IDAX300: Diagnóstico del aceite de los transformadores

Debido al envejecimiento de los parques de transformadores de potencia, las empresas eléctricasestán intentando minimizar las pérdidas de ingresos y costes de reparación asociados con los fallosen estos equipos. De hecho, los transformadores están empezando a ser uno de los componentesmás críticos en la red de transmisión eléctrica, y el estado del aislamiento líquido y sólido de los mis-mos una de las variables a tener muy en cuenta para reducir las averías.

Una de las aplicaciones más importantes de este equipo es determinar el contenido de humedad enel aislamiento, el cual acelera el proceso de envejecimiento del transformador con la aparición deburbujas en los bobinados, provocando un fallo en el transformador a corto o medio plazo. En ensayoDFR nos permite detectar estos problemas realizando la prueba en un corto periodo de tiempo, sin

En este número:

- Novedades: -Nuevo IDAX300-Ensayo del VLF (Very Low Frecuency)-Próximo nivel de ensayo de aislamiento MIT30KV

- Próximos eventos y cursos-Unitronics Electric en ENERGETAB 2009

- Artículo Técnico-Respuesta en Frecuencia. La huella dactilar del Transformador de potencia

- Conózcanos-Boris Batlle. Director Comercial Unitronics Electric

Una de las claves para asegurarse del buen estadodel aislamiento del transformador es mediante el en-sayo de respuesta en frecuencia dieléctrica (DFR),también conocido como espectrometría de dominiode frecuencia. Este método se ha estado utilizandoen laboratorios desde hace muchos años, y con la re-ciente incorporación de PAX al grupo Megger se hadesarrollado un equipo para realizar ensayos encampo a diferentes frecuencias entre 1kHz y 1MHZ.

SMART VLF: La solución inteligente para el diagnóstico de ca-bles

El principal objetivo de un ensayo de diagnóstico es identificar el defecto o defectos sin provocar unenvejecimiento prematuro o destructivo en los dispositivos a ensayar. De esta manera, tomandounas acciones de mantenimiento correctas, podríamos detectar problemas antes de que se produzcaun corte en el suministro eléctrico.

El diagnóstico en cables subterráneos de media tensión con equipos VLF (Very Low Frecuency 0.1Hz), es una técnica que se está intensificando en los últimos años. Como tal, se puede realizar ensayosen la cubierta exterior de pasa o no pasa, para certificar pruebas de aceptación en líneas de nuevaconstrucción. Como ensayo de mantenimiento, permite realizar medidas de tangente de delta, únicamanera de detectar arborescencias acuosas. Estas arborescencias provocan a la larga la perforacióndel aislamiento, y son el principal motivo de averías en los cables eléctricos.

poner en peligro el equipo a ensayar ni a los operarios. Los resultados representan las propiedadesdel aislamiento del transformador, los cuales nos permitirán analizar la información de forma detallada para detectar posibles problemas.

El ensayo de DFR presenta una gran ventaja frente a análisis tradicionales de aceite que es el hechode no necesitar una muestra de aceite y de poderse realizar a cualquier temperatura. En efecto, latoma de muestras de aceite es un proceso muy sensible que debe realizarse a alta temperatura, ydonde se originan los mayores errores que impiden obtener unos resultados fiables.

Frente a su predecesor, el IDAX206, las ventajas del nuevo IDAX300 son su tamaño, su peso y larapidez para realizar ensayos, pudiendo completar una evaluación de contenido de humedad de untransformador en menos de veinte minutos.

El concepto Smart VLF de HV Diagnostics permite realizar un diagnóstico de la red de cables deuna manera rápida y sencilla, uniendo en un conjunto portátil y de fácil manejo los ensayos de ten-sión soportada y de tangente de delta. En instalaciones nuevas, este ensayo permite obtener unahuella de la instalación, que servirá de referencia en posteriores ensayos de mantenimiento preven-tivo.

Los generadores de tensión de HV Diagnostics permiten alcanzar tensiones hasta 90kV (pico) contamaños y pesos reducidos al máximo gracias a la eliminación del aceite y al uso de la electrónica depotencia, eliminando además los problemas de calentamiento y simplificando el sevicio técnico. Elsistema de medida de la tangente pesa menos de 5kg y no necesita un condensador patrón, lo quelo convierte en el instrumento ideal para medidas en campo. Además, su interfaz Bluetooth y susoftware de control permiten descargar los resultados en tiempo real y realizar informes automáti-cos.

HV ofrece también la posibilidad de realizar ensayo de descargas parciales para localizar defectosde aislamiento, generalmente a nivel de juntas. Estos ensayos requieren un nivel de conocimientomucho más elevado, así como unos equipos más pesados y caros, que implican en gran medida eldedicar un laboratorio móvil completo. Sin embargo, este ensayo no es útil para conocer el estadogeneral del aislamiento, por lo que en la mayoría de las ocasiones no es necesario llevarlo a cabo.

Por lo tanto, gracias a la solución Smart VLF de HV Diagnostics podrá, de una manera rápida, sen-cilla y económica, diagnosticar el estado no solo de sus cables eléctricos, sino de transformadores,máquinas rotativas o GIS.

El uso de ensayos de aislamiento a tensión de30KV se ha desarrollado debido a necesidades enaplicaciones aeroespaciales y militares, pero tam-bién se está implementando para confirmar la in-tegridad del aislamiento en interruptores yequipos de distribución eléctrica.

Siempre han existido equipos de laboratorio ca-paces de realizar este ensayo, pero hasta el mejorde estos equipos usado en campo ha mostradolagunas significativas, como su fragilidad, la bajaexactitud por el uso de escalas multiplicadoras,la pobre regulación de la tensión de salida y unacorriente limitada, sobre todo a tensiones ele-vadas.

Megger ha desarrollado un nuevo equipo portátilpara aplicaciones en campo que alcanza una ten-

sión de hasta 30KV para la realización del ensayode resistencia de aislamiento. El MIT30 es unequipo copacto, ideal para su uso en campo, queinyecta una tensión continua de salida de hasta30KV y una corriente de hasta 330mA. La tensióny corriente máximas pueden ser exigidas si-multánemente, lo cual permite una carga rápidacon el consiguiente ahorro de tiempo en la real-ización del ensayo.

Las lecturas de tensión y corriente son digitales,indicando los valores en tiempo real durante eltranscurso del ensayo con un error de ±1.5%. Laresolución de la lectura con respecto a la tensiónde salida es de 10V y de 100nA en cuanto a la cor-riente. Para realizar una medida sin errores elequipo dispone de un circuito de guarda, el cualelimina la influencia de agentes externos, como

ENSAYO DE AISLAMIENTO A UN NIVEL SUPERIOR: MIT30KV

por ejemplo corrientes superficiales, que sonminimizadas.

Para proteger los dispositivos a ensayar de posi-bles daños, las características del MIT30KV nospermitirán ajustar un disparo de corriente entre0 y 360mA. También incorpora un detector deionización, el cual indica una señal audible porcualquier descarga eléctrica que suceda mientrasse realiza el ensayo.

El diseño ergonómico de este nuevo equipo, ase-gura un fácil manejo sin necesidad de formaciónavanzada. La seguridad del operario está garan-tizada, ya que incluye un interruptor de tierra in-terno que actúa en caso de que se produzcan uncortocircuito y circuito abierto, además de unaseñalización mediante un LED. Además, elMIT30KV realiza su propia descarga así como ladel dispositivo a ensayar, reduciendo el riesgoeléctrico para los operarios.

Finalmente, el amplio rango de tensiones de ali-mentación, tanto en corriente alterna como con-tinúa, hace de este equipo uno de los másversátiles del mercado.

RESPUESTA EN FRECUENCIA: LA HUELLA DACTILAR DELTRANSFORMADOR DE POTENCIA. Victor Lozano Sánchez

El transformador de potencia, debido a su criticidad dentro del sistema eléctrico requiere un cuidadoespecial a la hora de su transporte. Su volumen y elevado peso hacen que cualquier incidente, porleve que parezca, ocasione variaciones mecánicas o eléctricas en su estructura interior, las cuales de-rivan en una anormal operación posterior, una vez instalado en su nuevo emplazamiento.

El Análisis de Respuesta en Frecuencia (FRA) es un método afianzado en el mercado y capaz de de-tectar indiciosde problemas allí donde otras técnicas son incapaces. Incluido dentro de los ensayosoff-line, para su ejecución necesita que la máquina se encuentre fuera de servicio, aunque a diferenciade otros ensayos, por un periodo muy corto de tiempo.

Como en general toda máquina eléctrica, el interior del transformador de potencia se podría repre-sentar por medio de una red de elementos pasivos (bobinas, condensadores y resistencias) distribui-dos, formando conexiones en serie, paralelo o ambas, caracterizando la firma o huella (Fig.1).Cualquier modificación de estos elementos provocará una variación proporcional en la huella patrónde una manera irreversible.

Fig 1. Representación teórica del conjunto bobi-nado-núcleo-aceite.

Fig 2. Ejemplo de resultados de un ensayoFRA.

La idea sería disponer del ensayo realizado en fábrica después de su fabricación o en su defecto delensayo de puesta a cero. Esta firma será única y el patrón de referencia durante toda la vida útil dela máquina (histórico). En cualquier otro caso es importante saber que el primer ensayo será la ref-erencia desde la que partir, pero en la que los problemas que hasta entonces hayan ocurrido puedenencontrarse enmascarados.

APLICACIÓN

Este ensayo es utilizado tanto en labores de mantenimiento periódicas, como ante una sospecha deavería en el transformador, o para la confirmación de problemas detectados por otros métodos.

Una de las aplicaciones más interesantes es la de garantizar la calidad del transporte de estas grandesy pesadas máquinas. Simplemente comparando un ensayo realizado en origen con otro en destino,es capaz de detectar incidentes ocurridos durante estos delicados y en ocasiones complejos trans-portes.

Los problemas detectables son los siguientes:

-Cortocircuitos entre espiras-Bobinados abiertos-Desplazamientos de los bobinados (axiales, radiales o circunferenciales)-Problemas o golpes en el núcleo magnético-Roturas o aflojamiento de sujeciones-Puntos calientes

Para llevar a cabo el ensayo, se inyectan tensiones de excitación variando la frecuencia de maneracontinua en toda la banda de 20Hz a2MHz. Esta técnica, denominada de barrido de frecuencia(SFRA) consigue mayor precisión en la medida con un mayor rango dinámico aumentando la du-ración del ensayo frente a otros métodos como el de impulso de baja tensión LVI.

El objetivo es determinar la respuesta en frecuencia de cada uno de los bobinados (Alta, Baja y/oTerciario) y de cada una de las fases (U,V,W), diferenciando las firmas entre sí por medio de colores.Estas curvas resultantes conformarán la huella definitiva de cada transformador, la cual será difer-ente aún comparando transformadores hermanos. Las curvas obtenidas se muestran en una gráficabidimensional donde el eje horizontal representa la frecuencia y el eje vertical nivel de amplitud.Cada firma se identifica por medio de un color diferente.

DIAGNÓSTICO

A la hora de diagnosticar un ensayo de Respuesta en Frecuencia, hay que tener en cuenta que por lapropia construcción del transformador, se producirán diferencias en las firmas de los bobinados yefectos típicos, los cuales no deben contaminar las conclusiones finales del diagnóstico. Este motivoes el responsable de la complejidad del análisis en profundidad sin una experiencia previa.

El diagnóstico de resultados se podría dividir en dos niveles:

-Diagnóstico inicial: diagnóstico superficial el cual permite obtener conclusiones rápidas sinser un experto en el método, simplemente comparando la firma de los bobinados y de cada fase in-dependiente y observando las diferencias teniendo en cuenta las zonas en las que se producen:

-En baja frecuencia (<10KHz) se manifiestan con más claridad indicios de cortocircuito entreespiras, puntos calientes.

-En media frecuencia (10KHz) se manifiestan los indicios de movimientos de bobinados.

-En alta frecuencia (300KVz - 2MHz) son representadas las roturas de sujeciones, deforma-ciones de bobinados, modificaciones de la estructura mecánica.

-Diagnóstico experto: mucho más complicado, son necesarios los aspectos que a continuaciónse detallan:

-Experiencia en la técnica

-Disponer de una buena base de datos con multitud de ensayos sobre transformadores detodo tipo, transformadores hermanos, con similares características, etc...

-Conocer los casos especiales debidos a las propiedades constructivas de la máquina, uso delneutro, etc...

CONCLUSIÓN

El ensayo de Respuesta en Frecuencia, gracias a su rapidez y efectividad, se ha afianzado en el mer-cado como un método de ensayo y diagnóstico válido hacia el completo conocimiento del estado desalud del Transformador de Potencia.

Consulte el artículo completo en http://www.unitronics-electric/biblioteca.html

Fig 3. Ejemplo de curva FRA

Del 15 al 17 de septiembre tendrá lugar en Bielsko Biala-Polonia la Feria Energetab 2009 enla que Unitronics-Electric parcipará en colaboración con AFME.

Seminario de presentación de los equipos IDAX y FRAX para el diagnóstico de transfor-madores en Unitronics el 28/09/2009.

Las instalaciones de Unitronics acogerán del 29 de septiembre al 1 de octubre el curso sobreEnsayos de Mantenimiento Predictivo en Máquinas Rotativas

Curso de Ensayos de Mantenimiento Predictivo en Transformadores de Potencia los próx-imos 3 y 4 de noviembre.

Si desea obtener información adicional sobre nuestros cursos o inscribirse, por favor, nodude en dirigirse a:

Unitronics ElectricAvda. de la Fuente Nueva, 5San Sebastián de los Reyes28703 Madrid/EspañaTlf. 915400127Fax. 915401068e-mail: info@unitronics-electric.comwww.unitronics-electric.com

BORIS BATLLE. Director Comercial de Unitronics Electric

Boris Batlle es Ingeniero Industrial y llegó a Unitronics en 2004 como

Responsable de exportación de los productos EDA y ETP, para

proseguir la estrategia de internacionalización del departamento

eléctrico.

Desde el año 2007 es además Director Comercial de Unitronics

Electric