Descargas parciales en transformadores sumergidos en aceite: naturaleza y causas comunes de niveles excesivos de descargas parciales.

01 Introducción

Descarga parcial (DP) en inmersión en aceite Transformadores de potencia Sigue siendo un desafío reconocido a nivel mundial en la industria de los transformadores. Numerosos fabricantes han sufrido pérdidas significativas debido a fallas relacionadas con descargas parciales.

Las desviaciones de la tolerancia a fallos (PD) pueden ocurrir durante las pruebas en fábrica, las inspecciones de terceros o en las instalaciones del cliente. Localizar las fuentes de PD suele ser como buscar una aguja en un pajar, lo que conlleva retrabajos que duran días o incluso meses, causando pérdidas de calidad sustanciales para los fabricantes o usuarios finales.

Por lo tanto, diagnosticar científicamente e identificar rápidamente las causas de la EP excesiva es fundamental.

02 Definición y naturaleza

Aunque no existe una definición oficial, el autor define la EP como:
[Descarga que se produce en puntos localizados dentro de un transformador y que aún no ha provocado una ruptura inmediata del aislamiento ni una descarga disruptiva.]

Los escenarios de PD varían mucho, pero comparten una esencia común:
[Los defectos estructurales, de materiales o de fabricación en el sistema de aislamiento provocan una distorsión localizada del campo eléctrico que excede la rigidez dieléctrica en ese punto, lo que resulta en una ruptura por ionización repetitiva, a microescala y no penetrante.]

En resumen, la naturaleza de las descargas parciales radica en una concentración localizada del campo eléctrico que supera la intensidad del campo de inicio de las descargas parciales.

03 Causas principales

Según los mecanismos de descargas parciales (DP), cualquier factor que cause campos eléctricos localizados excesivos puede desencadenar superaciones de DP.

3.1 Ubicaciones de los PD
La EP puede tener su origen en:

Casquillos

 

Cambiadores de tomas OLTC/DETC

 

Dirige

 

Bobinados

 

Componentes de puesta a tierra

 

Superficies de aislamiento/defectos internos

 

Aceite para transformadores

Sitios más vulnerables:Cavidades de aire en el aislamiento sólido o burbujas de gas en el aceite.
Razón:Bajo tensión, la intensidad del campo eléctrico es inversamente proporcional a la constante dieléctrica (ε).

Aislamiento de papel ε ≈ 4,4

 

Vacíos de aire ε ≈ 2,0
→ Los huecos de aire experimentan una intensidad de campo aproximadamente 2,2 veces mayor.
Con baja resistencia a la ruptura (CA ≈2 kV/mm), los huecos/burbujas se convierten en puntos débiles para el inicio de la PD.

3.2 Tipos de PD
Tipos comunes de EP en Transformador sumergido en aceites:

Descarga de burbujas de gas

 

Descarga inducida por la humedad(aislamiento húmedo)

 

Descarga de electrodo afilado(puntas de electrodos de alto voltaje/tierra)

 

Descarga de potencial flotante

 

Descarga de aceite en forma de cuña

 

Descarga de partículas metálicas/contaminantes

 

Defectos adhesivos(Exceso de pegamento o de mala calidad en las placas de sujeción/anillos de extremo)

Idea clave:

Las superaciones de PD rara vez están relacionadas con el diseño (probabilidad de ≈0,5%).
Más del 95% se deben a defectos de material, proceso o fabricación.

Razón fundamental:Cuando las sobretensiones (LI, LIC, SI, LTAC) se convierten a una tensión de resistencia equivalente de 1 minuto a la frecuencia de la red eléctrica (conversión DIL), todos superan la tensión de prueba de descargas parciales (IVPD). El aislamiento principal/longitudinal está diseñado para el escenario de sobretensión más alto.

No.	Tipo de PD	Ubicación	Mecanismo	Casos comunes
1	Descarga de electrodo afilado	Piezas de sujeción, depósito, casquillo elevador, terminales de crimpado de cables	Radio de curvatura pequeño → alta densidad de carga → concentración de campo extrema	Pernos sin protección cerca de electrodos de alta tensión; bordes afilados en el blindaje magnético.
2	Descarga de burbujas/vacíos de gas	Burbujas en el aceite / huecos en el aislamiento sólido	Constante dieléctrica baja (ε≈1) → alta tensión de campo + baja rigidez dieléctrica (2 kV/mm)	Vacío incompleto; llenado rápido de aceite; exceso/mala adherencia en los anillos de los extremos/esferas de compensación.
3	Descarga inducida por la humedad	Bobinados, aislamiento del núcleo, cables	La humedad reduce la rigidez dieléctrica entre un 60 y un 70 %.	Secado inadecuado del núcleo; sobreexposición al aire ambiente durante el montaje.
4	Descarga de potencial flotante	Tableros prensados, soportes de plomo, derivaciones magnéticas	Acumulación de carga → pulso de descarga repentina	Blindaje magnético sin conexión a tierra; anillos electrostáticos mal conectados
5	Descarga de contaminantes	Agua/fibras/partículas metálicas en el aceite	La distorsión del campo + el agua aumentan el estrés del campo 2,9 veces.	Filtración de aceite inadecuada; núcleo contaminado; entrada de humedad.

04 Perspectivas

Comprender los tipos, mecanismos, localizaciones y casos prácticos comunes de la enfermedad de Parkinson es fundamental para una resolución de problemas específica.

En combinación con los principios de conexión de transformadores, el diseño estructural, las características de la forma de onda de descargas parciales, la localización de la polaridad y las pruebas de diagnóstico, este conocimiento permite una rápida identificación de la causa raíz y minimiza las pérdidas de calidad.