Definiciones

 

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(de la 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(dall’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 ]

 

SF₆ (hexafluoruro de azufre)(de Wikipedia)
El hexafluoruro de azufre es un compuesto inorgánico con fórmula SF6.Es un gas transparente, libre de olores, no tóxico y no inflamable (en condiciones estándar); a 1 bar tiene una densidad de 6,164 g/L (es aproximadamente 5,1 veces más denso que el aire).

SF6 tiene una geometría octaédrica, que consta de seis átomos de flúor unidos a un átomo de azufre central.Es una molécula hipervalente.Es poco soluble en agua, pero es soluble en disolventes orgánicos apolares.Por lo general, se transforma de forma licuada.[ fuente ]

 

Introducción

 

Aisladores en aceite y SF6

La criticidad "SF6 en aceite - fallos de sellado del aislador" no se refiere directamente a los transformadores, sino a los aisladores pasantes(bushing), accesorios que permiten el paso de los conductores del interior del transformador a su exterior sin entrar en contacto con la carcasa.

 

En los transformadores elevadores (GSU), el 14% de los fallos son atribuibles a los aisladores pasantes (>100KV).

CIGRE WG A2.37 - Transformer reliability survey, Dec.2015

 

Los aisladores pasantes, normalmente se colocan en la parte superior del transformador y son de diferentes tipos en función de las tensiones/corrientes en juego y del tipo de conductor externo al que deben conectarse.Los aisladores típicamente están formados por dos compartimentos, el inferior está insertado en el transformador y el superior está anclado a la carcasa del transformador.El compartimento superior puede ser libre o estar insertado en el interior de envoltorios metálicos llenos, por ejemplo, con SF6 (hexafluoruro de azufre).

Para corrientes elevadas (hasta 30 KA), se utilizan aisladores aceite-aire con un conductor central de gran diámetro, para tensiones altas, se utilizan aisladores aceite-aceite, aceite-SF6 o de condensador, donde el conductor central está envuelto con capas de cartón aislante alternadas con capas de material conductor.En tensiones altas y muy altas, el gas SF6 comúnmente se utiliza como medio aislantepuesto que no está sujeto al envejecimiento, no es tóxico, ni inflamable, tiene buenas propiedades dieléctricas (casi 3 veces más que el aire o el nitrógeno), extinción por arco y térmicas.

 

Características del SF6

El hexafluoruro de azufre - SF6 es un gas incoloro, inodoro, no tóxico, no inflamable, químicamente inerte con elevadas propiedades dieléctricas, casi 3 veces más que el aire o el nitrógeno.

Durante más de 50 años, el SF6 se utiliza con éxito en diversas aplicaciones industriales, en particular en los interruptores y desconectores en las líneas de transmisión y distribución de energía eléctrica.En otros ámbitos, se utiliza, por ejemplo, en los aceleradores de partículas, en los radares y en la industria electrónica o en el campo médico, y en particular, en las máquinas de diagnóstico de resonancia magnética y en la cirugía ocular.

En el pasado, también fue utilizado en los neumáticos, en las pelotas de tenis, en algunos tipos de zapatos de gimnasia y como aislante en doble acristalamiento, pero su uso en estas aplicaciones fue prohibido en 2007.

En equipos eléctricos de media y alta tensión, el SF6 se utiliza por sus elevadas propiedades de extinción de los arcos eléctricos gracias a su elevada resistencia dieléctrica y a su capacidad de recombinación.Gracias a estas propiedades, superiores a otros fluidos como aire o nitrógeno, las subestaciones eléctricas pueden estar constituidas con dimensiones mucho más compactas.

 

SF6 y el ambiente

Entre los gases que provocan el famoso "efecto invernadero", el SF6 es el que requiere la más alta prioridad de acción en términos de prevención/mitigación de los cambios climáticos globales.Junto con otros cinco gases (Dióxido de carbono (CO ₂ ), Metano (CH ₄ ), Óxido de nitrógeno (N ₂ O), Hidrofluorocarburos (HFC), Perfluorocarburos (PFC)), el SF6 se ha incluido en el Protocolo de Kyoto (1997).Su impacto climático es 22.800 veces mayor respecto al dióxido de carbono (CO2) y su tiempo de permanencia en la atmósfera es de unos 3.200 años (fuente:Federal Statistical Office:Survey of particular climate-active materials “sulphur hexafluoride” (SF6), Wiesbaden, 2015)

Para evitar los peligrosos efectos en el clima, el uso del gas fue prohibido el 4 de julio de 2007 para las aplicaciones "civiles/domésticas", sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones industriales, el gas SF6 se sigue utilizando porque todavía no se han identificado alternativas con rendimiento equivalente.

En todo el mundo existen reglas estrictas para la reducción de las emisiones de gas SF6 a la atmósfera.En la Unión Europea, el reglamento F-Gas, (CE) n. 517/2014 , sobre la limitación de las emisiones de gases de efecto invernado, entró en vigor el 2014.En el reglamento, se han establecido los requisitos generales para el inventario, la gestión y el tratamiento del gas SF6 y de otros gases fluorados.

 

 

La criticidad "SF6 en aceite - defectos del sellado del aislante" es causada principalmente por defectos en el sellado entre el aislador (aislado con aceite) y el carcasa metálica (que contiene SF6) que encierra la parte superior del propio aislador.

Los defectos de estanqueidad pueden derivar de una degradación físicoquímica de los materiales, del estrés eléctrico, térmico y/o mecánico.El conjunto de estos factores conduce a una migración del SF6 en el aceite del aislador.Si por un lado se determina la presencia de SF6 en el aceite (compartimiento aceite del aislador), por el otro se obtiene una contaminación por parte del aceite en detrimento del SF6 en la carcasa metálica que encierra la parte superior del aislador.Esta última condición es mucho más grave que la condición contraria, en particular la neblina de aceite en la parte del SF6hace que este último pierda sus propiedades dieléctricas, arriesgando la estanqueidad de aislamiento del accesorio.

 

La gravedad de esta criticidad se encuentra en el hecho de que, sin signos/síntomas específicos, puede dar lugar a fallos eléctricos con arcos de potencia hasta la explosión e incendio del aisladorcon consecuencias catastróficas.Después de la explosión de un aislador, de hecho, las piezas de porcelana y los componentes metálicos se proyectan hasta 200 m desde el punto de instalación con un elevado peligro para las personas y con una alta probabilidad que desencadena un efecto dominó en el equipo circundante.En caso de incendio, la gravedad del evento es igualmente grave en vista de la alta probabilidad de propagación de la carcasa del transformador.La consecuencia de un evento similar podría determinar la explosión (y/o incendio) del transformador con un impacto muy grave hacia las personas, cosas y el ambiente.

 

 

 

 

Signos (inspección visual)

La criticidad "SF6 en aceite - defectos de sellado del aislador" no muestra signos característicos, sin embargo, a través de la inspección visual es posible:

• evaluar las condiciones generales del accesorio (corrosión) y la presencia de pérdidas,
• comprobar la dilatación del fuelle (aceite/SF6), indicador de la cantidad de aceite presente en el aislador
• comprobar, en particular, las condiciones generales del jack capacitivo (si está presente) gracias al cual se pueden realizar las pruebas eléctricas oportunas (capacidad, factor de disipación).

Muestreo representativo

A pesar de mostrar más crítica la presencia de aceite en la carcasa de aceite en la carcasa en SF6, es mucho más conveniente tomar una alícuota de aceite (del compartimento de aceite del aislador) y analizarlo para evaluar la presencia de SF6.Este indicador es suficiente para proclamar la criticidad, ya que un defecto en la estanqueidad entre el aislador y la carcasa exterior podría producirse al mismo tiempo tanto en aceite en el SF6 como SF6 en el aceite.

El muestreo representativo de un aislador aceite-SF6 es delicado y complejo, es necesario utilizar procedimientos de operación adecuados (conformes a las especificaciones del constructor del aislador), dispositivos de muestreo adecuados y personal capacitado.
La dificultad se encuentra en la presencia de un volumen muy bajo de aceite en el compartimento (aceite) del aislador, y por consiguiente, es necesario realizar el muestreo compensando con la misma cantidad de aceite (pretratado).La operación debe llevarse a cabo con extremo cuidado a fin de evitar incluso la más pequeña infiltración de burbujas de aire.

Sea Marconi ha adquirido una gran experiencia en el campo realizando esta operación en los aisladores de la flota de máquinas EDF nucleares.

 

 

Síntomas (análisis)

El síntoma específico de la criticidad "SF6 en aceite - defectos de sellado del aislador" se vincula con valores no conformes para los siguientes indicadores y diagnóstico:

• SF6 en aceite*

Hay algunos otros cofactores útiles para completar el cuadro diagnóstico:

• Agua disuelta (IEC 60814)
• Gases disueltos (IE 60567) (Oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrógeno, metano, etano, etileno, acetileno) con indicaciones de los C3 (propano, propileno y metilacetileno o propino (C3H4))
• Factor de disipación eléctrica (IEC 60247)
• Partículas (IEC 60970)

*Tanto el análisis del SF6 en aceite, el muestreo del compartimento de aceite en el aislador, como la interpretación del diagnóstico de los resultados analíticos están desprovistos de un método de referencia y de una bibliografía validada.

 

Sea Marconi ha desarrollado internamente un método analítico propioque bypasa los límites técnicos que utilizaría la clásica DGA.De hecho, esta última no es capaz de devolver el contenido de SF6 en aceite.La motivación es muy técnica: de hecho, el SF6 contamina el catalizador del metanador, simplemente, envía el sistema de prueba de calibración normal.

El mismo camino de investigación y desarrollo emprendido por Sea Marconi para la puesta a punto del método analítico descrito antes, se ha ejecutado para validar el modelo de interpretación diagnóstico de los resultados.Esto condujo a la determinación para cada familia de equipos (en relación al fabricante), que deben considerarse como valores típicos, de alerta y de alarma, en relación a la concentración y a la velocidad de formación del SF6 en aceite como el perfil de otros gases disueltos (DGA).

 

Para el diagnóstico de la criticidad "SF6 en aceite - defectos de sellado del aislante", sea Marconi emplea su propia métrica métrica diagnóstica, a saber:

• se interpretan las señalesvisuales sobre el aislador pasante;
• mediante el análisis del aceite se identifican los síntomas, es decir, los indicadores sintomáticos (SF6 en aceite, gases disueltos, agua disuelta) y sus valores característicos;
• gracias a la base de datos se estudian los antecedentesfamiliares o subjetivos (en busca, por ejemplo, de defectos y/o fallos en las máquinas gemelas);
• se examinan y supervisan los factores de incertidumbre, la velocidad y la evolución en el tiempo ( trend) de los indicadores sintomáticos durante las fases del ciclo de vida;
• 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.

 

Como no existe un verdadero tratamiento para esta criticidad, la prevenciónes la única estrategia viable para una correcta gestión del ciclo de vida del aislador pasante y del transformador al que está conectado.

Acciones preventivas en el curso del ciclo de vida del aislador

• Seguimiento de los indicadores sintomáticos (ver síntomas más arriba).En el caso de que se produzcan los primeros síntomas de criticidad, como un elevador contenido de SF6 en el aceite, se recomienda aumentar la frecuencia de muestreo y del análisis (una vez a la semana o incluso una vez al día) con el fin de controlar la tendencia.Este seguimiento tiene el objetivo de establecer el momento oportuno que justifique el desmantelamiento del transformador y la sustitución del accesoriocon las piezas de recambio adecuadas.
• Además de las inspecciones visuales, evaluar la ejecución de las mediciones termográficas para determinar las condiciones generales del accesorio, identificar cualquier defecto en las conexiones o en las fases, identificar cualquier defecto en el sistema de refrigeración
• Evaluar la ejecución de las pruebas eléctricas para determinar cualquier pérdida de aislamiento, descarga parcial, capacidad, Tg delta.
• Se recomienda actualizar las informaciones estratégicas a través de un " inventario dinámico" de los aceites y de los transformadores (con accesorios), sin dejar de lado los valores de marcadores sintomáticos.
• Se recomienda modificar/integrar las prácticas de mantenimiento y adquisición a fin de estar seguros de que siempre hay suficientes piezas de recambio(de los aisladores) para cada familia/productor

 

La criticidad "SF6 en aceite - defectos de sellado del aislador" no contempla una verdadera terapia, la criticidad solo puede resolverse mediante la sustitución del aislador.

La mejor gestión del ciclo de vida del accesorio prevé un seguimiento constante del contenido de SF6 en aceite del aislador (ver prevención encima) para minimizar al máximo el riesgo de fallo y programar una sustitución de fallo y programar una sustitución de seguridad total.

 

 

El muestreo del aceite en el aislador debe realizarse de acuerdo con las especificaciones proporcionadas por el fabricante:

• con procedimientos adecuados para el propósitos y los dispositivos de muestreo específicos
• con personal con experiencia y formación específica en materia

confiando en los operadores capaces de demostrar una amplia casuística aplicativa y capaces de certificar las intervenciones realizados en garantía de calidad (ISO 9001)