Descàrrega parcial en transformadors immersos en oli: naturalesa i causes comunes dels nivells excessius de PD

01 Introducció

Descàrrega parcial (PD) en oli immers Transformadors de potència continua sent un repte reconegut mundialment a la indústria dels transformadors. Nombrosos fabricants han patit pèrdues importants a causa d'errors relacionats amb les deficiències de corrent altern.

Els excés de PD poden produir-se durant les proves de fàbrica, les inspeccions de tercers o a les instal·lacions dels clients. Localitzar fonts de PD sovint és com "trobar una agulla en un paller", cosa que porta a repeticions que duren dies o fins i tot mesos, causant pèrdues de qualitat substancials per als fabricants o usuaris finals.

Per tant, és fonamental diagnosticar científicament i identificar ràpidament les causes de l'excés de PD.

02 Definició i naturalesa

Tot i que no existeix una definició oficial, l'autor defineix la PD com:
[Descàrrega que es produeix en posicions localitzades dins d'un transformador que encara no ha causat una ruptura immediata de l'aïllament o una flamada.]

Els escenaris de PD varien molt però comparteixen una essència comuna:
[Els defectes estructurals, de materials o de fabricació del sistema d'aïllament provoquen una distorsió localitzada del camp elèctric que supera la resistència dielèctrica en aquest punt, donant lloc a una ruptura per ionització repetitiva, a microescala i no penetrant.]

En resum, la naturalesa de la PD rau en una concentració localitzada del camp elèctric que supera la intensitat del camp inicial de la PD.

03 Causes primàries

Basant-se en els mecanismes de PD, qualsevol factor que causi camps elèctrics localitzats excessius pot desencadenar excedents de PD.

3.1 Ubicacions de PD
La PD pot provenir de:

Coixinets

 

Canviadors de taps OLTC/DETC

 

Clients potencials

 

Enrotllaments

 

Components de connexió a terra

 

Superfícies d'aïllament/defectes interns

 

oli de transformador

Llocs més vulnerables:Buits d'aire en aïllament sòlid o bombolles de gas en oli.
Raó:Sota tensió de voltatge, la intensitat del camp elèctric és inversament proporcional a la constant dielèctrica (ε).

Aïllament de paper ε ≈ 4,4

 

Buits d'aire ε ≈ 2.0
→ Els buits d'aire experimenten una intensitat de camp ≈2,2× més alta.
Amb baixa resistència a la ruptura (CA ≈2kV/mm), els buits/bombolles esdevenen punts febles per a la iniciació de la PD.

3.2 Tipus de PD
Tipus comuns de PD en Transformador immers en olis:

Descàrrega de bombolles de gas

 

Descàrrega induïda per humitat(aïllament humit)

 

Descàrrega d'elèctrode agut(puntes d'elèctrode d'alta tensió/terra)

 

Descàrrega potencial flotant

 

Descàrrega de bretxa d'oli en forma de falca

 

Descàrrega de partícules metàl·liques/contaminants

 

Defectes adhesius(cola excessiva/de mala qualitat a les plaques de subjecció/anells finals)

Informació clau:

Els excedents de PD rarament estan relacionats amb el disseny (≈0,5% de probabilitat).
Més del 95% provenen de defectes de material, procés o fabricació.

Justificació:Quan les sobretensions (LI, LIC, SI, LTAC) es converteixen en una tensió resistent equivalent d'1 minut a freqüència industrial (Conversió DIL), tots superen la tensió de prova de PD (IVPD). L'aïllament principal/longitudinal està dissenyat per a l'escenari de sobretensió més alt.

No.	Tipus de PD	Ubicació	Mecanisme	Casos comuns
1	Descàrrega d'elèctrode agut	Peces de subjecció, dipòsit, casquet ascendent, terminals de crimpat de plom	Radi de curvatura petit → densitat de càrrega elevada → concentració de camp extrema	Cargols sense blindatge prop d'elèctrodes d'alta tensió; vores afilades en el blindatge magnètic
2	Descàrrega de bombolles de gas/buit	Bombolles en oli / buits en aïllament sòlid	Constant dielèctrica baixa (ε≈1) → tensió de camp elevada + resistència a la ruptura baixa (2kV/mm)	Buit incomplet; ompliment d'oli ràpid; adhesiu excessiu/deficient als anells finals/esferes igualadores
3	Descàrrega induïda per humitat	Enrotllaments, aïllament del nucli, cables	La humitat redueix la resistència dielèctrica en un 60-70%	Assecat inadequat del nucli; sobreexposició a l'aire ambient durant el muntatge
4	Descàrrega de potencial flotant	Cartró premsat, suports de plom, shunts magnètics	Acumulació de càrrega → pols de descàrrega sobtada	Blindatge magnètic sense connexió a terra; anells electrostàtics mal connectats
5	Descàrrega de contaminants	Aigua/fibres/partícules metàl·liques en oli	La distorsió del camp + l'aigua augmenta la tensió del camp 2,9×	Filtració de petroli inadequada; nucli contaminat; entrada d'humitat

04 Perspectives

Comprendre els tipus, mecanismes, ubicacions i casos pràctics comuns de PD és essencial per a una resolució de problemes específica.

Combinat amb els principis de connexió dels transformadors, el disseny estructural, les característiques de la forma d'ona de PD, la localització de la polaritat i les proves de diagnòstic, aquest coneixement permet una identificació ràpida de la causa arrel i minimitza les pèrdues de qualitat.