Descarga parcial en transformadores inmersos en aceite: natureza e causas comúns dos niveis excesivos de descarga parcial

01 Introdución

Descarga parcial (PD) en baños de aceite Transformadores de potencia segue a ser un desafío recoñecido a nivel mundial na industria dos transformadores. Numerosos fabricantes sufriron perdas significativas debido a fallos relacionados coas descargas eléctricas.

Poden producirse excedencias de PD durante as probas de fábrica, as inspeccións de terceiros ou nas instalacións dos clientes. Localizar as fontes de PD adoita ser como "atopar unha agulla nun palleiro", o que leva a retraballos que duran días ou incluso meses, o que provoca perdas de calidade substanciais para os fabricantes ou usuarios finais.

Polo tanto, é fundamental diagnosticar cientificamente e identificar rapidamente as causas do exceso de PD.

02 Definición e natureza

Aínda que non existe unha definición oficial, o autor define a PD como:
[Descarga que se produce en posicións localizadas dentro dun transformador que aínda non causou unha rotura inmediata do illamento ou unha descarga eléctrica.]

Os escenarios de PD varían moito, pero comparten unha esencia común:
[Os defectos estruturais, de materiais ou de fabricación no sistema de illamento provocan unha distorsión localizada do campo eléctrico que supera a rixidez dieléctrica nese punto, o que resulta nunha avaría por ionización non penetrante, repetitiva e a microescala.]

En resumo, a natureza da PD reside na concentración localizada do campo eléctrico que excede a intensidade do campo inicial da PD.

03 Causas principais

Baseándose nos mecanismos de PD, calquera factor que cause campos eléctricos localizados excesivos pode desencadear excedencias de PD.

3.1 Localizacións de PD
A PD pode ter a súa orixe en:

Buchas

 

Cambiadores de tomas OLTC/DETC

 

Clientes potenciais

 

Enrolamentos

 

Compoñentes de conexión a terra

 

Superficies de illamento/defectos internos

 

Aceite de transformador

Sitios máis vulnerables:Baleiros de aire no illamento sólido ou burbullas de gas no aceite.
Razón:Baixo tensión, a intensidade do campo eléctrico é inversamente proporcional á constante dieléctrica (ε).

Illamento de papel ε ≈ 4,4

 

Baleiros de aire ε ≈ 2,0
→ Os baleiros de aire experimentan unha intensidade de campo ≈2,2 veces maior.
Con baixa resistencia á ruptura (CA ≈2 kV/mm), os baleiros/burbullas convértense en puntos débiles para o inicio da PD.

3.2 Tipos de PD
Tipos comúns de PD en Transformador mergullado en aceites:

Descarga de burbullas de gas

 

Descarga inducida por humidade(illamento húmido)

 

Descarga de eléctrodo afiado(puntas de eléctrodos de alta tensión/terra)

 

descarga de potencial flotante

 

Descarga de fenda de aceite en forma de cuña

 

Descarga de partículas metálicas/contaminantes

 

Defectos adhesivos(cola excesiva/de mala calidade nas placas de suxeición/anelas finais)

Información clave:

As excedencias de PD raramente están relacionadas co deseño (≈0,5 % de probabilidade).
Máis do 95 % derivan de defectos de material, proceso ou fabricación.

Xustificación:Cando as sobretensións (LI, LIC, SI, LTAC) se converten a unha tensión soportada de frecuencia industrial equivalente de 1 minuto (Conversión DIL), todos superan a tensión de proba de sobretensións de potencia (IVPD). O illamento principal/lonxitudinal está deseñado para o escenario de sobretensións máis alta.

Non.	Tipo de PD	Localización	Mecanismo	Casos comúns
1	Descarga de eléctrodo afiado	Pezas de fixación, tanque, casquillo ascendente, terminais de engaste de chumbo	Radio de curvatura pequeno → alta densidade de carga → concentración de campo extrema	Parafusos sen protección preto de eléctrodos de alta tensión; bordos afiados na protección magnética
2	Descarga de burbullas/baleiro de gas	Burbullas no aceite / baleiros no illamento sólido	Constante dieléctrica baixa (ε≈1) → tensión de campo elevada + resistencia á ruptura baixa (2 kV/mm)	Baleiro incompleto; recheo rápido de aceite; adhesivo excesivo/deficiente nos aneis finais/esferas ecualizadoras
3	Descarga inducida por humidade	Enrolamentos, illamento do núcleo, condutores	A humidade reduce a resistencia dieléctrica nun 60-70 %	Secado inadecuado do núcleo; sobreexposición ao aire ambiente durante a montaxe
4	Descarga de potencial flotante	Cartón prensado, soportes de chumbo, derivacións magnéticas	Acumulación de carga → pulso de descarga repentina	Blindaxe magnética sen conexión a terra; aneis electrostáticos mal conectados
5	Descarga de contaminantes	Auga/fibras/partículas metálicas no aceite	A distorsión do campo + a auga aumenta a tensión do campo 2,9×	Filtración de aceite inadecuada; núcleo contaminado; entrada de humidade

04 Perspectivas

Comprender os tipos, mecanismos, localizacións e estudos de casos comúns de PD é esencial para unha resolución de problemas específica.

Combinado cos principios de conexión de transformadores, o deseño estrutural, as características da forma de onda de PD, a localización da polaridade e as probas de diagnóstico, este coñecemento permite unha rápida identificación da causa raíz e minimiza as perdas de calidade.