La descàrrega parcial (PD) en transformadors es refereix a un fenomen on es produeix una ruptura dielèctrica localitzada en una petita part del sistema d'aïllament sota estrès d'alta tensió. Aquestes descàrregues no uneixen els elèctrodes sinó que només es produeixen en zones de debilitats d'aïllament. La PD sol ser molt feble i no pot ser detectada pels sentits humans, la qual cosa requereix equips de mesura especialitzats.
Causes de descàrrega parcial en transformadors
Les causes de les descàrregues parcials en transformadors són múltiples, i abasten diversos aspectes:
1. Material i estructura d'aïllament:
Defectes com bombolles, impureses i esquerdes: Aquests defectes perjudiquen el rendiment d'aïllament del material, donant lloc a una descàrrega parcial.
Menor constant dielèctrica de les bombolles: Les bombolles suporten una intensitat de camp elèctric més alta en comparació amb el material d'aïllament adjacent, cosa que les fa més susceptibles a la ruptura i la descàrrega.
Disseny d'estructura d'aïllament poc raonable: L'excés d'intensitat de camp entre capes o girs en transformadors de tipus sec a causa d'un mal disseny pot provocar una descàrrega parcial.
Vores afilades i rebaves: Els components aïllants i metàl·lics amb vores afilades o rebaves poden provocar una concentració local de camp elèctric, provocant una descàrrega parcial.
2. Factors operatius:
Funcionament a llarg termini i variacions de càrrega: Aquests factors provoquen l'envelliment i el desgast dels materials d'aïllament intern del transformador, reduint les seves propietats aïllants i provocant descàrregues parcials.
Sobretensió: La sobretensió en el sistema elèctric, causada per factors externs (com els llamps) o factors interns (com les operacions de commutació), pot superar la tensió de ruptura dels materials, donant lloc a una descàrrega parcial.
3. Factors d'instal·lació i procés:
Processos de fabricació inadequats: Un mal control del buit durant l'assecat, un temps d'assecat inadequat i els requisits de temperatura poden deixar gas residual a les bobines.
Danys a la instal·lació: L'aïllament es pot danyar durant la instal·lació o els períodes llargs d'inactivitat poden augmentar el contingut d'humitat dels materials d'aïllament, afectant els nivells de descàrrega.
Processos de bobinat i muntatge inadequats: Problemes com ara rebaves en cables d'alta i baixa tensió o distàncies inadequades durant el muntatge poden afectar els nivells de descàrrega parcial.
Riscos de descàrrega parcial
Tot i que la descàrrega parcial dels transformadors és localitzada i feble, presenta perills importants a llarg termini, principalment a causa dels danys als materials d'aïllament:
1. Danys directes a l'aïllament: La descàrrega parcial contínua erosiona gradualment l'aïllament, la qual cosa pot provocar una ruptura completa amb el temps. Els efectes electroquímics produeixen gasos reactius com l'ozó i l'òxid nítric, corroent encara més l'aïllament.
2. Calefacció local: La descàrrega parcial genera calor, que pot augmentar la temperatura local del dielèctric, fins i tot provocant carbonització.
Mètodes de detecció de descàrrega parcial
Els mètodes de detecció per a descàrregues parcials inclouen generalment tècniques elèctriques, ultrasòniques i químiques:
1. Mètodes elèctrics: Ús d'oscil·loscopis, detectors de descàrrega parcial o mesuradors d'interferències de ràdio per observar formes d'ona de descàrrega o nivells d'interferència de ràdio.
2. Mètodes ultrasònics: Detectar ones ultrasòniques generades per la descàrrega i convertir aquestes ones en senyals elèctrics per analitzar.
3. Mètodes químics: Analitzar el contingut i els patrons de variació de diversos gasos dissolts en el petroli, comunament conegut com a "anàlisi cromatogràfica".
Mesures preventives per a l'alta parcial
Per evitar els riscos d'abocaments parcials, es poden prendre diverses mesures preventives:
1.Selecció de materials d'aïllament d'alta qualitat.
2. Inspecció i manteniment periòdics: Substitució oportuna de components envellits i molt desgastats.
3. Instal·lació de dispositius de protecció contra sobretensions: Per detectar i suprimir condicions de sobretensió.
4. Instal·lació de dispositius de control de temperatura: Comprovació periòdica dels canvis de temperatura a la superfície del transformador.
Aquestes mesures eviten i mitiguen eficaçment l'aparició de descàrregues parcials, garantint el funcionament segur i estable dels transformadors.
