Contenido
- ¿Qué es el aceite de transformador?
- Tipos de aceite de transformador
- Propiedades del aceite de transformador
- Propiedades eléctricas del aceite del transformador
- Fuerza dieléctrica del aceite del transformador
- Resistencia específica del aceite de transformador
- Factor de Disipación Dieléctrica del Delta del Tan del Aceite del Transformador
- Propiedades químicas del aceite de transformador
- Contenido de agua en el aceite del transformador
- Acidez del aceite del transformador
- Propiedades físicas del aceite de transformador
- Tensión interfacial del aceite del transformador
- Punto de inflamación del aceite del transformador
- Punto de vertido del aceite del transformador
- Viscosidad del aceite del transformador
- Propiedades eléctricas del aceite del transformador
- Prueba de aceite de transformador
- ¿Qué factores se analizan?
- Problemas comunes en las pruebas
- ¿Por qué es importante la prueba del aceite del transformador
¿Qué es el aceite de transformador?
Aceite para transformadores (también conocido como aceite aislante) es un tipo especial de aceite que tiene excelentes propiedades de aislamiento eléctrico y es estable a altas temperaturas. El aceite para transformadores se utiliza en los transformadores de energía eléctrica a aislar…dejar de hacer arcos y… descarga de la coronay para disipar el calor del transformador (es decir, actuar como refrigerante).
El aceite para transformadores también se utiliza para preservar el núcleo y los bobinados de los transformadores, ya que éstos están totalmente sumergidos en el aceite. Otra propiedad importante del aceite aislante es su capacidad para prevenir la oxidación del aislamiento de papel hecho de celulosa. El aceite para transformadores actúa como una barrera entre el oxígeno atmosférico y la celulosa, evitando el contacto directo y minimizando así la oxidación. El nivel de aceite para transformadores se mide típicamente usando un MOG (Medición del nivel de aceite magnético).
Tipos de aceite de transformador
Hay dos principales tipos de aceite de transformador usado en transformadores:
- Aceite de transformador a base de parafina
- Aceite para transformadores a base de nafta
El aceite de nafta se oxida más fácilmente que el aceite de parafina. Pero el producto de la oxidación, es decir, el lodo del aceite de nafta es más soluble que el lodo del paraffin aceite. Así, los lodos del aceite a base de nafta no se precipitan en el fondo del transformador. Por lo tanto, no obstruye la circulación por convección del aceite, lo que significa que no perturba la sistema de refrigeración del transformador.
Aunque el aceite de parafina tiene una tasa de oxidación menor que el aceite de nafta, el producto de la oxidación (lodo) es insoluble y se precipita en el fondo del tanque. Este lodo actúa como una obstrucción al sistema de enfriamiento del transformador.
Otro problema con el aceite de parafina es que las ceras disueltas en su interior pueden llevar a un alto punto de fluidez. Aunque esto no es un problema en condiciones climáticas más cálidas (como en la India).
A pesar de las desventajas mencionadas anteriormente, el aceite de parafina se sigue utilizando comúnmente en muchos países (como la India) debido a su gran disponibilidad.
Propiedades del aceite de transformador
Se deben considerar algunas propiedades específicas del aceite aislante para determinar la utilidad del aceite.
Las propiedades (o parámetros) del aceite de transformador son:
- Propiedades eléctricas: Fuerza dieléctrica, específica resistencia…factor de disipación dieléctrica.
- Propiedades químicas: Contenido de agua, acidez, contenido de lodo.
- Propiedades físicas: Tensión interfacial, viscosidad, punto de inflamación, punto de fluidez.
Propiedades eléctricas del aceite del transformador
Fuerza dieléctrica del aceite del transformador
El la fuerza dieléctrica del aceite del transformador también se conoce como el voltaje de ruptura (BDV) del aceite del transformador. El voltaje de ruptura se mide observando a qué voltaje, chispeando entre dos electrodos sumergidos en el aceite, separados por un hueco específico. A bajo El valor del BDV indica presencia de contenido de humedad y sustancias conductoras en el aceite.
Para medir BDV del aceite del transformadorEl equipo portátil de medición de BDV está generalmente disponible en el sitio. En este kit, el aceite se mantiene en una olla en la que se fijan un par de electrodos con una separación de 2,5 mm (en algunos kits es de 4 mm) entre ellos. Ahora subiendo lentamente voltaje se aplica entre los electrodos. La velocidad de aumento de la tensión se controla a 2 KV/s y observar la tensión a la que se inicia el chisporroteo entre los electrodos. Esto significa a qué voltaje se ha descompuesto la fuerza dieléctrica del aceite del transformador entre los electrodos.
Esta medición se realiza de 3 a 6 veces en la misma muestra de petróleo, y tomamos el valor promedio de estas lecturas. El BDV es una prueba importante y popular del aceite de los transformadores, ya que es el principal indicador de la salud del aceite y se puede llevar a cabo fácilmente en el lugar.
El aceite seco y limpio da resultados de BDV, mejor que el aceite con contenido de humedad y otras impurezas conductoras. Mínimo voltaje de avería del aceite del transformador o la fuerza dieléctrica del aceite del transformador en el que este aceite puede ser usado con seguridad en el transformador, se considera como 30 KV.
Resistencia específica del aceite de transformador
Esta es otra propiedad importante del aceite para transformadores. La resistencia específica del aceite es una medida de la corriente continua resistencia entre dos lados opuestos de un cm3 bloque de petróleo. Su unidad es ohm-cm a una temperatura específica. Con aumento en temperatura el resistividad de petróleo disminuye rápidamente.
Justo después de cargar un transformador después de una larga parada, la temperatura del aceite estará a temperatura ambiente y durante la carga completa, la temperatura será muy alta y puede subir hasta 90oC en una condición de sobrecarga. Así que la resistividad del aceite aislante debe ser alta a temperatura ambiente y también debe tener un buen valor a alta temperatura.
Por eso la resistencia o resistividad específica del aceite del transformador debe medirse a 27oC así como el 90oC.
Resistencia específica estándar mínima del aceite del transformador a 90oC es 35 1012 ohmcm y a los 27 añosoC es 1500 1012 ohmcm.
Factor de Disipación Dieléctrica del Delta del Tan del Aceite del Transformador
El factor de disipación dieléctrica también se conoce como factor de pérdida o tan delta del aceite del transformador. Cuando se coloca un material aislante entre la parte viva y la parte conectada a tierra de un equipo eléctrico, la fuga actual fluirá. Como un material aislante es dieléctrico por naturaleza, la corriente que pasa por el aislamiento conduce idealmente el voltaje en un 90o. Aquí el voltaje significa el voltaje instantáneo entre la parte viva y la tierra del equipo. Pero en realidad, ningún material aislante es de naturaleza dieléctrica perfecta.
Por lo tanto, la corriente a través de la aislante conducirá el voltaje con un ángulo un poco más corto que el 90o. Tangente del ángulo por el cual es menor de 90o se llama factor de disipación dieléctrica o simplemente tan delta del aceite del transformador. Más claramente, la corriente de fuga a través del aislamiento tiene dos componentes, uno capacitivo o reactivo, y otro resistivo o activo. Una vez más, queda claro en el diagrama anterior, cuyo valor también se conoce como ángulo de pérdida.
Si el ángulo de pérdida es pequeño, entonces el resistivo componente de la actual IR es pequeña, lo que indica una alta propiedad de resistencia del material aislante. El aislamiento de alta resistencia es un buen aislante. Por lo tanto, es deseable tener pérdida ángulo tan pequeño como sea posible. Así que debemos tratar de mantener el valor del bronceado tan pequeño como sea posible. El alto valor de este bronceado es una indicación de la presencia de contaminantes en el aceite del transformador.
De ahí que exista una clara relación entre el bronceado y la resistividad del aceite aislante. Si la resistividad del aceite aislante disminuye, el valor de tan-delta aumenta y viceversa. Así que tanto la prueba de resistividad como prueba tan delta del aceite del transformador generalmente no se requieren para la misma pieza del aislante o el aceite aislante.
En una frase se puede decir que el bronceado es una medida de la imperfección de la naturaleza dieléctrica de los materiales de aislamiento como el petróleo.
Propiedades químicas del aceite de transformador
Contenido de agua en el aceite del transformador
La humedad o el contenido de agua en el aceite del transformador es altamente indeseable ya que afecta negativamente a las propiedades dieléctricas del petróleo. El contenido de agua en el aceite también afecta al aislamiento de papel del núcleo y el devanado de un transformador. El papel es altamente higroscópico. El papel absorbe la máxima cantidad de agua del aceite, lo que afecta a las propiedades aislantes del papel y reduce su vida útil. Pero en un transformador cargado, el aceite se calienta, por lo que la solubilidad del agua en el aceite aumenta.
Como resultado, el papel libera agua y aumenta la el contenido de agua en el aceite del transformador. Por lo tanto, la temperatura del aceite en el momento de tomar una muestra para la prueba es crítica. Durante la oxidación, los ácidos se forman en el aceite, los ácidos dan lugar a la solubilidad del agua en el aceite. El ácido junto con el agua descompone aún más el aceite formando más ácido y agua. Esta velocidad de degradación del aceite aumenta. Medimos el contenido de agua en el aceite en ppm (partes por millón de unidades).
El contenido de agua en el petróleo se permite hasta 50 ppm como recomienda el IS335(1993). La medición precisa del contenido de agua a niveles tan bajos requiere un instrumento muy sofisticado como el titulador coulométrico Karl Fisher.
Acidez del aceite del transformador
El aceite de transformador ácido es una propiedad perjudicial. Si el aceite se vuelve ácido, el contenido de agua en el aceite se vuelve más soluble en el aceite. La acidez del aceite deteriora la propiedad de aislamiento del papel de las bobinas. La acidez acelera el proceso de oxidación del aceite. El ácido también incluye la oxidación del hierro en presencia de humedad.
El prueba de acidez del aceite del transformador puede utilizarse para medir los componentes ácidos de los contaminantes. Expresamos la acidez del aceite en mg de KOH necesarios para neutralizar el ácido presente en un gramo de aceite. Esto también se conoce como número de neutralización.
Propiedades físicas del aceite de transformador
Tensión interfacial del aceite del transformador
La tensión interfacial entre la interfaz del agua y el petróleo es la forma de medir la fuerza molecular de atracción entre el agua y el petróleo. en Dina/cm o mili-Newton/metro. La tensión interfacial es exactamente útil para determinar la presencia de contaminantes polares y productos de la descomposición del petróleo. El buen aceite nuevo generalmente exhibe una alta tensión interfacial. Los contaminantes de la oxidación del petróleo bajan el IFT.
Punto de inflamación del aceite del transformador
Punto de inflamación del aceite del transformador es la temperatura a la que el petróleo da suficientes vapores para producir una mezcla inflamable con el aire. Esta mezcla da un destello momentáneo en la aplicación de la llama en condiciones estándar. El punto de inflamación es importante porque especifica las posibilidades de peligro de incendio en el transformador. Por lo tanto, es deseable tener una muy alta punto de inflamación del aceite del transformador. En general es más de 140o(>10o).
Punto de vertido del aceite del transformador
Es la temperatura mínima a la que el aceite comienza a fluir en condiciones de prueba estándar. El punto de vertido del aceite de los transformadores es una propiedad valiosa principalmente en los lugares donde el clima es helado. Si la temperatura del aceite cae por debajo del punto de vertido, el aceite para transformadores deja de fluir la convección y obstruye el enfriamiento en un transformador. El aceite de parafina tiene un mayor valor de punto de fluidez, en comparación con el aceite de nafta, pero en un país como la India, no afecta al uso del aceite de parafina debido a su condición de clima cálido. El punto de fluidez del aceite de transformador depende principalmente del contenido de cera en el aceite. Como el aceite de parafina tiene más contenido de cera, tiene un punto de fluidez más alto.
Viscosidad del aceite del transformador
En pocas palabras, el la viscosidad del aceite del transformador se puede decir que la viscosidad es la resistencia del flujo, en condiciones normales. La resistencia al flujo del aceite del transformador significa la obstrucción de la circulación de convección del aceite dentro del transformador. Un buen aceite debe tener una baja viscosidad para que ofrezca menos resistencia al flujo convencional de aceite y así no afectar al enfriamiento de un transformador. Baja la viscosidad del aceite del transformador es esencial, pero es igualmente importante que la viscosidad del aceite aumente lo menos posible con la disminución de la temperatura. Cada líquido se vuelve más viscoso si la temperatura disminuye.
Prueba de aceite de transformador
El aceite de transformador debe ser probado para asegurar que funciona para los estándares de hoy en día. Las normas y procedimientos de prueba están definidos por varias normas internacionales, y la mayoría de ellas son establecidas por la ASTM.
Las pruebas de aceite consisten en medir el voltaje de avería y otras propiedades químicas y físicas del aceite, ya sea a través de equipos de prueba portátiles o en un laboratorio. A través de las pruebas adecuadas, la vida útil de los transformadores aumenta, reduciendo la necesidad de pagar por su reemplazo.
¿Qué factores se analizan?
Aquí están las cosas más comunes que hay que buscar cuando se realiza una prueba de aceite de transformador:
- Especificación estándar para el aceite mineral aislante usado en aparatos eléctricos (ASTM D3487)
- Número de ácido (ASTM D664)
- Tensión de ruptura dieléctrica (ASTM D877)
- Factor de potencia del líquido (ASTM D924-08)
- Tensión interfacial (ASTM D971)
- Resistencia específica (ASTM D1169)
- Azufre corrosivo (ASTM D1275)
- Examen visual (ASTM D1524)
Nota: ASTM es la Sociedad Americana de Pruebas y Materiales.
Estas pruebas ayudarán a determinar si los aceites están limpios y crearán una base de propiedades que deben ser probadas periódicamente. Aunque hay un gran número de pruebas disponibles, son costosas. Así que lo mejor es usarlas como diagnóstico si se produce un problema durante las pruebas primarias.
La frecuencia recomendada depende de la potencia y el voltaje. Si los resultados de la prueba muestran algunas banderas rojas, la frecuencia tendrá que aumentar. Incluso si el costo de la prueba es alto, el gasto debe compararse con el costo de reemplazar un transformador y el tiempo de inactividad asociado con la pérdida del transformador.
Es importante entender la diferencia entre las tasas de gasificación excesivas y las normales. La cantidad de gas disuelto en el aceite del transformador se puede encontrar usando un análisis de gas disuelto (DGA). La tasa de gasificación variará según la carga, el material de aislamiento y el diseño del transformador.
Problemas comunes en las pruebas
La tabla siguiente muestra los problemas más comunes que pueden ocurrir cuando se prueba el aceite de transformador:
| Fallo | El gas clave | Resultados |
| Descarga de la corona | Hidrógeno | Las descargas de baja energía crean metano e hidrógeno y cantidades más pequeñas de etileno y etano. |
| Arcing | Acetileno | Se pueden producir grandes cantidades de hidrógeno o acetileno o cantidades menores de etileno y metano. |
| Celulosa sobrecalentada | Monóxido de carbono | Si la celulosa se sobrecalienta, entonces producirá monóxido de carbono |
| Aceite sobrecalentado | Metano y Etileno | El sobrecalentamiento del petróleo producirá metano y etileno (300 grados F) o metano e hidrógeno (1.112 grados F). Se pueden crear trazas de acetileno si la unidad tiene contactos eléctricos o si el problema es grave. |
¿Por qué es importante la prueba del aceite del transformador
La prueba del aceite del transformador es importante para:
- Determinar esencial propiedades eléctricas del aceite de transformador
- Identificar si un determinado aceite es adecuado para su uso futuro
- Detectar si es necesaria la regeneración o la filtración
- Reducir los costos del petróleo y mejorar la vida de los componentes
- Prevenir los fallos intempestivos y maximizar la seguridad
Tengan en cuenta que los aceites para transformadores pueden durar hasta 30 años. Así que tomar los procedimientos de prueba adecuados ahora le ahorrará miles de dólares a largo plazo.
