El aceite se utiliza en un transformador para aislar las partes vivas y eliminar el calor. Estas son dos funciones principales, pero también hay una tercera: los aceites aislantes son una buena fuente de información con la que se puede diagnosticar el desarrollo de diversos defectos. Esto se debe al hecho de que durante el funcionamiento del transformador y con el desarrollo de diversos defectos, se forman gases que ingresan al aceite. Todo lo que queda es «leer» la información del aceite e interpretarla correctamente.
Análisis cromatográfico de aceite del transformador
Ahora, el método más desarrollado de «leer» información de aceite del transformador es el método de análisis cromatográfico de gases disueltos.
Si el transformador funciona normalmente y sin defectos, luego de un cierto período de tiempo, solo aparecerán en el aceite dióxido de carbono y monóxido de carbono, a veces metano, así como oxígeno y nitrógeno. La presencia de otros gases indica la ocurrencia de procesos indeseables en el transformador, por ejemplo, descomposición del aislamiento de aceite y papel. La esencia del método de análisis cromatográfico es medir las concentraciones de gases disueltos en aceite. Estas concentraciones se utilizan además para determinar el tipo de defectos en desarrollo.
Aquí hay una lista de los principales gases, cuya aparición en el aceite es más típica de los defectos del transformador:
- hidrógeno: descargas parciales, descargas de chispas y arcos;
- acetileno: arco eléctrico, descargas de chispas;
- etileno: calentamiento de aceite y aislamiento sólido a una temperatura superior a 600 °C;
- metano: el aceite y el aislamiento sólido se calientan a temperaturas de 400-600 °C, el calentamiento del aislamiento se acompaña de descargas;
- etano: el aceite y el papel se calientan a temperaturas de 300-400 ° С;
- monóxido de carbono y dióxido de carbono: humedad en aislamiento también es posible el envejecimiento del aceite y (o) el papel;
- dióxido de carbono: calentamiento de aislamiento del papel.
Métodos para determinar y evaluar la naturaleza del desarrollo de defectos en un transformador, basados en la concentración de gases disueltos
Los métodos para determinar y evaluar la naturaleza de los defectos en un transformador en la mayoría de los casos se basan en el cálculo de la relación de diferentes pares de gases. La principal diferencia radica en la cantidad de gases de prueba y las combinaciones de pares de estos gases. Por ejemplo, el método Rogers usa tres proporciones de cinco gases, el método Dornenburg usa cuatro proporciones de cinco gases, el método IEC (IEC 60599) usa tres proporciones de cinco gases, etc. Se utiliza un probador DGA (analizador de gas disuelto) para medir las concentraciones de gas.
Uno de los más populares es la técnica del triángulo de Duval. Este no es un enfoque lógico y computacional, sino un enfoque gráfico para determinar los defectos del transformador. La técnica se basa en medir la concentración de tres gases: С2Н2, С2Н4, СН4. Sobre la base de los valores numéricos de estas concentraciones, se traza un punto en un gráfico presentado en forma de triángulo. Según el método de Duval, el área del triángulo se divide en siete zonas, y cada zona corresponde a un defecto específico en el transformador. Dependiendo de la zona en la que caiga el punto, se llega a una conclusión sobre el tipo de defecto.
El punto se construye de la siguiente manera. Las concentraciones resultantes de gases С2Н2, С2Н4, СН4 se convierten en porcentajes, cada uno de los cuales se deposita en el lado correspondiente del triángulo. Desde cada punto, en el lado del triángulo, se dibujan tres líneas paralelas al lado rezagado y su intersección dará el punto deseado para diagnosticar el defecto.
Surge la pregunta: ¿existe una alternativa al triángulo de Duval más sencilla ? Para obtener información primaria sobre el estado del transformador, es posible usar la medición de concentración y la dinámica de su cambio para un gas: hidrógeno. Por lo general, esta información es suficiente al menos para tomar una decisión informada sobre un diagnóstico más profundo basado en una mayor cantidad de gases.
Las causas y mediciones del hidrógeno en aceite
El hidrógeno aparece en el aceite de transformador como un gas de recombinación cuando los enlaces C – H más débiles se rompen bajo la acción de descargas parciales como resultado de la reacción de ionización.
¿Por qué es conveniente utilizar hidrógeno para obtener información primaria sobre el estado de un transformador? Hay varias razones. Primero, el hidrógeno es uno de los primeros gases que se producen cuando ocurre un problema en un transformador. Empieza a formarse, ya a una temperatura de 150 ° C. En segundo lugar, es conveniente hacer la medición del hidrógeno en aceite debido a que este gas se caracteriza por una baja solubilidad en aceite y una alta capacidad de difusión, por lo que es más fácil de detectar incluso en pequeñas concentraciones, diagnosticando así un posible defecto en la etapa inicial.
La determinación rápida de hidrógeno en transformador le da tiempo para completar el análisis cromatográfico de los gases disueltos (si es necesario).
Analizador de hidrógeno y humedad para transformador
La medición expresa de hidrógeno se lleva a cabo utilizando dispositivos especiales. Uno de estos dispositivos fue desarrollado por especialistas de GlobeCore – TOR-2.
El dispositivo para medir el nivel de hidrógeno en aceite TOR-2 tiene un tamaño compacto y bajo peso, por lo que es fácil de transportar al lugar de operación del transformador para el análisis de las muestras tomadas. TOR-2 proporciona el conjunto de parámetros más necesarios para un diagnóstico rápido de los defectos del transformador. Con su ayuda, se determina el hidrógeno en el aceite del transformador y el contenido de agua en los aceites minerales y los aceites esenciales.
Las principales ventajas del dispositivo TOR-2:
- la capacitación para operar el dispositivo toma solo unas horas, y la prueba de aceite la realiza una persona de manera simple y rápida;
- alta velocidad de mediciones. Después del muestreo, es necesario encender el dispositivo e iniciar el proceso de medición. Los primeros resultados estarán disponibles en el panel LCD en diez minutos;
- para facilitar su uso y procesamiento de datos, el dispositivo tiene una mini-impresora incorporada, con la que siempre puede imprimir un cheque con los resultados de las pruebas;
- alta precisión de medición, que se logra gracias a las características de diseño de los sensores y su contacto directo con el aceite. El sensor de humedad capacitivo no se ve afectado por los contaminantes en la muestra de aceite. Y el sensor de hidrógeno solo detecta hidrógeno y es insensible a otros gases;
- el dispositivo es universal y se puede utilizar para diagnosticar y prevenir el desarrollo de defectos no solo en transformadores, sino también en cables llenos de aceite, pasatapas de alta tensión, reactores de derivación y cambiadores de tomas en carga.
Por lo tanto, las compañías eléctricas reciben una solución simple que garantiza un funcionamiento sin problemas de los equipos eléctricos.
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