Optimización de los equipos de alta tensión utilizando el análisis por elementos finitos para minimizar las concentraciones de campo eléctrico que producen descargas parciales

Resumen

El objetivo de esta tesis consiste en la validación de un método de diseño empleando la simulación por Elementos Finitos como herramienta para analizar el fenómeno de Descargas Parciales que se presenta en los sistemas aislantes. Estas descargas producen un deterioro prematuro de los materiales utilizados en el aislamiento. El diseño de los sistemas aislantes siguiendo los criterios del método propuesto va a permitir alargar la vida útil de los equipos de Alta Tensión mediante la minimización de las Descargas Parciales. A pesar de que el fenómeno de las Descargas Parciales es conocido en el mundo de la ingeniería eléctrica desde hace bastante tiempo, hasta la fecha, se ha tratado como un método de detección de posibles defectos en la fabricación de los equipos o componentes aislantes y la diagnosis del aislamiento para estimar la vida útil de las máquinas en servicio. También la utilización del método de los elementos finitos en la ingeniería, como herramienta de diseño está cada vez más extendida en las empresas fabricantes de equipos para el conocimiento del comportamiento de un producto antes de construirlo o analizar diferentes variantes para optimizarlo. En el profundo análisis del estado del arte en los campos tanto de las descargas parciales y de la simulación por elementos finitos se ha confirmado que, hasta la fecha, no se ha empleado de manera sistemática la simulación por elementos finitos para obtener el valor de campo eléctrico alcanzado en el aislante gaseoso y su relación con las tensiones de aparición o extinción de las Descargas Parciales. El diseño de los sistemas aislantes siguiendo la metodología y criterios que se proponen en esta tesis permite minimizar los niveles de campo eléctrico para elevar la tensión de aparición de las Descargas Parciales. De este modo, se consigue aumentar la fiabilidad y alargar la vida útil de los equipos de Alta Tensión. Además, el empleo de esta metodología consigue diseños más optimizados, previos a la construcción del primer prototipo real, y por tanto reduciendo el tiempo de diseño y el número de prototipos necesarios para el desarrollo final del producto. Esto supone una reducción del plazo y el costo del diseño.