Técnicas Y Metodologías Para Realizar El Mantenimiento Eléctrico De Transformadores De Potencia Y De Distribución.docx

Técnicas y metodologías para realizar el mantenimiento eléctrico de transformadores de potencia y de distribución

El mantenimiento eléctrico de los transformadores ha estado basado en la determinación de la resistencia de su aislamiento al igual que la medición de la rigidez dieléctrica de su aceite. Para obtener un diagnóstico más acertado del estado del transformador se realizan pruebas como el factor de potencia del aislamiento, contenido de humedad, acidez, entre otras. Recientemente, el análisis de gases generados en el interior del transformador mediante cromatografía de gases se ha constituido en una herramienta poderosa a la hora de monitorear el estado del transformador, sin sacarlo de operación.

Todos los transformadores requieren de cierto mantenimiento, pero los transformadores que son operados en áreas donde se tienen atmósferas corrosivas y polvos eléctricamente conductivos, requieren de frecuentes inspecciones. La humedad, la elevación de temperatura y los ambientes corrosivos y contaminados, son los factores principales que pueden afectar a un transformador.

Pruebas dieléctricas Un refrigerante decolorado puede indicar un alto grado de oxidación y la presencia de sedimentos. Para investigar el estado real del refrigerante (aceite por lo general), se deben realizar pruebas dieléctricas que también permitan determinar en forma aproximada el estado de los aislamientos del transformador en general.

Las pruebas dieléctricas se hacen   

Durante la fase de puesta en servicio del transformador Periodos de mantenimiento Cuando se presentan fallas

De los resultados de estas pruebas, algunas veces se obtienen conclusiones respecto a las acciones que se deben tomar, ya sea para fines de mantenimiento (tratado de aceite, secado del transformador, etc.), o bien reparaciones.

PRUEBA DE RIGIDEZ DIELÉCTRICA La determinación de la rigidez dieléctrica del aceite es importante para verificar la capacidad que tiene para soportar esfuerzos dieléctricos sin fallar. Permite también detectar la presencia de agentes contaminantes como agua, suciedad o algunas partículas conductoras en el aceite.

Un valor elevado de rigidez dieléctrica no indica ausencia de otros contaminantes necesariamente. Para la realización de la prueba se puede usar un probador de rigidez dieléctrica cuyos componentes principales sean: El transformador elevador   

Vóltmetro Equipo de interrupción Electrodos dentro de la copa estándar.

La separación entre los electrodos que se encuentran en la copa estándar debe ser de 2.54 mm (0.1 pulg), valor ajustado con un calibrador que forma parte del propio probador de rigidez dieléctrica del aceite. Los electrodos y la copa en donde se colocaron las muestras de aceite se deberán limpiar con papel seco o gamuza, de manera que quede libre de pelusa, sin tocar con los dedos los electrodos durante el proceso de limpieza. Después se enjuaga con un solvente como thiner o gasolina blanca, y finalmente, antes de hacer la prueba se debe enjuagar la copa con aceite nuevo y seco para efectuar una prueba de ruptura dieléctrica con una muestra del mismo.

Si el valor de la ruptura es inferior a 35 kV, se debe limpiar nuevamente la copa.

Se debe evitar la agitación del aceite, ya que esto puede introducir una cantidad excesiva de aire en el mismo. Se recomienda tomar las precauciones siguientes:    

Los recipientes de prueba deben estar limpios y secos La válvula de drenaje del transformador se debe limpiar y drenar previamente. El recipiente de prueba se debe enjuagar con el aceite a probar. Cuando la humedad relativa sea mayor del 50%, no es recomendable tomar muestras.

El valor mínimo especificado es de 26 kV para aceites usados y de 30 kV para aceites nuevos durante un minuto. En los aceites usados, si cualquiera de los dos experimentos que se realizan en las muestras es menor de 26 kV, entonces se deberán hacer tres ensayos adicionales de tres muestras. Cuando el ensayo se realiza con electrodos planos, éstos se deben efectuar aplicando tensión a razón de 3 kV/s.

FACTOR DE POTENCIA EN EL ACEITE AISLANTE Esta prueba es aplicable aislantes nuevos y usados, y es de las más importantes que se realizan en los aceites aislantes. El significado del factor de potencia en un aceite es el mismo que para cualquier otro material dieléctrico. El aparato de prueba es esencialmente un capacitor, el cual el dieléctrico es el aceite. se le conoce como celda de prueba.

Al conjunto,

El procedimiento es el siguiente: 

Disponer el equipo de prueba conectándose a él todas las puntas de prueba o terminales.



Se llena la celda de prueba con el aceite a probar, procurando que se encuentre perfectamente nivelada sobre una base firme.



Se efectúan las conexiones del equipo a la celda, conectando el gancho del cable de A.T. a la manija de la celda, la terminal de B.T. se conecta al cilindro metálico de la celda y el anillo de guarda del cable de A.T. al tornillo de guarda del cable.

Después de efectuar la prueba, se debe medir la temperatura del aceite alojado en la celda de prueba, para relacionar el valor obtenido para el factor de potencia a la temperatura de referencia que es de 20 °C, haciendo las correcciones de acuerdo a los factores multiplicadores de la tabla siguiente.

MANEJO DEL ACEITE Después de estar almacenado el aceite, solicítese que se verifiquen las condiciones en que se encuentra por medio de pruebas. Si ya no es adecuado para volverlo a utilizar, pasarlo a tambos de desecho. Todos los tambos deben marcarse con claridad. Los aparatos que funcionan con aceite pueden llegar a cubrirse con una capa negra, y hasta formar un sedimento lodoso, producto de las reacciones químicas del aceite. Estos residuos se deben quitar con un cepillo con solventes, antes de empezar a desmantelar el equipo

PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO La resistencia de aislamiento no está directamente relacionada a la resistencia dieléctrica del material. En principio, cualquier material puede conducir si se le aplica un potencial suficientemente alto, pudiendo llegar a la ruptura dieléctrica. La prueba es esencialmente indicativa y puede servir de base para determinar si es posible realizar otras pruebas de AT al aislamiento.

La resistencia de aislamiento se define como: El valor de la resistencia en megohms que ofrece un aislamiento al aplicarle una tensión de corriente continua (CC), durante un tiempo dado y medido a partir de la aplicación del mismo. Se usa como referencia de tiempo de 1 a 10 minutos. A la corriente que fluye como resultado de la aplicación de la tensión de CC a un aislamiento se denomina como corriente de aislamiento, y tiene dos componentes principales: a) La corriente que circula dentro del volumen del propio aislamiento. corriente tiene dos componentes:  

Esta

Una corriente capacitiva Una corriente de absorción dieléctrica

b) La corriente superficial del aislamiento, conocida como corriente de fuga.

DIAGNÓSTICO DEL ESTADO DEL TRANSFORMADOR MEDIANTE EL ANÁLISIS DE GASES GENERADOS INTERNAMENTE El análisis de gases generados en el interior de un transformador en aceite, mediante cromatografía de gases, se ha constituido en una herramienta poderosa a la hora de diagnosticar el estado del transformador. Se sabe que, al producirse una falla de tipo eléctrico o térmico en el interior de un transformador se generara gases combustibles y no combustibles, dentro de los cuales tenemos:       

Hidrogeno (H2) Metano (CH4) Etano (C2H6) Etileno (C2H4) Acetileno (C2H2) Monóxido de carbono (CO) Dióxido de Carbono (CO2)

Los métodos más empleados para evaluar el tipo posible de falla existente, tomando en cuenta los gases antes datos, son:   

Método del gas característico Método de las Relaciones de Doernenburg Método de las Relaciones de Rogers

En el método del Gas Característico analiza el tipo de falla de acuerdo al gas generado y a su cantidad. Se pueden ver perfiles cromatográficos indicando el tipo de falla mediante el método del gas característico.

Si las relaciones anteriores alcanzan ciertos valores se puede decir que el transformador posee alguna falla o algunas fallas.

CUADRO DESCRIPTIVO DE LAS PARTES Y CONJUNTOS QUE DIVERSOS TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN Y POTENCIA.

FORMAN LOS

Partes y conjuntos de los transformadores Parte

Núcleo

Imagen

Descripcion El núcleo de un transformador es la zona por la que circula el campo magnético entre los devanados primario y secundario. Dependiendo de la finalidad del transformador, puede tener varias formas y estar constituido por diferentes materiales. El núcleo consiste de un laminado de acero al silicio, los devanados primario y secundario y los accesorios para cambio de tensión (cambiador de derivaciones)

Devanados

Estos devanados están formados por bobinas primaria y secundaria, y en algunos casos de terciarias. Los conductores son normalmente de cobre electrolítica, aislados con esmalte y cubiertos con cintas de algodón o papel especial, eventualmente se usa conductor de aluminio. Tienen una buena resistencia mecánica, pero al carecer de separadores entre las espiras presentan una escasa refrigeración.

Cuba o tanque

Para evitar el efecto perjudicial del aire ambiente sobre el aislamiento de los arrollamientos o bobinas y mejorar las condiciones de refrigeración del transformador, su núcleo y las bobinas montadas sobre él se sumergen dentro de un tanque o cuba de aceite lleno de aceite especial para transformador.

Eleva o reduce la tensión secundaria del transformador de acuerdo al nivel de tensión en el primario.

Cambiador de derivaciones

El cambio de derivación se debe tomar con cautela, para que no se tenga en un determinado momento niveles de tensión intolerables en el secundario del transformador. Los cambiadores con carga sólo se usan en transformadores de gran potencia en las redes de transmisión, en tanto que los cambiadores sin carga se usan en los transformadores de potencias bajas.

Medios de Enfriamiento

Radiadores

Aletas

Ventilador

Aceite

Enfrían al transformador por transferencia de calor, por convección

Es un proceso lento por el cual se transmite el calor a través de una sustancia por actividad molecular.

Equipo de refrigeración para refrigeración de tipo forzada usado en transformadores de muy alta potencia o en zonas de altas temperaturas

El Aceite para Transformadores o Aceite Aislante es, generalmente, un aceite mineral altamente refinado, que es estable y que tiene excelentes propiedades de aislamiento eléctrico. Estos se utilizan en el lleno de aceite del transformador para aislar, suprimir la corona y el arco, y para servir como un refrigerante.

Dispositivos de Medición y Protección

Termómetro

Normalmente los transformadores de potencia con potencias mayores de 500kVA disponen de un termómetro localizado en su parte superior, para que se tenga información de la potencia instantánea y de la máxima que se registre en el período de operación.

Relevador Buchholz

Indicador de nivel de aceite

Dispositivo para toma de muestra de aceite

Tanque de expansión

El relé de Buchholz forma parte de un sistema de protección para medios de producción electrotécnicos con relleno de material aislante líquido. Burbujas de gas formadas por defectos en el medio de producción desplazan el material aislante. De este modo se cierran contactos accionados por flotadores y se realiza un aviso o una desconexión.

Los indicadores magnéticos de nivel tienen como finalidad indicar el nivel de los líquidos y también cuando están previstos de contactos para alarma sirve también como protección para los transformadores con los que operan los transformadores de potencia están generalmente dotados de dispositivos externos que permiten indicar el nivel de aceite en el tanque, por lo general se construyen con cubierta de aluminio con las partes móviles de latón, las agujas establecen dos contactos, siendo uno para el nivel mínimo y el otro para el nivel máximo.

Los transformadores generalmente están dotados por medio de un dispositivo para retirar muestras de aceite, este dispositivo está localizado en la parte inferior, que es donde se concentra el volumen de aceite contaminado este dispositivo consta de una válvula de drenaje.

Este tanque consiste de un recipiente fijo a la parte superior del transformador sobre el tanque o carcaza. Está destinado a recibir el aceite del tanque cuando éste se expande, debido al efecto del calentamiento por pérdidas internas.

Accesorios

Cancamo

Es una herramienta que se usa para la elevación de maquinaria pesada. Para ello el cáncamo se une al objeto a elevar, generalmente por una rosca. Se suelen utilizarse un mínimo 4 para mantener el transformador estable mientras esta izado.

Deshumecedor del aire

Tapón de llenado

Punto de puesta tierra

Absorbe la humedad del aire que ingresa al transformador manteniendo seca la atmósfera interna.

Sirve para cerrar el hueco por donde se termina de llenar de aceite el tanque de expansión, y así evitar la entrada de cuerpos ajenos.

a

Ernesto Alonso Martinez Olivera – Numero 7

La toma de tierra es un elemento de seguridad fundamental para evitar cualquier tipo de avería o accidente debido a una derivación. También se conecta a tierra las mallas de los conductores