Análisis de Aceites Dieléctricos
ARTÍCULOS TÉCNICOS
- Transformador de Potencia: Mantenimiento y Envejecimiento descargar
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Los grandes sistemas de transporte y distribución eléctrica tienen en los transformadores de potencia uno de los equipos más importantes de la red.
Los transformadores de potencia son equipos de altas prestaciones que tienen un alto coste y una vida útil definida de forma aproximada por sus fabricantes.
Aunque son equipos fiables, los materiales del transformador están sometidos a temperatura de gradiente eléctrico, provocando un envejecimiento del aislamiento. Cuando se produce algún esfuerzo, como por ejemplo un cambio de carga o una sobretensión, y los materiales no están en buen estado, puede originarse una avería. En muchos casos esa avería no se produce de manera inmediata, si no que permanece latente hasta que un nuevo hecho la hace aparecer.
Nuestra experiencia de más de 30 años ofreciendo este servicio a grandes empresas de esta área nos indica que aproximadamente un 20% de transformadores de potencia presentan síntomas de averías latentes que podrían producir graves problemas de desconexión. Una parada no planificada conlleva gastos no presupuestados para su resolución, incluso en algunos casos llegando a las indemnizaciones, y la pérdida de imagen de su empresa por los inconvenientes generados en sus clientes o la difusión de la noticia.
Las grandes empresas, que son conscientes de esto, han desarrollado sistemas de Mantenimiento Predictivo y control de estado de sus transformadores de potencia en servicio, que les permite conocer su estado, y prevenir los posibles fallos que puedan genere tales paradas.
El Mantenimiento Predictivo consta de una serie de análisis de los aceites dieléctricos de los transformadores en servicio que se llevan a cabo de manera programada una o dos veces al año. En el caso de detectar anomalías en los resultados, se programa una nueva serie de ensayos para poder comprobar la persistencia de las anomalías, o si se subsanan de manera natural.
En la norma UNE 60599: 2000 se citan las siguientes grandes clases de defectos detectables visualmente en los aceites dieléctricos:
- Descargas parciales del tipo plasma frío (corona), que pueden producir la deposición de cera sobre el papel aislante, o del tipo de chispas eléctricas que provocan pequeñas perforaciones carbonizadas en el papel, en forma de cabeza de alfiler, que, sin embargo, no son fáciles de encontrar
- Descargas de baja energía, en el aceite o en el papel, evidenciadas por grandes perforaciones carbonizadas en el papel, carbonización de la superficie del papel (caminos conductores) o partículas de carbón en el aceite (como durante el funcionamiento del conmutador del cambiador de tomas en carga);
- Descargas de alta energía (D2), en el aceite o en el papel, con arcos de potencia, evidenciados por la destrucción extensiva y la carbonización del papel, fusión de metales en los extremos de la descarga, extensiva carbonización del aceite y, en algunos casos, desconexión del equipo, lo que confirma la gran intensidad de corriente de la descarga;
- Defectos térmicos, en el aceite o en el papel, inferiores a 300 ºC si el papel se torna marrón (T1) y superiores a 300 ºC si se carboniza (T2);
- Defectos térmicos de temperaturas superiores a 700 ºC (T3) si existen evidencias de carbonización del aceite, coloración de metales (800 ºC) o fusión de metales (>1 000 ºC).
En ceis hemos desarrollado un modelo de informe en el que aporta a los clientes toda la información necesaria para conocer el estado de su transformador de potencia.
ANÁLISIS DE ACEITES DIELÉCTRICOS:
ceis considera el análisis de los Aceites Dieléctricos de los Transformares de Potencia como la metodología más adecuada para diagnosticar posibles fallos en los equipos sin detener su servicio.
Existen dos grandes tipos de ensayos, cuyos resultados pueden indicarnos el estado real de los transformadores.
- Análisis Fisicoquímicos
- Análisis Cromatográfico
El control de las propiedades fisicoquímicas del aceite dieléctrico del transformador se realiza con vistas a evaluar su aptitud para soportar las condiciones de trabajo a las que se ve sometido y en su caso determinar la acción correctiva más conveniente. ceis incluye dentro del informe de análisis una valoración del estado del aceite junto con recomendaciones de actuación.
Los análisis fisicoquímicos de aceites minerales aislantes de equipos eléctricos están determinados en la norma UNE 60422:2007.
La norma determina los ensayos a realizar, y son los siguientes:
Ensayo |
|
|---|---|
| Índice de Color | Informa sobre el grado de refino de un aceite nuevo y del grado de envejecimiento o contaminación en un aceite en servicio. |
| Contenido en Agua | El agua puede estar presente en forma disuelta o de emulsión, produciendo en ambos casos, y muy principalmente en el último una disminución de la rigidez dieléctrica, un aumento de las pérdidas dieléctricas y una aceleración de la degradación del papel aislante. |
| Tensión de ruptura | Informa sobre la capacidad del aceite para soportar los gradientes de campo eléctrico en función de las características de cada tipo de equipo. |
| Factor de pérdidas dieléctricas (Tangente delta - tgδ) | Informa sobre la cantidad de impurezas y compuestos polares debidos al envejecimiento del aceite. |
| Índice de neutralización | Indica el contenido de compuestos ácidos, procedentes principalmente de la oxidación del aceite. |
| Tensión interfásica | Indica la cantidad de compuestos que pueden aparecer por contaminación con otros materiales o por reacciones de oxidación del aceite. |
| Viscosidad | La viscosidad es un factor importante en el control de la disipación de calor. El envejecimiento y la oxidación del aceite tienden a incrementar la viscosidad. |
| Punto de inflamación | La rotura del aceite causada por descargas eléctricas o exposición prolongada a altas temperaturas puede producir suficiente cantidad de hidrocarburos de bajo peso molecular para reducir el punto de inflamación del aceite. |
| Punto de congelación | Proporciona una idea de la capacidad del aceite para fluir a bajas temperaturas. |
| Densidad | La densidad puede ser útil para identificar el tipo de aceite y, dependiendo de las condiciones externas por ejemplo en climas fríos, puede ser importante para determinar la idoneidad de su uso. |
| Azufre corrosivo | El azufre está presente en aceites refinados formando moléculas que lo contienen. La cantidad depende de los procesos de refino del aceite, el grado de refino y el tipo de crudo. La presencia de azufre puede provocar compuestos reactivos que provoquen corrosión a temperaturas normales de trabajo. A altas temperaturas el azufre puede provocar reacciones con las superficies metálicas y formar sulfuros que afecten a la conductividad de los contactos. |
| Contenido en hidrocarburos aromático | Este parámetro es función del origen del aceite y del tipo de refino al que se ha sometido y debe ser controlado y limitado ya que modifica las propiedades y, por tanto, el comportamiento en uso. |
| Recuento de partículas y distribución por tamaños | Procedentes de diferentes orígenes, tienen influencia en los valores de rigidez dieléctrica del aceite. |
Se trata de buscar la predicción y detección de posibles faltas internas del equipo, así como valoración del aislamiento celulósico, a través del análisis de gases disueltos y compuestos furánicos. Nuestros informes también incluyen una valoración de los resultados así como recomendaciones de actuación.
Los ensayos que se realizan son los siguientes:
- Análisis de Gases: Los aceites minerales aislantes, constituidos por una mezcla de hidrocarburos, debido a su uso como fluidos dieléctricos en los transformadores y como consecuencia de las variaciones de carga, producen moléculas de gas, hidrocarburos de bajo peso molecular. La distribución de concentraciones y los ritmos de crecimiento de los gases producidos nos dan una idea del funcionamiento del equipo.
- Compuestos Furánicos: Las cadenas de celulosa de los bobinados del transformador se degradan produciendo compuestos de tipo furánicos que nos proporcionan información sobre el grado de envejecimiento de estos aislantes al detectarlos en los análisis de furanos.
En la siguiente tabla podemos ver los diagnósticos derivados de los resultados de los análisis cromatográficos.
ANÁLISIS REALIZADO |
SUSTANCIA DETECTADA |
POSIBLE CAUSA |
|---|---|---|
Análisis de Gases |
Acetileno (C2H2) |
La presencia de acetileno en el gas de disolución es debido a una falla eléctrica. |
Análisis de Gases |
Etileno (C2H4) |
La aparición de etileno se debe a una degradación térmica, si no hay CO2, en el punto caliente no interviene la aislación sólida. |
Análisis de Gases |
Dióxido de carbono (CO2) |
En ausencia de C2H2, C2H4 y CO2 sólo o acompañadole un poco de CO y de CH4(metano), es característico del envejecimiento térmico propio del papel. |
Análisis de Gases |
Hidrógeno (H2) |
Su presencia, solo o acompañado eventualmente de una cantidad de CH4 (metano), es debido a descargas parciales. |
Análisis de Gases |
Compuestos del aire (O2N2) |
Si la proporción es similar a la del aire puede indicar una entrada de este elemento, puede darse un fallo en el relé de Buchholz o debido a un punto caliente a una temperatura superior a 100ºC. |
BATERÍAS DE ENSAYOS RECOMENDADOS POR ceis
Análisis Fiscoquímicos
ceisrecomienda una batería de análisis fisicoquímicos del aceite para la evaluación de su calidad y que aseguro que es adecuado que continúe en servicio. Esta batería tiene como base la agrupación de ensayos que hace la norma UNE 60422:2007.
Control Predictivo de Transformadores
En cuanto al los análisis de gases y de furanos que componen el Control Predictivo de Transformadores, ceis participa con sus clientes en el desarrollo de los programas de Mantenimiento Predictivo de los Transformadores de Potencia. Esta estrecha colaboración, que se refleja en una continua comunicación, permite la mejora de la efectividad de lo programas de Mantenimiento.
Otros servicios que ofrece ceis son:
Por otro lado ceis ofrece otros servicios relacionados con el Mantenimiento de Transformadores y los Análisis de aceites dieléctricos, como son:
- ANÁLISIS DE PCB’S
- ANÁLISIS RECEPCIÓN DE ACEITES
- ANÁLISIS COMPATIBILIDAD DE ACEITES
Se trata de la caracterización del contenido en Policlorobifenilos (PCBs) del aceite mineral aislante según se establece en el RD 228/2006 conforme la norma UNE-EN 61619:1997.
Contenido en PCB'S: Ampliamente utilizados en el pasado por sus propiedades dieléctricas y térmicas, debe establecerse un control sobre su concentración por su elevado carácter contaminante según las disposiciones legales vigentes.
Permite la evaluación de calidad del proveedor. Se recomienda durante el suministro, transporte, llenado y filtrado y/o puesta en servicio).
Se recomienda cuando se produzca el cambio o relleno de aceite de transformador de distintas características al que ya exista.
Si desea ampliar la información, puede contactar con:
DOMINGO URQUIZA CUADROS, Gestor de Mercado del Área Eléctrica.
Teléfono de contacto: +34 91 616 97 10
SI lo desea tambien puede contactar directamente a través de nuestro formulario de contacto.
