Análisis de Aceite

 

Análisis de aceite a transformadores. Interpretación tación de resultados. Interpre

 

Funciones del aceite en el transformador 1) Pr Prov ovee eerr rrigi igide dezz diel dieléc éctr tric ica. a. 2) Es un me medio dio de de trans transffer erenc encia ia de ccalo alorr. 3) Pr Prov oveer eer prot protecc ección ión al al aislam aislamien iento to sólid sólido o del transformador. 4) Diagnós Diagnóstico tico del estado estado del transf transformado ormadorr.

 

Proveer rigidez dieléctrica • La mezcla de papel kraft y aceite genera una rigidez dieléctrica mayor aproximada aproximada de 20% a 25%.

• El costo del papel y el aceite es menor que cualquier otro material.

 

Transferencia de calor • Los lodos en el aceite son los responsables de disminuir la transferencia de calor. • Los lodos se originan del envejecimiento del aceite. transferencia erencia • El aceite no cambiara su tasa de transf calórica, pero los lodos evitaran que haga su trabajo.

 

Protector del Papel • El calor, la humedad y el oxigeno descomponen el papel.

transformadores se • 85% de las fallas en los transformadores deben a problemas en el papel.

 

Herramienta de Diagnostico. • La observación de las características propias del aceite y los elementos residuales en el liquido aislante nos permiten realizar diagnósticos del funcionamiento del transformador. • La adecuada interpretación de los resultados

es necesaria para poder hacer un correcto diagnostico.

 

Pruebas de rutina al aceite: • Pruebas físicas. • Contenido de Inhibidor de oxido. Factor de potencia. • Factor • Humedad (Karl Fischer). Furan anos os (pap (papel el). ). • Fur Cromatografía de Gases. • Cromatografía • Metales Disueltos. • PCB´s

 

Prueba numero 1 Pruebas físicas.

 

Pruebas Físicas

 

Pruebas Físicas • Número de Neutralización (número de acidez). interfa facial cial (TIF). • Tensión inter Relativa (Gra (Gravedad vedad Especifica). • Densidad Relativa

• Color. • Apariencia. • Tensión de ruptura dieléctrica.

 

Número de Neutralización ASTM D947 • Esta prueba busca medir que tan ácido es el aceite, haciendo reaccionar con Hidróxido de potasio (KOH).

 

Número de Neutralización

 

Número de Neutralización • La Norma Vs Valores recomendados.

 

Tensión Interfasial 971 no se mezclan forman • Materiales queASTM fronteras (interfases) cuando se ponen en contacto. Aceptable (A (AC) mN/m

Mayor 32

Cuestionable (C (CU) Inaceptable (I (IN) Entre 32 y 28

Menor 28

• En caso que los valores sean bajos se reco ecomien mienda da dar dar man mantenim enimie ien nto al ac acei eitte.

 

Densidad Relativa ASTM D1298 t ranscurso so • Este valor cambia muy poco con el transcur del tiempo.

• Su alteración nos indica conta con tamina minant ntes es pesados pesados..

presencia

• Es una luz de alerta a la presencia de PCB´s Aceptable (A (AC) Entre 0,84 y 0,91

Cuestionable (C (CU) Inaceptable (IN) Menor a 0,84

Mayor a 0,91

de

 

Color ASTM D1500 transparente como el • El aceite nuevo es casi transparente agua. envejece ejece se oxida y se • A medida que el aceite env oscurece. También la contaminación produce cambio de color. compara contra vidrios calibrados. • El color se compara Aceptable (A (AC) Menor igual a 3,5

Cuestionable (C (CU) Inaceptable (IN) -----

Mayor a 3,5

 

Apariencia • Se somete a estudio donde se comprueba la existencia de opacidad, turbidez, partículas en susp su spen ensi sión, ón, sedi sedime ment ntos os visibles o lodos, carbón, agua libre o cualquier otra cosa que lo invalide como aceite clar cl aro o y hom omog ogén éne eo.

 

Tensión de ruptura di dieléctrica. eléctrica. • El objeto es conocer que tan buena resistencia tiene el aceite a los esfuerzos eléctricos. ASTM 877 Aceptable (A (AC) kV

Mayor a 30kV

Cuestionable (C (CU) Inaceptable (IN) Entre 30kV y 25kV

Menor a 25kV

 

Tensión de ruptura di dieléctrica. eléctrica.

 

Tensión de ruptura di dieléctrica. eléctrica.

 

Prueba Número 2 Contenido de inhibidor de oxido. ASTM D2668

 

Contenido de Inhibidor de oxido. • Cuando los equipos no tienen elementos para la preservación del aceite se utiliza el inhibidor de oxido.

 

Contenido de Inhibidor de oxido. • Se recomienda el valor de inhibidor de oxido como un porcentaje del total del liquido aislante. Aceptable

Cuestionable

Inaceptable

+ 0.2%

Entre 0.1% y 0.2%

-0.1%

 

Prueba Número 3 Factor de potencia. ASTM D924

 

Factor de potencia • Al aplicar electricidad al aceite se produce una corriente, el desfase de esta corriente es llamada: Factor de potencia del aceite. Aceptable

Cuestionable

Inaceptable

@ 25°C

Menor a 0,1%

Entre 0,1 y 0,3 %

Mayor a 0,3%

@ 100°C

Menor a 3,0%

Entre 3,0 y 4,0 %

Mayor a 4,0%

 

Prueba Número 4 Humedad Karl Fischer ASTM D 1533

 

Humedad • Se presenta en partes por millón. • Humedad por peso seco en el aislamiento sólido.

 

Fuentes de Humedad • Humedad residual • Del Medio ambiente. • A través de fugas. • Durante reparaciones. • Formada internamente por degradación del papel.

 

Cantidades máximas recomendadas

 

Saturación Porcentual • Se calcula a partir del numero PPM y la temperatura. • Si la saturación es elevada puede generar fallas inmediatas al enfriar el transformador.

 

Rigidez dieléctrica vs Humedad relativa

 

Saturación de agua Porcentual Tensión

Aceptable (AC)

Cuestionable (CU)

Inaceptable (IN)

Mayor a 69kV

Menor a 15%

Entre 15% y 20%

Mayor a 20%

Entre 69kV y 230kV

Menor a 8 8% %

Entre 8% y 12%

Mayor a 12%

Mayor a 230kV

Menor a 5%

Entre 5% y 7%

Mayor a 7%

 

Grados Gra dos según la humedad por peso seco.

 

Humedad en el papel • Cerca del 99% de la humedad esta en el papel. • Hay un continuo cambio del nivel de humedad dentro del transformador.  – Cuando aumenta la temperatura, la humedad se mueve desde el papel al aceite. Y vicever v iceversa. sa.  – La humedad en lo profundo del papel permanece estable.

 

Histéresis de Humedad • Es el cambio de la lectura de humedad con muestras extraídas a la misma temperatura. • La fase previa afecta la lectura actual, lectura mayormente a los transformadores con mas humedad.

 

Histéresis de Humedad

 

Prueba Número 5 Furanos ASTM D5837

 

Furanos

Tasa de cambio Primer analisis.

Estado

De 0 a 20 ppb

Transformador Nuevo

De 21 a 100 ppb

Transformador Aceptable En Envejecimiento normal.

De 101 a 250 ppb

Transformador Cuestionable

De 251ppb o superior

envejecimiento Acelerado. Transf ransformador ormador Inaceptab Inaceptable le

envejecimiento muy Acelerado.  

Furanos • Papel nuevo 1200 GP (GP grado de polimerización). transformador nuevo GP = 800. • En un transformador IEEE E def define ine fin fin de vida vida útil útil GP = 200 200.. • IEE

 

Furanos ransformador ormadores es con 2500ppb de fura furanos nos son • Transf objeto de cambio.

• Los danos en el papel son irreversibles. furanos son un elemento elemento clave clave par para a la • Los furanos predicción del fin de vida del transformador.

 

Prueba Número 6 Cromatografía de Gases Cromatografía ASTM D3612

 

Cromatografía de Gases • La causa fundamental de los gases de falla son los esfuerzos eléctricos, térmicos y mecánicos

 

Conttenedor Con enedores es apropi apropiado adoss

 

¿Cómo se producen los gases de fallas? •

Molécula genérica de aceite

CH   3

CH   2 n

CH3

• Estrés Térmico y Eléctrico • Exposición al aire • Degradación de la celulosa • Reacciones químicas por contaminantes contaminantes

H2 CH4 C2H6

La caden cadena a se ro rompe mpe + Re-agrupamie Re-agr upamiento nto molecu molecular  lar 

Gases

C2H4 C2H2 CO2 CO

 

Tipos de gases. • 1. Hidr Hidrocarbu ocarburos ros e hi hidróg drógeno eno • • • • •

METANO CH4 ETANO C2H6

ETILENO C2H4 ACETILENO C2H2 HIDROGENO H2

2. Óx Óxido idoss de Car Carbon bono o • •

MONOXIDO DE CARBONO CO DIOXIDO DE CARBONO CO2

3. GASES ATMOSFÉRICOS (no de falla) •

NITROGENO N2

•

OXIGENO 02

 

Prin Pr inci cipa pale less met metod odos os de diag diagno nosstic tico Coci cien enttes IE IEC C • Co

( C2H2/C2H4, CH4/H2, C2H4/C2H6)

Mettodo odo IE IEEE EE ( Metodos Metodos Dornenburg, Dornenburg, R Roger ogerss y Gases • Me Claves)

riangulo gulo de Duv Duval. al. • Trian

 

Tipos de Falla y •

Gases involucrados En todos los tipos de fallas, el hidrógeno esta presente

• Fallas de baja energía como corona o “hotspots “hotspots”” de baja temperatura forman, principalmente H2 y CH4(metano) CH4(metano).. • Fallas de alta temperatura son necesarias para formar cantidades de C2H4(etileno) C2H4(etileno).. • Fallas con un alto contenido de energía, como los arcos eléctricos, son necesarias para formar C2H2(acetileno) C2H2(acetileno).. • El arco es el tipo de falla más preocupante ya que puede escalar a una falla catastrófica.

 

Prueba Número 7 Metales Disueltos ASTM D 3635

 

Metales Disueltos • Los metales disueltos trabajan como catalizadores para acelerar la oxidación dell acei de aceitte.

• Forman parte del sistema estructural del transf transformado ormadorr.

 

Metales Disueltos estadístico de los • Se debe tener un control estadístico valores encontrados.

• Aumento de metales es indicador de desgaste físico del equipo

 

Prueba numero 8 PCB’s

ASTM D4059

 

PCB´s • Se hace por medio de cromatografía de Gases. • El tratado de Estocolmo considera aceite no contaminado,, a aceites con concentraciones contaminado menores a 50ppm. • La incertidumbre máxima aceptada por ASTM D4059 debe de ser 2ppm.

 

PCB´s PCB´s se consider consideran an como como una de las 10 • Los PCB´s sustancias químicas mas peligrosas para los humanos. • Las 9 primeras sustancias son pesticidas.

 

EFECTOS EN LA SALUD SALUD • CANCER: los estudios estudios en animales proporcionan proporcionan evidencia concluyente concluyente de que la exposición a PCB´s produce cáncer. cáncer. Los estudios en seres humanos humano s sugier sugieren en probable. que los PCB´s son un agente agente canceríge cancerígeno no humano (Fuente: EPA/OMS).

• SISTEMA SISTEMA INMUNE: INMUNE: los PCBs pueden tener tener ef efect ectos os potenciales serios en los sistemas inmunes de individuos expuestos. expuestos. • SISTEMA REPRODUCTOR: REPRODUCTOR: esterilidad, menor peso de nacimiento, disminución tiempo de gest gestación, ación, etc. etc.

 

EFECTOS EN LA SALUD SALUD • EFECTOS NEUROLOGICOS: déficit en el desarrollo neurológico (reconocimiento visual, memoria, aprendizaje). Leche materna.

• SISTEMA ENDOCRINO: cambios en niveles de la hormona tiroides (crecimiento) (crecimiento)

• OTROS EFECTOS: cutáneos (chloroacné), oculares, presión arterial, etc.

 

METODOS DE DESTRUCCION • INCINERACION: INCINERACION : combustión combustión por encima de 1200ºC durante 2 segundos en una atmósfera controlada. reacción química concon sodio metálico, • DECLORACION: separando los iones clorados (aceite baja concentración de PCB)

• BIOLOGICO: degradación del PCB por microrganismos (Tierras con baja concentración de PCB) • DISOLVENTE DISOLVENTE:: uso de perclor percloroetil oetileno eno o perclo perclorob robence enceno no en autoclaves de vacío (Sólo para partes metalicas)

 

Preguntas?

 

Gracias