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Tabla de Contenido
Etapa de fin de la vida. Monitoreo de la condición
A medida que un transformador de potencia se acerca a la etapa de Fin de la Vida, será más importante y crítico la implementación de técnicas de monitoreo de la condición, ya que la probabilidad de falla se incrementa.
Trataremos de ver, en este ítem, las técnicas de monitoreo de la condición que mejor se ajustan para esta etapa en el ciclo de vida del transformador.
A continuación se muestra la tabla N° 2, con las técnicas de diagnóstico más usuales y efectivas para detectar los problemas característicos de la etapa de Fin de la Vida del transformador.
Tabla N° 2
| Componente | Técnica de diagnóstico | Efectividad de la técnica |
| Arrollamientos(Aislación) | CGD con preponderancia de gases CO y CO2, junto a H2.Furanos | Bien establecidas.Confiables para determinar el mecanismo de falla. |
| Acometidas internas | CGD con actividad de los gases H2 y C2H2 (arcos).Detección acústica de DP. | Bien establecidas. |
| Núcleo magnético | CGD. Análisis de los patrones de gases combustibles.Control y evaluación de la temperatura del transformador.Ensayo de la resistencia de aislación del núcleo.Detección acústica de DP. | Bien establecidas.Confiables para determinar el mecanismo de falla. |
| Núcleo y arrollamientos | Detección acústica del ruido a 50 Hz.Ensayo de FRA. | Bien establecidas. |
| Bushings en aceite | Inspección visual por contaminación.Inspección visual por pérdidas.Inspección visual por daño estructural.Control del nivel de aceite.Termografía infrarroja.Ensayo de TD y CP. | Bien establecidas.Confiables y efectivas. |
| Bushings sin aceite | Inspección visual por contaminación.Inspección visual por daño estructural.Ensayo de TD y CP. | Bien establecidas.Confiables y efectivas. |
| Tanque de expansión | Detección de humedad y aire.Inspección visual. | Bien establecidas.Confiables y efectivas. |
| Cuba | Inspección visual. | De fácil detección |
Análisis de la condición con los gases combustibles
Como ya hemos comentado, la CGD es la técnica de diagnóstico más importante y efectiva para determinar el estado de la condición de un transformador de potencia.
Nos permite detectar una variedad de problemas, comprendiendo:
- Deterioro de la aislación sólida.
- Sobrecalentamiento localizado.
- Sobrecalentamiento en partes conductoras.
- Sobrecalentamiento del núcleo magnético.
- Descargas de baja energía.
- Descargas de alta energía.
Un referencial para el análisis de los gases combustibles, es determinar en primera instancia la condición del transformador ante un eventual estado de falla.
En la Tabla N° 3 se muestra este referencial (la unidad de cada gas es ppm), el cual, en primera instancia, será el que confirme o avale la existencia de un estado de falla
Tabla N° 3
Referencia de las Condiciones:
Tabla N° 4
Cada condición representa, con mayor detalle, lo siguiente:
- Condición 1 = El nivel de la TGCD de esta condición (< 721 ppm) es un indicador de un estado normal y seguro del transformador. Para el caso de que algunos de los niveles de los gases combustibles supere el valor especificado en la tabla N° 3, se deberá proceder a una evaluación más exhaustiva.
- Condición 2 = El nivel de la TGCD (> 721 ppm y < 1920 ppm), para esta condición, es indicador de un estado de falla incipiente o probable de falla. Requiere una evaluación en particular de cada gas combustible, en relación al nivel y la velocidad de generación y la eventual dependencia con el estado de la carga del transformador. Se deberá complementar con la evaluación de relaciones de gases y el análisis comparativo.
- Condición 3 = El nivel de la TGCD (> 1921 ppm y < 4630 ppm) es un indicador de un avanzado estado de degradación del aceite y/o del papel. Requiere una evaluación en particular de cada gas combustible, en relación al nivel y la velocidad de generación, así como la evaluación de las relaciones de gases y el análisis comparativo. Se deberá prever un plan para la eventual salida de servicio del transformador para su intervención.
- Condición 4 = El nivel de la TGCD (> 4630 ppm) es un indicador de un estado de falla crítica, asociado a una degradación avanzada del aceite y/o papel. Se deberá proceder a la intervención del transformador, en el corto plazo, antes de alcanzar el estado de falla catastrófica.
Se destaca que la cantidad total de gases combustibles disueltos (TGCD) no incorpora al gas CO2.
Luego de definida una condición de eventual falla, el próximo paso será el de validar este estado.
A tal fin, se analizan las velocidades de crecimiento de los gases, según se indica en la siguiente tabla.
Tabla N° 5
| Gas | L1(ppm) | G1(ppm/mes) | G2(ppm/mes) |
| H2 | 100 | 10 | 50 |
| CH4 | 75 | 8 | 38 |
| C2H2 | 3 | 3 | 3 |
| C2H4 | 75 | 8 | 38 |
| C2H6 | 75 | 8 | 38 |
| CO | 700 | 70 | 350 |
| CO2 | 7000 | 700 | 3500 |
L1, determina el límite a partir del cual se deberán adoptar seguimientos más estrictos sobre el transformador. Esto se debe a que muy posiblemente se esté desarrollando efectivamente un proceso de falla interno.
G1 determina un límite para la velocidad de generación mensual de cada gas combustible. Establece la existencia de un proceso de falla en desarrollo, obligando a adoptar acciones correctivas diferidas.
G2 determina el límite de velocidad de generación mensual del gas, a partir del cual se deberá establecer el estado crítico del transformador. Obliga a adoptar acciones correctivas inmediatas.
Una vez confirmado el estado de falla, se pasará a analizar los contenidos de los gases en los niveles absolutos y de relación, con el fin de determinar la causa del problema.
A tal fin, se recurre a los distintos métodos de análisis de los gases combustibles disueltos en el aceite (Ver los artículos “Gases de Falla en Transformadores, Parte 1 y Parte 2”).
Ensayo de furanos
La celulosa al descomponerse libera, además de los gases CO y CO2, unos compuestos químicos solubles en el aceite, denominados furanos.
De entre todos estos compuestos, el más significativo para evaluar el estado de degradación de la celulosa es el 2-furfuraldehído (2-FAL).
Un valor normal de referencia para un transformador de potencia es el de una cantidad de furanos, disueltos en el aceite, en el orden de < 0,1 ppm.
Este nivel es un indicador clave de la degradación del papel aislante de los arrollamientos, por lo que el ensayo se convierte en una herramienta fundamental en el monitoreo del estado de la condición del transformador en la etapa de Fin de la Vida.
Ensayo de resistencia de aislación del núcleo
La puesta a tierra del núcleo magnético debe ser única, ya que de otra forma se favorece el sobrecalentamiento del mismo, debido a la circulación de corrientes de Foucault.
Una técnica efectiva para evaluar esta condición es a través de la medición de la resistencia de aislación del núcleo, previa desconexión de su puesta a tierra.
Si la misma es de bajo valor, es un indicador de la existencia de puesta a tierra múltiple, por lo que se deberán adoptar acciones correctivas, de forma tal de eliminar estas tierras adicionales.
El sobrecalentamiento del núcleo magnético, derivado de este problema, también será la causa del recalentamiento del aceite y la afectación sobre la aislación de los arrollamientos.
Ensayo de FRA
El ensayo de Análisis de Respuesta en Frecuencia, es una técnica de diagnóstico muy efectiva para detectar problemas derivados de los desajustes en los arrollamientos y el núcleo magnético.
Este ensayo se basa en obtener la característica de la respuesta en frecuencia del transformador, el cual se puede representar por un circuito con acoplamiento inductivo y capacitivo, ante distintas excitaciones de ondas senoidales de baja tensión, en un rango de frecuencias determinado.
Cualquier modificación de los parámetros circuitales, como consecuencia de los desajustes y/o desplazamientos de los arrollamientos/núcleo, podrá ser detectada de los registros de la respuesta en frecuencia.
Es un ensayo de base comparativa, por lo que se requiere una referencia inicial, con el fin de evaluar las características obtenidas.
Si necesita realizar ensayos complejos como FRA o CGD, contacte a NOVA MIRON para servicios de diagnóstico.
Ensayo de tangente delta y capacidad
Este ensayo permite medir las pérdidas dieléctricas de una aislación. La degradación en el tiempo de cualquier aislación, llevará a un aumento consecuente de estas pérdidas.
La tangente delta es un indicador indirecto de las pérdidas dieléctricas, representando un valor muy bajo, para una aislación en buenas condiciones.
Además, se deberá tener en cuenta que las variaciones de este parámetro deberán ser muy pequeñas, a lo largo del tiempo, para un transformador de potencia.
En tal sentido, representa un indicador clave para evaluar el estado de la condición del transformador en la etapa de Fin de la Vida.
Ensayo acústico de descargas parciales
La señal acústica es el medio a través del cual se pueden detectar las actividades de descargas de alta energía (arcos) y de baja energía (descargas parciales).
Las ondas acústicas se propagan a través del aceite, desde la fuente de generación de las descargas y serán detectadas en la superficie externa de la cuba, a través de sensores especialmente localizados en la misma.
Los problemas derivados de los desajustes del sistema mecánico de sujeción, así como la erosión o agrietamiento de la aislación sólida, característicos de la etapa de Fin de la Vida del transformador, podrán ser monitoreados con esta técnica.
Lecturas de Profundización
- Estrategia de Gestión: Estas técnicas de diagnóstico son fundamentales para la Gestión del Fin de la Vida de los activos.
- Mecanismos de Falla: Para la descripción detallada de los fallos que detecta el CGD, consulte Mecanismos de Falla y Mantenimiento.
