Definiciones

 

 

Cartón, cartón kraft, cartón aislante, cartones

papel - cartón (de la Electropedia IEC)

cellulosic paper of certain types, frequently characterized by their relatively high rigidity
Note – In general the term paper is used for cellulosic papers if not otherwise specified.[fuente]

Kraft paper – cartón kraft (de Wikipedia)

Electrical insulation paper (de Wikipedia)

(paper) board – cartones (de la Electropedia IEC)
generic term applied to certain types of cellulosic paper frequently characterized by their relatively high rigidity
Note – For some purposes, materials of grammage (mass in grammes per square meter surface area) less than 225 g/m2 are considered to be paper, and materials of grammage of 225 g/m2 or above are considered to be board.[fuente]

 

Nomex, TUP (thermal upgraded paper)

Nomex (de la Electropedia IEC)

TUP (de la IEC 62874:2015)
thermally upgraded kraft paper

 

Degree of polymerization (of a polymer) (de la Electropedia IEC)

the average value of the number of monomeric units in the molecules of a polymer
Note – Different average values (number, mass, or viscometric average) can be determined for the same material.[fuente]

 

Degradation - degradación (of performance) (de la Electropedia IEC)

an undesired departure in the operational performance of any device, equipment or system from its intended performance
Note – The term “degradation” can apply to temporary or permanent failure.IEV ref.161-01-19 [fuente]

 

Power transformer - transformador de potencia (de la Electropedia IEC)

a static piece of apparatus with two or more windings which, by electromagnetic induction, transforms a system of alternating voltage and current into another system of voltage and current usually of different values and at the same frequency for the purpose of transmitting electrical power – IEV ref 421-01-01 [fonte]

 

Mineral insulating oil - aceite mineral, natural esters - ésteres naturales , Synthetic organic ester - éster sintético

Mineral insulating oil

insulating liquid derived from petroleum crudes
Note – Petroleum crude is a complex mixture of hydrocarbons with small amounts of other natural chemical substances.
IEV ref.212-17-02 [fuente]

Natural esters (dalla IEC 62770)
vegetable oils obtained from seeds and oils obtained from other suitable biological materials and comprised of triglycerides
IEC 62770, ed.1.0 (2013-11)

Synthetic organic ester (de la Electropedia IEC)
insulating liquid produced from acids and alcohols by chemical reaction
Note – These esters include mono-, di- and polyol-esters.
IEV ref.212-17-08 [fuente]

Power transformer

Power transformer (de la Electropedia IEC)

a static piece of apparatus with two or more windings which, by electromagnetic induction, transforms a system of alternating voltage and current into another system of voltage and current usually of different values and at the same frequency for the purpose of transmitting electrical power
IEV ref 421-01-01 [fuente]

 

Reclaim - regeneración, reconditioning - tratamiento físico

Reclaiming (del Glossario IEC)
elimination of soluble and insoluble contaminants from an insulating liquid or gas by chemical adsorption means, in addition to mechanical means, in order to restore properties as close as possible to the original values or to the levels proposed in this standard
Published in:IEC 60480, ed.2.0 (2004-10) – Reference number:3.3.5 – Source:IEV 212-09-05 (modified) [fuente]

Reconditioning (del Glossario IEC)
process that eliminates or reduces gases, water and solid particles and contaminants by physical processing only
Published in:IEC 60422, ed.4.0 (2013-01) – Reference number:3.5 [fuente]

Depolarization (del Glossario IEC)
process of removing electrical polarization from an electrical insulating material until the depolarization current is negligible
NOTE Depolarization is generally recommended before measuring the resistive properties of an electrical insulating material.
Published in:IEC 62631-1, ed.1.0 (2011-04) – Reference number:3.12 [fuente]

 

 

Introducción

 

Aislamiento eléctrico

[ALT img.:Agua en el transformador (cartón y aceite) | migración agua temperatura]

Si la temperatura desciende el agua, pasa del aceite al cartón y viceversa si la temperatura se eleva

En los transformadores eléctricos del aislamiento se garantiza principalmente por el sistema aceite y cartón.
La construcción de los transformadores prevé las prácticas operativas para garantizar una concentración de agua en el cartón menor de 0,5 - 1% en masa, en relación con los requisitos contractuales definidos entre el constructor y el comprador (ref. 5.4.3 IEC 60422).El límite de agua en el aceite depende de la categoría del transformador, para transformadores nuevos (>170 kV) antes de la activación, la concentración máxima admisible de agua en aceite es de 10 mg/kg (ref. tab 3 IEC 60422).

Después del secado inicial del transformador nuevo, la concentración de agua aumenta en relación al tipo de transformador, de la condiciones ambientales, de las condiciones operativas y de los procesos de degradación del aceite y del cartón.El aumento del agua en el transformador tiene causas externas (ej. entrada de la atmósfera) y causas internas, debido a complejos mecanismos de degradación del sistema aceite-cartón.Entre estos últimos se encuentran los procesos de degradación físicoquímica del cartón como "procesos de hidrólisis".Durante el ciclo de vida del transformador hay una condición de modificación continua del equilibrio entre el agua absorbida en el cartón y el disuelto en el aceite.

La migración del agua entre el cartón y el aceite depende principalmente de la temperatura y del "perfil operativo" del transformador.

 

Relación con la temperatura

La migración del agua entre el cartón y el aceite depende principalmente de la temperatura y del "perfil operativo" del transformador.Cuanto más aumenta la temperatura, más asistimos a una migración del agua del cartón al aceite, más disminuye la temperatura y más agua pasa del aceite al cartón.

[ALT img.:Agua en el transformador (cartón/aceite)]
Tomado de la presentación "World of moisture&Moisture Management" de V. Sokolov presentada en la conferencia My Transfo 2004, Turín 20/10/2004

El perfil térmico del transformador no es homogéneo en todas sus partes internas; en particular cambia en función del bobinado individual, en las partes altas y bajas, por los conductos de circulación y refrigeración y de la geometría del sistema de refrigeración y de los depósitos de lodo que pueden cambiar en el tiempo.Un importante estudio de estas condiciones se presenta en el documento CIGRE WG 230 de 2007 con el título "Moisture equilibrium and moisture migration within transformer insulation systems", cuyo coordinador fue el Dr. Victor Sokolov (fallecido en 2008) uno de los máximos expertos de la materia.

El agua del transformador induce una reducción progresiva de las propiedades aislantes (tensión de descarga, factor de disipación) del sistema cartón-aceite con generación de defectos eléctricos (ej. descargas parciales) que pueden evolucionar en descargas eléctricas y arcos de potencia con fallos eléctricos al transformador.

[ALT img: dangerous effects of free water ]
[ALT img: vapour babble ]

 

El 99% del agua contenida en los transformadores de potencia se encuentra en los materiales celulósicos.

 

Haga clic aquí para acceder a las principales publicaciones Sea Marconi sobre el tema:

 

Marco reglamentario

Principales referencias normativas

• IEC TR 62874:2015, “Guidance on the interpretation of carbon dioxide and 2-furfuraldehyde as markers of paper thermal degradation in insulating mineral oil”
• IEC 60422:2013, “Mineral insulating oils in electrical equipment – Supervision and maintenance guidance”
• CIGRE Technical Brochure 227, 2003 “Life Management Techniques for Power Transformer”
• CIGRE Brochure 323, 2007 “Ageing of cellulose in mineral-oil insulated transformers”
• CIGRE Brochure 343,2008 “Recommendations for condition monitoring and condition assessment facilities for transformers”
• CIGRE Technical Brochure 349, 2008 “Moisture Equilibrium and Moisture Migration within Transformer Insulation Systems”
• CIGRE Technical Brochure 445, 2011 “Guide for Transformer Maintenance”
• CIGRE Technical Brochure 494, 2012 “Furanic compounds for diagnosis”
• IEC 60076-7:2005 Ed.1, “Power Transformers – part 7 loading guide for oil immersed power transformer”
• CIGRE WG A2-30, 2007 “Moisture equilibrium and moisture migration within transformer insulation systems”

 

 

Causas

[ALT img.:Agua en el transformador (papel y aceite)]

Tomado de la presentación "World of moisture&Moisture Management" de V. Sokolov presentada en la conferencia My Transfo 2004, Turín 20/10/2004

La criticidad "Agua en el transformador (cartón y aceite)" se causa principalmente por mecanismos derivados de influencias externas, con entrada de humedad de la atmósfera, e influencias internas derivadas de los mecanismos de degradación de los aislantes sólidos y líquidos que generan agua (hidrólisis de la celulosa).

 

Causas en relación con las fases del ciclo de vida

 

Causas de la criticidad "Agua en el transformador (cartón y aceite)" | Cuando pueda producirse (fases del ciclo de vida)

Deficiencia de los requisitos de secado del transformador en fase de construcción (<0,5-1%) | Requisitos y compra

Deficiencia en el control de calidad para los lotes individuales o los suministros individuales de cartón y aceite (ejemplo:DP inicial del cartón antes de la impregnación, contenido de agua en el aceite) | Aceptación cartón aislante y aceite

Deficiencia en los controles y los procedimientos analíticos (y de muestreo) para la verificación del contenido de agua en el aceite | Aceptación aceite, pruebas de fábrica, instalación y preactivación, ejercicio, envejecimiento

Perdida del gas de protección y acumulación de la humedad en los aislantes sólidos | Transporte e instalación del transformador

Deficiencia en los tratamientos de deshumidificación de los cartones (ej. procesos vapour phase).Un buen cartón aislante tiene un valor de agua impregnada comprendido entre 0,5 y 1% en masa | Construcción, transporte, instalación y preactivación, ejercicio, envejecimiento

Acumulación de aire y humedad (por ejemplo, durante el cambio del aceite u otras intervenciones de mantenimiento electromecánico) | Pruebas de fábrica, instalación y preactivación, ejercicio, envejecimiento

 

 

Principales fuentes de contaminación de agua

1. Humedad residual en los elementos de las "estructuras gruesas" (thick structure)
   La humedad residual en un transformador nuevo después de su construcción deberá ser inferior al 1% con un objetivo de 0,5%.Una humedad excesiva del -4% puede persistir en algunos componentes aislantes gruesos, en particular, en los cartones laminados y en los plásticos
2. Entrada en la atmósfera
   1. 1.Absorción de agua de la atmósfera debido a la exposición directa del aislamiento al aire (en particular durante las operaciones de instalación o mantenimiento)
      1. 2.Entrada de humedad en forma de flujo molecular (Knudsen) debido a la diferencia en la concentración de agua en la atmósfera y en el aceite de la carcasa (insignificante)
         1. 3.Flujo viscoso de aire húmedo en el transformador debido a la diferencia entre presión atmosférica y presión en la carcasa (contaminación principal)
3. Descomposición de la celulosa debido al envejecimiento
4. Descomposición del aceite debido al envejecimiento
5. Liberación de agua "ligada" (bound) de aceite y partículas

 

 

Signos (inspección visual) - Síntomas (análisis)

Signos (inspección visual)

El aceite* afectado por la criticidad "Agua en el transfomador (cartón y aceite)" puede presentar diferentes aspectos característicos.

*aquí entendemos el muestreo de aceite representativo de la totalidad de la masa del fluido presente en la carcasa del transformador.Para este fin es necesario tomar muestras en la parte inferior de la carcasa del transformador.En presencia de accesorios (aislantes, interruptores, etc.) se repite el muestreo en la parte baja de cada accesorio.En fase de muestro es imperativo indicar el punto de muestreo y la temperatura del aceite en el momento de la actividad

 

[ALT img.:Agua en el transformador (cartón/aceite)]
Tomado de la presentación "World of moisture&Moisture Management" de V. Sokolov presentada en la conferencia My Transfo 2004, Turín 20/10/2004

A. Aceite con separación neta aceite-agua (free water).
En este caso, la fracción acuosa se deposita en la parte inferior del muestreo, mientras que la fracción de aceite suprayacente aparece en forma de emulsión blanquecina.Correspondiente a la temperatura ambiente (ej. 20 °C)**.Es la peor condicion

B. Aceite con aspecto de emulsión lechosa.Correspondiente a la temperatura ambiente (ej. 20 °C)**

C. Aceite con aspecto opaco, blanquecino.Correspondiente a la temperatura ambiente (ej. 20 °C)**

D. Aceite que no presenta signos característicos porque el agua contenida está disuelta completamente.Correspondiente a la temperatura ambiente (ej. 20 °C)**

**si la temperatura disminuye, se acentúa la fase de separación y se aumenta el agua en el fondo (el agua tiene un peso específico de 1 y el aceite mineral 0,875 mg/cm3).
Si la temperatura aumenta, el fenómeno de separación de las fases se reduce por efecto de la solubilización natural del agua en el aceite.

 

Para la determinación de la cantidad de agua en aceite, la alícuota a ser sometida a análisis no es el agua, sino la fracción de aceite más homogénea.

 

En los casos de inspección interna del transformador, se pueden evidenciar los signos del agua libre o las gotas de agua principalmente en el fondo de la carcasa en la parte inferior de la cabeza de la carcasa del transformador.Estas últimas son muy peligrosas porque están cerca de las zonas de alta tensión.En la misma zona se pueden evidenciar signos de oxidación o de decapado local.A veces, incluso en los bobinados, en los casos de fugas en la carcasa, pueden evidenciarse señales de agua.

[ALT img: agua en suspensión]
[ALT img: agua en suspensión]

 

 

Muestreo representativo

Durante la inspección técnica de los transformadores es necesario tomar muestras representativas del aceite aislante de acuerdo con la norma de referencia y las instrucciones de funcionamiento suministradas con el kit de muestreo (leer más).

 

Es importante que se utilicen los protocolos de muestreo adecuados y que se utilicen los kits de muestreo capaces de garantizar la conservación de la muestra hasta la fase de preanálisis - IEC 60475 "Method of sampling insulating liquids".Del mismo modo, es importante que el kit proporcione los instrumentos adecuados para la recogida de datos (datos de la placa de identificación, numeración progresiva de cada muestra, etc.).

 

Cuando se decida realizar una inspección interna del transformador, como resultado de un fallo o con el fin de realizar una investigación a fondo, se recomienda la toma de muestras representativas de los papeles aislantes de acuerdo con los protocolos y procedimientos adecuados.En particular, se recomienda recoger las tarjetas en la parte alta, baja e intermedia de las bobinadas individuales, tanto del primario como del secundario, para cada fase, tomando más muestras de cartón en las zonas con mayor señales de la criticidad (cer señales más arriba).

 

 

Síntomas (análisis)

El síntoma específico de la criticidad "Agua en el transformador (cartón y aceite)" se relaciona con la presencia en el aceite de los siguientes indicadores diagnósticos con valores típicos no conformes a los recomendados por la norma IEC 604222:

• Agua en el aceite (IEC 60814)

Donde se añaden los indicadores diagnósticos derivados del análisis de los cartones aislantes (como resultado de la inspección interna y el muestreo):

• DP, grado de polimerización (IEC 450:1974)
• Agua en el cartón (IEC 60814)

 

[ALT img.:Agua en el transformador (papel y aceite)]

Para evitar las interferencias en la matriz y evitar sobreestimar
Sea Marconi ha desarrollado y emplea el sistema de preparación de la muestra
en una atmósfera controlada en el vial con la
revolving table (diseñada y comercializada por Sea Marconi)
analizado automáticamente con el método Karl Fisher (leer más).

 

hay otros cofactores útiles para completar el cuadro diagnóstico (derivados del análisis del aceite):

• Acidez TAN (IEC 62021-1)
• Partículas (IEC 60970)

Los informes de prueba Sea Marconi están de acuerdo (EN ISO/IEC 17025) con las indicaciones de la incertidumbre en la medida (excepto por el aspecto que no hay una prueba numérica, y por el código ISO de las partículas).

Las partículas distribuidas en el aceite, dependiendo de su tipo, dimensión y concentración, pueden cargarse de agua (bond water) reduciendo localmente las propiedades aislantes.Esta condición puede desencadenar las descargas parciales hasta convertirse en descargas y fallo eléctrico.

 

 

Diagnosis

Para el diagnóstico de la criticidad "Agua en el transformador (cartón y aceite)", Sea Marconi emplea su propia métrica diagnóstica, a saber:

• se interpretan las señales visuales en el transformador (y los de cualquier inspección interna);
• mediante el análisis del aceite y de los cartones (si están disponibles como resultado de la inspección interna) se identifican los síntomas y se evalúan los cofactores.Uno de ellos, sin duda, es la temperatura, tanto la de muestreo como la ambiental.Al mismo tiempo, es necesario evaluar el deterioro del aceite, el tipo de aceite (entre parafínicos y nafténicos hay diferentes grados de solubilidad, algo más evidente en los ésteres naturales, que pueden llegar a solubilizar hasta 10 veces más que los aceites minerales), la concentración y el tipo de aditivos.
  
  Los límites recomendados por la IEC 60422 relativos al agua en el aceite para un transformador acabado de llenar y antes de la activación son:

[ALT img.:Agua en el transformador (papel y aceite)]

tomado de la tabla 3 - Recommended limits for mineral insulating oils after filling
in new electrical equipment prior to energization - IEC 60422 ed.4-2013

 

La misma regla en la pág. 28 indica los límites recomendados de agua en aceite para un transformador en funcionamiento:

[ALT img.:Agua en el transformador (papel y aceite)]

tomado de la tabla 5 - Application and interpretation of tests - IEC 60422 ed.4-2013

 

A partir de los resultados analíticos de la prueba "agua en aceite", hay diversos métodos (con diferentes niveles de presión) para evaluar el estado de hidratación de la celulosa, esto es el agua absorbida de los cartones.En primer lugar, es necesario distinguir entre los métodos directos, que proporcionan el análisis de las muestras de cartón tomados para la inspección interna, y métodos indirectos, mediante las fórmulas matemáticas y diagramas.

La norma técnica IEC 60422, por ejemplo, permite (ver tabla un poco más abajo) estimar las condiciones de humedad del aislante solido (cartón).Para obtener esta estimación se debe calcular (ver fórmula abajo) la saturación del agua en aceite, es decir, la concentración máxima de aceite que puede solubilizarse en el aceite y a una cierta temperatura.

[ALT img.:Agua en el transformador (papel y aceite)]

Después de haber calculado la saturación del agua en el aceite en términos porcentuales, gracias a la siguiente tabla (Tabla A.1 - IEC 60422 ed.4-2013) es posible obtener una estimación de la humedad del cartón: cartón seco, moderadamente húmedo, húmedo, extremadamente húmedo.

[ALT img.:Agua en el transformador (papel y aceite)]

Table A.1 – Guidelines for interpreting data expressed in per cent saturation – IEC 60422 ed.4-2013

[ALT img.:Agua en el transformador (papel y aceite)]

T. V. Oommen, “Moisture Equilibrium Charts for Transformer Insulation Drying Practice”, IEEE Transaction on Power Apparatus and Systems, Vol, PAS-103, No.10, October 1984

 

Como integración se pueden utilizar las diversas curvas de equilibrio (curvas de Fabre-Pichon, 1960; curvas de Oommend, 1983; curvas de Griffin, 1988; curvas de Koch, 2005).Se trata de diagramas elaborados en base a las diferentes circunstancias aplicativas que permiten predecir científicamente la cantidad media de agua absorbida en los cartones en función de la temperatura media de ejercicio.Posteriormente, conociendo el peso total del cartón y del aceite, es posible hacer un balance de masa del agua total presente en el transformador, tanto en el cartón como en el aceite.

 

De manera alternativa a la determinación indirecta que se acaba de describir, también existe la posibilidad de utilizar una metodología directa.
En presencia de una muestra de cartón impregnada en aceite, mediante un protocolo específico que prevé la extracción de la misma agua mediante un gas carrier (por ejemplo, nitrógeno caliente), es posible determinar la cantidad de agua en el cartón.El agua extraída se determina con el método cuantitativo de Karl Fisher (método IEC 60814).Esta concentración (mg/kg) permite calcular el porcentaje de agua respecto a la masa de la muestra de cartón en análisis.

Sea Marconi ha utilizado recientemente este método para un importante fabricante de transformadores internacional.La medición de la humedad del cartón ha permitido comprender mejor el proceso de secado del transformador y optimizar todo el proceso de producción

• gracias a la base de datos se estudian los antecedentes familiares o subjetivos (en busca, por ejemplo, de defectos y/o fallos en las máquinas gemelas);
  • se toman en consideración y se controlan los factores de incertidumbre, la velocidad y la evolución en el tiempo (trend) de los indicadores sintomáticos durante las fases del ciclo de vida; para este fin es importante desvincularse de la temperatura de muestreo (que cambia en relación con el perfil de funcionamiento) volviendo a normalizar el resultado analítico del agua en aceite a la temperatura de 20 °C [verIEC 60814].Este cálculo se realiza utilizando la fórmula [introducir fórmula] pág. 13 (IEC 60422) con factor de corrección (ver fig. 1 pág. 41 IEC 60422).
  • de acuerdo con la evaluación de estos factores clave, la criticidad específica se clasifica en términos de tipo y prioridad, definiendo al mismo tiempo el tipo y la prioridad de las acciones correctivas.

 

la temperatura es un factor clave en los procesos de degradación de los materiales aislantes de cartón y aceite.Algunos sensores de temperatura (fibras ópticas internas o sensores externos colocados en puntos representativos) pueden controlar el transformador durante su ciclo de vida.Estos datos, modelados mediante un "algoritmo de perfil operativo" específico, permiten diagnosticar más eficazmente la situación actual y predecir la evolución futura (pronóstico) para prevenir y mitigar problemas específicos.

 

 

Ejemplo real

Transformador cat. A (ver tab. 2 IEC 60422), de generación de tipo elevador GSU (respiración con conservador y sílica gel)
Tensión:400 kV, Potencia:250 MVA
Masa de olio:50.000 kg de aceite mineral de base parafínica no inhibido
Masa cartón:2.500 kg
Tipo cartón: cartón kraft no TU

Enfriamiento:ONAF
Severidad ambiental: normal, clima templado altura (snm) 250 m, planta tierra
acidez total de 0,25 mg KOH/g aceite (valor "poor" respecto a la tab. 5 IEC 60422),
color= 6 dark (valor "poor" respecto a la tab. 5 IEC 60422)

 

 

Agua en el cartón

El agua en el cartón del transformador de nueva era<0,5%.La cantidad de agua en aceite para un transformador nuevo debe ser

Renormalizado a 20 °C son 4,5 mg/kg de agua en el aceite, por lo tanto 0,225 kg de agua en el aceite del transformador del ejemplo (4,5 mg/kg x 50.000 kg = 225.000 mg = 0,225 kg).

12,5 kg de agua en el cartón inicial

Por lo tanto, se tiene una proporción de 55,5, lo que significa que para cada kg de agua en el aceite corresponden 55 kg de agua en el cartón

 

 

Agua en el aceite

Agua en el aceite = 40 mg/kg muestreada a 40 °C. Ese valor correcto a 20 °C se convierte en 18 mg/kg, lo que significa que en una masa de aceite de 50.000 kg, hay 0,9 kg de agua disuelta en el aceite (18 mg/kg x 50.000 kg = 900.000 mg = 0,9 kg)

Entonces, al pasar de 0,225 kg a 0,9 kg, el valor del agua en aceite ha aumentado en un 400%.

El cartón aislante tiene definitivamente un proceso de degradación: inicialmente había una masa de 2.500 kg y ha pasado a 1.875 kg.

Gracias a las curvas de equilibrio de T.V. Oommen, se estima una saturación relativa de agua en aceite de un 5%, definida por la IEC "extremely wet".

Estas dos piezas de información nos permiten obtener el contenido de agua en el cartón:93 kg (1.875 kg x 5/100)

Resumiendo, se tendrían 0,9 kg de agua en el aceite y 93 kg de agua en el cartón

Se evidencia que en el ejemplo real la relación de agua en aceite/agua en el cartón para un transformador nuevo es de 1 a 55, ahora es una práctica duplicada, para cada kg de agua en aceite hay alrededor 100 kg de agua en los cartones

 

El DP de este transformador se ha reducido en 35 años de 1000 a 200, entendido como un valor medio, que corresponde convencionalmente al final de la vida térmica.Paralelamente se estima una pérdida de masa del cartón del 25%, su peso de hecho ha pasado de 2.500 kg iniciales a 1.875 kg.

 

 

Prevención

La presencia de agua en el sistema cartón y aceite en el interior del transformador puede ser una condición extremadamente crítica, especialmente cuando la criticidad llega a un nivel "extremely wet insulation" (tab. A1 IEC 60422 pág. 42), determinando riesgos irrazonables de fallo eléctrico.

Esta condición no se puede resolver solo con el tratamiento físico del aceite, que reduciría el agua en el aceite, pero no en los cartones.Son particularmente críticas las fases de activación del transformador de baja temperatura con carga repentina.En estos casos es muy probable la formación de burbujas en el agua.

La estrategia de gestión del ciclo de vida es la de evitar como sea posible la formación de agua en el sistema aceite-cartón.A pesar de que sea imposible reiniciar esta criticidad, es posible prevenirla o mitigarla a través de las prácticas operativas oportunas (ej. el control analítico del aceite e indirectamente de los cartones, el tratamiento del aceite, la gestión del perfil de carga, la refrigeración de la máquina).En el caso de que el transformador pertenezca a una familia de equipos afectados por un fallo por la misma criticidad, se pueden definir las prácticas operativas ad hoc, optimizando los varios factores críticos (por ejemplo, mediante la instalación de cartuchos desecantes).

 

 

Acciones preventivas en el curso del ciclo de vida del transformador

• Seguimiento de los indicadores sintomáticos (ver síntomas más arriba).En el caso de que se produzcan los primeros síntomas de la criticidad, como un elevado contenido de agua en el aceite, se recomienda aumentar la frecuencia del análisis con el fin de controlar la tendencia.
• Realizar los tratamientos adecuados del aceite para mantener baja la humedad en los cartones y, en cualquier caso, para evitar alcanzar las condiciones de "wet insulation" (Tabla A.1 - IEC 60422 ed.4-2013).
  Entre las acciones sugeridas se incluyen:
  • Tratamiento físico
    Se trata de un proceso que se realiza en el sitio, manteniendo el transformador en servicio (y bajo carga) sin la necesidad de vaciarlo.Esta intervención se realiza con Unidades Modulares de Descontaminación (DMU), especialmente realizadas por Sea Marconi.El transformador está conectado a la a través de mangueras flexibles; el aceite degradado es aspirado desde la parte inferior del transformador, a continuación, termina en la DMU que lo calienta, la filtra, lo desgasifica y lo deshumidifica para luego bombearlo a la parte superior del transformador.De esta manera se crea un circuito cerrado que paso a paso es capaz de restaurar los valores de los principales parámetros físicos del aceite (agua, gas, partículas).(más información)
• Aplicaciones de los cartuchos para la deshumidificación del transformador
  Esta actividad se realiza mediante un equipo que se coloca en el transformador y opera de forma continua en circuito cerrado bajo carga y tiene columnas con tamices moleculares para la adsorción selectiva de la humedad y de otros compuestos polares.
• Para máquinas de respiración con conservadores se recomienda el control periódico de las sales secadoras (leer más)

 

 

En caso de cartones húmedos, el cambio del aceite no es una opción resolutiva porque el agua absorbida de los cartones no se eliminaría cambiando el aceite.La operación del cambio de aceite, además de poder crear burbujas de aire (y, las consiguientes descargas parciales) que permanecen atrapadas en las zonas muertas del transformador: bajo la cabeza y en los radiadores.

 

Se recomienda realizar (y tener siempre actualizado) el inventario dinámico de los transformadores con indicaciones de los marcadores (indicadores) sintomáticos de la criticidad "Agua en el transformador (cartón y aceite)" durante toda la fase del ciclo de vida.También se recomienda un mapeo de los equipos en condición "wet" y "extremely wet".

 

¿Cuáles son las acciones preventivas en los equipos eléctricos con líquidos aislantes distintos de los minerales?

 

En cuanto a los aceites de ésteres naturales y los ésteres sintéticos, las acciones de prevención son las mismas, pero se recomienda elegir las contramedidas después de las cuidadosas evaluaciones en términos de coste-beneficio, coste-eficacia y de impacto ambiental (biodegradabilidad y seguridad contra incendios).Para los aceites de siliconas, los tratamientos recomendados por la norma (IEC 60944:1988) son el "tratamiento en vacío y la filtración" y los "tamices moleculares y filtración".

 

 

Tratamientos

Para la definición de las prioridades de acción y de la elección de las contramedidas es necesario diagnosticar si las criticidades tienen un origen interno (degradación cartón) o externo (influencias atmosféricas).

Si la fuente de humedad es interna (degradación de los cartones y del aceite), las contramedidas son:

• Tratamiento físico, en primera instancia para realizarse off-load y, posteriormente, para ser llevados a cabo on-load (transformador bajo carga).Esta actividad puede ser asistida aplicando cartuchos de deshumidificación.
• Deshidratación directa (ciclo B).La deshidratación directa del transformador (cartón) consiste en calentar los bobinados a través de la circulación del aceite

También existen otras técnicas, algunas de las cuales requieren el manejo del transformador.Estas técnicas prevén que el transformador se abra y trate, en algunos casos a través del secado del núcleo en autoclave, en otros casos, utilizando los disolventes adecuados (derivados del queroseno de aviación).Estas modalidades, sin duda mucho más caras, se tienen en cuenta cuando además del problema del agua, hay otras criticidades de tipo electromecánico, que requieren la sustitución de piezas o, en todo caso, un mantenimiento extraordinario del transformador.

Si el origen es externo, hay que identificar los puntos de entrada del aire, y restaurar las juntas.Si es necesario, se recomienda cambiar las sales de secado, evaluar el aumento de las cantidades o la geometría del recipiente para aumentar el poder de secado.

 

 

Advertencias

• El muestreo del aceite, y el de los cartones, debe realizarse de acuerdo con los protocolos y los procedimientos por operadores cualificados.
• Los análisis de laboratorio deben llevarse a cabo utilizando los métodos establecidos por las normas de referencia, tal como garantizan los laboratorios acreditados
• las medidas de prevención de la criticidad "Agua en el transformador (cartón y aceite)", en el caso de realizar tratamientos de deshumidificación y las inspecciones internas del transformador deben realizarse
  - con tecnologías seguras y adecuadas para tal fin, que satisfagan los requisitos de BAT y BEP
  - con personal en posesión de competencias y formación específica en el campo
  - confiando en los operadores capaces de demostrar una amplia casuística aplicativa y capaces de certificar las intervenciones realizados en garantía de calidad (ISO 9001)