Serie IDAX de analizadores de diagnóstico de aislamiento

DFR significa respuesta de frecuencia dieléctrica. La prueba también se conoce como FDS (espectroscopia de dominio de frecuencia). La 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 la condición de aislamiento en objetos de prueba, tales como transformadores de potencia, bushings y transformadores de instrumentos.  La tecnología de DFR es un procedimiento de prueba establecido en laboratorios que, en un esfuerzo innovador de Megger, se ha adaptado para su uso en terreno a través de la gama de instrumentos IDAX. En transformadores, bushings y transformadores de instrumentos, a veces los problemas solo son visibles en condiciones en las que es fácil realizar pruebas de diagnóstico (normalmente, a temperatura ambiente y frecuencia de línea). En cambio, los problemas se exponen de mejor manera a temperaturas más altas o más cerca de los límites operativos de los objetos.  Lamentablemente, la temperatura no se controla de manera fácil o eficiente en un entorno de prueba en terreno. La ventaja de una prueba de DFR es que la tangente delta o el factor de potencia son la base para sus mediciones. La tangente delta o el factor de potencia es principalmente una función de la geometría del sistema de aislamiento, los subproductos en proceso de envejecimiento, la humedad, la conductividad del aislamiento líquido, la frecuencia y la temperatura. Con la aplicación del conocimiento sobre estas relaciones, podemos evaluar los subproductos en proceso de envejecimiento, la humedad y la conductividad en el dominio de frecuencia a través de la DFR en lugar del dominio de temperatura, aspecto que es mucho más difícil de controlar.  Por lo tanto, la DFR facilita la búsqueda de problemas en el aislamiento en condiciones fáciles de alcanzar en terreno. 

Las curvas de prueba de DFR se proporcionan para todas las mediciones. Según el activo, se informan resultados de pruebas 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 la tangente delta o del factor de potencia del aislamiento general del transformador de 50/60 Hz. Cuando se prueba un bushing, el factor de disipación porcentual o el valor del factor de potencia se informan en tres frecuencias diferentes. 

No, es muy diferente. La prueba de DFR es una serie de pruebas de tangente delta realizadas en un rango de frecuencias. Las frecuencias utilizadas son mucho más bajas que las utilizadas para SFRA, normalmente 1 mHz (milihercio) a 1 kHz. Por lo general, los resultados se presentan como una capacitancia o una curva del factor de disipación/factor de potencia. Cuando se utilizan junto con el modelado de aislamiento, proporcionan información invaluable sobre el estado del sistema de aislamiento del transformador, en particular, el contenido de humedad del aislamiento de celulosa y la conductividad del aceite.  

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

Una respuesta tradicional puede ser muestrear el aceite de los transformadores y determinar el contenido de humedad de la muestra mediante el análisis de gas disuelto (DGA, del inglés Dissolved Gas Analysis) o el método de valoración de Karl Fischer. Sin embargo, este enfoque tiene algunas deficiencias. Una es que el contenido de aceite de un TC de alta tensión típico es pequeño, por lo que no resulta práctico repetir el muestreo para controlar el ingreso de humedad en el TC después de un tiempo. Otra limitación es que las pruebas de DGA y Karl Fischer determinan el contenido de humedad del aceite, pero no puede depender de este para proporcionar información precisa sobre el contenido de humedad del aislamiento sólido (generalmente papel) en el TC, que a menudo está implicado en la desviación térmica, lo que conduce a una falla catastrófica. Una mejor opción para determinar el contenido de humedad del TC de alta tensión es utilizar la respuesta de frecuencia dieléctrica (DFR). 

Una de las aplicaciones más decisivas 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 causar burbujas entre los devanados, lo que provoca fallas catastróficas. El IDAX proporciona evaluaciones de humedad confiables en una prueba. Puede realizar la prueba a muchas temperaturas; puede tardar hasta 20 minutos o más, dependiendo de la condición y la temperatura del objeto de prueba. 

Las decisiones de mantenimiento (o reemplazo) sobre un transformador deben informarse por el estado del aislamiento y la carga esperada de la unidad. Agregar solo unos años al final de la vida útil prevista de un transformador (generador o cable) mediante la optimización de su estado de funcionamiento basado en datos de diagnóstico confiables se traduce en ahorros considerables para el propietario del equipo.El propietario del transformador también puede utilizar la tecnología de FDS para evaluar el estado y el envejecimiento del aislamiento en los bushings, TC, VT y otros componentes. Numerosos proyectos de investigación en curso en institutos y universidades de todo el mundo agregan experiencia y valor a los usuarios de IDAX. 

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

• Limita la capacidad de carga, ya que los niveles de humedad más altos disminuyen la temperatura de origen de la burbuja.
• Reduce la resistencia dieléctrica del aceite, que tiene un efecto directo sobre las propiedades de aislamiento.
• Envejece el aislamiento de celulosa, lo que, a su vez, disminuye su resistencia mecánica.

La DFR de IDAX es el único método confiable para determinar la humedad en transformadores de potencia sin ponerlos fuera de servicio ni desmontarlos. Por lo general, las pruebas de factor de potencia/tangente delta de una sola frecuencia pueden dar resultados incorrectos debido a los efectos de la temperatura, y el análisis del aceite no es confiable, ya que la humedad reside principalmente en el aislamiento sólido. En una aplicación de transformador de corriente, el IDAX utiliza un modelo único de dos materiales e ITC para calcular con precisión la humedad, la conductividad del aceite y el factor de potencia/tangente delta. 

El ingreso de la humedad es un problema relativamente común con los bushings y transformadores de corriente que pueden tener consecuencias catastróficas; el desperfecto del bushing es la causa del 17 % de todas las fallas del transformador y hasta el 70 al 80 % de todos los incendios de transformadores. También es probable que un bushing defectuoso explote, lo que podría dañar toda la subestación.La realización de pruebas tradicionales de tangente delta o factor de potencia en la frecuencia de línea no es suficiente, ya que tales pruebas pueden dar resultados falsos positivos; solo a través de la DFR puede acceder al estado real de un bushing o un transformador de instrumentos. Además de registrar altos niveles de humedad, la DFR ha detectado con éxito rastros de descargas parciales en los bushings de alta tensión y muy alta tensión. 

Cada vez que puede realizar una medición completa solo en el modo de FDS (espectroscopia de dominio de frecuencia), tiene una medición mejor y más confiable. Un método de dominio de frecuencia real que acelera el tiempo de medición se logra mediante la aplicación simultánea de varias frecuencias y la extracción simultánea de datos de medición de las frecuencias aplicadas. Debido a que es necesario reducir el nivel de tensión de cada frecuencia, las mediciones son un poco más sensibles a la interferencia de CA, pero la interferencia de CC no afectará las mediciones. Este método de varias frecuencias es un avance sobre el método más antiguo de combinar la FDS con el PDC, que es más sensible a la interferencia de CA y también bastante sensible a la interferencia de CC.El ahorro de tiempo del método de varias frecuencias es significativo. Por ejemplo, el uso de tres frecuencias reduce simultáneamente el tiempo de medición en cerca de un 40 %. 

Cuando se prueban objetos de baja capacitancia, como bushings y transformadores de corriente, el IDAX emparejado con VAX020 proporciona una tensión de prueba de hasta 2 kV, lo que proporciona una excelente relación de señal a ruido y medición de hasta 1 kHz. Una versión única de un solo material de la ITC lleva los resultados de las pruebas a una temperatura de referencia, independientemente de la temperatura del objeto de prueba. El IDAX admite TC de OIP, RIP, RBP, OIP 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 fase a tierra de servicio, y con una comparación de las curvas de DFR, se puede detectar la arborescencia acuosa. La DFR permite separar la respuesta característica de la arborescencia acuosa de la influencia de los accesorios y las corrientes de escurrimiento. 

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

El beneficio de tener dos sistemas de medición disponibles en un instrumento es la ventaja única de probar dos capacitancias simultáneamente. Por ejemplo, el IDAX puede probar dos bushings de alta tensión al mismo tiempo. También puede medir simultáneamente ambos sistemas de aislamiento del transformador de tres devanados, por ejemplo, CLH y CLT.Ningún otro instrumento puede realizar mediciones simultáneas en el dominio de la frecuencia. En algunos instrumentos de doble canal, ambos canales comparten un solo amperímetro. Con estos instrumentos, se realizan la mitad de las mediciones (es decir, menos precisión) o no se logra ningún ahorro de tiempo en comparación con la realización de dos pruebas separadas.