Caracterización de descargas parciales en ranuras y por vibración presentadas en estatores de hidrogeneradores
La confiabilidad y disponibilidad de hidrogeneradores depende en gran medida de la condición del aislamiento del devanado de estator, que está expuesto a una combinación de esfuerzos térmicos, eléctricos, ambientales y mecánicos. Una interrupción no programada de una máquina en funcionamiento podría...
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| Publicado: |
Universidad de Costa Rica
2021
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| Acceso en línea: | https://revistas.ucr.ac.cr/index.php/ingenieria/article/view/48667 |
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Nuñez Mata, Oscar Rodríguez Campos, Jonathan |
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Nuñez Mata, Oscar Rodríguez Campos, Jonathan Caracterización de descargas parciales en ranuras y por vibración presentadas en estatores de hidrogeneradores |
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Nuñez Mata, Oscar Rodríguez Campos, Jonathan |
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La confiabilidad y disponibilidad de hidrogeneradores depende en gran medida de la condición del aislamiento del devanado de estator, que está expuesto a una combinación de esfuerzos térmicos, eléctricos, ambientales y mecánicos. Una interrupción no programada de una máquina en funcionamiento podría poner en riesgo la estabilidad del sistema eléctrico, así como provocar pérdidas económicas, por lo que es necesario contar con técnicas de monitoreo de condición, como es la medición de descargas parciales en-línea. Una descarga parcial se define como una descarga eléctrica localizada, que solo une parcialmente el aislamiento entre los conductores, acompañada de movimiento de cargas, emisión acústica, radiación y reacción química, entre otros efectos. La medición de descargas parciales en-línea es una de las técnicas más utilizadas para seguir la evolución de grandes hidrogeneradores. En este artículo se propone una metodología novedosa para detectar los mecanismos de falla de descargas parciales: i) en ranura; y, ii) por el establecimiento de chispas por vibración, mostrando ejemplos utilizando una máquina en servicio. La metodología se basa en la medición de descargas parciales en-línea para distintos niveles de potencia activa. Lo anterior permite encontrar dependencias térmicas y mecánicas, que logren localizar y caracterizar el mecanismo de falla. Posteriormente, se establecen una serie de posibles causas-raíz de cada uno, y las recomendaciones de reparación. Los resultados obtenidos en las pruebas realizadas muestran que la medición de descargas parciales en-línea es efectiva cuando se trata de detección temprana de fallas repentinas, y se ha aplicado con éxito en el hidrogenerador evaluado. |
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Characterization of partial discharges in slots and by vibration in stators of hydrogenators |
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INGE486672022-01-12T16:08:09Z Characterization of partial discharges in slots and by vibration in stators of hydrogenators Caracterización de descargas parciales en ranuras y por vibración presentadas en estatores de hidrogeneradores Nuñez Mata, Oscar Rodríguez Campos, Jonathan Failure analysis generators insulation tests maintenance partial discharges Insulation Tests Failure Analysis Generators Maintenance Partial Discharges The reliability and availability of hydro generators is highly dependent on the condition of the stator insulation, which is exposed to a combination of thermal, electrical, environmental and mechanical stresses. An unscheduled interruption of a generator in operation could jeopardize system stability, as well as cause economic losses, so it is necessary to have condition monitoring techniques, such as on-line partial discharge measurement. A partial discharge is defined as a localized electrical discharge, which only partially joins the insulation between the conductors, accompanied by movement of charges, acoustic emission, radiation and chemical reaction, among other effects. On-line partial discharge measurement is one of the most used techniques to follow the evolution of large hydro generators. This article proposes a novel methodology to detect the failure mechanisms of partial discharges: i) in slot; and, ii) by sparks produced by vibration, showing one example using a generator in service. The methodology is based on on-line partial discharge measurement for different active power levels. The above allows finding thermal and mechanical dependencies, which are able to locate and characterize the failure mechanism. Subsequently, a series of possible root causes of each are established, and recommendations for repair. The results obtained in the tests carried out show that on-line partial discharge measurement is effective when it comes to early detection of sudden failures, and has been successfully applied in the hydro generator evaluated. La confiabilidad y disponibilidad de hidrogeneradores depende en gran medida de la condición del aislamiento del devanado de estator, que está expuesto a una combinación de esfuerzos térmicos, eléctricos, ambientales y mecánicos. Una interrupción no programada de una máquina en funcionamiento podría poner en riesgo la estabilidad del sistema eléctrico, así como provocar pérdidas económicas, por lo que es necesario contar con técnicas de monitoreo de condición, como es la medición de descargas parciales en-línea. Una descarga parcial se define como una descarga eléctrica localizada, que solo une parcialmente el aislamiento entre los conductores, acompañada de movimiento de cargas, emisión acústica, radiación y reacción química, entre otros efectos. La medición de descargas parciales en-línea es una de las técnicas más utilizadas para seguir la evolución de grandes hidrogeneradores. En este artículo se propone una metodología novedosa para detectar los mecanismos de falla de descargas parciales: i) en ranura; y, ii) por el establecimiento de chispas por vibración, mostrando ejemplos utilizando una máquina en servicio. La metodología se basa en la medición de descargas parciales en-línea para distintos niveles de potencia activa. Lo anterior permite encontrar dependencias térmicas y mecánicas, que logren localizar y caracterizar el mecanismo de falla. Posteriormente, se establecen una serie de posibles causas-raíz de cada uno, y las recomendaciones de reparación. Los resultados obtenidos en las pruebas realizadas muestran que la medición de descargas parciales en-línea es efectiva cuando se trata de detección temprana de fallas repentinas, y se ha aplicado con éxito en el hidrogenerador evaluado. Universidad de Costa Rica 2021-12-17 info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion Article Artículo application/pdf text/html application/zip https://revistas.ucr.ac.cr/index.php/ingenieria/article/view/48667 10.15517/ri.v32i1.48667 Ingeniería; Vol. 32 No. 1 (2022): January - June 2022; 33-48 Ingeniería; Vol. 32 Núm. 1 (2022): Enero - Junio 2022; 33-48 Ingeniería; Vol. 32 N.º 1 (2022): Enero - Junio 2022; 33-48 2215-2652 1409-2441 spa https://revistas.ucr.ac.cr/index.php/ingenieria/article/view/48667/49503 https://revistas.ucr.ac.cr/index.php/ingenieria/article/view/48667/49504 https://revistas.ucr.ac.cr/index.php/ingenieria/article/view/48667/49505 Derechos de autor 2021 Oscar Nuñez Mata, Jonathan Rodríguez Campos, Ing. https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0 |