Analisis De Monitoreo Transformadores

Análisis del monitoreo de transformadores en tiempo real

Resumen:

En el presente análisis del monitoreo de transformadores se describe la aparición de gases ante la degradación de su aislación y el principio de funcionamiento de los monitores de contenido de humedad y gases disueltos en aceite de transformador. Se presentan ejemplos de aplicación para la detección temprana de problemas en los transformadores de potencia y, finalmente, se presentan los monitores que emplean modelos matemáticos para brindar información del estado de funcionamiento del transformador.

Introducción:

Los transformadores de potencia son elementos críticos para la provisión de energía eléctrica y su adecuado mantenimiento es clave para la prolongación de su vida útil.

Las nuevas tecnologías de monitoreo continuo en tiempo real, aportan valiosa información acerca del comportamiento de los transformadores de potencia y el desarrollo de fallas en los mismos. Mediante la detección de variaciones en el contenido de gases disueltos y humedad en el aceite, se puede alertar acerca del deterioro de la aislación y el desarrollo de fallas incipientes para permitir llevar a cabo tareas de mantenimiento predictivo.

Degradación de la aislación:

Los materiales asilantes se deterioran con el paso del tiempo durante el transcurso de la vida útil del transformador y también ante incrementos de temperatura por sobrecarga o anomalías en su estado de funcionamiento.

Al degradarse la aislación se liberan gases que se disuelven en el aceite. Por un lado, cuando se deteriora el aceite aislante se liberan: hidrógeno, metano, etano, etileno y acetileno (figura 1). Por otro lado, al deteriorarse la celulosa del papel se libera agua y los siguientes gases: dióxido de carbono y monóxido de carbono (figura 2).

Figura 1

Figura 2

Detección de fallas incipientes:

Un sensor capaz de monitorear el incremento de los gases disueltos en el aceite, en forma continua y en tiempo real, es apto para detectar fallas incipientes en los transformadores de potencia.

La tecnología Hydran de GE, probada desde fines de la década del ’70, emplea un sensor instalado en una sola válvula del transformador. Sin tuberías adicionales ni bombas, el aceite aislante se mueve por convección natural y entra en contacto con una membrana permeable a los gases.

Los gases combustibles disueltos en el aceite pasan hacia el interior del sensor donde se produce una reacción química con oxígeno proveniente del aire. Es una oxidación que se produce entre dos electrodos y establece una diferencia de potencial que es proporcional al contenido de gases disueltos en el aceite.

Es sensible a la presencia de hidrógeno en un 100% y, en menores proporciones, también es sensible a la presencia de monóxido de carbono, etileno y acetileno. Precisamente, su sensibilidad a la presencia de monóxido de carbono es lo que permite detectar problemas en el papel. La degradación de ambos materiales aislantes se puede detectar en forma incipiente.

El monitoreo se realiza en forma continua, en tiempo real, y las alarmas se disparan alertando acerca de incrementos en el contenido de humedad y de gases disueltos en el aceite: pueden ajustarse para su activación por pendiente de crecimiento y también por valor absoluto alcanzado.

Cabe destacar que, además de la temperatura, el otro gran enemigo de la aislación es el agua. La detección del contenido de humedad en los materiales es de gran importancia, pues su incremento implica un disminución de sus propiedades aislantes.

El monitoreo continuo y en tiempo real, del contenido de humedad en el aceite está disponible en el monitor Hydran M2 de GE, junto con el monitoreo de los gases disueltos, y es clave para la detección temprana de posibles anomalías en el estado de funcionamiento del transformador: ingreso de agua, degradación de la celulosa (la cual produce liberación de agua), fallas en el circuito de refrigeración, etc.

La detección del contenido de humedad se realiza mediante un sensor, un film capacitivo, que está permanentemente en contacto con el aceite y cuya capacidad es proporcional al contenido de humedad en dicho aceite.

A menor temperatura, la solubilidad del agua en el aceite disminuye y el agua se desplaza desde el aceite hacia el papel aislante el cual la absorbe.

A mayor temperatura de funcionamiento del

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