MÉTODO Y APARATO PARA EVALUAR EL NIVEL DE CONTAMINACIÓN SUPERFICIAL DE UN AISLADOR EXTERNO DE MEDIA/ALTA TENSIÓN.

Método y aparato para evaluar el nivel de contaminación superficial de un aislador externo de media/alta tensión. Campo Técnico y Técnica Existente ES 2 366 229 T3 La presente invención se refiere a un método para evaluar el nivel de contaminación superficial de un aislador externo de media/alta tensión. La presente invención, además, se refiere a un aparato para evaluar el nivel de contaminación superficial de un aislador externo de media/alta tensión, provisto de al menos un sensor en condiciones de ser asociado operativamente al mismo aislador para detectar una señal eléctrica. En el ámbito de sistemas eléctricos de media/alta tensión (es decir que trabajan con valores de tensión que varían desde unos pocos kV hasta centenares de kV), es de fundamental importancia utilizar aisladores (a menudo constituidos, a su vez, por cadenas de aisladores dispuestos en serie), para conectar objetos que operativamente se hallan a diferentes valores de potencial. En particular, en el ámbito de líneas aéreas para transmisión de energía eléctrica de media/alta tensión, vienen empleados aisladores para la suspensión en el aire de conductores apropiados para la transmisión de energía eléctrica, es decir para conectar los conductores a las torres de sostén de los mismos conductores. Dichos aisladores revisten un papel crucial por lo que concierne a la fiabilidad del sistema eléctrico donde vienen colocados, porque su avería implica la condición de fuera de servicio del mismo sistema o de una parte del mismo y constituye un potencial peligro para las personas. Bajo esta óptica, durante el ejercicio de dicho sistema eléctrico y en particular durante los servicios de mantenimiento, se están haciendo esfuerzos considerables para proporcionar técnicas de diagnóstico aún más eficaces y efectivas, no obstante la aplicación eficaz de tales técnicas acarrea numerosas dificultades. En particular, por lo que concierne a aisladores externos, la causa principal de avería se debe a la contaminación superficial de los mismos aisladores, especialmente cuando están instalados en un ambiente salino. La contaminación superficial está asociada a la formación de depósitos conductores, que fomentan el desarrollo de descargas eléctricas sobre la superficie externa de los aisladores. Cuando dichas descargas conciernen a una porción restringida de la superficie de un aislador, sin cortocircuitar sus electrodos (en este caso, reciben el nombre de descargas parciales), no ocasionan la avería inmediata del sistema. Por el contrario, cuando una descarga cortocircuita los electrodos de un aislador (en este caso, recibe el nombre de descarga disruptiva (flashover)), la misma ocasiona la avería del sistema. Por consiguiente, en términos generales es posible decir que cuando un aislador externo está limpio o su nivel de contaminación superficial es bajo, la probabilidad de que pueda averiarse es mínima; cuando, en cambio, un aislador externo presenta un alto nivel de contaminación superficial, la probabilidad de que el mismo pueda averiarse es considerable. Bajo esta óptica, para evaluar el nivel de contaminación superficial de un aislador se han desarrollado diferentes técnicas de diagnóstico. De conformidad con un primer tipo de técnicas de diagnóstico, para determinar un valor de conductividad superficial del aislador se recolectan y evalúan los polvos que se depositan sobre la superficie del aislador bajo examen. Este tipo de técnicas no es apropiada para conducir un monitoreo continuo, sino que a lo sumo permite obtener mapas de contaminación. Asimismo, la fiabilidad de dichas técnicas es limitada por el hecho que a menudo la contaminación es debida a diferentes condiciones climáticas, lo cual implica la presencia, en los polvos recolectados, de componentes con diferentes grados de conductibilidad y solubilidad. De conformidad con otra técnica, con el objetivo de evaluar el espesor del estrato contaminante en base al color de un aislador testigo, se efectúan mediciones ópticas. Esta técnica, aparte de ser muy cara, presenta una eficacia reducida porque el espesor del estrato contaminante sobre la superficie de un aislador no es un indicador fiable del grado de peligro de la contaminación del aislador en su conjunto. De conformidad con otro tipo de técnicas de diagnóstico, se evalúa la corriente de dispersión superficial de un aislador testigo bajo condiciones climáticas predeterminadas. Tales técnicas exhiben una limitación importante: no pueden ser aplicadas con facilidad a aisladores en ejercicio, sino sólo a aisladores presentes en laboratorio o en puntos especiales de las redes de transmisión, por ejemplo dentro de subestaciones. En efecto, dichas técnicas exigen la aplicación de una tensión conocida a un aislador y la medición de la correspondiente corriente de dispersión superficial. Asimismo, el aislador debe ser puesto en condiciones climáticas predeterminadas (por ejemplo, enfriándolo en ambientes bajo techo y provocando la condensación del vapor ácueo del agua circunstante). Otra técnica conocida es la de medir la tensión de avería (también denominada tensión disruptiva) específica de un determinado tipo de aislador. Este método presenta la desventaja de ser destructiva, por ende no utilizable para monitorear aisladores en ejercicio. 2 De conformidad con otra técnica de diagnóstico de aisladores, se mide la corriente de dispersión (también denominada corriente de fuga), es decir la corriente de baja frecuencia que circula en correspondencia de las extremidades del aislador y con cierre del circuito a través de tierra. El método es barato, pero su fiabilidad es reducida, porque sus resultados están muy influenciados por factores ambientales, por ejemplo humedad. Bajo esta óptica, la patente de invención US 2005/231.210 da a conocer un sistema para ensayar aisladores de polímeros, en base a la detección de una corriente de fuga que circula a través del aislador. En aras de lo anterior, las técnicas existentes para diagnosticar el nivel de contaminación superficial de un aislador externo exhiben varios inconvenientes y restricciones, dependiendo del caso. Asimismo, tales técnicas comparten una restricción adicional, asociada al hecho que evalúan cantidades relacionadas de manera substancialmente directa a la contaminación superficial, que, sin embargo, no es la causa última/directa de la avería. Un aislador falla cuando hay una descarga eléctrica entre los electrodos del mismo aislador. Esta circunstancia indudablemente está relacionada con la contaminación superficial del aislador, pero indirectamente, porque, para los mismos niveles de contaminación superficial la probabilidad de falla también depende del tipo de aislador y de las condiciones ambientales. Cabe hacer notar que, especialmente en el sector de investigación científica, para medir y evaluar una actividad de descargas parciales en un aparato eléctrico para tensiones altas se han desarrollado numerosas soluciones técnicas (por ejemplo el documento US-B1-6.192.317 da a conocer métodos para el análisis estadístico de mediciones de descargas parciales en un aislador de alta tensión). Sin embargo, dichas soluciones han sido desarrolladas y empleadas para evaluar la posible presencia de averías/defectos (por ejemplo, cavidades, fisuras, inclusiones) en los dieléctricos incluidos en el sistema aislante así como para tratar de determinar el grado de peligro de las averías/defectos. La aplicación de tales técnicas conocidas a un aislador externo para medir descargas parciales podría no resolver el problema en cuestión, es decir evaluar el nivel de contaminación superficial del mismo aislador. Tal aplicación podría permitir, a lo sumo, conducir un estudio sobre la modalidad de envejecimiento/degradación del material aislante con que se compone el aislador. Bajo esta óptica, se conoce la utilización de mediciones de descargas parciales, conducidas en un laboratorio bajo un ambiente controlado, sobre aisladores para estudiar sus propiedades intrínsecas, es decir la capacidad de soportar solicitaciones eléctricas. Revelación de la Invención Un objetivo de la presente invención es el de eliminar dichos inconvenientes y poner a disposición un método para evaluar el nivel de contaminación superficial de un aislador, que no sea destructivo sino que sea eficaz y aplicable a aisladores en ejercicio. Dicho objetivo se logra en su totalidad a través del método de la presente invención, que está caracterizado por lo expuesto en las reivindicaciones que están más adelante y en particular por el hecho que comprende una etapa de medición de una actividad de descargas parciales sobre una superficie externa del aislador, para derivar un indicador del nivel de contaminación superficial del mismo aislador. Otro objetivo de la presente invención es el de poner a disposición... [Seguir leyendo]

1.- Método para evaluar el nivel de contaminación superficial de un aislador (1) externo de media/alta tensión, caracterizado por el hecho que comprende: - una etapa de medición de una actividad de descargas parciales sobre una superficie externa del aislador (1), para derivar un indicador del nivel de contaminación superficial del aislador, dicha etapa de medición comprendiendo la adquisición de una pluralidad de señales eléctricas correspondientes a la actividad de descargas parciales, que constituyen un conjunto de datos, - una etapa de elaboración automática de dicho conjunto de datos, para derivar automáticamente dicho indicador, donde dicha etapa de elaboración comprende un análisis estadístico de dicho conjunto de datos. 2.- Método según la reivindicación 1, donde dichas señales eléctricas comprenden formas de onda de impulsos de descargas parciales. 3.- Método según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho que comprende una etapa de análisis de las formas de onda de dichos impulsos, para agrupar impulsos que tienen formas de onda substancialmente similares en correspondientes subconjuntos de datos homogéneos. 4.- Método según la reivindicación 1, donde dicha elaboración es conducida sobre un subconjunto de datos homogéneos. 5.- Método según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que comprende una etapa de comparación de un valor adquirido de una magnitud, correlacionado a la actividad medida de descargas parciales, con un valor de referencia de la misma magnitud. 6.- Método según la reivindicación 5, donde dicho valor de referencia es un valor que fue medido con anterioridad en un aislador testigo con un nivel crítico de contaminación superficial. 7.- Método según la reivindicación 6, donde dicho aislador testigo es del mismo tipo constructivo que el aislador (1) bajo evaluación. 8.- Método según la reivindicación 5, 6 o 7, caracterizado por el hecho que comprende una etapa de comparación del valor adquirido y del valor de referencia de dicha magnitud con un segundo valor de referencia de la misma magnitud, medido con anterioridad en el aislador (1) bajo evaluación, bajo condiciones de mínimo valor de contaminación superficial, y con un tercer valor de referencia de la misma magnitud, medido con anterioridad en el aislador testigo bajo condiciones de máximo valor de contaminación superficial. 9.- Método según una cualquiera de las reivindicaciones de 6 a 8, caracterizado por el hecho que dicha comparación es llevada a cabo en base a una pluralidad de magnitudes, que pueden ser combinadas entre sí para derivar un indicador estadístico. 10.- Método según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que comprende una etapa de adquisición de una o varias magnitudes correlacionadas a factores ambientales, correspondientes a un ambiente substancialmente adyacente al aislador (1) y/o al estado eléctrico del aislador (1). 11.- Método según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho que comprende una etapa de evaluación y comparación de dichas magnitudes correlacionadas a factores ambientales y/o al estado eléctrico del aislador (1) y una o varias magnitudes correlacionadas a la actividad de descargas parciales. 12.- Aparato de diagnóstico (6) para evaluar el nivel de contaminación superficial de un aislador (1) externo de media/alta tensión, provisto de al menos un sensor (7) en condiciones de ser asociado operativamente al mismo aislador (1) para detectar una señal eléctrica, caracterizado por el hecho que comprende, combinados entre sí: - medios (8) de adquisición de un conjunto de datos correspondientes a descargas parciales sobre una superficie externa del aislador (1), dichos medios de adquisición recibiendo dicha señal eléctrica en correspondencia de su entrada, dichos medios de adquisición (8) estando en condiciones de medir y almacenar formas de onda relativas a impulsos de descargas parciales; - medios de elaboración de los datos adquiridos, dicha elaboración proporcionando un indicador del nivel de contaminación superficial de un aislador (1). 13.- Aparato según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho que comprende una celda fotovoltaica (11) para alimentar al mismo aparato (6). 14.- Aparato según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho que los medios de elaboración están en condiciones de conducir un análisis de las formas de onda de dichos impulsos, para agrupar impulsos con formas de onda substancialmente similares en correspondientes subconjuntos de datos homogéneos. 7 ES 2 366 229 T3 15.- Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones de 12 a 14, caracterizado por el hecho que comprende medios de adquisición de una o varias magnitudes correlacionadas a factores ambientales, correspondientes a un ambiente substancialmente adyacente al aislador (1) y/o al estado eléctrico del aislador (1). 8 ES 2 366 229 T3 9