Método de prueba estándar ASTM D1868-20 para la detección y medición de pulsos de descarga parcial (corona) en la evaluación de sistemas de aislamiento

La norma "ASTM D1868-20 Método de prueba estándar para la detección y medición de pulsos de descarga parcial (corona) en la evaluación de sistemas de aislamiento" desarrollada por la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM) describe un método de prueba para detectar y medir pulsos de descarga parcial (corona) en los terminales de un sistema de aislamiento bajo un voltaje de prueba aplicado y para determinar los voltajes de inicio y extinción de descarga parcial (corona) a medida que el voltaje de prueba aumenta y disminuye. Este método de prueba también es útil para determinar cantidades como la carga aparente y la frecuencia de repetición de pulsos, junto con cantidades integradas como la corriente promedio, la relación cuadrática y la potencia. Este método de prueba es útil para probar voltajes con frecuencias que van desde cero (voltaje directo) hasta aproximadamente 2000 Hz.

Este método de prueba es directamente aplicable a un sistema de aislamiento simple que puede representarse como un condensador de dos terminales. Este método de prueba también se puede aplicar a sistemas de aislamiento (con parámetros distribuidos) como cables de alta tensión. En tales sistemas, se debe prestar atención a los fenómenos de atenuación y reflexión.

A los efectos de esta norma, se aplican los siguientes rangos y definiciones:

• La ionización se refiere al proceso por el cual los electrones se pierden o se transfieren a moléculas o átomos neutros, creando partículas con carga positiva o negativa.
• La descarga parcial (corona) se refiere a una descarga eléctrica que sólo une parcialmente el aislamiento entre los conductores. Esta descarga eléctrica, gobernada por el proceso transitorio de ionización del gas, puede tomar la forma de una chispa caracterizada por un canal de descarga estrecho o un resplandor difuso con un canal de descarga extendido o significativamente ensanchado. Las descargas parciales ocurren en espacios llenos de gas encerrados dentro de sistemas de aislamiento y se inician cuando el voltaje a través de los espacios cambia en un valor igual a su voltaje de ruptura.
• Las coronas son descargas parciales que se producen en los gases adyacentes a un conductor. Este término también se ha utilizado para referirse a descargas parciales en general.
• Las descargas parciales continuas (corona continua) son descargas que se repiten a intervalos bastante regulares. Por ejemplo, aproximadamente cada ciclo de un voltaje alterno, o al menos una vez por minuto para un voltaje directo aplicado.
• El voltaje de inicio de descarga parcial (corona) es el voltaje más bajo en el que ocurren descargas parciales sostenidas por encima de una magnitud específica (que puede definir el límite de ruido de fondo permitido) a medida que el voltaje aplicado aumenta gradualmente. Muchos parámetros de prueba y muestra pueden afectar este valor y en algunos casos puede ser difícil lograr la repetibilidad.
• La tensión de extinción por descarga parcial (corona) es la tensión más alta en la que ya no se producen descargas parciales por encima de una magnitud especificada cuando la tensión aplicada se reduce gradualmente por encima de la tensión inicial. Muchos parámetros de prueba y muestra pueden afectar este valor y en algunos casos puede ser difícil lograr la repetibilidad.
• La tensión de impulso de descarga parcial es la tensión de impulso terminal resultante de una descarga parcial representada como una fuente de tensión aplicada repentinamente en serie con la capacitancia del sistema de aislamiento bajo prueba y detectada en las terminales del sistema en condiciones de circuito abierto. La forma, el tiempo de subida y la magnitud del voltaje del pulso de descarga parcial dependen de la geometría de la cavidad, su tamaño, la naturaleza de sus límites, el tipo de gas y la presión en ella, y los parámetros del medio de transmisión entre el campo de descarga y el detector de pulso de descarga parcial. Los pulsos de descarga parcial de la descarga de tipo chispa tienen tiempos de subida significativamente más cortos en comparación con los del tipo incandescente.
• La cantidad de descarga parcial (carga de corona terminal) es la magnitud de la descarga individual en un sistema de aislamiento y se expresa en términos de la transferencia de carga medida en las terminales del sistema. La carga medida generalmente no es igual a la carga transferida en el lugar de descarga y tiene una relación con la energía de descarga. Para una muestra pequeña que puede tratarse como un simple capacitor concentrado, es igual al producto de la capacitancia del sistema de aislamiento y el voltaje del pulso de descarga parcial.
• El nivel de descarga parcial (corona) es la magnitud de la descarga de corriente más grande que ocurre durante la observación de descargas continuas.
• La corriente de descarga promedio (corona) es el valor que se obtiene al dividir la suma de las magnitudes absolutas de las descargas individuales en un intervalo de tiempo dado por ese intervalo de tiempo.
• La relación al cuadrado es la suma de los cuadrados de las magnitudes de descarga individuales en un intervalo de tiempo dado dividida por ese intervalo de tiempo.
• La energía de descarga parcial (corona) es la energía extraída de la fuente de voltaje de prueba como resultado de la descarga individual.
• La pérdida de potencia por descarga parcial (corona) se obtiene dividiendo la suma de las energías extraídas de la fuente de voltaje de prueba por las descargas individuales que ocurren en un período de tiempo determinado, por ese período de tiempo.
• La pérdida de potencia aparente por descarga parcial es la suma del período de tiempo de todas las amplitudes del pulso de corona multiplicada por el voltaje de prueba del termistor.
• La frecuencia de pulsos de descarga parcial (corona) es el número promedio de pulsos de descarga que ocurren por segundo u otro intervalo de tiempo especificado. El número de pulsos se puede limitar a pulsos por encima de una magnitud umbral predeterminada o a pulsos entre límites de magnitud superior e inferior especificados.
• Un pulso de descarga parcial es un pulso de voltaje o corriente que se produce en una ubicación específica del circuito como resultado de una descarga parcial.

Durante la prueba, el sistema de aislamiento de una muestra se energiza en un circuito de prueba desde una fuente de alto voltaje. Una descarga parcial (corona) en la muestra provoca una transferencia de carga repentina y un pulso de voltaje en las terminales de la muestra. Un dispositivo de medición conectado a los terminales está calibrado y responde al pulso de voltaje en términos de la carga transferida en los terminales.

La presencia de descargas parciales (corona) en la tensión de funcionamiento en un sistema de aislamiento tiene el potencial de provocar una reducción significativa en la vida útil del material de aislamiento. Algunos materiales son más susceptibles a este tipo de daño por descarga que otros.

La presencia de descargas parciales (corona) en un aislamiento aparentemente sólido es un posible indicio de la presencia de huecos internos. Las pruebas de descarga parcial son útiles en el diseño e inspección de aislamientos moldeados, laminados y compuestos, así como de muestras en forma de cables, condensadores, transformadores, bujes, barras de estator y máquinas rotativas.

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