Entre las técnicas de detección de fallos incipientes en transformadores, el Análisis de Gases Disueltos (DGA) en el aceite aislante es una de las más utilizadas y en torno a la cual existe mayor investigación y avance, fundamentalmente basados en diagnósticos realizados por medio de criterios consolidados, tales como: Razón de Gases, Duval, Dörnemburg, Rogers, LABORELEC, Pugh…
Sin embargo, hay que tener en cuenta que esta técnica no esta
falta de errores e imprecisiones, recordemos lo que indica la IEEE C 57.104 al
respecto: “Estos análisis y la interpretación de su significado no es
actualmente una ciencia, sino un arte sometido a variabilidad”.
Esta variabilidad es la responsable de muchos de estos
errores e inconvenientes que pueden presentar este tipo de análisis, tales
como:
- Las razones de gases definidos por estos criterios están
basadas principalmente en apreciaciones humanas.
- Existe aún un alto grado de inconsistencia y ambigüedad
cuando se aplican estos sistemas, debido a la falta de investigación de todas
las combinaciones posibles de las razones de los gases.
- Existen dudas relativas a la validez de determinados
diagnósticos de fallos definidos por las razones de gases.
- Estos análisis aun no son capaces de detectar con alta
confiabilidad múltiples fallos que ocurren simultáneamente dentro de los
transformadores.
- Estos métodos tampoco detectan fallos nuevos o desconocidos
debido a la carencia de conocimientos especializados dentro de ellos.
Algunas de las imprecisiones posibles del DGA donde la
interpretación del defecto puede no corresponderse con al fallo real, serían
las siguientes:
- Acetileno en el depósito conservador proveniente del
regulador en carga, por fuga directa de acetileno a través de las paredes del compartimento del regulador en carga o a través de las juntas de sellado. Es muy difícil distinguir este fallo del de una avería en el interior de la cuba.
Efectivamente, el aceite del
regulador en carga puede tener diferentes tipos de contacto con la cuba
principal
a) Por ser el mismo aceite del regulador en carga que el del
depósito conservador y el de la cuba.
b) Al tener el regulador en carga compartimentos separados de la cuba y el depósito conservador pero un espacio de gases común,
c) Espacio para el aceite y el gas totalmente separado en los
dos sistemas.
En los casos a) y b) los gases generados durante la maniobra
del regulador de tomas pasan al depósito conservador y de este a la cuba. Estos
gases son principalmente de acetileno e hidrógeno siendo interpretados en la
cuba principal como arcos muy importantes.
- Errores del DGA cuando el hidrógeno proviene de reacciones
químicas:
a) La oxidación del acero en fase acuosa en el fondo de la
cuba u otras cavidades en contacto con el aceite pueden producir grandes
cantidades de hidrógeno, hasta 1000000 ppm, sin haber estado nunca el
transformador puesto en tensión.
b) La reacción entre el cloruro de zinc y el agua libre sobre una superficie cincada genera hidrógeno (existe cloruro de zinc en el acero galvanizado).
Comentarios de grandes investigadores sobre errores de interpretación de fallos en el aislamiento sólido de Transformadores
A. de Pablo:
La interpretación de los resultados de los análisis de
furfuraldehído en el laboratorio es un problema de enorme magnitud. El
laboratorio obtiene un valor, y sólo uno, que se expresa como mg de furfural/g
de aceite, pero dentro del transformador el papel aislante tiene tantos grados
de polimerización (DP) como muestras pudieran recogerse (suponiendo que
pudieran tomarse muestras de papel, que generalmente no es posible). Esto es
así porque dentro de un transformador hay diferentes gradientes térmicos que
hacen que el papel en esa parte del devanado tenga un grado de polimerización
diferente al de unos centímetros más allá.
Desde que Peter Burton descubriera la presencia de
furfuraldehído en el aceite de transformadores que fallaron por fallo del
aislamiento sólido (P. J. Burton, J. Graham, A. C. Hall, J. A. Laver and A. J.
Oliver. “Recent developments by CEGB to improve the prediction
and monitoring of transformer performance”, CIGRE 1984 Session, Paper 12-09. Paris), muchos investigadores han
perseguido la fórmula mágica que permitiera correlacionar el furfuraldehído con
el grado de polimerización del papel, pero con poco éxito porque la solución es
extremadamente compleja.
Es más, yo mismo comprobé como cada capa de papel alrededor
de un trozo de conductor de pocos centímetros de longitud tenía un grado de
polimerización distinto entre 680 y 845 unidades (A. de Pablo, CIGRE TF
15.01.03, Bled (Slovenia) 1996).
Por último, recientemente IEC ha aprobado la publicación de
un TR (Technical Report) 62874, pero a mí personalmente me parece muy pobre
H. Lutke:
(Transformer ageing research on furanic compounds dissolved
in insulating oil CIGRE, Paris, 2002) va más allá y concluye: “debido al gran
número de parámetros que afectan a la generación de compuestos furánicos y a la
pérdida de vida de un transformador, no es posible predecir la vida útil del
transformador en base al contenido de compuestos furánicos”
Luiz Cheim:
Indica que existen otros parámetros que deben ser analizados
y tenerse en cuenta en la futura evaluación del análisis de furanos, tales
como: el tipo de aislamiento, el contenido de humedad del aislamiento, la
cantidad de oxígeno en el aislamiento, la presencia de ácidos u otros
contaminantes, los inhibidores en el aceite, la partición de furanos entre el
papel y el aceite y los tratamientos del aceite (tales como la desgasificación
y el secado o la regeneración), pueden desempeñar un papel significativo en la
velocidad de producción de furanos.
Y con relación a las estadísticas de análisis desarrollados
sobre grandes cantidades de muestras de transformadores, concluye: Otro punto
que debe tenerse en cuenta es la variación en el diseño del transformador. Dos
transformadores que operan bajo las mismas condiciones, pero de diferente
modelo o fabricante, es común que se comporten de manera diferente desde el
punto de vista térmico. A menudo, incluso los propios arrollamientos de un
transformador poseen diferente gradiente de temperaturas bajo unas
determinadas condiciones de carga. Estas variaciones en el gradiente de
temperatura pueden ser aún más significativas cuando se comparan los diseños de
dos fabricantes diferentes. Así, un análisis comparativo de dos transformadores
diferentes bien puede indicar similares DP pero cantidades muy diferentes de
los furanos producidos durante un tiempo de funcionamiento dado.
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