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Sacandole la humedad a un transformador | Caso práctico

La humedad en los transformadores | método indirecto

Es el principal factor que limita la vida de los transformadores, la humedad en el transformador, que se puede transmitir desde el aceite hasta el aislamiento sólido.

El aceite que se conoce una de sus funciones por cumplir dentro del transformador, es limitar que el agua pueda llegar al aislamiento sólido, puede ser agente de daño si este está cargado con demasiada agua, partículas e impurezas.

Uno de los diagnósticos más utilizados para encontrar esta humedad en los transformadores se conoce con el nombre de su autor Karl fischer (alemán 1935), que utiliza una titulometría coulométrica para determinar trazas de agua en la muestra del aceite dieléctrico.

Con este ensayo se puede ir a las tablas de Oommen para determinar la cantidad de agua que tiene el papel, en base a la cantidad de agua encontrada en la muestra del aceite se sabe cuánta agua se tiene en el papel.

De hecho en las curvas de equilibrio de Oommen ( en 1983) se destaca que para el aceite y el papel del transformador representa la misma saturación relativa.


Curvas de equilibrio de Oommen

Por eso este método es una forma indirecta normada a través de ASTM D1533, que en muchos sentidos puede ser limitada al medir el aceite y no el papel que es la estructura de la que depende la vida del transformador, y nos pueden dar resultados inexactos por verse involucradas muchos factores:

  • Incorrecta toma de la muestra, contaminación de la misma
  • Recipientes incorrectos
  • El aceite nuevo tiene propiedades que no se ajustan a las curvas
  • Mala toma de la temperatura del aceite en el momento del muestreo
  • Laboratorio de muestreo no confiable
Equipo Megger KF 875
© – Para la medición de humedad en el Aceite dieléctrico

La humedad en los transformadores | método directo

Actualmente se conoce de la norma C57.161-2018 que reconoce al ensayo llamado espectroscopía dieléctrica para la medición directa de la humedad en los transformadores sumergidos en líquidos aislantes.

Para esto se necesita un equipo dieléctrico para poder realizar la estimación del agua en los devanados:

Conexión dieléctrica de un equipo Megger IDAX
© para la estimación de la humedad en los transformadores

La respuesta en este ensayo se obtiene en un corrimiento de baja a alta frecuencia y su exactitud depende de la temperatura, por lo que es un parámetro importante como en el aceite, solo que esta vez necesitamos la del devanado.

Equipos utilizados para este trabajo

  • Para el termovacio usamos una máquina Globecore CMM 4/7
  • Para la medición de resistencia de aislamiento un S1-1568 de Megger
  • Para la medición de factor de potencia y Espectroscopía un IDAX de Megger
  • Para medición de rigidez dieléctrica un OTS 80PB de Megger
  • Para la medición de humedad en el aceite un Sensor Vaisala online

Más adelante se describirán los valores que se obtuvieron antes y después en el transformador.

La condición del transformador antes del tratamiento

Primero veamos a este transformador y extraigamos la información, veamos como esta en este momento su naturaleza y sus sistemas de aislamiento:

  • Año de fabricación: 1981
  • Potencia: 8 MVA
  • Grupo: Dyn1
  • Opera: al 60% de carga

Ensayos de resistencia de aislamiento

Ensayos de factor de potencia y espectroscopía Dieléctrica:

Factor de potencia: 2.48 y humedad 3.7 % peso seco

Ensayos en el aceite dieléctrico

Ensayos de DGA

Ya que aca solo se tratara del sistema de aislamiento, solo se han publicado los ensayos que están relacionados a este.

La primer impresión en este transformador es que sus sistemas de aislamiento tiene edad que es muy antiguo con 40 años de servicio.

Podemos apreciar valores de humedad por KF, que determinan una saturación fuera del rango y que la humedad por peso seco, está en un proceso de envejecimiento, arriba de 4% se espera que este equipo sea reemplazado, la norma C57.106 es más estrita la que solicita este debajo del 3% y en PPM este abajo de 35, siendo 30 casi en el límite.

Como primera impresión es la de secar el aislamiento sólido del transformador y esa debe de ser la opción correcta, pero en este caso no se permitió y se solicitó secar el aceite dieléctrico, creyéndose que esto seca al transformador completamente, lo que no es cierto del todo ( en otra blog hablaremos de como hemos secado al aislamiento sólido).

Equipo IDAX y CMM para el Secado del transformador

El tratamiento del aceite dieléctrico

Se realiza un termovacio a una velocidad de 4000 litros por hora por método de desgasificación.

Termovacio a un aceite dieléctrico de 40 años

Se calentó el aceite a 50 °C mientras se usaron dos bombas de vacío, una de rarefacción y una booster que llegó a 600 m3.

Se usaron dos filtros de máximo 5 micras para quitar impurezas.

Se realizó este procedimiento hasta llevar arriba de 45 kV en el aceite dieléctrico y abajo de 7 PPM en el aceite.

Valores finales después de el tratamiento del aceite dielectrico

Ensayos de resistencia de aislamiento después del tratamiento

El aumento de resistencia de aislamiento fue poco

Ensayos de factor de potencia y espectroscopía Dieléctrica:

Espectroscopía Final
DGA Final
Karl Fisher – Final

Conclusiones

El método por medio de termovacio, es muy bueno para el secado del aceite del transformador.

Este aceite se le pudo extraer agua adecuadamente, pero al aislamiento sólido del transformador quedó en una etapa de humedecido en el que hubo una mejora pero no se consiguió a satisfacción, ya que este método es muy bueno para el aceite pero para el aislamiento sólido (luego hablaremos de otros métodos que hemos usado para este fín, el secado de aislamientos sólidos).

Podemos decir que el transformador trabaja en mejor condición que al principio, ya que se encuentra con un mejor aceite, en este caso se dejó arriba de 50 kV de rigidez, ( ya que la norma solicita que el aceite esté arriba de 40 kV dentro del mismo) esto va en línea a que se ha bajado el nivel de sedimentos y partículas, que se ve también con una conductividad más baja en la espectroscopía.

La tecnología actual nos permite saber las condiciones de los equipos y su vida útil, necesitas un equipo para hacer seguimiento o un servicio complementario, para cualquier necesidad puntual estamos para ayudarte.

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