Serie IDAX de analizadores de diagnóstico de aislamiento

DFR significa respuesta de frecuencia del dieléctrico. La medida también se conoce como FDS (espectroscopia de dominio de frecuencia). DFR es una técnica de medición en la que la capacitancia y las pérdidas (expresadas como factor de disipación/tangente delta o factor de potencia) se miden en varias frecuencias para evaluar el estado de aislamiento en objetos de medida, como transformadores de potencia, bornas y transformadores de equipos.  La tecnología DFR es un procedimiento de medida establecido en laboratorios que, en un esfuerzo innovador de Megger, se ha adaptado para su uso en campo con la gama de equipos IDAX. En transformadores, bornas y transformadores de equipos, los problemas solo son visibles a veces en condiciones en las que es fácil realizar medidas de diagnóstico (normalmente, a temperatura ambiente y frecuencia de línea). En su lugar, los problemas suelen aparecer más fácilmente a temperaturas más altas o más cercanas a los límites operativos de los equipos.  Lamentablemente, la temperatura no se controla de forma fácil o eficaz en un entorno de medida de campo. La fuerza de una medida de DFR es que la tangente delta o el factor de potencia es la base de sus mediciones. La tangente delta o factor de potencia es principalmente una función de la geometría del sistema de aislamiento, los subproductos del envejecimiento, la humedad, la conductividad del aislamiento líquido, la frecuencia y la temperatura. Al aplicar el conocimiento sobre estas relaciones, podemos evaluar los subproductos del envejecimiento, la humedad y la conductividad en el dominio de frecuencia a través de DFR en lugar de en el dominio de temperatura, mucho más difícil de controlar.  Por lo tanto, el DFR facilita la detección de problemas en el aislamiento en condiciones prácticas en el campo. 

Se proporcionan curvas de medida de DFR para todas las mediciones. En función del activo, se notifican resultados de medida adicionales y discretos. Por ejemplo, un informe del transformador incluye el contenido de humedad del aislamiento sólido del transformador, la conductividad de su aislamiento líquido y el valor de tangente delta o factor de potencia del aislamiento total del transformador a 50/60 Hz. Al medir una borna, el factor de porcentaje de disipación o el valor del factor de potencia se indican en tres frecuencias diferentes. 

No, es muy diferente. La medición de DFR es una serie de medidas de tangente delta que se realizan en un rango de frecuencias. Las frecuencias utilizadas son mucho más bajas que las utilizadas para SFRA, normalmente 1 mHz (milihercios) a 1 kHz. Los resultados se presentan normalmente como curvas de capacitancia y/o factor de disipación/factor de potencia. Cuando se utiliza junto con el modelado de aislamiento, proporciona información valiosa sobre el estado del sistema de aislamiento del transformador, especialmente el contenido de humedad del aislamiento de celulosa y la conductividad del aceite.  

Las técnicas de medición utilizadas son similares, pero, como su nombre indica, la DFR de banda estrecha utiliza un rango de frecuencias mucho más limitado, normalmente de 1 Hz a 500 Hz. Además, los resultados se analizan directamente en lugar de utilizar técnicas de modelado. Se tarda mucho menos tiempo en realizar una medida de DFR de banda estrecha que una medida de DFR completa (alrededor de dos minutos en comparación con más de veinte minutos o más), pero la medida de banda estrecha no proporciona el contenido de humedad estimado para el aislamiento de celulosa. Sin embargo, una medida de DFR de banda estrecha indica problemas antes que las medidas tradicionales de factor de potencia/tangente delta realizadas solo a la frecuencia de potencia. También confirma que los valores aparentemente buenos de factor de potencia/tangente delta son realmente buenos y permite determinar el factor de corrección de temperatura individual (ITC) del transformador. 

Una respuesta tradicional puede haber sido tomar muestras del aceite de los transformadores y determinar el contenido de humedad de la muestra mediante análisis de gases disueltos (DGA) o el método de valoración Karl Fischer. Sin embargo, este enfoque tiene algunas deficiencias. Una es que el contenido de aceite de un CT de alta tensión típico es pequeño, por lo que no resulta práctico repetir el muestreo para controlar la entrada de humedad en el CT durante un tiempo. Otra limitación es que las medidas de DGA y Karl Fischer determinan el contenido de humedad del aceite, pero no se puede depender de ellas para proporcionar información precisa sobre el contenido de humedad del aislamiento sólido (normalmente papel) en el CT, que a menudo está implicado en el escape térmico que conduce a una avería catastrófica. Una mejor opción para determinar el contenido de humedad de los CT de alta tensión es utilizar la respuesta de frecuencia del dieléctrico (DFR). 

Una de las aplicaciones más críticas para el IDAX es determinar el contenido de humedad en el aislamiento del transformador. La humedad en el aislamiento acelera significativamente el proceso de envejecimiento. La humedad puede provocar burbujas entre los bobinados, lo que puede provocar averías catastróficas. El IDAX proporciona evaluaciones fiables de la humedad en una sola medida. Puede realizar la medida a muchas temperaturas; puede tardar más de 20 minutos o más, en función del estado y la temperatura del objeto de medida. 

Las decisiones de mantenimiento (o sustitución) sobre un transformador deben realizarse con la información del estado de aislamiento de la unidad y la carga prevista. Añadir unos años de funcionamiento al final previsto de la vida útil de un transformador (o generador o cable) optimizando su estado de funcionamiento a partir de datos de diagnóstico fiables supone un ahorro sustancial de costes para el propietario del equipo.El propietario de un transformador también puede utilizar la tecnología FDS para evaluar el estado y el envejecimiento del aislamiento en bornas, CT, TV y otros componentes. Numerosos proyectos de investigación en curso en institutos y universidades de todo el mundo están añadiendo experiencia y valor a los usuarios del IDAX.

La humedad que se acumula en el sistema de aislamiento de un transformador de potencia afecta a varias propiedades:

• Limita la capacidad de carga, ya que los niveles de humedad más altos reducen la temperatura de incepción de la burbuja
• Reduce la rigidez dieléctrica del aceite, lo que tiene un efecto directo en las propiedades de aislamiento
• Envejece el aislamiento de celulosa, disminuyendo su resistencia mecánica

El DFR de IDAX es el único método fiable para determinar la humedad de los transformadores de potencia sin necesidad de retirar el equipo del servicio o desmontarlo. Normalmente, las medidas de tangente delta/factor de potencia de frecuencia única pueden dar resultados incorrectos debido a los efectos de la temperatura, y el análisis de aceite no es fiable, ya que la humedad reside principalmente en el aislamiento sólido. En una aplicación de transformador de potencia, el IDAX utiliza un modelo único de dos materiales e ITC para calcular con precisión la humedad, la conductividad del aceite y la tangente delta/el factor de potencia.

La entrada de humedad es un problema relativamente común en las bornas y transformadores de corriente que puede tener consecuencias catastróficas; el mal funcionamiento de los bornas es la causa del 17 % de todas las averías de los transformadores y de hasta el 70 % al 80 % de todos los incendios de los transformadores. También es probable que una borna averiada explote, lo que podría dañar toda la subestación.No basta con realizar medidas tradicionales de tangente delta o factor de potencia a la frecuencia de línea, ya que dichas mediciones pueden dar falsos positivos; solo a través de DFR se puede acceder al estado real de un transformador de borna o transformador del equipo. Además de detectar altos niveles de humedad, el DFR ha detectado con éxito trazas de descargas parciales en las bornas de alta tensión y extraalta tensión. 

Cada vez que se puede realizar una medición completa en modo FDS (espectroscopia de dominio de frecuencia), se obtiene una medición mejor y más fiable. Un verdadero método de dominio de frecuencia que acelera el tiempo de medición se consigue aplicando varias frecuencias simultáneamente y extrayendo datos de medición de las frecuencias aplicadas simultáneamente. Debido a que es necesario reducir el nivel de tensión de cada frecuencia, las mediciones son un poco más sensibles a las interferencias de CA, pero las interferencias de corriente de CC no afectarán a las mediciones. Este enfoque multifrecuencia es un avance con respecto al enfoque anterior de combinar FDS con PDC, que es más sensible a las interferencias de CA y también bastante sensible a las interferencias de CC.El ahorro de tiempo del método multifrecuencia es significativo. Por ejemplo, el uso de tres frecuencias simultáneamente reduce el tiempo de medición en aproximadamente un 40 %.

Al medir objetos de baja capacitancia, como bornas y transformadores de corriente, el IDAX junto con el VAX020 proporcionan una tensión de medida de hasta 2 kV, lo que ofrece una excelente relación señal-ruido y medición de hasta 1 kHz. Una versión única de un solo material de ITC proporciona los resultados de la medida a una temperatura de referencia independientemente de la temperatura del objeto de medida. IDAX admite OIP, RIP, RBP, OIP CT y materiales definidos por el usuario.Con los amplificadores de 20/30 kV (VAX220), el IDAX se puede utilizar para evaluar el estado de los cables XLPE. Los barridos de frecuencia se realizan al 25 %, 50 %, 75 % y 100 % de la tensión de servicio fase a tierra y, al comparar las curvas de DFR, se pueden detectar trechos de agua. El DFR permite separar la respuesta característica de la arborescencia acuosa de la influencia de los accesorios y las corrientes ciegas. 

El nivel de tensión más utilizado es 140 V RMS, que es suficiente para medir el aislamiento CHL de un transformador en la mayoría de las condiciones. Sin embargo, en situaciones en las que hay un alto nivel de interferencia o al medir CH o CL (de un transformador), reactores, bornas y transformadores de corriente, una señal RMS de 140 V no proporciona una relación señal-ruido de medición lo suficientemente alta para obtener resultados significativos. Una tensión de medida más alta, como los 1400 V RMS/2000 V pico del IDAX 322, mejorará la precisión de medición y se recomienda en estos casos. 

La ventaja de tener dos sistemas de medición disponibles en un equipo es la ventaja única de medición dos capacitancias simultáneamente. Por ejemplo, el IDAX puede medir dos bornas de alta tensión al mismo tiempo. También puede medir simultáneamente los dos sistemas de aislamiento entre devanados de un transformador de tres devanados, por ejemplo, CLH y CLT.Ningún otro equipo es capaz de realizar mediciones simultáneas en el dominio de frecuencia. En algunos equipos de doble canal, ambos canales comparten un único amperímetro. Con estos equipos se realizan o bien la mitad de mediciones (es decir, menos precisión), o no se ahorra tiempo en comparación con la realización de dos medidas independientes.