Análisis espectral de emisiones electromagnéticas de descargas parciales en entornos con obstáculos

Jorge Alfredo Ardila Rey; Daniel Jesús Figueroa Karmelic; Rodrigo Rozas Valderrama; Pablo Gaete Morales

doi:10.24054/rcta.v1i45.3473

Autores/as

Jorge Alfredo Ardila Rey Universidad Técnica Federico Santa María https://orcid.org/0000-0001-8811-2274
Daniel Jesús Figueroa Karmelic Universidad Técnica Federico Santa María https://orcid.org/0009-0008-8877-1243
Rodrigo Rozas Valderrama Universidad Técnica Federico Santa María https://orcid.org/0000-0001-9044-2213
Pablo Gaete Morales Universidad Técnica Federico Santa María https://orcid.org/0000-0002-8527-0979

DOI:

https://doi.org/10.24054/rcta.v1i45.3473

Palabras clave:

medición UHF, obstáculos metálicos, interferencia electromagnética (EM), descargas parciales (DP), emisiones electromagnéticas (EM)

Resumen

La detección de descargas parciales (DP) en equipos eléctricos es esencial para evaluar el estado de los sistemas de aislamiento. Entre los métodos existentes, la medición de emisiones UHF de PD a través de antenas se destaca por permitir el diagnóstico en instalaciones energizadas sin necesidad de una conexión galvánica entre el sensor y el equipo. Esta técnica presenta ventajas significativas sobre métodos más tradicionales; sin embargo, no está exenta de desafíos. La presencia de obstáculos en el entorno de medición puede generar interferencias destructivas y constructivas, reflejando o difractando las emisiones UHF. Estas interferencias pueden afectar el diagnóstico del estado de la aislación, dificultar la localización del origen de las emisiones y complicar la identificación del tipo de DP. Este artículo presenta los resultados de una serie de experimentos que caracterizan el efecto de diversas configuraciones de obstáculos en la señal registrada mediante una antena Vivaldi. Los hallazgos permiten identificar las bandas de frecuencia cuya amplitud se ve alterada debido a la interferencia constructiva de ondas reflejadas en los obstáculos, proporcionando información valiosa para optimizar las mediciones y mejorar la precisión en el diagnóstico de DP.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Citas

Kreuger, F. Partial Discharge Detection in High-Voltage Equipment; Butterworths: Dayton, OH, USA, 1989.

Kuffel, E.; Zaengl, W.S.; Kuffel, J. High Voltage Engineering Fundamentals; Butterworth-Heinemann: Oxford, UK, 2000.

P. Morshuis, “Degradation of solid dielectrics due to internal partial discharge: some thoughts on progress made and where to go now,”IEEE Trans.Dielectr. Electr. Insul.,vol. 12, pp. 905–913,Oct. 2005.

Shibuya, Y.; Matsumoto, S.; Tanaka, M.; Muto, H.; Kaneda, Y. Electromagnetic waves from partial discharges and their detection using patch antenna. IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2010, 17, 862–871

A. J. Reid, M. D. Judd, R. A. Fouracre, B. G. Stewart, D. M. Hepburn, “Simultaneous measurement of partial discharges using IEC60270 and radio-frequency techniques,”IEEE Trans.Dielec. Electr.Insul.,vol.18, pp.444-455, April 2011.

S. Coenen, S. Tenbohlen, S. M. Markalous, T. Strehl, “Sensitivity of UHF PD measurements in power transformers,”IEEE Trans.Dielec. Electr. Insul.,vol.15, pp.1553-1558, Dec. 2008.

Albarracín, R.; Ardila-Rey, J.A.; Mas’ud, A.A. On the Use of Monopole Antennas for Determining the Effect of the Enclosure of a Power Transformer Tank in Partial Discharges Electromagnetic Propagation. Sensors 2016, 16, 148.

C. Boya, M. V. Rojas-Moreno, M. Ruiz-Llata and G. Robles, "Location of partial discharges sources by means of blind source separation of UHF signals," in IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 22, no. 4, pp. 2302-2310, August 2015, doi: 10.1109/TDEI.2015.004482.

IEC 60270: High-voltage test techniques - Partial discharge measurements. International Electrotechnical Commission, 3rd ed., 2000.

lbarracín Sánchez, Ricardo & Robles, Guillermo & Martínez-Tarifa, Juan & Ardila-Rey, Jorge. (2015). Separation of sources in radiofrequency measurements of partial discharges using time–power ratio maps. ISA Transactions. 58. 10.1016/j.isatra.2015.04.006.

A. Cavallini, M. Conti, A. Contin, G. C. Montanari, and G. Pasini, “An integrated diagnostic tool based on PD measurements,” Proc. Electr. Insul. Conf., pp. 219–224, 2001.

R. Schwarz, T. Judendorfer, and M. Muhr, “Review of partial discharge monitoring techniques used in high voltage equipment,” Annu. Rep. - Conf. Electr. Insul. Dielectr. Phenomena, CEIDP, pp. 400–403, 2008.

M. D. Judd, L. Yang, and I. B. B. Hunter, “Partial discharge monitoring for power transformers using UHF sensors part 1: Sensors and signal interpretation,” IEEE Electr. Insul. Mag., vol. 21, no. 2, pp. 5–14, Mar. 2005.

S. M. K. Azam, M. Othman, H. A. Illias, T. Abdul Latef, M. Tariqul Islam, and M. Fadzil Ain, “Ultra-high frequency printable antennas for partial discharge diagnostics in high voltage equipment,” Alexandria Eng. J., vol. 64, pp. 709–729, Feb. 2023.

M. Wu, H. Cao, J. Cao, H. L. Nguyen, J. B. Gomes, and S. P. Krishnaswamy, “An overview of state-of-the-art partial discharge analysis techniques for condition monitoring,” IEEE Electr. Insul. Mag., vol. 31, no. 6, pp. 22–35, Nov. 2015.

H. Jahangir, A. Akbari, P. Werle, and J. Szczechowski, “UHF PD measurements on power transformers-advantages and limitations,” IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., vol. 24, no. 6, pp. 3933–3940, Dec. 2017.

F. Yang, C. Peng, Q. Yang, H. Luo, I. Ullah, and Y. Yang, “An UWB printed antenna for partial discharge UHF detection in high voltage switchgears,” Prog. Electromagn. Res. C, vol. 69, no. October, pp. 105–114, 2016.

J. Liang, C. C. Chiau, X. Chen, and C. G. Parini, “Study of a printed circular disc monopole antenna for UWB systems,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 53, no. 11, pp. 3500–3504, Nov. 2005.

O. Haraz and A.-R. Sebak, “UWB Antennas for Wireless Applications,” in Advancement in Microstrip Antennas with Recent Applications, InTech, 2013.

H. Elkamchouchi, M. Mahmoud, T. ElNozahy, and I. Aly, “Theoretical and practical analysis of the cockroach antenna,” Natl. Radio Sci. Conf. NRSC, Proc., 2008.

L. A. M. M. Nobrega, G. V. R. Xavier, M. V. D. Aquino, A. J. R. Serres, C. C. R. Albuquerque, and E. G. Costa, “Design and development of a bio-inspired uhf sensor for partial discharge detection in power transformers,” Sensors, vol. 19, no. 3, pp. 1–16, 2019.

IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 60, no. 5, pp. 2536–2540, 2012.

T. Jiang, J. Li, Y. Zheng, and C. Sun, “Improved Bagging algorithm for pattern recognition in UHF signals of partial discharges,” Energies, vol. 4, no. 7, pp. 1087–1101, 2011.

T. Ishikura, H. Muto, K. Wada, and N. Hosokawa, “Distinction of the partial discharge source in oil by two frequency correlation method,” Proc. Int. Conf. Cond. Monit. Diagnosis, C. 2008, pp. 42–45, 2008.