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 enlos 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 demonitoreo 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 demantenimiento 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 aislantese 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, esapto 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 enel 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 demonóxido 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 degases
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 monitoreocontinuo 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....