIÓN (2D) Valores calculados NQN = (Normalized Quantity Number) área bajo curva pps vs. mV. Hay NQN+ y NQN-.
























DESCARGAS PARCI DESCARGAS PARCI ALES. ALE AL ES. Prese resent nt ac aciones iones de rresult esult es ult ados MODOS DE PRESENTACIÓN (2D) Valores calculados Qm
























Semi nari o Té cnico d e Descarg Des nar io Descargas carg as Par ciales en M á qui nas Rot at ivas ivas.. arciales
























ENSAYOS OFF- LINE MODOS DE ENSAYO DE DP Off-Line.

Se utiliza una fuente de tensión (ej.
























ENSAYOS OFF- LINE Procedim ient o de ensayo ff - Line seg ú n I EC ensayo O ensayo Off 60034 - 2 7/ 7 / 2 00 0 0 6. 6.

•

Circuito de ensayo. ensayo .

































































































































































































































































































































































































































































































































DESCARGAS PARCI ALES DESC ALES.. Diagn ó stico. FACTORES QUE AFECTAN EL REGISTRO DE DP. • Tensión del estator (su aumento incrementa mucho las DP). Menos probabilidad en neutro que en fase. • Presión del gas (el aumento de presión del hidrógeno reduce mucho las DP). • Humedad (el aumento de humedad reduce las DP por fugas eléctricas superficiales). • Temperatura bobinados (si hay delaminación, al aumentar la temperatura caen las DP al encoger los huecos con la dilatación de los componentes). • Carga de la máquina (si las barras están sueltas en el slot, slot, el aumen aumento to de carga carga aume aumenta ntará rá las fuerz fuerzas as magnéticas en ellas, aumentando las DP). 27

DESCARGAS PARCI ALES DESC ALES.. Diagn ó stico. RESUMEN DE CRITERIOS DE DIAGNÓSTICO DP. Descargas Des cargas en l a Depende zona de carga

Salida paquete magnético En ranura En muro aislante Interfase cobre/aislamiento

Depende de Polaridad temperatura predominante

No

Positiva

Sí No

Positiva Ninguna

Sí

Negativa
















DESCARGAS PARCI ALES DESC ALES.. Diagn ó stico. ¿QUÉ APORTA APORTA LA FASE FASE?. hacemos emos si Qm Qm y NQN NQN nos nos indic indican an • ¿Qué hac problemas? , Se hace preciso trabajar con la fase. Guard correlacionan • Los analizadores port áti les y Guard mV y pps con la fase. Esta correlación nos indica en qué lugar del ciclo ciclo de red red se produc producen en las descar descargas gas para cada fase de la máquina.

29

DESCARGAS PARCI ALES DESC ALES.. Diagn ó stico. ¿QUÉ APORTA APORTA LA FASE FASE?.

•

Descargas Des cargas “ clásica clásicass ” 

•

En los casos habituales, los pulsos se agrupan en posiciones posiciones de fase fase definida definidas: s: 45º y 225º (en ranura) ranura)..

Descargas Des cargas “ no clás clásicas” icas” 











Descargas fase-fase (en cabezas de bobina). Acoplamiento entre fases. Pulsos de excitación estática. Posibles conexiones sueltas. Arco al aire o en interfaces semiconductora / de gradiente. Combinaciones entre los mecanismos anteriores.
















DESCARGAS PARCI ALES DESC ALES.. Diagn ó stico. ACCIONES A TOMAR TOMAR TRAS INTERPRETACI INTERPRETACIÓN. ÓN. • Máquina en buen estado , no se hace nada conscientemente, confianza y seguridad en la máquina. • Máquina con problemas , se debería seguir investigando para corroborar el tipo de deterioro del aislamiento indicado por las DP: 







Ensayos de tip-up para buscar delaminación interna. Inspección de presión de cuñas / inspección visual de descargas de ranura o barras sueltas. Inspección visual de descargas en cabezas de bobina. Ensayo EDA buscando contaminación, humedad, envejecimiento… 31

Sem emin in ari o de Des Descargas cargas inari Descargas Parciales. Programa. • • • • • • • • •

Introducción Unitronics electric, Iris Power. Objetivos del Seminario. Las Descargas Parciales: ¿Qué son, como medirlas?. medirlas?. Unidades. Presentac Presentación. ión. Ensayos Off-Line Ensayos On- Line Monitorización periódica, monitorización continua. Una histor ia de éxit o. Almuerzo. La interpretación de los resultados: las descargas parciales para identificar los diferentes mecanismos de fallo. Ruegos y pregunt as Sort eo libr os os..
















RUEGOS Y PREGUNTAS • • •

GRAC GRACII AS A TODOS POR VUESTRA ASISTENCIA. ESPERAMOS QUE ESTE SEMINARIO OS HAYA SIDO DE UTI LI DAD PARA VUES VUESTRO TRABAJ TRABAJO O. ¿HAY PREGUNTAS EN RELACIÓN AL SEMINARIO EN QUE OS PODAMOS AYUDAR?.

? •

SI MAS ADELANTE OS SURGEN INQUIETUDES O PREGUNTAS, AL FINAL OS DAMOS LOS DATOS DE CONTACTO. 33

Sem emin in ari o de Des Descargas cargas inari Descargas Parciales. Programa. • • • • • • • • •

Introducción Unitronics electric, Iris Power. Objetivos del Seminario. Las Descargas Parciales: ¿Qué son, como medirlas?. medirlas?. Unidades. Presentac Presentación. ión. Ensayos Off-Line Ensayos On- Line Monitorización periódica, monitorización continua. Una histor ia de éxit o. Almuerzo. La interpretación de los resultados: las descargas parciales para identificar los diferentes mecanismos de fallo. Ruegos y pregunt as Sort eo libr os os..
















SORTEO SORTE O DE LI BROS • “Electrical “Electrical Insula Insulation tion for Rotat Rotating ing Machine Machines. s. Design, Design, Evaluation, Aging, Testing, and Repair”. Wiley Inter-Science. Greg C. Stone, Edward A. Boulter, Ian CUlbert, Hussein Dhirani (2004).

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CONTA ONTAC CTO COM COME ERC RCII AL

http:/ / ww w.unitronics-ele w.unitronics-electric. ctric.es es// index_es index_españa paña.htm .htm

Contactos comerciales: Bor Boris Batl Batlle le:: Direc irecto torr com comeerci rcial unit unitro roni nics cs elec electr tric ic Domingo Ol Oliva: Técnico comercial Esther Díaz-Caneja: Té Técnico comercial

bbat bbatllllee@uni @unitr tron onic ics. s.ees [email protected] [email protected]

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