ASPECTOS G GENERAL ES S SOBRE P PRUEBAS D DE A ACEITE TRANSFORMADORES D DE P POTENCIA
El tipo de mantenimiento predictivo más importante para un transformador de potencia son las pruebas físicoquímicas y cromatográficas a su aceite aislante. Son varias y en conjunto conjunto dan un diagnóstico del estado tanto del aceite como del transformador. Entre las mas importantes y representativas tenemos las siguientes: 1.
RIGIDEZ D DIEL ÉC T RICA
Es una prueba que muestra la presencia de agentes contaminantes (agua, polvo, partículas conductoras) en el aceite, las cuales pueden ser representativas si se presentan valores bajos de rigidez. Cuando un aceite está muy contaminado tiende a presentar valores bajos de rigidez los cuales disminuyen disminuyen el aislamiento aislamiento del transformador. La prueba consistente en aplicar un voltaje de C.A. entre dos electrodos sumergidos sumergidos en aceite a una distancia de 2.54 mm o 2.0 mm dependiendo de la norma a ser utilizada. Esquemáticamente:
1
El valor de tensión en kilovoltios a la que se presenta descarga entre los electrodos se le conoce como rigidez dieléctrica y como norma general es el promedio del resultado de 5 pruebas sobre la misma misma muestra espaciadas un minuto. Las normas utilizadas y los valores límites permitidos para esta prueba son las siguientes:
2.
ASTM D-877: Electrodos planos separados 2.54 mm, Tensión Mínima 25 kV ASTM D-1816: Electrodos semiesféricos separados 2.0, Tensión mínima 50 kV.
NÚMERO D DE N NEU T RAL IZACION, Normas A AS T M D D-664 y D y D D-974
Dependiendo del origen, proceso de refinación o deterioro en servicio de los aceites aislantes, estos pueden presentar características ácidas o alcalinas, el número de neutralización expresado como número ácido es una medida de la cantidad de estas sustancias; por lo que podríamos decir que la acidez de un aceite nos da una idea del cambio o deterioro de su condición aislante. Una acidez alta indica presencia de lodos, que implica obstrucción de los ductos de refrigeración y por lo tanto disminución de la capacidad del transformador para disipar temperatura temperatura o sea disminución de la capacidad de potencia. Los valores típicos y límites para esta prueba son los siguientes: Aceite nuevo: Aceite usado: A regenerar:
0.03 mg KOH/gr Entre 0.1 y 0.2 mg KOH/gr Mayor a 0.2 mg KOH/gr
2
3.
T Norma A AS T M D D-971 T ENSIÓN IIN T ERFACIAL , , N
La tensión interfacial es un fenómeno físico-químico que se produce por las fuerzas de atracción que existen entre las moléculas de dos líquidos. En los aceites aislantes se utiliza para detectar presencia de productos de oxidación, no detectables con la prueba de acidez, por lo que podríamos concluir que es una prueba complementaria a esta. La prueba consiste en medir el rompimiento de la interfase en dinas por centímetro entre las superficies conformadas por el aceite a ser probado y agua destilada. Los valores mínimos permitidos son los siguientes: Aceite nuevo: 45 dinas/cm Aceite usado: 25 dinas/cm Agua destilada: 70 dinas/cm
4.
REL ACIÓN DE ANÁL ISIS EN T RE T T ENSIÓN IN T ERFACIAL Y ACIDEZ
La tensión interfacial y el número de neutralización son dos pruebas complementarias ya que una disminución en el valor de la tensión interfacial generalmente está seguida por por un aumento en el valor de la acidez. Dividiendo estos dos valores se obtiene un número (sin unidades) que es un excelente medio para evaluar la condición del aceite, este valor se conoce como “Indice de MEYER o Indice de
Calidad (I.C.) del aceite. La siguiente siguiente tabla muestra el estado del del aceite dependiendo del valor del índice de calidad, así como sus valores típicos para la tensión interfacial y la acidez.
3
5.
INDICE DE CALIDAD
ACIDEZ
TENSION INTERFACIAL
ESTADO DEL ACEITE
300-1500
0.01-0.1
30-45
Muy bueno
160-299
0.11-0.15
24-29
Aceptable
45-159
0.16-0.40
18-23
Malo
CON T ENIDO D DE H HUMEDAD, Norma A AS T M D-1533
Esta prueba consiste en medir la cantidad cantidad de agua en partes por millón presente en una muestra de aceite. El aceite tiende a entregar agua al aislamiento del devanado del transformador cuando su temperatura baja (condición peligrosa si la humedad es alta ), por lo tanto la mayor cantidad de humedad en un transformador se concentra allí. Los valores máximos permitidos dependiendo del aceite son los siguientes: Aceite nuevo: Aceite usado:
6.
10 partes por millón 30 partes por millón
INDICE COL ORIMÉ T RICO ((COL OR )) ,, NORMA A AS T M D D-1500
Esta prueba es utilizada para el control de los aceites aceites en el proceso de refinación, no es una guía para determinar la calidad del aceite, pero en conjunción con las otras pruebas permite determinar el grado de deterioro. La prueba consiste en comparar el color del aceite con unos colores patrones que van numerados de 0.5 a 8.0 siendo 8.0 el más oscuro. Los valores típicos son 0,5 aceite nuevo y 1,5 aceite usado.
4
7. CROMATOGRAFÍA D DE G GASES D DISUEL TOS Norma A ASTM D D-3621
Es una prueba de trascendental importancia para detectar que pudo haber pasado ó que puede estar pasando en la parte interna de un transformador. Consiste en analizar que tipo de gases están disueltos en una muestra de aceite. Los gases dentro de un transformador se producen y disuelven en el aceite por múltiples causas entre las que tenemos : altas temperaturas, descargas parciales, arcos eléctricos, humedad, etc. El equipo utilizado para realizar esta prueba es el cromatógrafo de gases el cual por medio de calentamiento extrae los gases a la muestra de aceite , los separa y cuantifica en partes por millón. millón. Los gases de interés y que mejor información suministran a cerca del estado del transformador son los siguientes : Hidrógeno Nitrógeno Oxígeno Monóxido de carbono Dióxido de carbono Metano Etano Etileno Acetileno
H2 N2 O2 CO CO2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2
ANAL ISIS D DE R RESUL T ADOS :: Existen varios métodos de análisis para evaluar el estado de un transformador a partir de la cantidad de gases encontrados en una muestra de su aceite aceite aislante. Entre los mas utilizados utilizados tenemos los siguientes: 5
METODO D DE A ANAL ISIS C CUAL ITATIVO
GASES PRESENTES
ESTADO
DEL
TRANSFORMADOR
CO, CO2, H2O
Calentamiento del papel
CO, CO2
Papel quemado
C2H4, C2H6, CH4
Calentamiento de aceite Por encima de 500°C
CO2 400°C
calentamiento de aceite hasta
H2O 200°C
Calentamiento del aceite hasta
H2, C2H2, CH4, C2H4, C2H6
Arco Eléctrico
MÉTODO D DE C CANTIDAD D DE G GASES C COMBUSTIBL ES T TOTAL ES
CANTIDAD DE GASES EN PPM
ESTADO DEL TRANSFORMADOR
0-500
Normal
500-1000
Hacer seguimiento
1000-2500
Investigar
Más de 2500
Sacar de servicio e inspeccionar
6
METODO D DEL G CL AVE GAS C
GAS CLAVE
ACETILENO
: Indica arco eléctrico interno.
ARCING IN OIL
(60)
60
50
40
E L B I T S U B M O C %
(30)
30
20
10 (5) 0
CO
(3,3)
(1,6)
(0,01) H2
CH4
C2H6
C2H4
C2H2
GAS CLAVE HIDROGENO : Indica descarga parcial corona
CORONA IN OIL
90
(86)
80
70
S 60 E L B I T 50 S U B M 40 O C % 30
20 (13) 10
0
(0,2)
CO
H2
(0,5)
CH4
C2H6
(0,2)
C2H4
(0,1)
C2H2
7
GAS CLAVE ETILENO : Indica sobrecalentamiento del aceite
OVERHEATED OIL
70 (63)
60 E L 50 B I T S 40 U B M30 O C %20
10
(17)
(16)
(<0,01)
(2)
(2)
0 CO
H2
CH4
C2H6
C2H4
C2H2
GAS CLAVE MONOXIDO DE CARBONO: Indica sobrecalentamiento Del papel aislante
OVERHEATED CELLULOSE
100
92 90
80
70
S E L 60 B I T S U 50 B M O 40 C % 30
20
10
(6,7) (1,2)
(<0,0 1)
(<0,01)
(<0,0 1)
0 CO
H2
CH4
C2H6
C2H4
8
C2H2
