Desarrollo de plataforma para control de temperatura, humedad y presión en celda DSH100 para análisis dieléctrico de papeles aislantes

Abstract

RESUMEN: Actualmente la energía eléctrica juega un papel fundamental en nuestra vida diaria. Por ello, los transformadores son tan importantes, ya que permiten transportar esta energía a cualquier lugar reduciendo las pérdidas mediante la modificación de la tensión y la intensidad de la energía eléctrica generada. Una de las clasificaciones aplicadas a los transformadores permite distinguir entre transformadores de potencia y transformadores de medida. Los primeros son capaces de conservar la potencia inicial y de modificar la tensión, mientras que los de medida convierten valores de gran tensión o intensidad con el objetivo de medir los valores resultantes sin que suponga ningún peligro hacerlo. A pesar de ser máquinas muy longevas y resistentes, pueden sufrir averías, entre otras cosas, por el desgaste y envejecimiento de sus sistemas de aislamiento. Hacer un seguimiento de la operatividad del sistema de aislamiento de estas máquinas es esencial para garantizar el correcto funcionamiento de los sistemas eléctricos de potencia. Uno de los procedimientos para conocer el buen estado de un sistema de aislamiento, basado en papeles celulósicos, es a través de la medida de sus propiedades dieléctricas. Dicha medida puede realizarse, por ejemplo, a partir de la utilización de la celda DSH100 junto con el analizador SPECTANO 100. La medida de las propiedades dieléctricas mediante estos equipos se ve sensiblemente afectada por variables ambientales como la temperatura, humedad y presión ejercida sobre la muestra de papel analizada, por lo tanto, es muy importante hacer un control preciso de dichas variables para llevar a cabo la medida de muestras, con distinto grado de deterioro, en las mismas condiciones ambientales. En este trabajo, se ha llevado a cabo el desarrollo de una solución electrónica para monitorizar las variables externas (temperatura, humedad, presión) y de esta forma poder realizar el estudio de propiedades dieléctricas, de los papeles aislantes empleados en los sistemas de aislamiento de los transformadores, con un control más preciso de las condiciones ambientales. Para llegar a esta solución, se ha diseñado e implementado un sistema con el microcontrolador Arduino y una aplicación asociada con la plataforma VisualStudio. Finalmente, se han obtenido resultados y se ha demostrado su utilidad en la medida de propiedades dieléctricas, gracias a un mejor control de las condiciones ambientales.

ABSTRACT: Nowadays, electrical energy plays a fundamental role in our daily lives. That is because transformers take an important part transporting this energy everywhere while they reduce losses by modifying the voltaje and current of the electrical energy generated. A general distinction is made between power transformers and instrument transformers. The first ones are capable of retaining the initial power and changing the voltage, while the second ones convert high voltage or current values in order to measure the resulting values without any danger. Despite being very long-lived and robust machines, they can suffer failures due to the deterioration and ageing of their insulation systems. Monitoring the operability of the insulation system of these machines is essential to guarantee the correct operation of the electrical power systems. One of the procedures to know the good condition of an insulation system, based on cellulose paper, is through the measurement of its dielectric properties. This measurement can be carried out, for example, using the DSH100 cell together with the SPECTANO 100 analyser. The measurement of dielectric properties using this equipment is significantly affected by environmental variables such as temperature, humidity and pressure exerted on the paper sample being analysed, so it is very important to precisely control these variables in order to measure samples with different states of deterioration under the same environmental conditions. In this project, an electronic solution is proposed to monitor the external variables (temperature, humidity, pressure) allowing the study of the dielectric properties of the insulating paper used in transformer insulation systems, with a more precise control of the environmental conditions. To achieve this solution, a system has been designed and implemented with the Arduino microcontroller and an associated application with the VisualStudio platform. Finally, results have been obtained and its usefulness in the measurement of dielectric properties has been demonstrated, because of a better control of the environmental conditions.