Respuestas a sus preguntas sobre el análisis de gases disueltos y métodos de identificación de fallas de su transformador
Diariamente me preguntan sobre la importancia del análisis de gases disueltos (AGD) en transformadores y cómo utilizarlo para la monitorización , la seguridad y el mantenimiento de los mismos. Por ello, me pareció interesante obtener algunas respuestas de la fuente original: la Guía C57.104 para la interpretación de los gases generados en transformadores sumergidos en aceite mineral¹. Esta guía proporciona a los responsables de transformadores “procedimientos detallados para la interpretación de los resultados del análisis de gases disueltos”. Además, ofrece a los usuarios:
- Una visión general de la generación de gas en transformadores y el proceso DGA.
- El objeto y aplicación de la DGA.
- Verificación de calidad y limitaciones de la DGA.
- Interpretación y normas de la DGA.
- Definiciones e identificación de tipos de fallas.
- Estudios de casos y ejemplos de interpretación.
Entonces, ¿qué es el análisis de gases disueltos?
El análisis de gases disueltos es simplemente la identificación, medición e interpretación de los gases que se disuelven en el líquido aislante de un transformador. A medida que los sistemas de aislamiento envejecen o cuando el transformador sufre una falla, se producen gases.
La detección de gas disuelto es fundamental para monitorear y evaluar el bienestar de los transformadores. A través del DGA, se pueden identificar varios sucesos anormales dentro del tanque primario, como descargas parciales, arcos o condiciones térmicas excesivas. En consecuencia, DGA emerge como una potente herramienta para un análisis integral.
Los diferentes tipos de gases producidos son hidrógeno (H2), metano (CH4), etano (C2H6), etileno (C2H4), acetileno (C2H2), monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2). Estos gases se conocen como "subproductos de fallas". Otros gases como el oxígeno (O2) y el nitrógeno (N2) también se encuentran en los líquidos aislantes, pero no se consideran "subproductos de fallas", ya que pueden introducirse en los aceites aislantes como resultado de fugas o del uso de preservantes de nitrógeno. sistema. Sin embargo, es importante señalar que estos gases todavía desempeñan un papel importante en el análisis e interpretación del DGA del transformador.
¿Por qué es importante el análisis de gases disueltos?
La DGA puede ayudarnos a comprender el estado del transformador y, a su vez, proporcionar alertas tempranas, reducir el tiempo de inactividad no programado, los gastos de operación y mantenimiento y aumentar la seguridad para el sistema en general, la comunidad y los empleados. Puede ayudarnos a identificar condiciones de falla activas e inactivas. Al evaluar las concentraciones de gas disuelto en líquido, se expresa en microlitros por litro (μL/L); sin embargo, lo más común es que se haga referencia o se informe como partes por millón por volumen (ppm v/v) o simplemente ppm.
La combinación particular de gases o el perfil del gas varía según la "naturaleza del proceso de falla y está relacionado con el nivel de energía y la temperatura en el lugar de la falla". La nueva Figura 1 que se encuentra en la página 18 de la guía proporciona una visión clara del "porcentaje relativo de concentraciones de gas disuelto en aceite mineral en función de la temperatura y el tipo de falla". Lo que se puede observar es que el hidrógeno está presente en todos los tipos de fallas conocidos.
El porcentaje de hidrógeno disuelto en el aceite en fallas de temperatura más baja puede ser mayor que el de otros gases de falla de baja temperatura como el metano (CH4) y el etano (C2H6). Además, en fallas de alta temperatura, observará que las concentraciones relativas de gas de hidrógeno (H2) aumentan y tienden a seguir el ritmo de las de acetileno (C2H2).
Métodos de identificación de fallas
Lo que encuentro más interesante en la guía es el Anexo D, que demuestra todos los métodos de identificación de fallas (Método de gas clave, relación de Doernenburg y relación de Rogers, triángulos de Duval 1-4-5 y pentágonos 2-5). Los ratios clave de gas, Doernenburg y Rogers se resumen en la tabla 1.
Un punto clave es que con el método Key Gas siempre recibirás un diagnóstico; sin embargo, el número de identificaciones de fallos erróneas puede oscilar entre el 30% y el 50%, lo que lleva a un diagnóstico erróneo.
Con los métodos de proporciones, hay ocasiones en las que no se llega a un diagnóstico porque las proporciones no se alinean.
Hablando de proporciones, existen otras proporciones de gases útiles para la identificación de fallas. La relación O2/N2 ayuda a identificar si el transformador es de respiración libre (abierto) o una unidad sellada con una capa de nitrógeno. Los valores de relación C2H2/H2 >3 pueden ayudar a identificar si hay una fuga o contaminación desde el compartimiento del cambiador de tomas al tanque principal.
Siempre recibirás una respuesta cuando se trata del Triángulo de Duval. Sin embargo, es importante asegurarse de que uno de los tres gases esté por encima del valor nominal o normal para ese gas en el transformador. A continuación se muestra un ejemplo del método del Triángulo 1 de Duval.
Los Pentágonos de Duval son métodos adicionales de identificación de fallas que ayudarán a reforzar el diagnóstico.
Además de los métodos tradicionales o más conocidos de interpretación de gases, encontrará un método relativamente nuevo en el Anexo F – Evaluación de la gravedad de la falla – Método alternativo.
Si bien existen muchos métodos diferentes para evaluar el análisis de gases disueltos en aislamientos líquidos, siempre es seguro medir hidrógeno. Es un gas clave y la detección temprana puede ayudar a evitar posibles fallas catastróficas. El hidrógeno es uno de los primeros gases que se desprenden de la descomposición del petróleo y puede servir como perro guardián o alarma de humo ante un peligro potencial. Aunque las cosas pueden parecer normales cuando se activa una alarma, el dispositivo de monitoreo del transformador está diseñado para que cuando detecte una condición anormal en el transformador, pueda alertarlo de que su situación ha pasado de normal a anormal y que se necesita más investigación.
Los sistemas de detección de hidrógeno pueden ser una primera línea de defensa, ayudándole a mejorar su programa de monitoreo de transformadores y pueden hacer una transición fácil de su programa de monitoreo de uno basado en el tiempo a uno basado en la condición.
¿Tiene más preguntas sobre el análisis de gases disueltos en transformadores para su flota de transformadores?
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Traci Hopkins es Gerente de Ventas para Latinoamérica en H2scan Corporation, proveedor líder mundial de soluciones de sensores de hidrógeno. Hopkins ha escrito numerosos artículos para diversas publicaciones del sector de servicios públicos y ha presentado sobre confiabilidad de transformadores en numerosas ocasiones en congresos nacionales de ingeniería. Hopkins ha trabajado con profesionales de mantenimiento y confiabilidad en seis continentes. Actualmente, se centra en brindar su experiencia especializada en monitoreo de hidrógeno a los mercados de servicios públicos de Latinoamérica.
Acerca del autor: Traci Hopkins
