Evaluación de condición de transformadores – Parte 1: Pruebas comunes y mejores prácticas para implementar de inmediato
Los transformadores están sometidos a esfuerzos eléctricos, térmicos y químicos durante su vida operativa que degradan el aceite aislante y el aislamiento sólido, causan corrosión y oxidación, y crean las condiciones para que se desarrollen fallas incipientes que, en última instancia, pueden acortar la vida del activo. Estos procesos de envejecimiento se tienen en cuenta necesariamente durante la fase de diseño del transformador. Sin embargo, cuando la degradación se produce más rápido de lo previsto, se la considera un envejecimiento acelerado. Por ejemplo, una junta de alta resistencia que provoca un sobrecalentamiento localizado o una descarga parcial que degrada el aislamiento sólido es un ejemplo de envejecimiento prematuro.
Aunque la simple inspección visual del tanque de transformador (en búsqueda de corrosión o fugas) o los estudios de infrarrojos (para identificar el sobrecalentamiento de las bombas) arrojan información importante sobre su condición, no todos los problemas serán visibles desde el exterior. Afortunadamente, las fallas incipientes que se producen en el transformador se pueden identificar y diagnosticar examinando las propiedades químicas, físicas y eléctricas del dieléctrico líquido que contiene. Esto se suele hacer en un laboratorio externo; sin embargo, algunas grandes empresas de servicios públicos o entidades industriales pueden realizar las pruebas en sus propias instalaciones.
En esta serie de blogs de tres partes, haremos lo siguiente:
- Observar la importancia de enviar muestras de aceite de alta calidad al laboratorio para su análisis.
- Considerar los tipos de problemas que se pueden identificar mediante el análisis de gases disueltos en aceite (DGA) y los pasos a seguir.
- Considerar otras pruebas de aceite que se llevan a cabo, y la información importante que se puede revelar.
La importancia de una muestra de alta calidad
Una muestra de aceite puede revelar una gran variedad de información sobre la condición del activo; incluye pruebas de sobrecalentamiento, descargas parciales y arcos eléctricos, degradación del papel, entrada de agua, oxidación, presencia de contaminantes químicos y físicos, etc. Por lo tanto, las pruebas de aceite son un método clave para evaluar la condición de un transformador e identificar las fallas incipientes antes de que sean críticas. Una sola medición es valiosa, pero la tendencia de los cambios en los datos a lo largo del tiempo mejora el diagnóstico revelando la gravedad de la situación y permite a los administradores de activos planificar las acciones adecuadas. Esto podría implicar la realización de pruebas eléctricas fuera de línea para determinar la causa subyacente, la instalación de dispositivos de control en línea para supervisar la condición del activo con mayor eficacia, o la programación de una reparación o un reemplazo.
Para garantizar buenos resultados en la evaluación, hay que entregar una muestra de aceite adecuada al laboratorio. Incluso las pruebas de laboratorio perfectamente realizadas pierden su sentido si se basan en una muestra deficiente. No tomar la muestra correctamente conducirá inevitablemente a malos resultados, y al costo adicional de tener que repetir la toma de la muestra y volver a realizar el análisis. Una buena muestra debe ser realmente representativa del líquido a granel que circula dentro del equipamiento eléctrico. Para llegar a este aceite representativo es necesario descargar varios litros de aceite a través de la tubería de muestreo y en un contenedor de aceite usado adecuado antes de recoger la muestra propiamente dicha. Mientras se espera a que se complete la descarga, este aceite puede utilizarse para enjuagar el contenedor de la muestra y los tapones, a fin de garantizar que estén libres de contaminación física.
Al tomar una muestra, es conveniente que el contenedor sea lo suficientemente grande como para almacenar la cantidad de aceite necesaria, con capacidad adicional en caso de que el laboratorio tenga que repetir una prueba para verificar resultados inusuales; esto suele significar alrededor de 1 litro. Hay muchos contenedores adecuados para tomar una muestra de aceite y cada uno tiene sus propios beneficios e inconvenientes. Por lo general, las botellas de vidrio/aluminio o las latas de hojalata son las opciones preferidas. El contenedor debe sellar adecuadamente la muestra, impidiendo la entrada y salida de cualquier líquido o gas. Dado que el aceite se degrada con la luz del sol y da lugar a la síntesis de hidrógeno, los contenedores, fundas y/o envases deben ser a prueba de luz para proteger la muestra de la luz solar.
Deben evitarse las botellas de plástico, ya que las moléculas de agua se pueden difundir a través de las paredes del contenedor, aumentando así el contenido de agua de la muestra; los estudios han revelado que pueden entrar 10 ppm de agua en la muestra durante el transporte y el almacenamiento antes de la prueba. Por el contrario, las moléculas pequeñas, como el hidrógeno, se pueden difundir fuera del aceite a través de las paredes del contenedor de plástico, lo que disminuye la concentración finalmente medida en la muestra.
Por último, es importante embalar bien las muestras para evitar que se dañen durante el transporte al laboratorio de análisis de aceite. Asegúrese de que el fondo de las botellas también esté protegido.
El aceite aislante es el alma de los transformadores. Las pruebas periódicas del aceite, basadas en la condición y la criticidad del activo, permiten a los usuarios de equipos de alto voltaje rellenos de aceite detectar fallas incipientes, supervisar su evolución y planificar las medidas adecuadas antes de que los problemas menores se conviertan en mayores o, en el peor de los casos, en fallas.
En el próximo blog examinaremos la información proporcionada por las pruebas de análisis de gases disueltos en aceite.
Autores:
Simon Sutton cuenta con más de 25 años de experiencia en la industria de transmisión y distribución de electricidad, principalmente en el sector de los cables. Ha trabajado en la industria de suministro de materiales para cables, como responsable de la política de cables de una empresa de servicios públicos de transmisión y en el sector de investigación. Sus intereses también incluyen el monitoreo de condición, las pruebas de diagnóstico, la investigación forense y la gestión de activos. Simon trabaja ahora como Director de Servicios para Altanova, una empresa de Doble, y está radicado en el Reino Unido. Sus responsabilidades incluyen la estrategia empresarial, las relaciones externas y la coordinación de las actividades técnicas en todo el mundo. Simon tiene un título y un doctorado en Física, ambos por la Universidad de Reading. Participa activamente en organismos profesionales internacionales representando al Reino Unido en el Comité de Estudio de Materiales y Técnicas de Ensayo Emergentes de CIGRE, convocando al Grupo de Asesoramiento Estratégico sobre Sólidos de CIGRE y siendo miembro del consejo de redacción de la revista IEEE Electrical Insulation Magazine. Es un Miembro visitante de investigación avanzada en la Universidad de Southampton.
Lance R. Lewand es el Director técnico del Laboratorio de materiales aislantes de Doble. El Laboratorio de materiales aislantes se encarga de los análisis rutinarios y de investigación de dieléctricos líquidos y sólidos para aparatos eléctricos. Desde sus inicios en Doble en 1992, el señor Lewand ha publicado más de 75 artículos técnicos relacionados con las pruebas y muestreos de materiales aislantes eléctricos y diagnósticos de laboratorio. El Sr. Lewand recibió su licenciatura en ciencias de St. Mary’s College of Maryland. Participa activamente en organizaciones profesionales, como la Sociedad Química Americana, es representante del Comité Nacional de Estados Unidos para el TC10 de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) e ISO TC28, ASTM D-27 desde 1989, presidente del Comité D-27 de ASTM, presidente del subcomité 06 de Pruebas Químicas, secretario del Comité de Doble sobre Materiales aislantes y ha recibido el Premio al mérito de ASTM para el Comité D-27.
Andy Davies trabaja para Doble desde hace más de 6 años. Su trabajo comenzó con 2,5 años en Oriente Medio, proporcionando una indexación del estado de los activos y orientación sobre el mantenimiento de más de 2400 transformadores para una empresa de transmisión de Oriente Medio. Desde entonces, ha participado en el soporte y la capacitación de herramientas de gestión de activos en línea como dobleARMS e INSIDEVIEW, en el soporte de hardware para equipos de pruebas de aceite portátiles y de campo como Calisto, Myrkos y Domino, y en la consulta de transformadores para clientes ubicados en toda la región EMEA. Antes de trabajar en Doble, colaboró con una empresa de servicios petroleros que ofrecía recuperación de petróleo y soluciones móviles para petróleo que incluían asesoramiento técnico para todos los generadores, contratistas de alto voltaje y empresas de transmisión y distribución en el Reino Unido e Irlanda. Ha dirigido investigaciones sobre disulfuro de dibencilo (DBDS) y acidez en transformadores y sus estrategias de mitigación y tiene un sólido conocimiento de la química del aceite.
Información adicional:
