Triangulo de Duval

 

El estado de su transformador por medio de El triángulo de Duval.

 

Que es la cromatografía de gases o DGA? Es un proceso por el cual se estudian estudian las concentraciones de gases presentes un una muestra especifica. Los gases mas estudiados en análisis a transformadores son: Hidrogeno. Oxigeno. •

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•

•

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•

•

•

Metano Etano. Etileno. Acetileno. Monóxido de carbono Dióxido de carbono

 

Como se producen los gases de fallas? Molécula genérica de aceite

CH3

CH   2 n

CH3

• Estrés Térmico y Eléctrico

• Degradación de la celulosa • Reacciones químicas por contaminantes contaminantes

La cadena cadena se rompe rompe + Re-agrupa Re-a grupamien miento to molecular molecular

Gases

 

Formación de Gases. Energía necesaria para romper los hidrocarburos Hidrogeno

338 kJ/mol

Baja Tempera Temperatura tura +/- 120° 120°C C

Metano

338 kJ/mol

Alta temperatu temperatura ra

Etano Etileno Acetileno

607 kJ/mol 720kJ/mol 960kJ/mol Fuente: Doble Eng. 2008

 

Formación de Gases. El grafico muestra una tendencia de la formación de gases en el aceite dieléctrico. Este grafico fue generado en condiciones controladas en un laboratorio y fue la base para los estudios de Rogers y su método de diagnostico. Fuente: Fuen te: Technical Technical paper paper Fist 3.30

 

Cuando realizar los análisis de Cromatografía de Gases? La IEEE C57,104-2019 define la aplicación del DGA en las siguientes ocasiones: •Gestión básica de riesgos •Detección y seguimiento de anomalías. •Métrica de garantía de calidad •Identificación del tipo de falla •Investigación de disparo en servicio

 

Condiciones según la norma ANSI/IEEE C57.104-2008.

 

Acciones según ANSI/IEEE C57.104-2019 •

En la norma publicada en noviembre de 2019 se cambia las consideraciones para definir el estado de los transformadores.

•

Se DGA definen: Status 1 • • • •

DGA Status 2 DGA Status 3 Extreme DGA Results.

Acción Inmediata Status 3: probables sospechosos Status 2: posibles sospechosos Status 1: Transformadores trabajando en condiciones normales.

Tomadas de la norma C57,104-2019  

Acciones según ANSI/IEEE C57.104-2019

 

Que hacer con los Datos? •

Una vez determinados las cantidades de gases estos deben ser analizados.

•

Existen numerosas técnicas.

•

Se presentaran datos sobre: •

•

•

•

Relaciones de Rogers. Relaciones de Dornenburg. Método del gas Clave. Triángulo de Duval.

Triángulo de Duval    !   e   v   a    l

 C  o  e f   i    c i    e n t    e  s 

   C   s   a    G   e    d   o    d

E  I    C

   t   o    é    M

Rogers, Dornenburg….. Dornenburg…..

 

Técnica de Rogers •

•

•

Nace en 1978. Usa los 5 3gases principales para generar relaciones. Roger afirma que la concentración del Etano proporciona información para diferenciar los problemas térmicos en varias categorías.

METANO CH4 ETANO C2H6 ETILENO C2H4 ACETILENO C2H2 HIDROGENO H2

 

Relaciones de Roger Case

C2H2/C2H4

CH4/H2

C2H4/C2H6

Suggested Suggest ed fault fault diagnosis

0

< 0.1

0.1 to 1.0

< 1. 0

Unit normal

1

< 0.1

< 0.1

< 1. 0

Low-energy density Low-energy density arcing—PD

2

0.1 to 3.0

0.1 to 1.0

> 3. 0

Arcing—High-energy discharge

3

< 0.1

0.1 to 1.0

1.0 to 3.0

Low temperature thermal

4

< 0.1

> 1.0

1.0 to 3.0

Thermal < 700 °C

5

< 0.1

> 1.0

> 3. 0

Thermal > 700 °C Fuente: Norma C57-104 2019

 

Relaciones de Dornenburg •

•

•

Se propone en 1970 Se propone para identificar la el origen térmico o eléctrico de las averí ría as. Se basa en 4 relaciones en la conc co ncen entr trac acio ione ness de lo loss ga gase ses. s.

METANO ETANO ETILENO ACETILENO HIDROGENO

CH4 C2H6 C2H4 C2H2 H2

 

Interpretación de Resultados Dornenburg.

•

Existen fallas la cuales no son contempladas en es medio de análisis.

 

Método de Gases Clave •

La presencia de gases combustibles dependen de la temperatura presente en el acei ac eite te de dell tran transf sfor orma mado dor. r.

•

•

Este método estudio tendenc ten dencia ia indi individu viduale ales. s.

las

Surge a partir de 1973. En los labo la bora rato tori rios os de Do Dobl ble. e.

 

Gas clave: Acetileno. Acetileno presente en cantidades significativas

NO

SI

Hidrogeno presente al doble de concentración concentración

El equipo experimenta

SI

arqueo

NO Si

Monóxido De Carbono

Pasar al uso del Etileno como gas clave. Degradación del Papel.

 

Gas Clave Etileno. Etilenos Presente en Cantidades significativas

SI

Acetilenos también presente en cantidad

NO

Equipo experimenta sobre calentamiento

NO

Si Si

Usar Hidrogeno como gas clave

Sobre calentamiento severo

Monóxido De Carbono

Degradación del Papel.

 

Gas Clave: Hidrogeno Hidrogeno presente en cantidades significativas

Equipo presenta descargas parciales

Metano y etano presente en cantidad

SI NO

Si

NO Si

Calentamient o medio

Metano y etano presente en cantidad

SI NO Trabajo Normal

Monóxido De Carbono

verificar CO. Degradación del Papel.

 

Comparación entre los principales métodos

Método

% Diagnóstico Diagnósticoss sin resolver

% Diagnósticos % Total (erróneos erróneos + no resueltos)

Cocientes de Rogers

33

5

38

Cocientes de Dornenburg

15

8

23

Gas Clave

0

58

58

Triangulo de Duval

0

4

4

 

Michel Duval El Dr. Michel Duval obtuvo un B.Sc. y doctorado. en ingeniería química en 1966 y 1970 y ha trabajado para IREQ (Hyd (H ydro ro-Q -Que uebe bec, c, Cana Canadá dá)) desd desde e 1970 1970.. E podd DtG cio plo sun e ml écta om do ee in erA p,reetsac ónnocTird iaong er,   utilizado en todo el mundo, y por sus otra ot rass cont contri ribu buci cion ones es a DGA. DGA. Posee 16 patentes y es autor de más de 9 0 artículos científicos y estándares internacionales. Es miembro del IEEE y del Instituto Químico de Canadá. Recibió el IEEE Herman Halperin Electric Transmission and an d Di Dist stri ribu buti tion on Aw Awar ard d pa para ra 20 2012 12..

 

Orígenes del triangulo de Duval •

•

•

Se presenta en 1974 el método de análisis. Concluye que el hidrógeno se difunde más rápido en el metal que los otros gases hidrocarburos 2002 interpreta los datos en forma grafica de 179 casos reales

 

Triangulo de Duval •

•

•

Es un triangulo Equilátero. Funciona por medio de las proporciones de los gases. Utiliza: • • •

CH4 (Metano). C2H4 (Etileno). C2H2 (Acetileno) Acetileno

•

Nos presenta 7 zonas de falla.

 

Como localizar una falla en el triangulo

 

Como ubicar cada uno de los valores en el triangulo

 

Como ubicar cada uno de los valores en el triangulo Ejemplo Practico*:

Hidrogeno……………………………1000ppm Metano ………………………………130ppm Monóxido de carbono……………1320ppm carbono……………1320ppm Dióxido de carbono……………….2080ppm carbono……………….2080ppm Etano………………………………….320ppm Etileno………………………………...200ppm Acetileno…………………………….20ppm % Metano= 100 % Etileno= 100

 



+2+2  

2

+2+2

% Acetileno= 100

 = 37,1%

La suma de los porcentajes siempre debe ser igual a 100%

 = 57,1%

  2  = +2+2

100% = 37,1 37,1% %  57,1 57,1% %  5, 5,7% 7%

5,7%

*Valores únicamente explicativos  

Como ubicar cada uno de los valores en el triangulo Ejemplo Practico:

% Metano= 100 % Etileno= 100

 



+2+2  

2

+2+2

 = 37,1%

Etileno

 = 57,1%

  2  = 5,7% % Acetileno= 100 +2+2

Se trazan El punto del Metano se traza en paralelo al Acetileno El punto del Etileno se traza en paralelo con el Metano. El punto del Acetileno se traza en paralelo con el Etileno.

Acetileno

 

Un consejo para la ubicación: Los porcentajes crecen en sentido horario

Las rectas paralelas se trazan en sentido antihorario.

 

Ti Tipo poss de fall fallas as –   – IEC IEC 60599

Eléctrica

Térmica

DP Descargas parciales (Corona)

T1 falla térmica < 300°C

D1 Descargas de baja energía

T2 Falla térmica > 300°700°C

 

Tipos de fallas –  fallas – IEC IEC 60599 Descargas parciales (Corona). •

Descargas en cavidades lle llenas de gas gas como resultad tado de una impregnación incompleta, alta humedad en el papel, super saturación de ace aceite ite o cavi cavita taci ción ón..

•

Tipo ipo de plas lasma frí frío (corona)

 

Tipos de fallas –  fallas – IEC IEC 60599 •

Falla D1

Chispas o arcos entre conexiones defectuosas de potencial diferente o flotante, desde anillos de protección, toroides, discos adyacentes o conductores de bobinado, soldadura fuerte o bucles cerrados en el núcleo Descargas entre las piezas de sujeción, el buje y el tanque, alto voltaje y tierra dentro de los devanados, en las paredes del tanque

 

Tipos de fallas –  fallas – IEC IEC 60599 •

Falla D2

Destello, seguimiento o formación de arco de alta de energía local o con seguimiento potencia Cortocircuitos entre baja tensión y tierra, conectores, bobinados, bujes y tanque, bus y tanque de cobre, bobinados y núcleo, en conducto de aceite, torreta. Bucles cerrados entre dos conductores adyacentes alrededor alrededor del flujo magnético principal, pernos aislados del núcleo, anillos metálicos que sostienen las patas del núcleo

 

Tipos de fallas –  fallas – IEC IEC 60599 •

Falla T1

Sobre obsitu carg rga a ds el tran ansserge form fogenc rma ador  do en sireca tuac acio ione nes detr emer em ncia ia..r  Elemento

bloqueado

que

rlo esstdeva ring enado eldos. flus.jo de aceite en los de vana Flujo disperso en vigas de suje su jeci ción ón de yugo yugos. s.

 

Tipos de fallas –  fallas – IEC IEC 60599 •

Falla T2

Cont Co ntac acto toss defe defect ctuo uoso soss entr entre e la lass cone conexio xione ness at ator orni nillllad adas as (par (parti ticu cula larm rmen ente te entr entre e la barr barra a colectora de aluminio), los contactos deslizantes, los contactos dentro del in inte terr rrup upto torr sele select ctor or (f (for orma maci ción ón de carb carbon ono o pirolítico), las conexiones del cable y la barra de tir iro o de los bujes jes

C or orr ie tes dci cir ulan ante s , ent entra ebabr ab za pe rnrien osntes ercul yutes go razraadzade edera rasrass y laminaciones, en cableado a tierra, soldaduras defectuosas o abrazaderas en escudos escu dos magnético magnéticoss Ai Aisl slam amie ient nto o desg desgas asta tado do entr entre e cond conduc ucto tore ress parale par alelos los adyace adyacent ntes es en bobina bobinados dos..

 

Tipos de fallas –  fallas – IEC IEC 60599 •

Falla T3.

Grande Gran dess corr corrie ient ntes es ci circ rcul ulan ante tess en tanq ta nque ue y núcl núcleo eo.. Corrientes de circulación menores en las paredes del tanque creadas por un campo magn ma gnét étic ico o al alto to no comp compen ensa sado do Acoplamientos de cortocirc ircuito ito en laminaciones de acero de núcleo

 

Triángulos 4 y 5 Triangulo 4

Triangulo 5

•

•

Cuando en el triangulo se detectan fallas PD, T11o T2.

Cuando en el triangulo 1 se detectan fallas T2 o T3.

 

Nuevas zonas de falla. •

C: Falla térmica con carbonización del papel en el 80% de los casos.

•

•

O: Sobrecalentamiento mayor a 250°C S: Gasificación Inesperada del aceite mineral por estrés térmico menos a 200°C

 

Evolución del triangulo de Duval, Pentágono de Duval Presentado en 2014 •

•

•

Combina los triángulos 1, 4 y 5. Integra los 5 gases principales simultáneamente para la presentación de su diagnóstico, estos gases son: Hidrógeno (H2) • • • •

•

Etano (C2H6) Acetileno (C2H2) Etileno (C2H4) Metano (C2H4)

 

Organización de los gases en el pentágono. •

El pentano organiza cada g as en la dirección antihoraria.

•

S ec aióunn in pteenrn tá lae scerc ago en l ocueanl toma como referencia el 40% de cada gas.

 

Fallas en el pentágono #1 •

PD: Descargas parciales

•

D1: Descargas de baja energía

•

D2: Descargas de alta energía

•

T3: Térmicas mayores a los 700°C

•

T2: Fallas térmicas de 300 a 700°C

•

T1: Fallas Térmicas