Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
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¿Qué es Transformer Oil?
El aceite de transformador (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 de transformador se utiliza en transformadores de potencia eléctricos llenos de aceite para aislar , detener el arco y la descarga de corona , y para disipar el calor del transformador (es decir, actuar como refrigerante).
El aceite de transformador también se utiliza para preservar el núcleo y los devanados del transformador, ya que están completamente 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 del transformador actúa como una barrera entre el oxígeno atmosférico y la celulosa, evitando el contacto directo y, por tanto, minimizando la oxidación. El nivel de aceite del transformador se mide típicamente con un MOG (indicador de nivel de aceite magnético).
Tipos de aceite de transformador
Hay dos tipos principales de aceite de transformador que se utilizan en los transformadores :
- Aceite de transformador a base de parafina
- Aceite de transformador 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, en el aceite de nafta es más soluble que el lodo del p
Aunque el aceite de parafina tiene una tasa de oxidación más baja que el aceite de nafta, el producto de 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 a base de parafina es que las ceras disueltas en su interior pueden provocar un alto punto de fluidez . Aunque esto no es un problema en condiciones climáticas más cálidas (como India).
A pesar de las desventajas mencionadas anteriormente, el aceite a base de parafina todavía se usa comúnmente en muchos países (como la India) debido a su alta disponibilidad.
Propiedades del aceite de transformador
Se deben considerar algunas propiedades específicas del aceite aislante para determinar la capacidad de servicio del aceite.
Las propiedades (o parámetros) del aceite de transformador son:
- Propiedades eléctricas: Rigidez dieléctrica, resistencia específica , factor de disipación dieléctrica.
- Propiedades químicas: Contenido de agua, acidez, contenido de lodos.
- Propiedades físicas: tensión interfacial, viscosidad, punto de inflamación, punto de fluidez.
Propiedades eléctricas del aceite de transformador
Rigidez dieléctrica del aceite de transformador
La rigidez dieléctrica del aceite de transformador también se conoce como voltaje de ruptura (BDV) del aceite de transformador. El voltaje de ruptura se mide observando a qué voltaje,
Para medir el BDV de aceite de transformador , generalmente se encuentra disponible en el sitio un kit de medición de BDV portátil. En este kit, el aceite se guarda en una olla en la que se fijan un par de electrodos con un espacio de 2,5 mm (en algunos kits es de 4 mm) entre ellos. Ahora se aplica un voltaje que aumenta lentamente entre los electrodos. La tasa de aumento de voltaje se controla a 2 KV / sy observe el voltaje al que comienzan las chispas entre los electrodos. Eso significa a qué voltaje se ha descompuesto la rigidez dieléctrica del aceite del transformador entre los electrodos.
Esta medida se toma de 3 a 6 veces en la misma muestra de aceite, y tomamos el valor promedio de estas lecturas. El BDV es una prueba importante y popular de aceite de transformador, ya que es el indicador principal de la salud del aceite y se puede realizar fácilmente en el sitio.
El aceite seco y limpio da resultados de BDV, mejores que el aceite con contenido de humedad y otras impurezas conductoras. La tensión mínima de ruptura del aceite del transformador o la rigidez dieléctrica del aceite del transformador a la que este aceite se puede utilizar de forma segura en el transformador se considera 30 KV.
Resistencia específica del aceite de transformador
Esta es otra propiedad importante del aceite de transformador. La resistencia específica del aceite es una medida de la resistencia de CC entre dos lados opuestos de un bloque de aceite de un cm 3 . Su unidad es ohm-cm a una temperatura específica. Con
Justo después de cargar un transformador después de un apagado prolongado, la temperatura del aceite estará a temperatura ambiente y durante la carga completa, la temperatura será muy alta y puede subir hasta 90 o C en una condición de sobrecarga. Por lo tanto, la resistividad del aceite aislante debe ser alta a temperatura ambiente y también debe tener un buen valor a alta temperatura.
Es por eso que la resistencia o resistividad específica del aceite de transformador debe medirse a 27 o C y a 90 o C.
La resistencia específica estándar mínima del aceite de transformador a 90 o C es de 35 × 10 12 ohm – cm ya 27 o C es de 1500 × 10 12 ohm – cm.
Factor de disipación dieléctrica de Tan Delta del aceite de transformador
El factor de disipación dieléctrica también se conoce como factor de pérdida o tan delta del aceite de transformador . Cuando se coloca un material aislante entre la parte viva y la parte conectada a tierra de un equipo eléctrico, fluirá la corriente de fuga . Como un material aislante es de naturaleza dieléctrica, la corriente a través del aislamiento conduce idealmente a la tensión en 90 o . Aquí voltaje significa el voltaje instantáneo entre la parte viva y tierra del equipo. Pero en realidad, ningún material aislante es de naturaleza dieléctrica perfecta.
Por lo tanto, la corriente a través del aislante conducirá la tensión con un ángulo un poco más corto que 90 o .
Si el ángulo de pérdida es pequeño, entonces el
Por tanto, existe una relación clara entre tanδ y la resistividad del aceite aislante. Si la resistividad del aceite aislante disminuye, el valor de tan-delta aumenta y viceversa. Por lo tanto, tanto la prueba de resistividad como la prueba tan delta del aceite de transformador generalmente no se requieren para la misma pieza del aislante o aceite aislante.
En una frase se puede decir que tanδ es una medida de la imperfección de la naturaleza dieléctrica de los materiales aislantes como el aceite.
Propiedades químicas del aceite de transformador
Contenido de agua en aceite de transformador
La humedad o el contenido de agua en el aceite del transformador es altamente indeseable ya que afecta negativamente las propiedades dieléctricas del aceite. El contenido de agua en el aceite también afecta el aislamiento de papel del núcleo y el devanado de un transformador. El papel es muy higroscópico. El papel absorbe la máxima cantidad de agua del aceite, lo que afecta la propiedad de aislamiento del papel y reduce su vida útil. Pero en un transformador cargado, el aceite se calienta más, por lo que aumenta la solubilidad del agua en el aceite.
Como resultado, el papel libera agua y aumenta 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 descomponen aún más el aceite formando más ácido y agua. Esta tasa de degradación del aceite aumenta. Medimos el contenido de agua en el aceite como ppm (partes por millón de unidades).
El contenido de agua en el aceite está permitido hasta 50 ppm según lo recomendado por IS-335 (1993). La medición precisa del contenido de agua a niveles tan bajos requiere un instrumento muy sofisticado como el valorador coulométrico Karl Fisher.
Acidez del aceite de transformador
El aceite de transformador ácido es una propiedad dañina. 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 aislante del bobinado. La acidez acelera el proceso de oxidación en el aceite. El ácido también incluye la oxidación del hierro en presencia de humedad.
La prueba de acidez del aceite de transformador se puede utilizar 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 inter facial del aceite transformador
La tensión interfacial entre la interfaz agua y aceite es la forma de medir la fuerza molecular atractiva entre el agua y el aceite. en Dyne / cm o mili-Newton / metro. La tensión interfacial es exactamente útil para determinar la presencia de contaminantes polares y productos de descomposición del aceite. Un buen aceite nuevo generalmente exhibe una alta tensión interfacial. Los contaminantes de oxidación del aceite reducen el IFT.
Punto de inflamación del aceite del transformador
El punto de inflamación del aceite del transformador es la temperatura a la que el aceite produce suficientes vapores para producir una mezcla inflamable con el aire. Esta mezcla produce un destello momentáneo al aplicar 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 un punto de inflamación muy alto del aceite de transformador . En general es superior a 140 o (> 10 o ).
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 fluidez del aceite del transformador es una propiedad valiosa principalmente en los lugares donde el clima es helado. Si la temperatura del aceite cae por debajo del punto de fluidez, el aceite del transformador detiene el flujo de convección y obstruye el enfriamiento en un transformador. El aceite a base de parafina tiene un valor más alto de punto de fluidez, en comparación con el aceite a base de nafta, pero en un país como la India, no afecta el uso de 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 a base de parafina tiene más contenido de cera, tiene un punto de fluidez más alto.
Viscosidad del aceite de transformador
En pocas palabras, la viscosidad del aceite de transformador se puede decir que la viscosidad es la resistencia del flujo, en condiciones normales. La resistencia al flujo de aceite del transformador significa la obstrucción de la circulación por convección del aceite dentro del transformador. El buen aceite debe tener una viscosidad baja para que ofrezca menos resistencia al flujo convencional de aceite y, por lo tanto, no afecte el enfriamiento de un transformador. La baja viscosidad del aceite de transformador es esencial, pero es igualmente importante que la viscosidad del aceite aumente lo menos posible con una disminución de la temperatura. Cada líquido se vuelve más viscoso si la temperatura disminuye.
Prueba de aceite de transformador
El aceite de transformador debe probarse para asegurarse de que funciona según los estándares actuales. Los estándares y procedimientos de prueba están definidos por varios estándares internacionales, y la mayoría de ellos los establece la ASTM.
Las pruebas de aceite consisten en medir el voltaje de ruptura y otras propiedades químicas y físicas del aceite, ya sea a través de un equipo de prueba portátil o en un laboratorio. A través de las pruebas adecuadas, se aumenta la vida útil del transformador, lo que reduce la necesidad de pagar por el reemplazo.
Qué factores se prueban
Estas son las cosas más comunes que debe buscar al realizar una prueba de aceite de transformador:
- Especificación estándar para aceite mineral aislante utilizado en aparatos eléctricos ( ASTM D3487 )
- Número de ácido (ASTM D664)
- Voltaje 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 son las siglas de American Society for Testing and Materials.
Estas pruebas ayudarán a determinar si los aceites están limpios y crearán una línea base de propiedades que deben probarse periódicamente. Aunque hay una gran cantidad de pruebas disponibles, son caras. Por lo tanto, es mejor usarlos como diagnóstico si ocurre un problema durante la prueba primaria.
La frecuencia recomendada depende de la potencia y el voltaje. Si los resultados de la prueba muestran algunas señales de alerta, la frecuencia tendrá que aumentar. Incluso si el costo de las pruebas 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 comprender la diferencia entre las tasas de gaseado excesivas y normales. La cantidad de gas disuelto en el aceite del transformador se puede encontrar mediante una prueba de análisis de gas disuelto (DGA). La tasa de gasificación variará según la carga, el material de aislamiento y el diseño del transformador.
Problemas comunes al realizar pruebas
La siguiente tabla muestra los problemas más comunes que pueden ocurrir al probar el aceite de un transformador:
| Culpa | Gas clave | Resultados |
| descarga de corona | Hidrógeno | Las descargas de baja energía crean metano e hidrógeno y cantidades más pequeñas de etileno y etano. |
| Arco | Acetileno | Se pueden producir grandes cantidades de hidrógeno o acetileno o pequeñas cantidades de etileno y metano. |
| Celulosa sobrecalentada | Monóxido de carbono | Si la celulosa se sobrecalienta, producirá monóxido de carbono. |
| Aceite recalentado | Metano y etileno | El aceite sobrecalentado producirá metano y etileno (300 grados F) o metano e hidrógeno (1,112 grados F). Se pueden crear rastros de acetileno si la unidad tiene contactos eléctricos o si el problema es grave. |
¿Por qué son importantes las pruebas de aceite de transformadores?
La prueba del aceite del transformador es importante para:
- Determinar
esencial propiedades eléctricas del aceite de transformador - Identificar si un aceite determinado es adecuado para uso futuro
- Detecta si se necesita regeneración o filtración
- Reduzca los costos de aceite y mejore la vida útil de los componentes
- Evite fallas inoportunas y maximice la seguridad
Tenga en cuenta que los aceites para transformadores pueden durar hasta 30 años. Por lo tanto, tomar los procedimientos de prueba adecuados ahora le ahorrará miles de dólares a largo plazo.
