Fallos en Cambiadores de Tomas Bajo Carga (OLTC´s)

 

Si se busca un sitio del transformador donde haya mayor fuente de contaminación y esfuerzos eléctricos ese es el cambiador de tomas bajo carga. La existencia de descargas y extinción de arco eléctrico producto de la disipación de energía en el interior del ruptor generan gran cantidad de carbón, agua, gases e incrementa la degradación del aceite generando subproductos que se acumulan sobre las superficies de los componentes ubicados al interior.

La carbonización de contactos (“coking”) y la contaminación del aceite (“fouling”) son los principales modos de fallo que afectan al cambiador de tomas. La carbonizaciòn o “coking” se define como “la formación de depósitos altamente carbonizados sobre superficies que transfieren calor al líquido que los rodea y se suman a la resistencia térmica total a la transferencia de calor de dichas superficies” y es una forma avanzada de contaminación (“fouling”) comúnmente encontrada en el refino de productos derivados del petróleo. La evolución de la carbonización de contactos contempla una serie de pasos que comprenden:

•    Aparición de sobrecalentamientos localizados con temperaturas mayores de 200 ºC.

•    Recubrimiento del contacto con una capa de carbón microporo.

•    Reducción de la capacidad de transferencia de calor del contacto e incremento de la temperatura.

•    Aceleración de los dos primeros pasos. 

Estudios complementarios han mostrado que el material que componen los contactos es fundamental al determinar la temperatura que dichos contactos pueden alcanzar y que inicia el proceso de carbonización. De los materiales evaluados, el recubrimiento de contactos con plata es al parecer la mejor opción debido a su mejor conductividad. La microestructura del material derivada de su proceso de fabricación es un factor a tener en cuenta ya que, al estar los contactos compuestos de cobre sinterizado sobre un esqueleto de tungsteno, el grado de uniformidad en el tamaño y distribución de las partículas de cobre determinarán si el camino de corriente se forma a través del esqueleto de tungsteno con mayor punto de fusión o compromete “islas” de cobre haciendo que se fundan y que el material se arrastre cuando el contacto deslice ocasionando su erosión. De igual forma, la calidad del aceite determina su resistencia al arco. Si el aceite es filtrado y reutilizado después de un mantenimiento del cambiador de tomas, el fenómeno de carbonización se presentará más rápidamente que si el aceite es nuevo y ha sido obtenido por hidrogenación catalítica y no por sulfonación.

Cuando el cambiador de tomas envejece se mueve gradualmente de un modo térmico de operación generado por el uso a uno generado por desgaste. Un 70% al 90% de los gases que se generan en un cambiador en buena condición son hidrógeno y acetileno. Este patrón cambia cuando la carbonización se incrementa ante lo cual el porcentaje de estos gases puede caer a valores tan bajos como el 5%. La carbonización de contactos y su calentamiento asociado ocasionan generación de gases típicos del fenómeno de “refinación inversa” tales como alquenos, alquinos y mezcla de ambos, así como la concentración de compuestos aromáticos (Benceno, Etilbenceno, Tolueno y Xilenos) denominados gases BTEX.

La Tabla siguiente muestra la distribución de valores de la relación entre la concentración de acetileno e hidrógeno sobre el TCG (gases combustibles totales) para una población de 91 transformadores. Se observa que en más del 70% de los transformadores se cumple que la relación es mayor al 70%.

Los equipos con bajo valor en la relación son objeto de evaluación y seguimiento detallados.

Análisis del porcentaje de concentración de C2H2 + H2 (acetileno

+ hidrógeno) para una población de transformadores

 

PARA SABER MÁS:

Cambiadores de tomas bajo carga (OLTC) para Transformadores

https://imseingenieria.blogspot.com/2016/06/cambiadores-de-tomas-bajo-carga-oltc.html