DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD AISLANTE DEGRADADA EN UN AISLAMIENTO PREVISTO ENTRE DOS OBJETOS DE UN ELEMENTO DE FUNCIONAMIENTO INDUCTIVO.

Determinación de la capacidad aislante degradada en un aislamiento previsto entre dos objetos de un elemento de funcionamiento inductivo Campo de invención La presente invención se refiere a un método, a un dispositivo y a un producto de programa informático para determinar el cambio en la capacidad aislante del aislamiento previsto entre dos objetos de un elemento de funcionamiento inductivo, siendo al menos uno de los objetos un devanado. Antecedentes El aislamiento entre objetos en elementos de funcionamiento inductivo, por ejemplo el aislamiento previsto entre dos devanados de un transformador, puede degradarse con el tiempo. Un motivo puede ser porque este aislamiento, que en muchas aplicaciones de alta tensión está compuesto por papel o cartón prensado, se contamina con un contaminante, por ejemplo en forma de sulfuro de cobre (Cu2S). Para poder proporcionar contramedidas adecuadas, entonces resulta de interés determinar el grado de degradación de la capacidad aislante. Esto puede hacerse para conocer cuándo ha de sustituirse y/o someterse a mantenimiento el transformador. Un mejor conocimiento de la capacidad aislante puede ser de gran importancia económica. Mediante tal conocimiento además es más fácil determinar cuándo ha de desconectarse un transformador, lo que también puede ser ventajoso desde un punto de vista de la seguridad. Es ventajoso si esto puede realizarse sin tener que desmontar el transformador e inspeccionar directamente el material aislante. Esto es engorroso y además se tarda mucho tiempo. El transformador no puede usarse durante tal investigación. Existe además un riesgo de que el transformador se destruya por el desmontaje. Un tipo de método de inspección de este tipo que se usa frecuentemente en la actualidad es el método de respuesta en frecuencia dieléctrica. Con respecto a este método, se ha llevado a cabo cierta investigación. Una gran cantidad de bibliografía en esta área se refiere a una descripción general descripción del método, pero sin facilitar ninguna indicación real sobre cómo debe aplicarse en la práctica. A continuación se facilitan algunos ejemplos: El documento DE 102 26 615 A1 da a conocer un método para determinar el cambio en la capacidad aislante del aislamiento previsto entre dos objetos de un elemento de funcionamiento inductivo, en el que al menos uno de los objetos es un devanado, y que comprende las etapas de: aplicar una señal de frecuencia variable a un primer objeto del elemento de funcionamiento inductivo, pudiéndose obtener la respuesta en frecuencia a dicha señal a partir de un segundo objeto del elemento de funcionamiento inductivo. Frequency response of oil impregnated pressboard and paper samples for estimating moisture in transformer insulation, Chandima Ekanayake, Stanislaw M. Gubanski, Andrzej Graczkowski, Krzysztof Walczak, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 21, n.º 3, julio de 2006, describe los espectros en el dominio de la frecuencia de muestras de cartón prensado y papel impregnadas con aceite, que pueden usarse en el modelado de los resultados de mediciones de diagnóstico en transformadores de energía. Evaluation of Transformer Insulation by Frequency Domain Technique P.K. Poovamma, A. Sudhindra, K.Mallikarjunappa, T.R. Afzal Ahamad, 2007 International Conference on Solid Dielectrics, Winchester, UK, 8-13 de julio de 2007, trata sobre las mediciones de respuesta dieléctrica que se usan para evaluar el sistema aislante de papelaceite en transformadores. Dielectric Response Analysis of Real Insulation Systems, Uno Gafvert, 2004 International Conference on Solid Dielectrics, Toulouse, Francia, 5-9 de julio de 2004 trata sobre la aplicación de métodos de respuesta en frecuencia dieléctrica a varios sistemas de aislamiento reales de importancia práctica. El documento US 7.292.048 describe un método y un dispositivo para medir una respuesta dieléctrica de un sistema aislante eléctrico, en el que se determina un primer resultado de medición mediante un método en el dominio de la frecuencia y se determina un segundo resultado de medición mediante un método en el dominio del tiempo. Se combinan el primer resultado de medición y el segundo resultado de medición para formar un resultado de medición global como la respuesta dieléctrica. Desafortunadamente, el documento no menciona nada respecto a cómo se usa realmente el método en el dominio de la frecuencia. Sin embargo, existe un documento, que sí que describe una solución práctica al problema de determinar la capacidad aislante degradada de un aislamiento previsto entre dos devanados en un transformador. Este documento es el documento US 6.870.374. El documento US 6.870.374 describe un método para identificar un tipo de anomalía en un sistema de aislamiento de un transformador de energía, en el que se miden las pérdidas dieléctricas en una sección del sistema de aislamiento, se calculan las pérdidas dieléctricas teóricas para la sección basándose en las propiedades del material, la geometría y la 2   temperatura de la sección, y se genera una representación gráfica de una diferencia en porcentaje entre las pérdidas dieléctricas medidas y calculadas. Se prepara una firma de respuesta dieléctrica a partir de la prueba DFR en un transformador. Se comparan la firma y la respuesta medida con una respuesta modelada de un transformador con una estructura aislante normal y una biblioteca de firmas de defectos conocidos. Basándose en la comparación, pueden diagnosticarse entonces defectos de factor de potencia en la estructura de aislamiento del transformador a prueba. El método mencionado anteriormente también se describe en Dielectric Frequency Response Measurement as a Tool for Troubleshooting Insulation Power Factor Problems, Mark Perkins, Asim Fazlagic, George Frimpong, Conference Record of the 2002 IEEE International Symposium on Electrical Insulation, Boston, MA EE.UU. En vista de lo que se ha descrito anteriormente existe, por tanto, una necesidad de proporcionar una manera diferente para determinar el cambio en la capacidad aislante, que considere también la causa de los cambios. Sumario de la invención La presente invención se refiere a proporcionar una solución al problema de determinar el cambio en la capacidad aislante del aislamiento previsto entre dos objetos de un elemento de funcionamiento inductivo, siendo al menos uno de los objetos un devanado. Generalmente se resuelve este problema obteniendo un primer espectro de frecuencias asociado con una respuesta en frecuencia a una señal de frecuencia variable, siendo dicha señal de frecuencia variable una señal que puede aplicarse a un primer objeto del elemento de funcionamiento inductivo y la respuesta en frecuencia puede obtenerse a partir de un segundo objeto del elemento de funcionamiento inductivo, comparando el primer espectro de frecuencias obtenido con un segundo espectro de frecuencias de referencia, detectando un pico en el primer espectro de frecuencias obtenido que no aparece en el segundo espectro de frecuencias de referencia, analizando la forma del pico detectado y determinando el cambio en la capacidad aislante basándose en la forma analizada del pico detectado. Un objeto de la presente invención es proporcionar un método para determinar el cambio en la capacidad aislante del aislamiento previsto entre dos objetos de un elemento de funcionamiento inductivo, siendo al menos uno de los objetos un devanado, pudiendo realizarse el método sin tener que desmontar el elemento de funcionamiento inductivo. Este objeto se resuelve según un primer aspecto de la presente invención mediante un método según la reivindicación 1. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo para determinar el cambio en la capacidad aislante del aislamiento previsto entre dos objetos de un elemento de funcionamiento inductivo, siendo al menos uno de los objetos un devanado, pudiendo realizarse esta determinación sin tener que desmontar el elemento de funcionamiento inductivo. Este objeto se resuelve según un segundo aspecto de la presente invención mediante un dispositivo según la reivindicación 9. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un producto de programa informático para determinar el cambio en la capacidad aislante del aislamiento previsto entre dos objetos de un elemento de funcionamiento inductivo, siendo al menos uno de los objetos un devanado, que permita realizar esta determinación sin tener que desmontar el elemento de funcionamiento inductivo. Este objeto se resuelve según un tercer aspecto de la presente invención mediante un producto de programa informático según la reivindicación 17. Según una variación de la presente invención, se determina un volumen del aislamiento que tiene una capacidad aislante degradada basándose en la altura del pico sobre el espectro de frecuencias de referencia. La presente... [Seguir leyendo]

1. Método para determinar el cambio en la capacidad aislante del aislamiento (36) previsto entre dos objetos (18, 20) de un elemento (16) de funcionamiento inductivo, siendo al menos uno de los objetos un devanado, y que comprende las etapas de: - obtener (48) un primer espectro (40) de frecuencias asociado con una respuesta en frecuencia a una señal de frecuencia variable, siendo dicha señal de frecuencia variable una señal que puede aplicarse a un primer objeto del elemento de funcionamiento inductivo y la respuesta en frecuencia puede obtenerse a partir de un segundo objeto (20) del elemento de funcionamiento inductivo, - comparar (50) el primer espectro (40) de frecuencias obtenido con un segundo espectro (42) de frecuencias de referencia, detectar (52) un pico (44) en el primer espectro (40) de frecuencias obtenido que no aparece en el segundo espectro (42) de frecuencias de referencia, - analizar (54) la forma del pico detectado, y - determinar (56) el cambio en la capacidad aislante basándose en la forma analizada del pico detectado, en el que la etapa de determinar el cambio en la capacidad aislante incluye determinar la cantidad de capacidad aislante degradada basándose en la frecuencia (f1) del valor de pico del pico (44). 2. Método según la reivindicación 1, en el que se determina un volumen (V) del aislamiento que presenta una capacidad aislante degradada basándose en la altura ((Tan-Delta)) del pico (44) sobre el segundo espectro (42) de frecuencias de referencia. 3. Método según la reivindicación 2, en el que la extensión (d) del volumen (V) en una dirección desde el primer objeto hacia el segundo se determina basándose en comparar al menos la parte real del primer espectro de frecuencias con una parte real correspondiente del segundo espectro de frecuencias de referencia. 4. Método según la reivindicación 3, en el que un aumento de la diferencia entre las partes reales corresponde a un aumento de la profundidad. 5. Método según la reivindicación 3 ó 4, en el que la extensión (d) se determina también basándose en comparar la parte imaginaria del primer espectro de frecuencias con una parte imaginaria correspondiente del segundo espectro de frecuencias de referencia. 6. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que se determinan diversas degradaciones de la capacidad conductora provocadas por diferentes contaminantes en el aislamiento basándose en la anchura (w) del pico. 7. Método según cualquier reivindicación anterior, que comprende además la etapa de enviar (54) la señal de frecuencia variable al primer objeto y recibir la respuesta en frecuencia a partir del segundo objeto, siendo el primer espectro de frecuencias el espectro de frecuencias de la respuesta en frecuencia recibida. 8. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que el intervalo de frecuencia del primer espectro de frecuencias está entre 1 mHz y 1 kHz. 9. Dispositivo (10) para determinar el cambio en la capacidad aislante del aislamiento (36) previsto entre dos objetos (18, 20) de un elemento (16) de funcionamiento inductivo, siendo al menos uno de los objetos un devanado, y que comprende - una unidad (14) de análisis dispuesta para -obtener un primer espectro (40) de frecuencias asociado con una respuesta en frecuencia a una señal de frecuencia variable, siendo dicha señal de frecuencia variable una señal que puede aplicarse a un primer objeto del elemento de funcionamiento inductivo y la respuesta en frecuencia puede obtenerse a partir de un segundo objeto (20) del elemento de funcionamiento inductivo, -comparar el primer espectro (40) de frecuencias obtenido con un segundo espectro (42) de frecuencias de referencia, -detectar un pico (44) en el primer espectro (40) de frecuencias obtenido que no aparece en el segundo espectro (42) de frecuencias de referencia, -analizar la forma del pico detectado, y determinar el cambio en la capacidad aislante basándose en la forma analizada del pico detectado, 9   en el que la unidad (14) de análisis, cuando se dispone para determinar el cambio en la capacidad aislante, se dispone para determinar una cantidad de capacidad aislante degradada basándose en la frecuencia (f1) del valor de pico del pico (44). 10. Dispositivo (10) según la reivindicación 9, en el que la unidad (14) de análisis, cuando se dispone para determinar el cambio en la capacidad aislante, se dispone para determinar un volumen (V) del aislamiento que presenta una capacidad aislante degradada basándose en la altura ((Tan-Delta)) del pico (44) sobre el segundo espectro (42) de frecuencias de referencia. 11. Dispositivo (10) según la reivindicación 10, en el que la unidad (14) de análisis, cuando se dispone para determinar el cambio en la capacidad aislante, se dispone para determinar la extensión (d) del volumen (V) en una dirección desde el primer objeto hacia el segundo basándose en comparar al menos la parte real del primer espectro de frecuencias con una parte real correspondiente del segundo espectro de frecuencias de referencia. 12. Dispositivo (10) según la reivindicación 11, en el que un aumento de la diferencia entre las partes reales corresponde a un aumento de la profundidad. 13. Dispositivo (10) según la reivindicación 11 ó 12, en el que la unidad (14) de análisis se dispone para determinar la extensión (d) del volumen (V) basándose también en comparar la parte imaginaria del primer espectro de frecuencias con una parte imaginaria correspondiente del segundo espectro de frecuencias de referencia. 14. Dispositivo (10) según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en el que la unidad (14) de análisis, cuando se dispone para determinar el cambio en la capacidad aislante, se dispone para determinar diversas degradaciones de la capacidad conductora provocadas por diferentes contaminantes en el aislamiento basándose en la anchura (w) del pico. 15. Dispositivo (10) según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, que comprende además una unidad (12) de generación de señales dispuesta para enviar una señal de frecuencia variable al primer objeto (18) del elemento de funcionamiento inductivo y la unidad de análisis se dispone para recibir la respuesta en frecuencia a partir del segundo objeto, siendo el primer espectro de frecuencias el espectro de frecuencias de la respuesta en frecuencia recibida. 16. Dispositivo (10) según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 15, en el que el intervalo de frecuencia del primer espectro de frecuencias está entre 1 mHz y 1 kHz. 17. Producto de programa informático para determinar el cambio en la capacidad aislante del aislamiento (36) previsto entre dos objetos (18, 20) de un elemento (16) de funcionamiento inductivo, siendo al menos uno de los objetos un devanado, y que comprende código de programa informático previsto en un medio legible por ordenador y configurado para hacer que un ordenador, cuando dicho código se carga en dicho ordenador, realice lo siguiente - obtener un primer espectro (40) de frecuencias asociado con una respuesta en frecuencia a una señal de frecuencia variable, siendo dicha señal de frecuencia variable una señal que puede aplicarse a un primer objeto del elemento de funcionamiento inductivo y la respuesta en frecuencia puede obtenerse a partir de un segundo objeto (20) del elemento de funcionamiento inductivo, - comparar el primer espectro (40) de frecuencias obtenido con un segundo espectro (42) de frecuencias de referencia, - detectar un pico (44) en el primer espectro (40) de frecuencias obtenido que no aparece en el segundo espectro (42) de frecuencias de referencia, - analizar la forma del pico detectado, y - determinar el cambio en la capacidad aislante basándose en la forma del pico detectado, en el que la determinación del cambio en la capacidad aislante incluye determinar una cantidad de capacidad aislante degradada basándose en la frecuencia (f1) del valor de pico del pico (44).   11   12   13   14