El presente proyecto fin de máster tiene como finalidad disponer de unas celdas de ensayo que sean capaces de reproducir de forma estable diferentes tipos de fuentes de descargas parciales (DPs). Las señales de DPs producidas deben poder ser medidas en un rango de frecuencias de hasta 1 GHz. En particular el presente proyecto se centra en el diseño de dos celdas diferentes, una para reproducir DPs tipo corona y la otra para reproducir DPs tipo cavidad. Ambos tipos de fuentes de DPs pueden aparecer cuando se ensayan cables de alta tensión, bien sea en laboratorio o en la instalación de AT tras su instalación. Las cavidades en el aislamiento son ocasionadas por un error en el proceso de fabricación o en las tareas de montaje. En el interior de una cavidad se producen DPs que debilitan progresivamente el aislamiento formando las denominadas arborescencias eléctricas. Durante las operaciones de montaje de los empalmes y terminaciones pueden cometerse errores que den lugar a una cavidad de aire. También en las terminaciones de exterior puede aparecer DPs por efecto corona debidas a puntas metálicas de pequeño radio de curvatura sometidas a AT(p.e, tornillos de conexión). En caso de aparición de arborescencias eléctricas en el interior de una cavidad en un asilamiento sólido, como por ejemplo XLPE, éstas reducirán el espesor efectivo del aislamiento de forma progresiva hasta el punto en una sobretensión que aparezca en la red, por una maniobra o una descarga atmosférica, provocará la perforación del aislamiento en el punto defectuoso. Por este motivo, la medida de DPs se ha convertido en un ensayo de mantenimiento predictivo de gran interés práctico. La norma UNE 211006 de obligado cumplimiento a través del reglamento de Instalaciones Eléctricas de AT (R.D. 337/2014) establece la medida de DPs como un método eficaz en los ensayos de verificación inicial que es preciso realizar antes de la puesta en marcha de los cables de una instalación de AT para verificar su correcto estado de salud. El uso de probetas como las diseñadas en este proyecto para generar “DPs tipo” permite realizar experimentos a nivel didáctico para quienes deban iniciarse en el conocimiento de las descargas parciales. Estos experimentos forman parte ya de prácticas de laboratorio de asignaturas de alta tensión correspondientes al Grado en Ingeniería Eléctrica en los programas de universidades europeas tales como Dresden. Conceptos tales como la tensión de inicio de aparición de las DPs, la tensión de extinción de las DPs, la tensión disruptiva del aislamiento y los patrones resueltos en fase de las DPs representativos de distintos tipos de defectos pueden ser demostrados en los experimentos que se realicen con las celdas de ensayo diseñadas en este proyecto. Si el valor de la tensión de inicio de parición de las DPs en ambas celdas de ensayo a diseñar en el presente proyecto es muy próximo y se ensayan simultáneamente con la misma fuente de tensión, entonces se producirán patrones superpuestos, lo que permitirá también explicar métodos de separación de los patrones de DPs superpuestos que se presentan en la realidad a realizar los ensayos en campo, que obliga a utilizar herramientas de procesamiento numéricos para identificar fuentes de DPs diferentes. Por temas de seguridad no conviene que las tensiones de inicio de DP sean muy elevadas, por ejemplo no serán superiores a 10 kVeficaces. Además, se debe asegurar que la tensión disruptiva de cada celda se encuentre suficientemente alejada de su tensión de inicio de DPs para evitar la descarga disruptiva intempestiva, p.e. se fija en25 kVeficaces. udAsimismo, el uso de este tipo de probetas es de especial interés para el personal de los laboratorios de ensayo de AT que trabajan en el campo de la certificación de equipos de alta tensión en los que es preciso efectuara la medida de DPs como parte de ensayos requeridos para la certificación, o para el personal de aquellos laboratorios dedicados a realizar ensayos en campo correspondientes a las pruebas reglamentarias de verificación inicial antes de la puesta en marcha de una instalación de alta tensión o verificación periódica. Las celdas de ensayo diseñadas en este proyecto sirven para chequear la sensibilidad de los sistemas de medida de DPs utilizados en los ensayos de DPs a realizar en campo. Por otro lado las DPs generadas mediante las probetas diseñadas deben ser medidas con un sistema de medida apropiado. Algunos de los puntos clave de este sistema de medida son los siguientes. Las DPs parciales presentan componentes de alta frecuencia por lo que se deberá optar por una selección de componentes para el diseño del sistema de medida que permiten obtener medidas fieles a altas frecuencias. Las DPs pueden provocar la ruptura del dieléctrico produciendo consecuentemente una sobretensión en bornes del registrador digital y dañando el mismo, por lo que se elegirá adecuadamente la protección que permita evitar dicha situación. Esta protección deberá nuevamente presentar la mínima capacidad posible para obtener una buena media a la mayor frecuencia posible. Por último una vez seleccionado los componentes del sistema de medida y la disposición de los mismos se calcularán los valores óptimos para obtener la mejor respuesta en frecuencia. Algunas de las variables que afectarán a esto serán las longitudes de las pistas de los circuitos impresos, la longitud del cable coaxial o la capacidad introducida en el circuito por la protección elegida.
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