Un DGA que ofrece más: monitoreo avanzado de transformadores con el Serveron TM8
El análisis de gases disueltos, o DGA, es un método de evaluación de condición utilizado para identificar los gases que se generan dentro de equipos eléctricos llenos de aceite. Los cambios en las concentraciones y tasas de generación de gases pueden aportar evidencia de fallas térmicas o eléctricas en desarrollo.
El monitoreo de DGA en línea automatiza este proceso y ayuda a los propietarios de transformadores a seguir el comportamiento de los gases a lo largo del tiempo, en lugar de depender únicamente de muestras periódicas de aceite. En transformadores críticos, las mediciones frecuentes pueden proporcionar visibilidad más temprana de las condiciones cambiantes y respaldar decisiones de mantenimiento más rápidas e informadas.
Por qué es importante conocer la condición del transformador
Los transformadores de potencia siguen siendo esenciales para la generación, transmisión y distribución de electricidad. Al mismo tiempo, muchos operadores deben gestionar equipos envejecidos, la expansión de la red y la conexión de nuevos recursos de generación.
Un informe de 2024 del Departamento de Energía de Estados Unidos identifica el reemplazo de unidades envejecidas, la expansión de la transmisión y el crecimiento de la generación renovable como factores principales de la demanda de grandes transformadores de potencia. El informe refuerza la importancia de mantener la disponibilidad de los transformadores que ya están en servicio, en particular porque estos activos críticos pueden ser difíciles de reemplazar y requerir plazos prolongados.[¹]
Esto aumenta el valor de la información sobre la condición de los activos. Los responsables de activos necesitan entender no solo si un transformador presenta una condición anormal, sino también si esa condición se mantiene estable, se desarrolla lentamente o cambia con rapidez.
¿Qué es el análisis de gases disueltos?
El análisis de gases disueltos examina los gases presentes en el aceite aislante del transformador. Estos gases pueden generarse cuando el aceite aislante o el aislamiento sólido están expuestos a esfuerzos eléctricos o térmicos.
Los distintos gases y patrones de gases pueden proporcionar información sobre posibles condiciones de falla. Sin embargo, el DGA no debe considerarse un diagnóstico definitivo por sí solo. Los resultados deben interpretarse junto con las tasas de generación de gases, el historial operativo, la carga del transformador, la temperatura y otra información disponible sobre su condición.
La norma IEEE C57.104 ofrece orientación para evaluar los gases generados en transformadores sumergidos en aceite mineral.[²] La norma IEC 60599 proporciona orientación adicional para interpretar gases disueltos y libres en equipos eléctricos llenos de aceite mineral. La IEC también señala que los resultados del DGA sirven como orientación y que cualquier acción resultante requiere un criterio de ingeniería adecuado.[³]
En conjunto, estas normas establecen el DGA como una parte importante de la evaluación de la condición de los transformadores, al mismo tiempo que reconocen que una interpretación significativa requiere más que una sola medición.
DGA de laboratorio frente al monitoreo de DGA en línea
El DGA de laboratorio y el monitoreo de DGA en línea cumplen funciones relacionadas, pero diferentes.
| Aspecto | DGA de laboratorio | Monitoreo de DGA en línea |
|---|---|---|
| Recopilación de datos | Se toma una muestra de aceite y se envía para su análisis | Las mediciones se recopilan automáticamente en el transformador |
| Visibilidad de la condición | Proporciona resultados correspondientes a un punto específico de muestreo | Construye una tendencia continua a lo largo del tiempo |
| Frecuencia de medición | Depende del programa de muestreo de aceite | Depende del intervalo de análisis configurado en el monitor |
| Valor principal | Evaluación detallada de laboratorio | Visibilidad de los cambios en las concentraciones y tasas de generación de gases |
| Función en un programa de DGA | Respalda la confirmación y una investigación detallada | Ayuda a identificar cuándo una condición puede requerir una revisión más profunda |
CIGRE señala que el monitoreo de DGA en línea puede proporcionar grandes volúmenes de datos de tendencias, revelar altas tasas de cambio y ayudar a los operadores a observar un deterioro rápido en la condición del transformador. Los sistemas en línea también pueden configurarse para alertar a los operadores cuando las mediciones indican condiciones en desarrollo que pueden requerir una evaluación rápida.[⁴]
El monitoreo en línea no elimina la necesidad del análisis de laboratorio ni de la revisión de ingeniería. En cambio, agrega información oportuna sobre tendencias que puede ayudar a los equipos a determinar cuándo se necesita una investigación más profunda.
¿Por qué monitorear varios gases?
Un monitor de DGA de un solo gas puede proporcionar una primera indicación de que las condiciones del transformador podrían estar cambiando. Un monitor de DGA multigas proporciona información adicional que puede ayudar a los equipos a evaluar la posible naturaleza de ese cambio.
El monitor de DGA en línea Serveron® TM8™ mide ocho gases críticos de manera estándar:
- Hidrógeno (H₂)
- Oxígeno (O₂)
- Metano (CH₄)
- Monóxido de carbono (CO)
- Dióxido de carbono (CO₂)
- Etileno (C₂H₄)
- Etano (C₂H₆)
- Acetileno (C₂H₂)
El monitoreo de nitrógeno (N₂) también está disponible a solicitud del cliente, lo que permite que el TM8 ofrezca capacidad de monitoreo de nueve gases cuando sea necesario.
Debido a que las distintas condiciones del transformador pueden producir diferentes patrones de gases, la medición de varios gases proporciona un contexto de diagnóstico más amplio que el monitoreo de un solo gas. También permite utilizar métodos establecidos de interpretación de DGA para evaluar relaciones y tendencias de gases.
¿Cómo mide el TM8 los gases disueltos?
El TM8 mide sus ocho gases estándar mediante un único sistema de medición por cromatografía de gases.
La cromatografía de gases es un método de laboratorio consolidado para separar y medir gases. Al aplicar este método en un monitor en línea, el TM8 proporciona mediciones automatizadas directamente en el transformador, sin que sea necesario tomar manualmente una nueva muestra de aceite para cada análisis.
Las especificaciones actuales del TM8 indican que el sistema puede realizar mediciones de DGA en líquidos aislantes a base de aceite mineral y ésteres. Sin embargo, el método de interpretación aplicable siempre debe considerar el líquido aislante, el diseño del transformador y las orientaciones relevantes de la industria.
¿Con qué frecuencia analiza el TM8 el aceite del transformador?
El TM8 admite intervalos de análisis de gases seleccionables por el usuario de entre dos y doce horas. El intervalo predeterminado es de cuatro horas.
Cuando se supera un límite de alarma configurado para la tasa de cambio, el monitor puede acelerar automáticamente su programa de análisis. El intervalo acelerado predeterminado es de una hora.
Este cambio de frecuencia es importante porque un nivel elevado de gas y un nivel de gas que aumenta rápidamente no representan necesariamente la misma condición. Un análisis más frecuente durante un evento de alta tasa de cambio proporciona datos adicionales para evaluar la rapidez con la que se está desarrollando la condición.
Cada medición se registra con fecha y hora, y se pueden almacenar hasta aproximadamente dos años de datos en la memoria del monitor.
De las mediciones de gases a la información de diagnóstico
La recopilación de mediciones de gases es solo el primer paso. Los datos también deben visualizarse, compararse e interpretarse.
Serveron TM View™ proporciona herramientas para la gestión de monitores de transformadores, la visualización de datos y el análisis de DGA. Sus funciones incluyen gráficos de tendencias de gases en aceite, múltiples análisis mediante el Triángulo de Duval, relaciones de Rogers, relaciones básicas de gases y alarmas de nivel de gas y tasa de cambio.
Estas herramientas permiten que los equipos examinen el comportamiento de los gases mediante más de un enfoque de diagnóstico. Comparar los resultados de distintos métodos puede contribuir a una evaluación más completa, pero las conclusiones finales también deben considerar el diseño del transformador, su historial de servicio y las condiciones operativas.
Más allá de los gases disueltos
Los cambios en los gases disueltos pueden ser más significativos cuando los operadores pueden compararlos con lo que ocurría en el transformador al mismo tiempo.
Además de las mediciones de gases, el TM8 puede monitorear o correlacionar información como la humedad en el aceite, la temperatura del aceite, la temperatura ambiente y la carga del transformador. El monitoreo de humedad en el aceite y temperatura del aceite está disponible como opción. También se puede agregar información sobre la carga del transformador mediante la opción de monitoreo de carga disponible.
Este contexto adicional puede ayudar a los ingenieros a evaluar si la generación de gases aumentó durante un periodo de mayor carga, si la humedad o la temperatura del aceite cambiaron al mismo tiempo y si la tendencia de los gases continuó después de que las condiciones operativas regresaron a la normalidad.
El monitor no toma la decisión final de ingeniería. Proporciona más información necesaria para investigar los cambios en la condición del transformador.
Integración de los datos de condición del transformador
Para implementaciones de monitoreo más amplias, SmartSUB® amplía el análisis más allá de un monitor de DGA individual.
SmartSUB incluye las capacidades de análisis de DGA de TM View y puede combinar los datos del TM8 con información de otros dispositivos de monitoreo de condición del transformador. Esto puede incluir presión del tanque, corriente del sistema de enfriamiento, corriente y temperatura de los devanados, monitoreo de boquillas y monitoreo de descargas parciales.
Integrar esta información puede ayudar a los responsables de activos a evaluar la condición del transformador de una manera más amplia, en lugar de revisar cada sistema de monitoreo por separado.
De esta manera, un programa avanzado de DGA se convierte en algo más que una recopilación de gases. Pasa a formar parte de una estrategia conectada de monitoreo de condición que relaciona los resultados del DGA con el entorno operativo eléctrico y térmico del transformador.
Acceso centralizado a los datos de DGA
El TM8 admite varias interfaces de comunicación y protocolos industriales para el acceso remoto a los datos.
Las interfaces estándar identificadas en el folleto actual del TM8 incluyen RS-232, RS-485, Ethernet por fibra y un módem POTS interno. Las interfaces opcionales incluyen conexión celular y Ethernet por cobre.
Los protocolos compatibles incluyen TCP/IP, DNP3, Modbus RTU, ASCII, OPC e IEC 61850. Estas opciones de comunicación ayudan a las organizaciones a poner la información de DGA a disposición de los equipos adecuados, según el sitio y la infraestructura de comunicaciones existente.
¿Dónde ofrece mayor valor el monitoreo avanzado de DGA en línea?
El nivel de monitoreo requerido debe reflejar la importancia, el entorno operativo y la condición del transformador, así como las posibles consecuencias de una falla.
El folleto del TM8 identifica como aplicaciones principales los transformadores elevadores de generación, los grandes transformadores de transmisión y los transformadores críticos de subestaciones. También puede utilizarse en transformadores importantes de generación, transmisión y distribución en los que se requiera información frecuente sobre la condición.
El monitoreo multigas avanzado puede ser especialmente relevante cuando los operadores necesitan mediciones frecuentes, varios métodos de diagnóstico y una mayor visibilidad de los cambios en las condiciones de los gases. También puede formar parte de una estrategia más amplia de monitoreo de transformadores, en particular cuando es necesario acceder a los datos de forma remota o combinarlos con otra información de condición.
Convertir los datos de DGA en mejores decisiones de mantenimiento
El monitoreo de DGA en línea no reemplaza las pruebas de laboratorio, el criterio de ingeniería ni un programa completo de mantenimiento de transformadores. Su valor consiste en proporcionar a los equipos de gestión de activos mediciones frecuentes y repetibles que muestran cómo cambia la condición del transformador con el tiempo.
El Serveron TM8 proporciona DGA en línea de ocho gases de manera estándar, con monitoreo de nitrógeno disponible a solicitud del cliente para alcanzar un total de nueve gases medidos. Combina cromatografía de gases, intervalos de análisis ajustables, herramientas de diagnóstico y datos adicionales sobre la condición del transformador en una sola solución de monitoreo.
Cuando se conecta con TM View o SmartSUB, esta información puede formar parte de un proceso más amplio de evaluación de la condición del transformador.
Para los operadores responsables de transformadores críticos, la pregunta ya no es únicamente si se debe realizar un DGA. La pregunta es si los datos de DGA disponibles son lo suficientemente frecuentes, detallados y conectados para respaldar las decisiones cuando la condición del transformador comienza a cambiar.
Explore el monitor de DGA en línea Serveron TM8
Referencias
- Departamento de Energía de Estados Unidos, Large Power Transformer Resilience Report, 2024:
https://www.energy.gov/sites/default/files/2024-10/EXEC-2022-001242%20-%20Large%20Power%20Transformer%20Resilience%20Report%20signed%20by%20Secretary%20Granholm%20on%207-10-24.pdf - IEEE, IEEE C57.104-2019: Guide for the Interpretation of Gases Generated in Mineral Oil-Immersed Transformers:
https://ieeexplore.ieee.org/document/8890040 - Comisión Electrotécnica Internacional, IEC 60599:2022 – Guidance on the Interpretation of Dissolved and Free Gases Analysis:
https://webstore.iec.ch/en/publication/66491 - CIGRE, Guideline for Online Dissolved Gas Analysis Monitoring:
https://www.cigre.org/userfiles/files/News/2022/TOR-JWG%20A2_D1_67_Guideline%20for%20online%20dissolved%20gas%20analysis%20monitoring.pdf - Qualitrol, Serveron TM8 Multi-Gas On-Line Dissolved Gas Monitor:
https://www.qualitrolcorp.com/products/TM8
