Mantenimiento, Pruebas y Diagnóstico de Subestaciones Eléctricas

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GENERALIDADES

Desde hace más de 100 años, los aceites minerales refinados parafínicos o nafténicos en combinación con el papel encintado, constituyen un sistema económico y eficaz para el aislamiento de transformadores. El aceite dieléctrico mantiene sus propiedades por mas de 15 años de servicio en términos generales, salvo en algunos casos en donde se presentan fallas antes de 5 años y que son atribuibles a una mala aplicación de tecnología en el proceso de refinado.

Las características que debe tener un buen aceite dieléctrico y que deben mantenerse en óptimas condiciones durante sus años de servicio son las siguientes:

• Alto punto de inflamación
• Baja viscosidad
• Baja Densidad
• Estabilidad química
• Baja capacidad higroscópica
• Alta rigidez dieléctrica
• Baja tendencia a la formación de gases
• Bajo factor de disipación dieléctrica (Tan?)
• Alta resistencia eléctrica.

La causa de la degradación y falla de un equipo eléctrico pueden agruparse en térmicas, eléctricas, ambientales y mecánicas. Todas ellas actúan simultáneamente en el aislamiento produciendo un efecto de sinergia negativa cuyo resultado es mucho más perjudicial que la suma de los resultados de cada una de las causas actuando de forma individual.

Los sistemas aislantes de papel y aceite sufren un envejecimiento acelerado por causa de la temperatura. Así, el Dr. Bruce Pahlavanpour de National Grid (UK), en virtud de la ley de Arrhenius, sostiene que un transformador podría soportar más de 400 años de servicio si trabajara a una temperatura inferior a +40°C, mientras que para una temperatura de operación de +95°C la esperanza de vida sería inferior a 20 años, y para +103°C de operación tan sólo seria de 8 años. Obviamente, este análisis corresponde a un único parámetro o causa de falla, sin considerar el efecto simultaneo de los demás.

La esperanza de vida de un transformador de potencia bien mantenido y para las condiciones normales de servicio puede ser de 30 a 40 años, dependiendo de los factores propios de diseño (Tipo, Potencia, Fabricante, Año de Fabricación, Tipo de Aceite). A partir de esta edad; es decir, en la etapa de envejecimiento, es necesario extremar los análisis predictivos periódicos para establecer un programa de extensión de vida útil determinando en cada momento las acciones regenerativas más recomendables en función de los resultados de los análisis.

En el control de la condición de los dieléctricos, es indispensable comprender que las propiedades deseables de los aceites son poderosamente afectadas por la contaminación, lo cual se puede ilustrar con los siguientes ejemplos:

• Añadiendo 50 gramos de aceite de motor a una tonelada de aceite de transformador se reduce su característica de emulsibilidad en 100 veces.
• Añadiendo 1 gramo de aditivo anticorrosivo a una tonelada de aceite de transformador se reduce la tensión interfacial desde 44 mN/m, hasta 30 mN/m.
• Añadiendo 30 gramos de agua a una tonelada de aceite de transformador se reduce la rigidez dieléctrica de 70 kV hasta 20 kV.

El envejecimiento del sistema de aislamiento es un proceso complejo de degradación química y compuestos agresivos (alcoholes, ácidos peróxidos, cetonas, aldehídos, jabones, epóxidos, etc.) que toman la forma de lodo, y que puede explicarse de forma simplificada en función de los efectos combinados de la temperatura y la humedad.