¿Qué tan preciso es un simulador de prueba de PD para SIG?

Si trabaja en distribución de energía o gestión de activos de alto voltaje, probablemente haya escuchado los rumores sobre los simuladores GIS PD (descarga parcial). Como proveedor de estas herramientas, me hacen una pregunta más que cualquier otra:“¿Qué tan preciso es realmente un probador de simulación GIS PD?”Es una pregunta justa; después de todo, la PD en los interruptores aislados en gas (GIS) es una de las principales causas de interrupciones no planificadas y necesita un probador en el que pueda confiar para detectar defectos antes de que se conviertan en costosos desastres.

Analicemos esto sin la sobrecarga de jerga. Primero, ¿qué es un simulador GIS PD? Es una herramienta que crea eventos de DP controlados dentro de un entorno GIS simulado, para que pueda probar su equipo de detección de DP (como sensores de ultrasonido o antenas UHF) y capacitar a su equipo para detectar fallas reales. Pero la precisión no se trata sólo de "¿produce EP?" Se trata de qué tan cerca coincide el PD simulado con el material real encontrado en los activos SIG reales. Ésa es la razón por la que estas herramientas son importantes.

El núcleo de la precisión: hacer coincidir firmas de PD del mundo real

Aquí está la cuestión: la PD en GIS no se ve igual en todos los defectos. Tiene cuatro tipos de fallas comunes: contaminación por partículas, erosión superficial, protuberancias y huecos. Cada uno produce una firma única: diferentes patrones de amplitud, frecuencia y fase que capta su detector. Un buen probador de simulación GIS PD debe replicar cada uno de estos, no solo una chispa genérica.

Hablemos de especificaciones. NuestroProbador de simulación de descargas parciales GIS, por ejemplo, utiliza una cámara de prueba modular llena de SF6 (el gas aislante utilizado en la mayoría de los SIG) para imitar las condiciones operativas reales. Calibramos su producción con datos de 12 años de mediciones de PD in situ de socios de servicios públicos en América del Norte y Europa. Eso significa que cuando genera un evento de PD de protrusión, el patrón de descarga parcial resuelta en fase (PRPD) de la señal coincide exactamente con lo que vería en una unidad GIS de 138 kV en vivo.

Muchos simuladores más baratos toman atajos aquí. Podrían generar un pulso de DP, pero no replicar los cambios sutiles de la presión del SF6 o del material del electrodo. Por ejemplo, los defectos de partículas, muy comunes en los SIG, producen señales de PD variables y erráticas porque la partícula rebota. Si su simulador no refleja esa variabilidad, su equipo no detectará una falla de partícula real cuando se cruce en su camino. Es por eso que invertir en un probador que coincida con las firmas del mundo real no es sólo algo agradable de tener: es un mitigador de riesgos.

Precisión más allá de la cámara: validación cruzada con activos reales

Incluso la mejor simulación es tan buena como se alinea con las pruebas de campo reales. El año pasado, trabajamos con una empresa de servicios públicos del Medio Oeste que estaba probando un nuevo sistema de detección de DP para su GIS de 345 kV. Utilizaron nuestra prueba de simulación de fallas SF6 GIS PD para capacitar a sus técnicos, luego desconectaron una unidad GIS para mantenimiento de rutina y encontraron un defecto de erosión en la superficie. El patrón de la PPR del simulador coincidía con los datos de campo en un 98%, por lo que su equipo pudo detectarlo en pruebas en vivo de inmediato.

¿Por qué es importante esa validación cruzada? La DP en el laboratorio está controlada, pero las condiciones de campo agregan variables: temperatura, humedad, ruido eléctrico cercano e incluso la antigüedad del casquillo GIS. Un probador de primer nivel le permitirá ajustarse a estas variables, de modo que sus pruebas de entrenamiento y equipo no estén aisladas en una mesa de laboratorio. ElSistema de prueba de simulación de fallas de descarga parcial GISque vendemos tiene presión de SF6 ajustable y espaciado de electrodos, para que pueda simular las condiciones exactas en las que trabaja su equipo todos los días.

He visto lo que sucede cuando la precisión disminuye. Una pequeña empresa de servicios públicos compró un simulador económico hace unos años y sus técnicos se perdieron un evento de DP real porque el probador solo producía señales de alta frecuencia. La verdadera falla fue la baja frecuencia y el simulador no se dio cuenta de eso. Terminaron con una falla en el transformador que costó $200 mil en tiempo de inactividad y reparaciones. Ése es el riesgo de tomar atajos en la precisión.

Otra pieza del rompecabezas: simulación GIL (espera, ¿eso está relacionado?)

Si está trabajando con líneas aisladas en gas (GIL), que son primas cercanas de GIS, podría pensar que su probador de PD funciona para ambas. No exactamente. GIL tiene tramos de conductores más largos y diferentes propiedades de aislamiento, por lo que las firmas de PD cambian. Por eso nuestroSistema de prueba de simulación de alto voltaje GILestá construido específicamente para replicar el comportamiento PD exclusivo de GIL. Cuando realiza pruebas de GIL PD, necesita un simulador que esté adaptado a ese entorno, no solo una herramienta SIG reutilizada.

Nos aseguramos de que nuestros simuladores GIL y GIS estén separados porque mezclarlos genera resultados de prueba inexactos. Un evento GIL PD tendrá una duración de pulso más larga que uno GIS, y un buen probador lo tendrá en cuenta. Si su verificación cruzada entre GIS y GIL no es correcta, perderá tiempo volviendo a capacitar a los equipos y calibrando mal los equipos.

Entrenamiento versus calibración: dos áreas donde brilla la precisión

Mucha gente utiliza los simuladores de PD de GIS para dos tareas: capacitar a sus equipos de detección de PD y calibrar sus equipos. Para el entrenamiento, la precisión tiene que ver con la memoria muscular; sus técnicos deben reconocer que "eso es una protuberancia, no una partícula, no una falla superficial". Si las firmas del simulador no son correctas, su memoria muscular está equivocada. Para la calibración, se trata de precisión: necesita una señal de PD conocida para asegurarse de que las lecturas de su detector estén dentro del 5% del valor real.

NuestroDispositivo de simulación de descarga parcial Gisviene con un certificado de calibración rastreable, por lo que puede usarlo para calibrar sus sensores PD con confianza. Probamos cada unidad antes de que salga del taller, haciendo coincidir su salida de PD con los estándares trazables por NIST, para que no tenga que dudar de sus números de calibración.

¿Qué afecta la precisión? Errores comunes a tener en cuenta

Seamos realistas: ningún simulador es 100% perfecto, pero saber qué puede alterar la precisión te ayuda a tomar una decisión más inteligente. Primero, el material del electrodo. Si un simulador utiliza electrodos de aluminio baratos en lugar de acero inoxidable, la firma de PD será diferente: el acero inoxidable es el estándar en los SIG modernos, por lo que los simuladores deberían coincidir con eso. En segundo lugar, la pureza del SF6. Si el gas dentro de la cámara de prueba tiene humedad o aire, sesgará los niveles de PD. Nuestros simuladores utilizan SF6 seco de alta pureza para evitarlo. En tercer lugar, amplificación de señal. Algunos simuladores de gama baja aumentan las señales de PD a un nivel tan alto que no son realistas; los buenos mantienen la amplificación dentro del rango de PD GIS real.

Otro problema: no tener en cuenta el ruido de fondo. Los sitios de campo tienen ruido de transformadores, señales de radio y otros equipos, que pueden enmascarar la EP. Un probador de simulación GIS PD de calidad le permite agregar ruido de fondo controlable, para que sus pruebas reflejen las condiciones reales de campo. De esa manera, su equipo aprende a filtrar el ruido y detectar la DP real, no solo una señal limpia.

Nuestra opinión: la precisión depende de para qué la necesita

Esta es la pura verdad que le digo a cada cliente: la precisión de un probador de simulación GIS PD no es un número único. Se trata de qué tan bien se adapta a su caso de uso específico. Si es un equipo pequeño que recién comienza, una herramienta de presupuesto que coincida con las firmas de defectos básicas podría funcionar. Si es una gran empresa de servicios públicos que administra una flota de activos SIG, necesita una herramienta que replique cada tipo de defecto, funcione tanto con SIG como con GIL y venga con calibración rastreable.

Hemos pasado años perfeccionando nuestras herramientas para cerrar la brecha entre la simulación de laboratorio y la realidad de campo. Nuestros clientes no solo compran un probador: compran un sistema que les permite capacitar a sus equipos, calibrar sus equipos y detectar DP antes de que provoque interrupciones. El trimestre pasado, una empresa de servicios públicos en Texas utilizó nuestra prueba de simulación de fallas de PD GIS SF6 para capacitar a su equipo, y detectaron un evento de PD en una unidad GIS de 230 kV durante su siguiente verificación de rutina que habría causado una interrupción de $150 mil si se hubiera abandonado. Ésa es la recompensa de la precisión.

¿Listo para empezar?

Si está buscando un probador de simulación de PD GIS que esté diseñado para coincidir con firmas de PD del mundo real, sin escatimar esfuerzos y respaldado por más de 15 años de trabajo con servicios públicos, hablemos. Podemos guiarlo a través de nuestras herramientas, mostrarle datos de calibración y ayudarlo a elegir el sistema adecuado para sus activos. Ya sea que necesite una unidad independiente para capacitación, un sistema para GIS y GIL o una configuración de prueba modular, lo tenemos cubierto. No se conforme con un simulador que reduzca la precisión: sus activos y su equipo merecen una herramienta en la que puedan confiar.

Referencias

1. Consejo Internacional de Grandes Sistemas Eléctricos (CIGRE). (2021).Detección de descargas parciales en tableros aislados en gas: comparaciones de campo y de laboratorio. Informe CIGRE D1.33.
2. Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE). (2018).Guía IEEE para pruebas de descargas parciales de subestaciones aisladas en gas. Estándar IEEE C57.104-2018.
3. Corporación Norteamericana de Confiabilidad Eléctrica (NERC). (2022).Mejores prácticas de gestión de activos de alto voltaje para la detección de DP. Informe técnico NERC 2022-02.
4. Comité Europeo de Normalización Electrotécnica (CENELEC). (2020).Requisitos para probadores de simulación de descargas parciales para GIS y GIL. EN 62271-203:2020.