• Categories
• Metano
• Transformador
• Papel
• Carbono
• Envejecimiento

Citation preview

ITM. Gil Tobón. Envejecimiento del Aislamiento del Transformador.

1

Envejecimiento del Aislamiento del Transformador de Potencia Sumergido en Aceite Gil Tobón, Jesid Arturo [email protected] Instituto Tecnológico Metropolitano ITM Institución Universitaria 

Resumen—Las fallas presentadas en los transformadores de potencia sumergidos en aceite tienen consecuencias graves sobre los costos operativos de mantenimiento y de reemplazo del transformador. Por tal motivo, en este trabajo se presenta dos técnicas de monitoreo tales como: el análisis de gases disueltos (DGA) y el análisis de contenido de compuestos furanicos como una importante herramienta no invasiva y eficiente, para evaluar la condición el envejecimiento del aislamiento del transformador.

Muchos procesos pueden contribuir a la degradación y al fallo del transformador, algunos de ellos se muestran en la Fig. 1. [3]. Pero generalmente varios autores expresan que la expectativa de vida de un transformador en términos de envejecimiento depende del nivel de degradación del aislamiento [4].

Índice de Términos— Aislamiento solido, Envejecimiento, Indicadores químicos, Tiempo de vida, Transformador de potencia. I. INTRODUCCIÓN

Los transformadores de potencia sumergidos en aceite son equipos de gran importancia y de gran costo dentro de los sistemas de potencia. Las fallas accidentales de este tipo de elementos podrían causar terribles interrupciones en el suministro de energía, generando por consiguiente la pérdida de fiabilidad del equipo. La prevención temprana de todas las posibles fallas reduce el riesgo de un fallo catastrófico, que implique la sustitución del equipo. Generalmente la vida útil restante del transformador presenta inconvenientes debido al envejecimiento del aislamiento, este aislamiento por lo general esta conformado por productos orgánicos: papel celulósico y aceite. Varios estudios experimentales han demostrado que la temperatura, la humedad y el oxígeno son causas principales para que se presente el envejecimiento del aislamiento del transformador [1] [2]. Y por ende la reducción de la vida útil restante del transformador. Esta degradación se activa más rápidamente a altas temperaturas de funcionamiento.

Derivado del curso de Máquinas Eléctricas II sem. 02-2012

Figura 1. Factores que influyen en el rendimiento y la degradación del aislamiento aceite-papel del transformador y los mecanismos de degradación que resulta.

II. DEGRADACIÓN DEL AISLAMIENTO DEL TRANSFORMADOR. A. Producción de compuestos furánicos:

El papel aislante esta compuesto de celulosa que es un polímero compuesto por largas cadenas de anillos de glucosa unidas por enlaces glicosídicos. Durante el proceso de degradación del papel, los enlaces glicosídicos se rompen, abriéndose los anillos de glucosa. La glucosa por lo tanto presenta degradación, produciendo compuestos furánicos,

ITM. Gil Tobón. Envejecimiento del Aislamiento del Transformador.

entre los que esta el furfural (2FAL), siendo este el producto más estable y soluble en aceite [5]. Por tal motivo la concentración de este tipo de compuesto disuelto en el aceite, es la herramienta más utilizada como un indicador del estado de deterioro del papel aislante del transformador. B. Producción de gases:

Un transformador sano debe tener menos de 0,05 ml de gases combustibles (hidrocarburos de cadena corta: hidrógeno y metano, etano, etileno, acetileno) por 100 ml de niveles de aceite [6]. La descomposición térmica del papel aislante, se inicia cuando la celulosa, reacciona con el oxigeno produciendo óxidos de carbono (CO, CO2) y de hidrógeno y algo de metano (H2, CH4) [7]. Debido a que los aceites aislantes del transformador, por lo general son mezclas de diferentes moléculas de hidrocarburos. Al ser sometido a tensiones térmicas tiende a descomponerse liberando pequeñas cantidades de diversos gases, algunos de los cuales se muestran en la tabla I [8].

2

Tabla I: Niveles normales de gases en el aceite y el grado de concentración en el transformador sano.

Concentración de gases en el aceite µl/l

Relación normal de gases en el aceite

Hidrogeno

75-200

Metano / Hidrogeno

< 0,1 >

Monóxido de carbono

500-1000

Etano/Metano

< 0,1

Metano

25-100

Etileno/Etano