Comparación de las cuatro tecnologías principales de detección de descargas parciales: análisis profundo de principios, ventajas y aplicaciones

En el campo del mantenimiento de seguridad de equipos eléctricos de alta tensión, la detección de descargas parciales (DP) desempeña un papel fundamental como sistema de alerta temprana. Dado que las redes eléctricas globales exigen una mayor fiabilidad de activos clave como transformadores y reactores, dominar tecnologías precisas y eficientes de detección de DP se ha convertido en un consenso en la industria. Esta guía ofrece un análisis detallado de los cuatro métodos de detección internacionales más comunes: el método de corriente pulsada (norma IEC 60270), el método ultrasónico (emisión acústica), el método de ultraalta frecuencia (UHF) y el método de tensión transitoria de tierra (TEV), lo que le ayudará a desarrollar una estrategia científica para la gestión del estado de sus equipos.

Contenido

1. Método de corriente pulsada (método estándar IEC 60270): el estándar de referencia

●Principio básico: inducción electromagnética para captura cuantitativa
 El método de corriente de pulso se adhiere a la norma IEC 60270                         estándar internacional y es el punto de referencia para PD   cuantificación. Este método detecta pulsos de corriente transitorios.  Causadas por descargas parciales al conectar una impedancia de detección de precisión (Zm) en serie con el cable de tierra del equipo o el condensador de acoplamiento (Ck). Cuando se produce una descarga dentro del aislamiento, la rápida migración de carga genera un cambio repentino de corriente (di/dt).●Según la Ley de Inducción Electromagnética de Faraday:

V(t) = M × di/dt

Aquí, V(t) es el voltaje transitorio a través de la impedancia de detección y M es el coeficiente de inductancia mutua del circuito de medición.

Utilizando un sistema de adquisición de alta velocidad para registrar la forma de onda V(t), se puede calcular con precisión la carga aparente (Q):

Q = ∫i(t)dt ≈ (1/R) × ∫V(t)dt

donde R es el componente resistivo de la impedancia de detección

Análisis en profundidad de las ventajas y limitaciones

2. Método ultrasónico (emisión acústica): el experto en localización de ondas mecánicas

●Principio básico: Seguimiento de las trayectorias de propagación de las ondas acústicas
Las descargas parciales generan microexplosiones que producen vibraciones mecánicas (20 kHz-300 kHz). Los sensores piezoeléctricos ubicados en la superficie del equipo captan estas señales. El sistema utiliza la Diferencia de Tiempo de Vuelo (TOFD) para la localización 3D.

∆t = (d1 - d2)/v

 Aquí, v es la velocidad de la onda en el medio (~1400 m/s en aceite, ~2400 m/s en epoxi)

∆t es la diferencia horaria de llegada entre sensores.

Análisis en profundidad de las ventajas y limitaciones

3. Método de ultraalta frecuencia (UHF): la onda electromagnética «rayos X»

●Principio básico: Captura de señales electromagnéticas en la banda de GHz Pulsos

La PD genera pulsos de corriente pronunciados (tiempo de subida <1 ns),                emitiendo ondas electromagnéticas de 300 MHz a 3 GHz. Los sensores UHF integrados (por ejemplo, antenas espirales de Arquímedes) dentro de los equipos (por ejemplo, tanques de transformadores, cámaras GIS) detectan estas señales.

Análisis en profundidad de las ventajas y limitaciones

4. Método de Tensión Transitoria de Tierra (TEV): La Solución Rápida para el Diagnóstico Externo

●Principio básico: Acoplamiento electromagnético en interfaces metálicas
Las descargas parciales cerca de blindajes conectados a tierra inducen voltajes transitorios de nanosegundos en superficies metálicas. Las sondas capacitivas detectan estos voltajes transitorios de tierra (normalmente <1 V):

V_tev = k × (dQ/dt) × Z_c

      Aquí, k es el coeficiente de acoplamiento

 Z_c es la impedancia de onda superficial (80-150Ω).

Análisis en profundidad de las ventajas y limitaciones

Matriz de decisión tecnológica: factores clave para la compatibilidad de aplicaciones

En resumen

Las mejores prácticas globales (p. ej., CIGRE WG D1.37) muestran que las soluciones de un solo método presentan dificultades en escenarios complejos. Los sistemas líderes ahora adoptan la fusión de datos multimodal:

Corriente de pulso + UHF:Combina cuantificación e inmunidad al ruido (por ejemplo, ABB Guardus).

Ultrasónico + TEV:Permite la localización rápida de PD en cuadros de distribución (por ejemplo, Omron PD-TEV).

Diagnóstico basado en IA:Utiliza IEEE Std C57.104 y aprendizaje automático (por ejemplo, modelos PSO-SVM).

PG&E (EE.UU.) informó que la fusión ultrasónica UHF extendió las advertencias de falla del transformador en 37 días y redujo los costos en un 52%.

Con la estandarización IEC 62478 (UHF) y los avances de la IA en el reconocimiento de patrones de DP, el campo está evolucionando hacia una mayor precisión y diagnósticos más inteligentes. Siga las actualizaciones de la IEEE Dielectrics and Electrical Insulation Society para conocer las últimas tendencias.

La estabilidad de la red global comienza con la detección precisa de descargas microscópicas. Cuando estas cuatro tecnologías forman una red de diagnóstico, cada pulso capturado y onda sonora analizada reescribe el futuro de la confiabilidad eléctrica, sin dejar margen para fallos inesperados.

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