Cigre Espectroscopia Dielectrica Fds

XIII ERIAC DÉCIMO TERCER ENCUENTRO REGIONAL IBEROAMERICANO DE CIGRÉ Puerto Iguazú Argentina

24 al 28 de mayo de 2009

XIII/PI-A2 -19

Comité de Estudio A2 - Transformadores

ESPECTROSCOPÍA DIELÉCTRICA EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA COMO HERRAMIENTA DE DIAGNÓSTICO DEL ACEITE DIELÉCTRICO

J.A. ROJAS* EDELCA Venezuela

L. MARCANO UNEXPO Venezuela

J. RAMIREZ USB Venezuela

J. GERRERO UNEXPO Venezuela Resumen – En este trabajo se propone la utilización de la técnica de la respuesta dieléctrica en el dominio de la frecuencia (espectroscopia dieléctrica en frecuencia) en el diagnóstico del aceite dieléctrico y determinar como varía dicha respuesta ante la presencia de contaminantes comunes y productos derivados del proceso de envejecimiento del sistema aislante de transformadores que se encuentran en el aceite. Se realizó un desarrollo experimental que consistió en la aplicación de un proceso de envejecimiento de multi-factores sobre tres transformadores de distribución con sistema de aislamiento papel-aceite. Para el diagnóstico de los transformadores se realizaron pruebas al aceite como: Análisis de Gases Disueltos (AGD), Físico-Químico-Eléctrico y Respuesta Dieléctrica en el Dominio de la Frecuencia. De los resultados obtenidos se puede concluir que la principal variación de la respuesta dieléctrica del aceite durante el proceso de envejecimiento se debe al aumento de las pérdidas dieléctricas, producto del aumento de compuestos conductivos, distintos del agua y elementos polares. Además se pudo verificar que ante procesos de envejecimiento multi-factores (térmico-eléctrico-ambiental) el aceite presenta una mayor tasa de degradación en el tiempo comparada con procesos de envejecimiento de factor simple (térmicos). Palabras clave: Transformadores – Sistemas de aislamiento – Factor de disipación – Capacitancia compleja – Conductividad – Espectroscopia dieléctrica en el dominio de la frecuencia – Envejecimiento. 1

INTRODUCCIÓN

La degradación del aislamiento de los transformadores es una de las mayores preocupaciones para las compañías de suministro de energía [1] y resulta una tarea difícil determinar el grado de envejecimiento del sistema aislante debido a la existencia de múltiples factores que intervienen en el proceso, efectos: térmicos, eléctricos, mecánicos y medioambientales [2]. La práctica actual de los ingenieros consiste en usar una serie de modernas técnicas de diagnóstico para evaluar la condición del aislamiento de los transformadores. Dentro de las técnicas para el análisis de aceite dieléctrico se tienen: análisis físico-químico-eléctrico, análisis de gases disueltos (AGD), análisis de furanos (HPLC) [1], [3] entre otros. En lugar de la medida tradicional de Factor de Disipación a frecuencia industrial, recientemente se han enfocado esfuerzos en métodos capaces de medir varios parámetros de la respuesta dieléctrica, que caracterizan los fenómenos de polarización y conducción conocidos. Estos métodos no-invasivos son de gran interés para evaluar el estado del aislamiento de un transformador. Particularmente el método de espectroscopia dieléctrica en el dominio de la frecuencia [4] ha sido usado par el diagnóstico de equipos con aislamiento compuesto. Además esta técnica se ha usado para caracterizar aceite dieléctrico de transformadores donde se han desarrollado modelos en el dominio de la frecuencia en función de su permitividad relativa real y la conductividad en c.d [5]. En los últimos años se han enfocado esfuerzos en el estudio de los diferentes fenómenos de polarización y conducción en aislantes líquidos con técnicas de respuesta dieléctrica en el dominio de la frecuencia [6], además se ha estudiado la intensificación de las pérdidas por la estimulación térmica del aceite y la 1 *email: [email protected]

aplicación de diferentes campos eléctricos en diferentes rangos de frecuencia [7]. En este documento se presenta los resultados obtenidos de un estudio realizado en muestras de aceite de un conjunto de tres transformadores de distribución, los cuales fueron sometidos a un proceso de contaminación y envejecimiento acelerado para determinar como influye la formación de productos derivados del envejecimiento y elementos contaminantes a la respuesta dieléctrica del aceite aislante. 2

RESPUESTA DIELECTRICA

La polarización P o respuesta de un material sometido a un campo eléctrico cualquiera E (t ) puede ser calculada a través de la convolución [4], donde f (t ) es la función de respuesta dieléctrica. ∞

P = ∫ f (t ) E (t − τ )dτ

(1)

0

La transformada de Fourier de la función de respuesta f (t ) , permite la transformación al dominio de la frecuencia cuya función es llamada susceptibilidad compleja F (ω ) = χ (ω ) = χ '(ω ) − j χ "(ω ) . La parte real χ '(ω ) da información sobre la componente de polarización en fase con el campo aplicado y la parte imaginaria χ "(ω ) es la componente en cuadratura con el campo [8]. La relación entre la susceptibilidad y la

permitividad viene dada por: ε '(ω ) = ε ∞ + χ '(ω ) y ε ''(ω ) = σ c.d / ε 0ω + χ ''(ω ) . Donde ε ∞ es la componente instantánea (alta frecuencia) de la permitividad relativa y σ c.d es la conductividad en corriente directa o volumétrica. El factor de disipación en el dominio de la frecuencia viene dado por [4], [8]:

 σ  tan δ (ω ) = ε "(ω ) / ε '(ω ) =  χ "(ω ) + c.d  / ( χ '(ω ) + ε ∞ ) ε 0ω  

(2)

2.1 Respuesta Dieléctrica del Aceite en el Dominio de la Frecuencia La técnica de respuesta dieléctrica estudia los procesos lentos de polarización mediante la medición de corriente debido a la aplicación de una excitación sinusoidal. Dentro de los procesos de polarización se encuentra la polarización interfacial, la cual es un fenómeno lento en comparación con otros tipos de polarización y que se puede observar a bajas frecuencias [9]. Las variables usualmente calculadas en ingeniería eléctrica para caracterizar un material aislante son: la capacitancia ( C ) y factor de disipación ( tan δ ). En el estudio de aislamientos compuestos papel-aceite no suele usarse la permitividad compleja para caracterizar el comportamiento del aislamiento, generalmente se usa la capacitancia compleja de dicho aislamiento en sus partes real e imaginaria o el módulo de la capacitancia y el factor de disipación, debido a que estas variables son las cantidades medidas directamente por los instrumentos y son magnitudes más familiares para los ingenieros [9], sin embrago, en el caso del aceite se tiene acceso a la capacitancia geométrica ya que el aislante se amolda a cualquier tipo de geometría, por lo que podría determinar de manera muy aproximada la permitividad compleja del aceite en el dominio de la frecuencia y por ende como afecta la conductividad a la respuesta dieléctrica [9].

I (ω ) = iωC (ω )U (ω ) I (ω ) = iω {C '(ω ) − iC "(ω )}U (ω )

(3)

I (ω ) = iωC0 ε ∞ + χ '(ω ) − i {σ c.d / ωε 0 + χ "(ω )} U (ω ) C (ω ) es la capacitancia compleja relacionada a la permitividad dieléctrica y a la susceptibilidad. C0 representa la capacitancia geométrica del objeto de prueba. Al igual que en el caso de la permitividad, el factor de disipación puede ser rescrito usando la capacitancia compleja tan δ (ω ) = C "(ω ) / C '(ω ) .

La respuesta dieléctrica del aceite mineral puede ser caracterizada principalmente por la permitividad relativa real constante con un valor aproximadamente de 2,2 y por la conductividad volumétrica σ c.d , de esta forma se puede modelar la respuesta en el dominio de la frecuencia como [10]: 2

ε oil (ω ) = ε '(ω , T ) − jε ''(ω , T ) = 2, 2 − jσ c.d / ωε 0

(4)

Los parámetros del aceite, y la mayor parte como la conductividad, son afectados por la temperatura, la cual puede ser descrita por la energía de activación. Los valores de energía de activación reportados en la literatura se encuentran entre 0,4 y 0,7 eV [10]. La conductividad en el dominio de la frecuencia permite el estudio cuantitativo de los efectos de correlación en compuestos iónicos. De las medidas de impedancia se pueden obtener curvas de la conductividad como función de la frecuencia, σ(ω), las cuales presentan tres regímenes de conductividad según el rango de frecuencias: un primer régimen, a bajas frecuencias, σc.d, donde se presenta una conductividad c.d; un segundo régimen, a altas frecuencias proporcional a ωn, donde se exhibe una conductividad c.a o dispersiva y un tercer régimen, a muy bajas temperaturas y/o muy altas frecuencias, donde la conductividad es proporcional a la frecuencia ω. La expresión que representa estos comportamientos fue introducida por Jonscher como sigue [11]:

σ (ω ) = σ 0 1 + ( jω / ω p )n  + Aω

(5)

Donde ω p es la frecuencia de cambio de régimen c.d a c.a. La dispersión en la frecuencia es atribuida al salto correlacionado de los iones durante el proceso de conducción. Cada vez que los iones son activados térmicamente a salir de sus pozos de potencial y participar de un proceso de polarización o de desplazamiento del ion que conlleva a la aparición de una corriente de desplazamiento o de conducción.

3

PROCESO DE ENVEJECIMIENTO ACELERADO

La matriz experimental utilizada en este trabajo se conformó por tres (3) circuitos de envejecimiento. En el primero se aplicó un envejecimiento térmico basado en el ensayo de incremento de temperatura y en los otros dos se aplicó un envejecimiento combinado (térmico- eléctrico). Ambos proceso de envejecimiento se basaron en las recomendaciones de las normas [12] y [13]. En la mayoría de los estudios donde se han aplicado procesos de envejecimiento acelerado se ha tomado en cuenta sólo factores térmicos. Es en estudios recientes [14] donde se comienza a realizar procesos de degradación acelerado de muestras papel/aceite combinando factores de envejecimiento. Para los circuitos 2 y 3 donde se aplicó un proceso de degradación combinado térmico + eléctrico, por recomendaciones de la norma [15], se sometió a un esfuerzo eléctrico (campo eléctrico) al aislamiento principal del transformador por medio de la aplicación del ensayo de tensión aplicada, basado en la norma [16].

3.1 Envejecimiento Térmico Acelerado El transformador del circuito 1 (C1) fue sometido a un perfil de sobrecarga para alcanzar temperaturas superiores a la nominal. Se hizo circular por los devanados una corriente mayor a la nominal para la toma máxima (14.400 V), aproximadamente entre 1,1 A y 1,3 A, y de esta forma obtener una temperatura de punto caliente (HST) de aproximadamente 140ºC y 160ºC. El circuito empleado en este caso se basó en el principio de la prueba de cortocircuito a tensión reducida en el cual se obtienen las pérdidas bajo carga (ver Fig. 1a).

3.2 Envejecimiento Termo-eléctrico Acelerado Los transformadores de los circuitos 2 y 3 (C2 y C3) fueron sometidos a un proceso de envejecimiento combinado (térmico-eléctrico). Al igual que en el transformador del circuito 1 se hizo circular por los devanados una corriente mayor a la nominal para la toma máxima (14.400 V), aproximadamente entre 1,1 A y 1,3 A, en el lado de alta tensión. Simultáneamente para inducir un envejecimiento eléctrico se aplicó una tensión sostenida al aislamiento principal del transformador de entre 45% y 55 % del valor nominal de la tensión de prueba que es 34 kV fase a tierra (prueba de tensión aplicada) según las normas [16] y [17], para simular una sobretensión sostenida en el tiempo. El circuito empleado para ambos casos se presenta en la Fig. 1b. La diferencia entre los circuitos C2 y C3 es que el transformador del circuito C3 fue contaminado con un aceite usado, el cual contenía una gran cantidad de productos derivados y gases disueltos. En ambos circuitos se llevó un registro en línea de la temperatura superficial de los transformadores y de la temperatura ambiente. 3

PC Registrador

PC Registrador

Medidor de temperatura ambiente

Interface NI FP-1601

Interface NI FP-1601

Iprueba_AT=1,3 Iprueba_AT=1,3 A

Inom=0,69 A

TP

Iprueba=1,3 A °C

220 V

°C

0-220 V

220 V

14.400 V

0-220 V

34.500 / 3V

14.400 V

s

s

220 V

960 V

Rango de temperatura del aceite 25-120º C

120 V

120 V

Medidor de temperatura ambiente

120 V

110 / 3V 120 V

120 V 120 V

Fig. 1-(a). Circuito de envejecimiento 1

0-120 V

s

Iprueba_BT=156 Iprueba_BT=156 A

Fig. 1-(b). Circuito de envejecimiento 2 y 3

3.3 Ciclos de envejecimiento El estudio se dividió en dos períodos, los cuales se separan por un cambio de aceite realizado en los tres transformadores de distribución. El primer período se orienta a determinar el comportamiento de la respuesta dieléctrica del aceite ante la contaminación del sistema de aislamiento de los transformadores, en este período definido como PERÍODO_1, se realizó una contaminación del sistema aislante de los transformadores, permitiendo el ingreso de humedad al interior de los mismos durante un período de 20 días, en los cuales se aplicó un proceso de envejecimiento acelerado a los transformadores. Durante el segundo período, definido como PERÍODO_2, se desarrolló un proceso de envejecimiento el cual se dividió en ciclos de tiempo definido, donde se aplicaron valores de tensión y corriente definidos. Este período se orientó a la determinación de la variación de la respuesta dieléctrica del aceite y transformador ante procesos de envejecimiento térmico y termo-eléctrico, en vista del poco espacio disponible sólo se presentarán los resultados del PERÍODO_1.

4

MEDICIONES REALIZADAS

Durante el proceso de envejecimiento de los transformadores de distribución se tomaron muestras de aceite para realizar los siguientes ensayos: • Análisis de Gases Disueltos (AGD) • Análisis Físico-Químico-Eléctrico (FQE) • Espectroscopia Dieléctrica al Aceite (FDS) Los análisis químicos fueron realizados por métodos estandarizados ASTM e IEC en el Laboratorio de aceites de EDELCA. Las pruebas de respuesta dieléctrica del aceite fueron realizadas por medio de una celda de tres electrodos y el equipo para medición de espectroscopia dieléctrica en el dominio de la frecuencia IDA200 [18]. En la Fig. 2a se presenta el esquema de medición y en la Fig 2b la celda de medición. Entre mediciones en diferentes aceites la celda de prueba fue limpiada usando Isopropanol e impregnada con el aceite a ser medido. Entre dos mediciones con el mismo aceite la celda no fue limpiada. Todas las mediciones fueron realizadas a 5 Vrms para evitar comportamiento no-lineal de las pérdidas debido a los iones dependientes al campo [19]. Las mediciones fueron realizadas entre 1mHz – 1kHz.

Fig. 2-(a). Esquema Eléctrico de medición FDS

Fig. 2-(b). Celda de medición 4

5

RESULTADOS

En esta sección se presentan los resultados obtenidos durante el proceso de envejecimiento, análisis de muestras de aceite (AGD y Físico-Químico-Eléctrico), resultados de las mediciones de espectroscopia dieléctrica en las muestras de aceite en los transformadores de distribución.

5.1 Análisis de Gases Disueltos Los valores de temperatura de muestreo de los transformadores de distribución fueron: Temperatura de muestreo 0 Horas, C1: 27º Celsius, C2: 28º Celsius y C3: 27º Celsius. Temperatura de muestreo 480 Horas, C1: 82º Celsius, C2: 82º Celsius y C3: 86º Celsius. Se puede observar en la Tabla I los resultados concuerdan con el proceso de envejecimiento aplicado en los transformadores. En algunos casos los radios calculados según IEC 60599, no presentan un diagnóstico claro debido a la combinación de mecanismos de envejecimiento, por lo tanto, se utilizó el Triangulo de Duval como técnica de apoyo. El diagnóstico indica que durante el período de envejecimiento para el transformador C1 se presentó una falla térmica y para los transformadores C2 y C3 una alta actividad de descargas parciales combinada con una falla térmica de baja temperatura (T < 300° C).

AGD Hidrogeno (H2) Oxigeno (O2) Nitrógeno (N2) Metano (CH4) Monóxido Car (CO) Dióxido Car (CO2) Etileno (C2H4) Etano (C2H6) Acetileno (C2H2) IEC 60599 Duval

TABLA I. RESULTADOS DE AGD C2 C3 C1 C2 C3 Inicial (0 Horas) Primer ciclo (480 Horas) 31.991(1) 5 2 6 5 19.407(1) 29.323 34.652 22.511 13.743 3.751 3.109 47.485 49.176 33.279 41.112 23.341 20.535 8.649(1) 8 5 4 18 6.964(1) (1) (1) (1) 262 22 12 666 2.747 3.389(1) (1) (1) (1) 1.442 859 21.166 16.996 19.194(1) 9.676 (1) 57(1) 2 2 2 18 61 (1) 6.106(1) 4 3 2 13 5.461 (1) 39(1) 0 0 4 0 56 No Falla No Falla No Falla T2 ND ND No Falla No Falla No Falla T3 DP+T1 DP+T1 C1

5.2 Análisis Físico-Químico-Eléctrico En la Tabla II se observa como durante el proceso de contaminación y envejecimiento de los tres transformadores se alteraron drásticamente sus propiedades. En los tres transformadores se observó un incremento similar del contenido de agua, sin embargo, propiedades como la tensión interfacial que mide la afinidad del aceite con el agua debido a la presencia de sustancias polares, no disminuyó de la misma forma en los tres equipos. La tensión interfacial es una prueba muy sensible a la aparición de los primeros compuestos hidrofílicos o contaminantes polares solubles, productos del proceso de oxidación que se desarrolla incipientemente en el aceite y con mayor razón a los compuestos ácidos pesados que se generan en las etapas avanzadas de la degradación. Los compuestos hidrofílicos y ácidos tienen afinidad con el agua y el aceite y su presencia disminuye la tensión interfacial. Como resultado resaltante se pudo observar como el aceite de los transformadores sometidos a procesos de envejecimiento combinado (C2 y C3) presentaron una degradación mayor de sus propiedades, como factor de potencia, tensión interfacial y color. TABLA II. RESULTADOS ANÁLISIS FQE C1 C2 C3 C1 C2 C3 FQE Inicial (0 Horas) Primer ciclo (480 Horas) 47,6 47,8 44,8 31,8 30,4 26,6 Rigidez dieléctrica (kV) 3,83 4,5 25,96 86,7 81,8 110,1 Contenido de agua (PPM) 0,0096 0,0064 0,0716 0,0386 0,0321 0,0604 Acidez (mg KOH/gr) 0,0144 0,0101 0,0361 0,045 0,122 0,169 FP 25 ºC (%) 1,008 0,393 1,547 1,024 1,547 3,353 FP 90 ºC (%) 33,62 36,02 21,04 30,37 23,39 17,74 Tensión interfacial (dinas/cm) 0,5 0,5 2 0,5 0,5 2 Color (1) Valor supera el límite establecido en IEC 60599

5

5.3 Espectroscopia Dieléctrica del Aceite Los valores de temperatura registrada durante las mediciones de respuesta dieléctrica en el dominio de la frecuencia fueron: Temperatura de durante prueba FDS 0 Horas, C1: 20º Celsius, C2: 21º Celsius y C3: 21º Celsius. Temperatura de durante prueba FDS 480 Horas: C1: 23º Celsius, C2: 23º Celsius y C3: 23º Celsius. En las Fig. 3a, 3b, 3c y 3d, se presentan los resultados de las mediciones de espectroscopia dieléctrica en el dominio de la frecuencia del aceite mineral de los transformadores de los circuitos C1, C2 y C3. En la Fig.3a se presenta el resultado de la capacitancia compleja en función de la frecuencia medida con el instrumento IDA 200 usando la celda de tres electrodos. Se puede observar que la característica de capacitancia real (c’) (Fig. 3b) de los tres transformadores se mantuvo constante en un valor de aproximadamente 173 pF en todo el rango de frecuencia (1mHz - 1kHz). El valor de 173 pF es igual al valor de la capacitancia geométrica de la celda (75 pF) multiplicada por la permitividad real del aceite, según las mediciones el valor de la permitividad real de la muestra usada estuvo aproximadamente entre 2,2 - 2,3 y su comportamiento regular a muy baja frecuencia se debe a la poca influencia que tiene la polarización de cargas espaciales. 1,E-08

1,E-08 1,E-09

Capacitancia [F]

c', c'' [F]

1,E-10 1,E-11 1,E-12 1,E-13 1,E-14 1,E-15 0,001

c' (C1-0-P1)

c" (C1-0-P1)

c' (C1-480-P1)

c" (C1-480-P1)

c' (C2-0-P1)

c" (C2-0-P1)

c' (C2-480-P1)

c" (C2-480-P1)

c' (C3-0-P1)

c" (C3-0-P1)

c' (C3-480-P1)

c" (C3-480-P1)

0,01

0,1

1

Frecuencia [Hz]

10

100

1000

Fig. 3-(a). Capacitancia compleja en función de la frecuencia de aceite de los circuitos 1, 2 y 3

C (C1-0-P1) C (C1-480-P1) C (C2-0-P1) C (C2-480-P1)

1,E-09

C (C3-0-P1) C (C3-480-P1)

1,E-10 0,001

0,01

0,1

1

Frecuencia [Hz]

10

100

1000

Fig. 3-(b). Capacitancia real en función de la frecuencia de aceite de los circuitos 1, 2 y 3

Respecto a la capacitancia imaginaria (c’’), se observa que el transformador C1 no presentó variaciones significativas para frecuencias inferiores a 100 Hz, a diferencia de los transformadores C2 y C3 donde se observó un incremento en las pérdidas. Este incremento se puede apreciar claramente en la Fig. 3c donde se observa el factor de disipación del aceite en función de la frecuencia. La curva del factor de disipación en el rango de baja frecuencia son rectas que tienen una pendiente igual a -1 en la escala logarítmica, lo que indica la gran influencia que ejerce la conductividad en c.d. sobre las pérdidas [9], [14]. En la Fig. 3d se observa la característica de la conductividad en el dominio de la frecuencia. Este valor es calculado tomando en cuenta un modelo dieléctrico resistivo del programa de análisis de resultados del IDA200 [18] y cuyo valor es diferente al valor de conductividad en c.d. La conductividad de un material en este caso el aceite, está relacionada no sólo al contenido de humedad sino al contenido de los diferentes productos derivados del proceso de envejecimiento presentes en el aislamiento [20]. Esto se observa directamente al comparar el contenido de agua (TABLA II) con la del factor de disipación (Fig. 3c). En esta comparación se puede observar que no se cumple una relación directa entre el contenido absoluto de agua en el aceite (ppm) y la respuesta dieléctrica del mismo. Existen diferencias entre los transformadores del circuito 1 y 2 respecto a su respuesta dieléctrica y se presentan aproximadamente el mismo valor de contenido total de agua en el aceite luego del proceso de contaminación. Existen técnicas para evaluar el contenido de agua en el aceite de los transformadores no sólo por su valor absoluto, sino por el estado en que se encuentra, ya que existe una diferencia en el fenómeno de conducción dependiendo si el agua se encuentra en estado libre o combinado con la estructura polar del líquido. Es posible que en el aceite del transformador del C1, el agua se encuentre en estado libre, por lo tanto, no produce una influencia pronunciada sobre la conductividad y por ende en la respuesta dieléctrica del aceite. 6

1,E-10

100

σ (C1-0-P1)

Tan δ (C1-0-P1)

σ (C1-480-P1)

Tan δ (C1-480-P1)

10

σ (C2-0-P1)

Conductividad [S/m]

Tan Delta [pu]

Tan δ (C2-0-P1) Tan δ (C2-480-P1) Tan δ (C3-0-P1)

1

Tan δ (C3-480-P1)

0,1 0,01 0,001

σ (C2-480-P1) σ (C3-0-P1)

1,E-11

σ (C3-480-P1)

1,E-12

0,0001 0,00001 0,001

0,01

0,1

1

10

100

1,E-13 0,001

1000

Frecuencia [Hz]

Fig. 3-(c). Capacitancia imaginaria en función de la frecuencia de aceite de los circuitos 1, 2 y 3

0,01

0,1

1

Frecuencia [Hz]

10

100

1000

Fig. 3-(d). Conductividad en función de la frecuencia de aceite de los circuitos 1, 2 y 3

Para la determinación del valor de la conductividad en c.d, se utilizó el modelo del programa MODS el cual es una herramienta del equipo comercial IDA200 para el análisis de resultados. La ecuación utilizada para modelar la respuesta dieléctrica del aceite es la ecuación (4). Respecto a la dependencia de temperatura de la respuesta dieléctrica en el dominio de la frecuencia no se aplicó ningún tipo de corrección ya que las mediciones se realizaron a valores de temperatura ambiente muy similar y para estos valores no es necesario aplicar corrección por temperatura para la comparación de la conductividad c.d. En la Fig 4a se observa el resultado del programa MODS, donde la curva del modelo (curva de color rojo) se iguala con la curva de factor de disipación obtenida experimentalmente (curva de color verde) para determinar la conductividad en c.d. del aceite. En la Fig 4b, se presenta la evolución de la conductividad c.d. durante el primer período de estudio para el aceite de tres transformadores. Se observa como efectivamente se incrementa este valor y como consecuencia las pérdidas por conductividad.

Conductividad en c.d [pS/m]

8 C1 (pS/m)

7

C2 (pS/m) 6

C3 (pS/m)

5 4 3 2 1 0 0

Fig. 4-(a). Resultado programa MODS para aceite de transformador C1

6

100

200

300

Tiempo [Horas]

400

500

Fig. 4-(b). Conductividad en c.d. de aceite de los transformadores C1, C2 y C3

CONCLUSIONES

En este trabajo se pudo observar como la respuesta dieléctrica del aceite en el dominio de la frecuencia en combinación con resultados de análisis de gases y ensayos físicos-químicos-eléctricos en el aceite pueden llevar a un diagnostico más profundo del sistema de aislamiento, específicamente del aceite dieléctrico. Es necesario tener en cuenta que la conductividad en c.d es uno de los factores de mayor influencia en la respuesta dieléctrica del aceite y que esta es afectada no solamente por el contenido total de agua, sino por la cantidad de contaminantes conductivos y polares presentes en el aislamiento. Además se pudo observar como procesos de envejecimiento con múltiples factores pueden aumentar la tasa de degradación del sistema de aislamiento y este efecto puede ser monitoreado con la técnica de respuesta dieléctrica en el dominio de la frecuencia del aceite.

7

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REFERENCIAS

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