Medición de la tensión de ruptura del aceite del transformador

El aceite del transformador se utiliza en equipos de alta tensión como medio aislante debido a su mayor resistencia eléctrica en comparación, por ejemplo, con los gases.

Pero durante el funcionamiento de los aceites, puede ocurrir su ruptura, es decir, la pérdida de la capacidad de soportar altos voltajes. Una ruptura crea un riesgo de avería de equipos eléctricos caros: transformadores, cables llenos de aceite, condensadores, interruptores, descargadores, etc. Para evitar la ruptura, se comprueban los dieléctricos líquidos para medir la tensión de ruptura. En este artículo, veremos cómo se produce la ruptura de los dieléctricos líquidos, las razones de la disminución de la tensión de ruptura y cómo se limpia y verifica el aceite del transformador.

Ruptura de dieléctricos líquidos

La ruptura de dieléctricos líquidos es un fenómeno complejo que aún se está investigando. Una de las principales teorías del origen es la siguiente. Si se aplica un alto voltaje al dieléctrico (aceite) durante mucho tiempo y hay inclusiones en el aceite, estas inclusiones se polarizan y combinan en cadenas que se extienden a lo largo de las líneas de fuerza del campo electromagnético. Las cadenas se convierten en un conducto a través del cual fluye la corriente eléctrica. La corriente calienta el líquido adyacente al canal hasta que hierve y la ruptura se produce a través del canal de gas formado.

En los aceites altamente refinados, la ruptura puede ocurrir debido a la ionización por impacto de las moléculas. Después de una ruptura, las propiedades de aislamiento eléctrico del aceite se restauran, pero su calidad suele deteriorarse notablemente.

Tensión de ruptura del aceite del transformador

La verificación de las propiedades dieléctricas del aceite se realiza mediante muestreo y su posterior análisis con la determinación de la tensión de ruptura, tangente de pérdida dieléctrica, constante dieléctrica, etc.

La tensión de ruptura es la tensión mínima aplicada a la que se forma un canal conductor en el dieléctrico. La tensión de ruptura generalmente se mide en kilovoltios.

También utilizan otra característica similar: la rigidez dieléctrica (tensión de ruptura) del dieléctrico. Físicamente, la rigidez dieléctrica es el voltaje que se debe aplicar a una muestra para descomponerse, dividido por el grosor de la muestra. La rigidez dieléctrica se mide en kilovoltios por milímetro.

¿Qué factores afectan la tensión de ruptura del aceite del transformador?

La tensión de ruptura es un parámetro muy sensible en el aceite del transformador, ya que puede verse influenciado por varios factores. Entre ellos:

• contaminación con impurezas mecánicas y humedad. Cuanto más sucio esté el aceite, menor será su tensión de ruptura;
• viscosidad. Junto con una disminución de la viscosidad en el aceite del transformador, la tensión de ruptura también disminuye;
• temperatura. Con el aumento de la temperatura, la tensión de ruptura del aceite disminuye. Cuando se aplica un voltaje de pulso, esta relación es débil. Para los aceites altamente purificados, la dependencia de la tensión de ruptura de la temperatura del aceite es compleja;
• presión. Con la aumentación de la presión, aumenta ls tensión de ruptura, lo que se explica por el aumento de presión en las burbujas de gas. La dependencia es más pronunciada en el aceite técnicamente puro;
• Exposición prolongada de la tensión. Cuanto más tiempo se aplica la tensión al aceite, menor será la tensión de ruptura. La dependencia se debilita en los aceites con un grado más profundo de purificación;
• forma y área de los electrodos, distancia entre electrodos. Con diferentes formas de electrodos, se crean campos de diferentes grados de inhomogeneidad, y cuanto mayor es el coeficiente de inhomogeneidad, menor es la tensión de ruptura. Con un aumento en el área de los electrodos, la tensión de ruptura disminuye y con un aumento en la distancia entre los electrodos, aumenta.

Prueba de aceite del transformador en la ruptura

La prueba de ruptura del aceite generalmente se realiza en un laboratorio, pero si el equipo necesario está disponible, la tensión de ruptura también se puede medir cerca del transformador.

La prueba de ruptura de aceite del transformador se realiza de acuerdo con los estándares aplicables. Estos pueden ser tanto estándares nacionales de los países en los que se operan los transformadores como estándares internacionales. Los más utilizados son probadores IEC-60296, BDV, ASTM BDV.

Probador de la ruptura de aceite

GlobeCore proporciona estándares de calidad de equipos de clase mundial en la industria de servicios de transformadores, incluidos dispositivos de laboratorio para probar dieléctricos líquidos. Entre ellos está el dispositivo de prueba de la ruptura de aceite TOR-80. Funciona según el principio de un aumento gradual de la tensión en el devanado secundario de un transformador de alta tensión desde cero hasta un valor máximo o hasta un valor en el que se produce una ruptura dieléctrica. El tiempo de desconexión por alto voltaje después de la ruptura no supera los cuatro microsegundos. Según este indicador, el dispositivo de prueba de aceite del transformador TOR-80 supera a todos los dispositivos existentes para un propósito similar. El aceite en la celda de medición no tiene tiempo de quemarse y cambiar su composición química, lo que proporciona las mismas condiciones para mediciones repetidas.

En términos de otras características y parámetros, el mejor probador  BDV de GlobeCore no es inferior a ninguno de los análogos conocidos. En la configuración de TOR-80, puede seleccionar cualquiera de los estándares actuales para los métodos de prueba eléctricos (IEC 60156, ASTM D877, GOST 6581, etc.). Incluso si el estándar ha cambiado con el tiempo, el usuario puede realizar rápidamente los ajustes necesarios y seguir probando el aceite de acuerdo con el algoritmo actual. Por lo tanto, el probador  BDV de GlobeCore económico se puede utilizar en cualquier parte del mundo. Además, con su ayuda, se prueban dieléctricos líquidos de diversos orígenes con una tensión de ruptura no superior a 80 kilovoltios, elaborados a base de petróleo, aceites vegetales o obtenidos sintéticamente.

El dispositivo tiene unas dimensiones compactas: ancho – 49 centímetros, largo – 32 centímetros y alto – 30 centímetros, así como asas integradas en la carcasa, con las que se puede mover fácilmente dentro del laboratorio o llevarse de una habitación a otra.

El proceso de prueba de la ruptura del aceite es sencillo. El empleado del laboratorio eléctrico debe conectar el dispositivo a la red, insertar la celda de medición, llenarla de aceite, seleccionar el estándar requerido e iniciar el proceso presionando el botón correspondiente. El probador BDV de TOR-80 hará todo lo demás por sí mismo en modo automático, después de lo cual, después de cinco minutos, la pantalla mostrará el resultado de la primera medición de la tensión de ruptura en kilovoltios.

El error de medición de la tensión de ruptura después del ciclo de prueba no excede el uno por ciento. Esta precisión se logra mediante tecnologías desarrolladas por GlobeCore y nuevos estándares de la industria.

Al mismo tiempo, el dispositivo sigue siendo cómodo y práctico. Si es necesario, los resultados de la medición se pueden imprimir en la impresora térmica incorporada o transferir la matriz de datos acumulados utilizando una unidad flash desde la memoria interna no volátil a una computadora para su posterior procesamiento estadístico y visualización.

Sujeto a las reglas de operación, el uso de TOR-80 es seguro para el personal de laboratorio. La cubierta superior no solo protege las muestras y el área de trabajo de la contaminación, sino que también está equipada con un dispositivo de control de posición. Cuando la tapa está en la posición «abierta», el aumento del voltaje de prueba se bloquea y se excluye la descarga eléctrica.

Antes de ser enviados a los laboratorios de las empresas de energía eléctrica, todos los dispositivos son verificados para verificar el cumplimiento de los requisitos técnicos y características mediante la prueba de muestras de aceite real, para lo cual se realizan al menos 900 mediciones, lo que equivale a 150 ciclos de prueba, así como verificación, utilizando kilovoltímetros de alta precisión.

Probar aceites con el nuevo dispositivo TOR de GlobeCore le permite identificar oportunamente una caída crítica en la tensión de ruptura y tomar rápidamente una decisión sobre el cambio o la limpieza del aceite.

Prueba continua BDV en flujo

Además de los análisis de laboratorio, la posibilidad de determinar la tensión de ruptura del aceite en línea, es decir, sin muestreo, es de interés práctico para los propietarios de transformadores y organizaciones de servicios. GlobeCore fabrica un probador BDV en línea, más precisamente, un sistema de diagnóstico completo TOR-5, que le permite determinar parámetros importantes del aceite del transformador. TOR-5 se instala cerca del transformador y se conecta a él. Una vez conectado, el aceite circula continuamente en un circuito cerrado a través de los sensores. Los sensores miden parámetros importantes del aceite. Además del hecho de que estos parámetros en sí mismos son información de diagnóstico, también se calculan indicadores adicionales con ellos, que brindan una imagen más completa del estado del aceite del transformador en línea. Uno de los indicadores calculados es la tensión de ruptura del aceite.

Todos los parámetros medidos y calculados se acumulan una vez por minuto y están disponibles para su visualización y análisis en una aplicación web especial que se puede abrir en cualquier parte del mundo si tiene acceso a Internet.