Análisisde gases disueltosen aceitesaislantes
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Análisis de gases disueltos en aceites aislantes Agosto 2020
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Análisis de gases disueltos enaceites aislantes
Agosto 2020
Transformadores
• Equipos críticos y costosos en la red eléctrica• Fallas inesperadas en cualquier etapa de la vida de un transformador
tienen consecuencias importantes• Costo de reparación o remplazo• Costo de energía no entregada• Multas, sanciones, etc.
Introducción
Transformadores
• Larga vida útil• Baja tasa de fallas
Transformadores
Transformadores
Transformadores
Transformadores
• Factores que provocan fallas• Cambios en las cargas• Cambios en las operaciones de redes
• Factores de estrés• Mecánico• Térmico• Eléctrico• Químico
• Presupuestos reducidos• Mantenimiento• Inversiones
Estrés mecánico
• Fallas en cuba• Fallas en radiadores• Deformación en bobinados• Daños en núcleo• Daños de aislación• Fallas en conmutadores bajo carga• Fallas en conexiones• Fallas en aisladores
Estrés eléctrico
• Sobretensiones• Descargas atmosféricas• Maniobras de la red
Estrés térmico
• Sobrecargas a corto y largo plazo• Fallas• Conexiones subdimensionadas• Carbonización de contactos• Malas uniones• Falta de refrigeración• Problemas de diseño
Estrés químico
• Ingreso de agua• Ingreso de oxígeno• Pérdidas de aceite• Degradación de la celulosa• Calor• envejecimiento
Análisis de gases disueltos
Qué es el análisis de gases disueltos (AGD)?
• El deterioro de los materiales aislantes generan gases que se disuelven en el aceite• Se usan concentraciones y combinaciones de gases para detectar
fallas incipientes• Una de las técnicas más usada para el diagnóstico de un
transformador• Técnica utilizada por más de 50 años
Gases en transformadores
• Origen• Aceite mineral aislante• Aislación de celulosa de conductores• Elementos de pressboard• Otros materiales
• Síntomas de:• Construcción o diseño pobre• Estrés eléctrico excesivo• Estrés térmico excesivo• Demasiados cortocircuitos• Condición general pobre
AGD y su importancia
• Permite la detección de la presencia de:• Metales calientes• Arcos y descargas parciales
• Permite en forma indirecta la detección de fallas en:• Bobinados (cortocircuitos, fallas de aislación)• Conexiones (resistencias altas, contactos flojos)• Cubas (problemas de tierras, circulación de corrientes)• Conmutadores (contactos, pérdidas hacia la cuba)• Núcleo (flujo magnético)• Oxidación de materiales (oxidos de carbono)
Normas
Normas vigentes
• IEC 60599:2015 • Mineral oil-filled electrical equipment in service - Guidance on the
interpretation of dissolved and free gases analysis• https://webstore.iec.ch/publication/23323• CHF 205 (USD 212 aprox.)
IEC 60599 - 2015
Normas vigentes
• C57.104-2019 - IEEE Guide for the Interpretation of Gases Generated in Mineral Oil-Immersed Transformers• https://www.techstreet.com/ieee/standards/ieee-c57-104-
2019?gateway_code=ieee&vendor_id=7476&product_id=2037180• USD 137
IEEE C57.104 - 2019
Mecanismos de generación de gases
Deterioro del aceite
• Mezclas de moléculas de hidrocarburos• Grupos químicos CH3, CH2 y CH unidos por enlaces C-C
• Defectos térmicos y eléctricos• Rotura de enlaces C-C y C-H
• Formación de radicales e iones que se recombinan formando gases
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Deterioro del aceite
• Moléculas gaseosas• Hidrógeno•Metano• Etileno• Etano• Acetileno
• Otros subproductos• Hidrocarburos C3 y C4• Carbono• Cera (polímeros de carbono)
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Deterioro del aceite
• Defectos de baja energía (descargas parciales)• Rotura de enlaces C-H (338 kJ/mol)• Genera hidrógeno
• Defectos de mayor energía• Rotura de enlaces C-C (607 kJ/mol), C=C (720 kJ/mol), C≡C (960 kJ/mol)• Formación de etileno > metano, etano > 500 oC
• A temperaturas > 800-1200 oC y enfriamiento rápido (arco)• Acetileno
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Deterioro de la celulosa
• Enlaces C-O menos estables que enlaces del aceite• A Temp. > 105 oC rotura de cadena• A Temp. > 300 oC completa descomposición y carbonización• Formación de• Agua•Monóxido de carbono• Dióxido de carbono• Hidrocarburos gaseosos (cantidades pequeñas)• Furanos
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Deterioro de la celulosa
• CO y CO2 se incrementa con• Temperatura• Oxígeno• Humedad en el papel
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Gases generados
• Gases combustibles• Hidrógeno, H2•Monóxido de carbono, CO•Metano, CH4• Etano, C2H6• Etileno, C2H4• Acetileno, C2H2
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Otros gases
• Nitrógeno, N2
• Oxígeno, O2
• Dióxido de carbono, CO2
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Otros gases
• Propano, C3H8
• Propileno, C3H6
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Muestreo
Normas
• IEC 60475:2011 • Method of sampling insulating liquids
• ASTM D923 - 15 • Standard Practices for Sampling Electrical Insulating Liquids
Toma de muestras
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Purga inicial
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Lavado de jeringa
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Lavado de jeringa
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Extracción de muestra
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Cierre de jeringa
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Identificación de la muestra
• Cliente• Ubicación• Identificación• Fabricante• Tipo de transformador• Potencia• Relación
• Fecha de muestreo• Punto de extracción• Técnico• Razón del muestreo• Transformador energizado o no• Temperatura del aceite• Humedad ambiente
Instrumentos
Instrumentos
Instrumentos
• Mínima concentración medida (depende del cromatógrafo):• H2: 5 ppm• Otros gases: 1 ppm• O2: 60 ppm• N2: 500 ppm
Informes
• Datos de la muestra• Concentraciones expresadas en:• µL/L• ppm v/v
• Tasa de variación expresada en:• µL/L por día o año• ppm v/v por día o año
Proceso
• Someter los datos recibidos a una verificación de calidad• Considerar datos de ensayos anteriores• Finalmente se procede a la interpretación de los datos
Interpretación
Principios básicos
• En condiciones normales de funcionamiento, un transformador genera una muy pequeña cantidad de gases.• El aceite nuevo no posee gases al llenar el transformador en fábrica• El llenado se hace con vacío• No tiene gases combustibles• Muy pequeña cantidad de CO2
• Pequeña cantidad de N2 y O2
Principios básicos
• El aceite no tiene contacto con la atmósfera• No hay ingreso de humedad• Envejecimiento de la celulosa y el aceite genera muy lentamente H2,
CO y CO2.• Si la cantidad de gas está por debajo de los valores típicos no hay
defecto
Principios básicos
• Un defecto, un evento anormal o la operación por fuera de las condiciones normales resultan en disipación excesiva de energía• La energía en parte actúa sobre la aislación (aceite y celulosa)• Se generan gases que se disuelven en el aceite
Tipos de defectos
Defectos
• Descargas parciales (DP)• Depósitos de cera sobre el papel
• Descargas de baja energía (D1)• Carbonización del papel, perforaciones en el papel, partículas de carbón
en el aceite• Descargas de alta energía (D2)• Arcos• Destrucción extensiva y carbonización del papel• Metal fundido• Carbonización del aceite
Defectos
• Falla térmica a < 300 oC (T1)• Papel marrón
• Falla térmica > 300 oC (T2)• Papel carbonizado
• Falla térmica > 700 oC (T3)• Carbonización del aceite• Coloración de metales• Fusión de metales
IEC 60599 - 2015
Relaciones de gases, tabla 1Caso Defecto característico C2H2/C2H4 CH4/H2 C2H4/C2H6
DP descargas parciales NS < 0,1 < 0,2
D1 descargas baja energía
>1 0,1-0,5 >1
D2 descargas alta energía 0,6-2,5 0,1-1 >2
T1 térmico t<300 oC NS >1 pero NS <1
T2 térmico 300 oC<t<700 oC
<0,1 >1 1-4
T3 térmico t>700 oC <0,2 >1 >4
Relación CO2/CO
• Formación de CO y CO2 aumenta con la temperatura• CO >1000 y CO2/CO<3• Papel involucrado en el defecto• Posible carbonización• Presencia de otros gases
• CO2>10000 y CO2/CO>10• Ligero calentamiento del papel (>160 oC) u• Oxidación del aceite
Relación O2/N2
• En equilibrio con el aire• O2-32000 ppm• N2-64000 ppm• O2/N2⋍0,5
• O2 se consume• Oxidación del aceite o• Envejecimiento del papel• Si O2/N2<0,3 excesivo consumo de oxígeno
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Relación C2H2/H2
• Un conmutador bajo carga genera gases asimilables a D1• Si existen fugas se contamina el aceite de la cuba con el del CBC• Si C2H2/H2 > 2 o 3, hay contaminación del aceite de la cuba
Condiciones
• Examen de los valores de concentraciones (límites de detección S según IEC 60567)• H2: 5 ppm• CHs: 1 ppm• CO: 25 ppm• CO2: 25 ppm• Gases atmosféricos: 50 ppm
• Variaciones incosistentes• Grandes descensos en muestras extraídas con diferencia de días o
semanas
Condiciones
• Si al menos un gas tiene concentración mayor a los valores típicos y• Si su velocidad de crecimiento es mayor que los valores típicos• Si las relaciones son diferentes a las de ensayos anteriores restarlos y
volver a calcular
Incertidumbre
• S=límite de detección• Por encima de 10*S = ± 15 %• Por debajo aumenta hasta llegar a ± 30 % a 5*S
Proceso
Valores típicos
• Resultados de análisis estadísticos• Grandes cantidades de transformadores• Valores típicos no son límites• El 90% de los transformadores están por debajo de los valores típicos• Al sobrepasar estos valores se recomienda aumentar la frecuencia de
los ensayos
Tipos de defectosTipo Defecto Ejemplos
DP Descargas parciales Mala impregnación, alta humedad en papel
D1 Descargas baja energía Malas conexiones a potenciales diferentes, descargas entre alta tensión y tierra, caminos conductores
D2 Descargas de alta energía Contorneo, cortocircuitos entre baja tensión y tierra
Tipos de defectosTipo Defecto Ejemplos
T1 Defecto térmico t<300 oC Sobrecarga, bloqueo de flujo de aceite, flujo magnético de dispersión
T2 Defecto térmico 300 oC<t<700 oC Contactos defectuosos, corrientes de circulación, rotura de aislación entre conductores adyacentes
T3 Defecto térmico t>700 oC Corrientes de circulación entre cuba y núcleo, corrientes por la cuba, cortocircuito entre chapas del
núcleo
Valores típicos, transformadores de potencia
• Transformadores de potencia• Respiración abierta (conservador)• Sellado o de colchón de nitrógeno• Transporte o generación• Sin CBC que comunique con la cuba o con CBC en comunicación
con la cuba• De columna o acorazado• Reactancias
Valores típicos, transformadores de potencia
ppm C2H2 H2 CH4 C2H4 C2H6 CO CO2
todos los transformadores
50-150 30-130 60-280 20-90 400-600 3800-14000
sin CBC 2-20
CBC comunicado 60-280
Transformadores de potencia
ppm/año C2H2 H2 CH4 C2H4 C2H6 CO CO2
todos los transformadores
35-132 10-120 32-146 5-90 260-1060 1700-10000
sin CBC 0-4CBC comunicado 21-37
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Valores típicos, transformadores industriales y especiales• Transformadores industriales y especiales• Hornos• Rectificadores• Tracción• Distribución, < 10 MVA, no de compañías eléctricas• Distribución sumergibles• Parques eólicos
Valores típicos, transformadores industriales y especiales
ppm H2 CO CO2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2
Horno 200 800 6000 150 150 200 -
Distribución 100 200 5000 50 50 50 5
Sumergible 86 628 6295 21 4 6 < S
Transformadores industriales y especiales
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Representaciones gráficas
• Presentación en 2D
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Representaciones gráficas
• Presentación en 3D
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Representaciones gráficas
• Triángulo de Duval, transformadores
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Representaciones gráficas
• Triángulo de Duval, CBC
IEEE C57.104 - 2019
Introducción
• Objetivo:• Discriminar entre condiciones normales y anormales
• Método confiable y económico para la detección de fallas• En casos donde la generación de gases es elevada, no se necesita fineza
alguna• En casos de una falla incipiente, muy sutil o intermitente:• Difícil de distinguir entre los gases residuales de la operación normal• Ruido por la natural incertidumbre de la medida• Mala calidad de la medida
Limitaciones
• Muestras mal extraídas, identificadas o procesadas• Casos inusuales de generación de gases como “stray gassing”• Las concentraciones por si solas no son indicación de la condición del
transformador• Fenómenos simultáneos• Requiere tiempo juntar suficientes muestras para determinar tasas de
evolución• AGD debe complementarse con otras verificaciones y ensayos y la
historia del equipo
Ambito de aplicación
• Cualquier tipo, tamaño y tensión• No se aplica a:• Ensayos en fábrica• CBC con aceite en contacto con el de la cuba• Otro aceite que no sea mineral• Eólicos
• El diagnóstico debe ser realizado por un técnico entrenado y con suficiente experiencia• Software puede ser usado• Debe utilizarse un enfoque global y abarcativo
Recomendación
• NO se deben tomar decisiones drásticas sin antes repetir ensayos, realizar otros ensayos, incluso eléctricos, consultar a un experto.• AGD no es una técnica preventiva
Generación de gases
Para que se usa AGD?
• Gestión del riesgo• Detección y monitoreo de anormalidades• Medición para aseguramiento de la calidad• Identificación del tipo de falla• Investigación al producirse disparos de protecciones
Gestión del riesgo
• Obtención de línea base• Ensayos periódicos• Con qué frecuencia?
• No necesariamente un aumento de los gases implica un defecto o daño permanente
Detección y monitoreo de anormalidades
• Grandes cantidades de gases fácil• Pequeñas cantidades de gases difícil
• Se confirma la anormalidad:• Identificar la falta• Analizar tasa de crecimiento• Aumentar frecuencia de muestreo
Medición para aseguramiento de la calidad
• Confirmación de valores anteriores• Verificación de lecturas de monitores• Verificación de la consistencia del laboratorio
Investigación al producirse disparos de protecciones• Cuándo tomar la muestra?• Difusión de gases dependen del flujo de aceite• Circulación forzada rápido• Convección y baja temperatura lento
Interpretación
• Etapas• Detección de una condición anormal• Determinación de la severidad• Identificación de falla
Revisión de la calidad de los datos
• Previo a cualquier acción• Errores• Registro de datos, errores tipográficos• Datos faltantes o duplicados• Mala identificación o muestras intercambiadas
Mal tratamiento de la muestra
• Exposición al aire• Contaminación• Contaminación cruzada• Valores inconsistentes, tomas en otros equipos o componentes• Muy baja concentración o nada de H2
• Relación O2/N2 extraña
Confiabilidad de resultados
• Precisión• ± 15% es lo deseable• < 5*S errores altos• No hacer diagnósticos ni usar triángulos ni pentágonos de Duval si
todos los gases están por debajo de los límites de la tabla 1.• Caso particular: C2H2 es el único con concentración por encima de
la tabla 1 pero es < 5*S• Sólo un experto puede arriesgar un diagnóstico si todos los valores
están por debajo de la tabla 1 y > 5*S• Fallas incipientes
Confiabilidad de resultados
• Consistencia• Variaciones importantes de una muestra a otra• 30%• 2 a 3 veces valores de la tabla 3
• Errores al muestrear o errores analíticos• Descartar resultados
Contexto de un AGD
• Estados de un análisis de gases disueltos, no de la condición de un transformador• Estado 1:• Resultados aceptables, continuar con operación de rutina
• Estado 2:• Producción de gas incipiente• Tomar nueva muestra• Monitorear evolución
• Estado 3:• Acciones de mitigación o monitoreo permanente
Transfomadores nuevos
• Transformador nuevo• Transformador que hace tiempo está fuera de servicio• Luego de alguna intervención en el transformador• TENGO QUE HACER AGD?• Si!!!• Con mayor frecuencia, semanas o meses.
• Fin del programa cuando se obtiene un estado 1 en el AGD
Protocolo de AGD
• Si el estado del AGD=1, no se hace diagnóstico, muestreo de rutina• Si el estado del AGD=2, hacer diagnóstico• Si T1 o S entonces no es algo urgente• Si D2 o T3 o si hay daño en celulosa es algo urgente
• Si el estado del AGD=3, hacer diagnóstico y tomar acciones
Acciones
• No son automáticas• Revisión completa de resultados• Muestreo permanente o con alta frecuencia• Diaria o semanal
Valores típicos
• Percentiles del 90% y 95%• Pueden tomarse otros límites• Casos especiales• Alta concentración pero estable, evento pasado• Baja concentración pero creciente
• Falsos positivos, requieren más investigación
Gas
O2 /N2 ≤ 0,2 O2 /N2 > 0,2
Edad del transformador Edad del transformador
Desconocida 1 - 9 10 - 30 > 30 Desconocida 1 - 9 10 - 30 > 30
Hidrógeno (H2 ) 80 75 100 40 40
Metano (CH4 ) 90 45 90 110 20 20
Etano (C2 H6) 90 30 90 150 15 15
Etileno (C2 H4) 50 20 50 90 50 25 60
Acetileno (C2 H2) 1 1 2 2
Monóxido de carbono (CO)
900 900 500 500
Dióxido de carbono (CO2 )
9000 5000 10000 5000 3500 5500
Tabla 1, concentraciones percentil 90% (ppm)
Tabla 2, concentraciones percentil 95% (ppm)
Gas
O2 /N2 ≤ 0,2 O2 /N2 > 0,2
Edad del transformador Edad del transformador
Desconocida 1 - 9 10 - 30 > 30 Desconocida 1 - 9 10 - 30 > 30
Hidrógeno (H2 ) 200 200 90 90
Metano (CH4 ) 150 100 150 200 50 60 30
Etano (C2 H6) 175 70 175 250 40 30 40
Etileno (C2 H4) 100 40 95 175 100 80 125
Acetileno (C2 H2) 2 2 4 7 7
Monóxido de carbono (CO)
1100 1100 600 600
Dióxido de carbono (CO2 )
12500 7000 14000 7000 5000 8000
Tabla 3, cambio absoluto entre dos muestras, percentil 95% (ppm)
Gas O2 /N2 ≤ 0,2 O2 /N2 > 0,2
Hidrógeno (H2 ) 40 25
Metano (CH4 ) 30 10
Etano (C2 H6) 25 7
Etileno (C2 H4) 20
Acetileno (C2 H2)cualquiera
Monóxido de carbono (CO) 250 175
Dióxido de carbono (CO2 ) 2500 1750
Tabla 4, tasa multipunto (3-6), gases por debajo de tabla 1, 95% percentil (ppm/año)
GasO2 /N2 ≤ 0,2 O2 /N2 > 0,2
tiempo entre primera y última muestra4 - 9 meses 10 - 24 meses 4 - 9 meses 10 - 24 meses
Hidrógeno (H2 ) 50 20 25 10Metano (CH4 ) 15 10 4 3Etano (C2 H6) 15 9 3 2Etileno (C2 H4) 10 7 7 5Acetileno (C2H2)
cualquiera cualquiera
Monóxido de carbono (CO) 200 100 100 80
Dióxido de carbono (CO2 ) 1750 1000 1000 800
Identificación de fallas
Métodos de identificación de fallas
• Rogers (65% de aciertos)• Doernenburg (obsoleto)• Gases clave (50% de aciertos, obsoleto)• Triángulos 1, 4 y 5 de Duval• Pentágonos 1 y 2 de Duval
Tipos de fallas
• DP, descargas parciales• D1, descargas de baja energía• D2, descargas de alta energía• T1, falla térmica de baja temperatura, t<300 oC• T2, t>300 oC• T3, t>700 oC
Fallas adicionales, sólo con triángulos y pentágonos de Duval• S, stray gassing, calentamiento del aceite a baja temperatura, t<200 oC
(no es grave)• O, calentamiento del aceite o papel a t<250 oC• C, carbonización del papel (es grave)• T3-H, falla térmica T3 pero sólo en aceite• R, reacciones catalíticas entre agua y acero inoxidable
Relaciones de Rogers
Caso C2H2/C2H4 CH4/H2 C2H4/C2H6 diagnóstico sugerido
0 < 0,1 0,1 a 1,0 < 1,0 normal
1 < 0,1 < 0,1 < 1,0 DP, descargas de baja energía
2 0,1 a 3,0 0,1 a 1,0 > 3,0 Descargas de alta energía
3 < 0,1 0,1 a 1,0 0,1 a 3,0 Falla térmica de baja temperatura
4 < 0,1 > 1,0 0,1 a 3,0 Falla térmica < 700 oC
5 < 0,1 > 1,0 > 3,0 Falla térmica > 700 oC
Gases clave
• Hecho automáticamente tiene un 50% de aciertos• Hecho por un experto tiene un 70% de aciertos• Casi descartado
Gases claveGas clave Tipo de falla Proporciones relativas de gases
Etileno (C2H4) Térmica aceite mineral Etileno con menores proporciones de etano, metano e hidrógeno. Trazas de acetileno a altas temperaturas.
Monóxido de carbono (CO) Térmica aceite mineral y celulosa
Monóxido de carbono con menores proporciones de otros gases, mayormente etileno y menores proporciones de etano, metano e hidrógeno.
Hidrógeno (H2) Descargas parciales de baja energía
Hidrógeno con menor proporción de metano y trazas de etileno y etano.
Hidrógeno (H2) y acetileno (C2H2)
Arcos de alta energía Hidrógeno y acetileno con trazas de metano, etileno y etano. Si la celulosa está involucrada monóxido de carbono.
Doernenburg
• Las mismas limitaciones que Rogers• Ya casi no se usa
DoernenburgDiagnóstico CH4/H2 extraído del
aceite/gasC2H2/C2H4 extraído del aceite/gas
C2H2/CH4extraído del aceite/gas
C2H6/C2H2extraído del aceite/gas
1- Descomposición térmica
> 1,0 > 0,1 < 0,75 < 1,0 < 0,3 < 0,1 > 0,4 > 0,2
2- Corona < 0,1 < 0,01 insignificante < 0,3 < 0,1 > 0,4 > 0,2
3- Arco 0,1 < r < 1,0
0,01 < r < 0,1
> 0,75 > 1,0 > 0,3 > 0,1 < 0,4 < 0,2
Triángulos de Duval
• Siempre dan una falla• Tienen una muy alta tasa de aciertos• Se debe usar con precaución y sólo si hay certeza de una anormalidad• Si con el triángulo 1 se diagnostican fallas de baja temperatura o
energía (DP, T1 o T2) se puede refinar el diagnóstico con el triángulo 4• Si con el triángulo 1 se diagnostican fallas de alta temperatura (T2 y
T3) se puede refinar el diagnóstico con el triángulo 5• No usar triángulos 4 y 5 si el 1 da D1 o D2
Pentágonos de Duval
• Si el pentágono 1 diagnostica T1, T2 o T3 se puede refinar el diagnóstico con el pentágono 2
Triangulo 1 de Duval
Triángulo 4 de Duval
Triángulo 5 de Duval
Pentágono 1 de Duval
Pentágono 2 de Duval
Funcionamiento del triángulo de Duval
• CH4 = 240 ppm• C2H4 = 120 ppm• C2H2 = 240 ppm• CH4 + C2H4 + C2H2 = 600 ppm• CH4 = 40%• C2H4 = 20%• C2H2 = 40%
Funcionamiento del triángulo de Duval
Funcionamiento del triángulo de Duval
Funcionamiento del triángulo de Duval
Funcionamiento del triángulo de Duval
Funcionamiento del pentágono de Duval
• % relativos de cada gas• Coordenadas x,y de cada uno• Centro del polígono con coordenadas:
• 𝐶! ="#$∑%&'()"(𝑥% + 𝑥%*")(𝑥%𝑦%*" − 𝑥%*"𝑦%)
• 𝐶+ ="#$∑%&'()"(𝑦% + 𝑦%*")(𝑥%𝑦%*" − 𝑥%*"𝑦%)
• A = área del polígono
• 𝐴 = ",∑%&'()"(𝑥%𝑦%*" − 𝑥%*"𝑦%)
Funcionamiento del pentágono de Duval
Mezcla de fallas
• Todos los triángulos y pentágonos de Duval y los métodos de gases clave y relaciones Rogers y Doernenburg están pensados para detectar fallas únicas.• Cuando se obtienen diagnósticos distintos con los triángulos y
pentágonos entonces se puede sospechar de la existencia de más de una falla• Observar también la evolución a lo largo del tiempo en forma gráfica• Se pueden restar valores del ensayo anterior para ver el nuevo
fenómeno
Interpretación de dióxido y monóxido de carbono• CO > 1000 ppm y/o CO2/CO < 3 sin otros gases• No es falla en celulosa, oxidación de aceite en transformadores
herméticos• CO > 1000 ppm y CO2/CO < 3 con otros gases• Falla en celulosa, usar pentágono 2 y triángulos 4 y 5 más furanos
• CO2 > 10000 ppm, CO2/CO > 20 y furanos > 5 ppm• Degradación lenta de celulosa a t < 140 oC
• CO y CO2 debajo de límites de tabla 1• Generación normal de gases
• Tasas de cambio bajas de CO2 y CO• No necesariamente indica ausencia de falla
Otros gases
• O2/N2 en descenso• Calentamiento y oxidación de aceite
• O2/N2 en ascenso• Pérdidas
• C2H2/H2 > 3• Contaminación de aceite de cuba con el aceite del CBC
Cálculo multipunto de tendencia
• Ejemplo: dos muestras con diferencias de 2 ppm• Variabilidad normal de estos ensayos• Si son muestras sacadas con un año de diferencia tenemos una
tendencia de 2 ppm/año• Si son muestras sacadas con un mes de diferencia tenemos una
tendencia de 24 ppm/año• Si son muestras sacadas en días seguidos tenemos una tendencia de
730 ppm/año
Cálculo multipunto de tendencia
Evaluación de severidad de falla – método alternativo• Indice de la energía necesaria para generar los gases presentes en una
muestra• Intensidad de Energía Normalizada (NEI)• Severidad relativa de fallas
• Dos índices• Aceite (NEIoil)• Papel (NEIpaper)
Evaluación de severidad de falla – método alternativo• Concentraciones en ppm• NEI en kJ/kL• NEIoil=(77,7*[CH4] + 93,5*[C2H6] + 104,1*[C2H4] + 278,3*[C2H2])/22400• NEIpaper=(101,4*[CO] + 30,2*[CO2])/22400• Preocupación si• NEIoil aumenta 0,5• NEIpaper aumenta y CO2/CO disminuye
Que sigue ahora? – junio 2020
• Esta técnica sigue en evolución• Mejoras en los pentágonos de Duval• Unificación de pentágonos 1 y 2 en un único pentágono• Se reduce de 14 a 10 los casos de falla diagnosticados por este
pentágono combinado
Recapitulando – forma de representación
Recapitulando – zonas de defectos, pentágono 1
Recapitulando – zonas de defectos, pentágono 2
Nuevo pentágono combinado
• Las zonas PD, S, D1 y D2 de los pentágonos 1 y 2 son las mismas.• Diferencias en las zonas:• T1, T2 y T3 del pentágono 1• O, C y T3-H del pentágono 2
• Se ven grandes diferencias en la zona de defectos térmicos, no los eléctricos
Nuevo pentágono combinado
• Por ejemplo, T3-H y T3 (fallas de alta temperatura) no coinciden exactamente lo que significa que no todas las fallas T3 son exclusivamente en aceite, algo hay en la celulosa• C y T2 casi coinciden lo que siginifica que la mayoría de las fallas de
temperaturas medias (300-500 oC) involucran carbonización de la celulosa• La mayoría de T1 cestá cubierta por O lo que significa que la mayoría
de las fallas de temperaturas bajas (< 300 oC) se clasifican como un simple calentamiento.
Nuevo pentágono combinado
Nuevo pentágono combinado
Nuevo pentágono combinado
• El pentágono combinado no remplaza los pentágonos 1 y 2.• Sólo ayuda en el diagnóstico concentrando todo en un único
pentágono• En el caso de tener diagnósticos diferentes entre los dos pentágonos y
los 3 triángulos eso significa la existencia de una mezcla de defectos
