Cuándo y por qué utilizar la monitorización de descargas parciales en transformadores
La monitorización de descargas parciales (PDM) en transformadores no es un concepto nuevo. Al ser el activo más caro de una subestación, son objeto de supervisión y análisis constantes. Tanto es así que algunos controles pueden parecer redundantes. Uno de estos casos que nos plantean los clientes es la necesidad de monitorización de descargas parciales en presencia de análisis de gases disueltos (AGD). Ambos pueden proporcionar una advertencia temprana de problemas en un transformador, e incluso pueden proporcionar información sobre el tipo de defecto que está causando la descarga parcial o la gasificación, pero la forma en que lo hacen, su oportunidad y la información que se puede obtener de cada uno varían enormemente.
Respuestas rápidas
¿Qué es una descarga parcial en un transformador?
La descarga parcial en un transformador se refiere a una ruptura localizada de la barrera dieléctrica dentro del sistema de aislamiento del transformador. Se trata de una pequeña chispa o avería eléctrica que puede producirse en huecos, brechas o imperfecciones del material aislante. Las descargas parciales pueden producirse debido a diversos factores, como tensión de alto voltaje, envejecimiento del aislamiento o defectos de fabricación.
¿Qué es la monitorización de descargas parciales?
La monitorización de descargas parciales es una técnica utilizada para detectar y analizar descargas parciales en equipos eléctricos, incluidos los transformadores. Implica el uso de sensores especializados y sistemas de monitorización para capturar y analizar las señales generadas por las descargas parciales. Mediante la supervisión continua de la actividad de las descargas parciales, es posible evaluar el estado del sistema de aislamiento e identificar posibles problemas antes de que se conviertan en fallos graves.
¿Por qué es importante la detección de descargas parciales?
La detección de descargas parciales es crucial para garantizar la fiabilidad y seguridad de los transformadores. He aquí algunas razones clave de su importancia:
- Detección temprana de problemas de aislamiento: La supervisión de las descargas parciales permite la detección temprana de problemas de aislamiento en los transformadores. Al identificar y analizar las descargas parciales, se pueden identificar posibles fallos o puntos débiles en el sistema de aislamiento antes de que provoquen fallos catastróficos.
- Prevención de fallos graves: Mediante la monitorización de las descargas parciales, es posible tomar medidas proactivas para prevenir fallos o averías importantes en los transformadores. La intervención oportuna basada en la información proporcionada por la monitorización de las descargas parciales puede ayudar a evitar reparaciones costosas, tiempos de inactividad y riesgos potenciales para la seguridad.
- Optimización de las actividades de mantenimiento: La monitorización de descargas parciales proporciona información valiosa sobre el estado del sistema de aislamiento. Esta información se puede utilizar para optimizar las actividades de mantenimiento mediante la identificación de las áreas que requieren atención y la priorización de los esfuerzos de mantenimiento en consecuencia.
- Aumento de la vida útil del transformador: Al detectar y abordar los problemas de aislamiento en una fase temprana, la supervisión de las descargas parciales ayuda a prolongar la vida útil de los transformadores. Esto puede suponer un importante ahorro de costes para las empresas de servicios públicos y las industrias al reducir la necesidad de sustituciones prematuras.
- Mejora de la eficiencia operativa: La supervisión de las descargas parciales puede contribuir a mejorar la eficiencia operativa al minimizar los tiempos de inactividad no planificados y optimizar el rendimiento de los transformadores. Al abordar los problemas de aislamiento con prontitud, los transformadores pueden funcionar a sus niveles óptimos, garantizando un suministro de energía fiable.
En general, la detección de descargas parciales desempeña un papel fundamental en el mantenimiento de la salud y el rendimiento de los transformadores, permitiendo sistemas de transmisión y distribución de energía eficientes y fiables.
¿Qué son las descargas parciales y por qué necesitamos monitorizarlas?
Las descargas parciales en un sistema de aislamiento eléctrico indican defectos que pueden o no convertirse en una rotura completa del aislamiento, dependiendo del tipo de sistema de aislamiento y de la naturaleza de la descarga parcial. Las normas internacionales sobre transformadores exigen pruebas eléctricas y mediciones eléctricas para detectar las descargas parciales como pruebas rutinarias, en las que el nivel de descargas parciales es un indicador importante de la calidad del transformador.
Las descargas parciales suelen comenzar en huecos, grietas, burbujas, inclusiones o contaminación dentro o a lo largo de la superficie del sistema de aislamiento. Dado que las descargas parciales se limitan a una parte del aislamiento, las descargas sólo cubren parcialmente la distancia entre electrodos. Las descargas parciales en el interior o a lo largo de la superficie de un material aislante suelen iniciarse cuando la tensión en una parte del sistema de aislamiento supera la tensión de inicio de la descarga parcial. La actividad de descargas parciales comenzará entonces en esta porción del sistema de aislamiento, que puede o no ocurrir adyacente al conductor. La tensión de inicio de la descarga parcial puede disminuir con el tiempo debido al envejecimiento del sistema de aislamiento, a los contaminantes y/o a la reducción del valor de resistencia dieléctrica del líquido aislante. En algunos casos, evolucionará tan rápido que ningún otro tipo de parámetro monitorizado podrá detectarlo a tiempo, salvo la monitorización de DP. La razón por la que puede detectarse tan rápidamente es que la monitorización de descargas parciales se realiza en tiempo real; en el momento en que aparece la descarga parcial, se detecta. Esos fallos de rápida evolución pueden producirse cuando la parte puenteada del sistema de aislamiento aumenta la tensión de las partes adyacentes hasta el punto de que también supera la tensión de inicio de la DP, puenteándolas también, creando un efecto en cadena.
La supervisión de DP ofrece una rápida detección incluso de pequeños cambios en la actividad que pueden ser precursores de fallos y permite la correlación con otros parámetros como eventos de conmutación, sobrecarga térmica, etc., y suele ser capaz de localizar la fuente de DP para una evaluación adicional del riesgo, además de ser un buen indicador de la salud del sistema de aislamiento a corto y medio plazo.
Ahora bien, ¿qué es el AGD y cómo funciona?
El análisis de gases disueltos (AGD) es un método para diagnosticar fallos incipientes de los transformadores mediante la correlación entre el contenido, la cantidad y la tasa de producción de gases disueltos en el aceite del transformador y una avería concreta. Los amplios datos históricos recopilados mediante análisis de laboratorio a lo largo de los años permiten una interpretación precisa de los resultados. Hoy en día, el método se complementa cada vez más con la monitorización en línea de los transformadores mediante AGD.
La AGD es el núcleo de la monitorización en línea, ya que es un método bien establecido de diagnóstico de transformadores para la detección oportuna de posibles fallos térmicos o eléctricos, especialmente en el contexto del envejecimiento del parque mundial de transformadores. La DGA ofrece una solución de bajo coste para maximizar la vida útil de los transformadores y minimizar los fallos inesperados, y es probable que siga siendo la herramienta "de trabajo" durante mucho tiempo, ya que puede detectar alrededor del 70% de los fallos incipientes de los transformadores. Sin embargo, los resultados de la DGA como medición indirecta de descargas parciales son más lentos a la hora de identificar descargas parciales de evolución rápida debido al tiempo que tardan los gases combustibles en distribuirse por el líquido aislante del transformador y llegar al puerto de muestreo del tanque del transformador.
La experiencia demuestra que con la DGA es necesaria una cantidad mínima de formación de gas para declarar que una actividad de DP es significativa. Por otro lado, existen varios ejemplos prácticos en los que no se registró ningún aumento de gases combustibles a pesar de que se detectó una fuente de DP mediante métodos eléctricos, acústicos y electromagnéticos (UHF) y se confirmó mediante el desmontaje del transformador. Por lo tanto, las mediciones eléctricas, acústicas y electromagnéticas basadas en impulsos de descargas parciales son de naturaleza más instantánea y directa.
Como se ha indicado anteriormente, la supervisión de descargas parciales destaca en fallos de escalada rápida; en estos casos, antes de la acumulación y muestreo de gases a un nivel que indicaría un problema mediante DGA. En estas circunstancias, no existen otras opciones para indicar que existe un problema, lo que permite al usuario tomar medidas para salvar el activo y, lo que es más importante, preservar la seguridad de las personas que se encuentran cerca. Aunque este no es el modo de fallo más común de los transformadores, es lo suficientemente frecuente como para que tengamos muchos clientes que implementan la monitorización de descargas parciales para complementar sus monitores DGA. Esto ha permitido salvar más de una docena de transformadores de alta tensión, ahorrar cerca de cien millones de dólares en equipos y mejorar drásticamente el historial de seguridad de cada instalación.
Aunque la monitorización de descargas parciales no sustituye a otras formas de monitorización de transformadores, se ha hecho un hueco en el mundo de la monitorización de transformadores, cubriendo una brecha crítica y a veces peligrosa entre las capacidades de todas las demás formas de monitorización de transformadores.
La monitorización de descargas parciales es una de las formas más comunes de monitorización de transformadores.