Regeneración de aislamientos de transformadores eléctricos inmersos en aceite mineral aislante
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El documento detalla un programa para la gestión de la vida útil y regeneración de aislamientos de transformadores en aceite mineral aislante, incluyendo criterios normativos y empíricos para decisiones sobre la degradación del aceite y la regeneración. Se abordan métodos efectivos de regeneración, casos de éxito, y la importancia de mantener los transformadores energizados para optimizar costos operativos. Además, se analizan las complicaciones y beneficios de la regeneración frente al cambio de aceite, resaltando la sostenibilidad y la recuperación de costos a través del tratamiento del aceite usado.
Regeneración de aislamientos de transformadores eléctricos inmersos en aceite mineral aislante
- 1. 25/08/2021 1 Regeneración de aislamientos a transformadores inmersos en aceite mineral aislante ING. ERNESTO GALLO Presidente Fundador Transequipos S.A 1 2
- 2. 25/08/2021 2 GESTION DE CONFIABILIDAD Y VIDA UTIL : OBJETIVO DEL PROGRAMA Gestionar técnica, operativa y sosteniblemente la vida útil de los transformadores inmersos en aceite mineral aislante, dentro de su contexto productivo. La vida útil remanente del equipo con técnicas de confiabilidad, hasta planear su reemplazo oportuno y económico. Gestion de Confiabilidad y Vida Util 3 4
- 3. 25/08/2021 3 Regeneración de aislamientos: Agenda 1. Cuándo y porque debe ejecutarse? 2. Criterios normativos y empíricos para tomar decisiones sobre prevención de degradación química del aceite aislante y sobre regeneración de aislamientos. 3. Criterios para ejecutar una buena regeneración de asilamientos. 4. Equipos, insumos y procedimientos efectivos. 5. Parámetros de control 6. Sostenibilidad de la efectividad de los procedimientos de regeneración. 7. Regeneración de aislamientos vs. cambio de aceite. 8. Regeneración de aislamientos con transformador energizado. Criterios a tener en cuenta. 9. Casos de Éxito 10.Conclusiones y Recomendaciones Regeneración: Cuándo y porqué debe ejecutarse? 5 6
- 4. 25/08/2021 4 Bases de los aceites Minerales Aislantes +catalizadores (Cu, Fe) y H2O 7 8
- 5. 25/08/2021 5 Diferentes capas de lodos que se forman con el tiempo DEVANADO DEVANADO 1 2 3 4 5 CAPAS DE LODO Capas de devanados 9 10
- 6. 25/08/2021 6 Convección dentro del aceite en el transformador Tomado de Informe realizado por Jorge Enrique Valenzuela El papel como filtro NUMERO DE NEUTRALIZACION =0,05 NUMERO DE NEUTRALIZACION =0,10 NUMERO DE NEUTRALIZACION =0,20 NUMERO DE NEUTRALIZACION =0,30 11 12
- 7. 25/08/2021 7 El papel como filtro El papel como filtro 13 14
- 8. 25/08/2021 8 Cambiar aceite??? Tres daños: 1.El aceite que estamos retirando del transformador es regenerable y por tanto se puede recuperar con beneficio económico. 2.El aceite nuevo en contacto con el papel aislante contaminado, puede llegar a T de punto anilina (>63°C) adquiriendo poder solvente contaminándose fácilmente con los productos de oxidación de que está impregnado el papel aislante presentando al poco tiempo, tres, seis o 12 meses, características de aceite envejecido prematuramente con detrimento económico. 3.No siempre se controla de manera ambientalmente aceptable la disposición del aceite usado que se retire del transformador Criterios normativos y empíricos para tomar decisiones sobre prevención de degradación química del aceite aislante y sobre regeneración de aislamientos. 15 16
- 9. 25/08/2021 9 Calificacion de aceite aislantes: Fuentes de Criterios Normas IEC IEEE, ANSI, ASTM Otras Fabricantes de Transformadores ABB, Siemens, Waukesha, General Electric, Cooper etc… Fabricantes de aceites aislantes Texaco Shell Exxon Puramin Venoco Celsa Nynas Consultores e Investigadores de nombre Internacional S.D. Myers Doble Engineering Morgan Schaffer Otros Experiencia propia (Know How) Categorías de equipos según IEC 60422 de 2013 17 18
- 11. 25/08/2021 11 IEC 60422 de 2013 Aceites en servicio IEC 60422 de 2013 Aceites en servicio 21 22
- 12. 25/08/2021 12 ➢S. D. Myers has been testing and servicing transformers since 1965. ➢We test over 200,000 samples per year. ➢We have over 1,000,000 transformer test records in our computer data bank. TEST ASTM AC* QU* UN* ACID D974 <0.05 0.06-0.10 >0.10 IFT D971 >32 28.0-31.9 <27.9 DIEL. D877 >30 25-29 <25 COLOR D1500 <3.5 ________ 3.5 SP. GR. D1298 0.84-0.91 <0.84 0.91 VISUAL D1524 CLEAR DBPC D2668 >0.20 0.19-0.11 <0.10 POWER D924 . . . FACTOR 25° C <0.1 0.1-0.3 >0.3 100° C <2.99 3.0-3.99 >4.0 KARL D1533 . . . FISCHER <69kV <30 30-34.9 >35 69-288kV <20 20-24.9 >25 >345kV <15 15-19.9 >20 GAS *** *** *** CONTENT * * * ICP *** *** *** PCB * * * (Optional) * * * FURAN <100 101-249 >250 (Optional) * * * ***Recommendation based upon current data D3612 D4059 D5837 OIL TEST CLASSIFICATION** *AC=ACCEPTABLE - QU=QUESTIONABLE - UN=UNACCEPTABLE **Other fluid classifications may differ IEEE C57.106-2015 Experiencia y normativa ! Criterios para ejecutar una buena regeneración de asilamientos. 23 24
- 13. 25/08/2021 13 Tensión Interfacial y número de neutralización 25 26
- 14. 25/08/2021 14 Pruebas ASTM de degradación INDICE DE CALIDAD Se define como: IC=TIF/NN Condición buena p.e.: (TIF=40, NN=0,01IC=40/0,01=4.000) Condicion mala p.e.: (TIF=20, NN=0,2 IC=20/0,2= 100) 27 28
- 15. 25/08/2021 15 IC (Índice de Calidad: TIF/NN): Define Códigos de Acción para controlar los productos de oxidación generados por la degradación del aceite y su impregnación en el papel aislante. CA 100,400 o 500 según IC IC : >3000 M12, >1500<3000 chequear cont Inh, CA100, >300<1500 CA406, >200<300 CA410, >150<200 CA415, <100 CA420, si adicional H2O CA506, 510,515,520 IC y Acciones a Seguir – Experiencia Transequipos Equipos, insumos y procedimientos efectivos. 29 30
- 16. 25/08/2021 16 Objetivo de Regenerar: Limpiar el papel aislante!! 1. Primordialmente limpiar nivel microscópico el papel aislante de sustancias indeseables de las que está impregnado generadas por la oxidación del aceite aislante: 1. Productos sustancias polares 2. Productos de oxidación en general . 3. Ácidos y o lodos. 2. No es suficiente regenerar el aceite aislante, éste es el agente para regenerar el papel aislante 3. Debe hacerse dentro del mismo transformador y se puede ejecutar en sitio 4. Normatividad, Definición de Regeneración se limitan al aceite: IEEE C57.106-2015 , IEC 60422- 2013 :reclamation of mineral oil The restoration to usefulness by the removal of contaminants and products of degradation such as polar, acidic, or colloidal materials from used electrical insulating fluids by chemical or adsorbent means. Reclaiming typically includes treatment with clay or other adsorbents. IEEE C57.106-2015 31 32
- 17. 25/08/2021 17 El lodo: fase terminal del proceso • Sustancia resinosa, parcialmente conductora, moderadamente soluble en el aceite ( a punto de anilina). • Disminuye el aislamiento • El transformador pierde capacidad de sobrecarga. • Depósitos de lodo etre 1/8” y ¼ “ de espesor pueden aumentar la temperatura de operación del transformador entre 10°C y 15°C Depotenciación del transformador Soluciones a remoción de sustancias polares, ácidos y/o lodos • Cambiar aceite ? • Desencube y lavado ? • Aspersión de aceite caliente en sitio ? • Regeneración / deslodificación, la solución efectiva ! • Soluciones a remoción de sustancias polares, ácidos y/o lodos 33 34
- 18. 25/08/2021 18 Cambio de aceite Grano adsorbente de tierra fuller 35 36
- 19. 25/08/2021 19 REGENERACION Regeneración (6-15) deslodificación (>20) Multimedia 37 38
- 20. 25/08/2021 20 Prueba de Punto de Anilina Factores Clave en Regeneración con Tierras Fuller ✓ Purgar bien los equipos de tratamiento para garantizar inmersión permanente del transformador en el aceite. ✓ Lecho de tierra fuller en tanques que permitan un buen recorrido del aceite para ser regenerado y poderlo emplear luego como limpiante de papel. ✓ Llevar el aceite a temperatura por encima de punto de anilina (>63°C) donde tiene su máximo poder solvente de sus productos de oxidación para lograr la limpieza del papel aislante en el número de pasadas requeridas. ✓ Una vez lograda una buena limpieza (regeneración) del papel aislante aplicar aditivo inhibidor en la máxima concentración permitida por la Norma ASTM D-3487 (0,3%) 39 40
- 21. 25/08/2021 21 Parámetros de control Laboratorio de campo (control proceso regeneración) 41 42
- 22. 25/08/2021 22 Laboratorio Acreditado ISO 17025-2005 43 44
- 23. 25/08/2021 23 Sostenibilidad de la efectividad de los procedimientos de regeneración. Eficiencia del proceso de regeneración 45 46
- 24. 25/08/2021 24 Lavado vs. Regeneración TENSIÓN INTERFACIAL Y No. DE NEUTRALIZACIÓN ENKA 6.5 MVA. EP-3 No 301675 T. UNION 0 10 20 30 40 50 2 6 - A b r - 9 0 2 7 - A b r - 9 0 2 2 - O c t - 9 0 1 3 - F e b - 9 1 0 9 - A b r - 9 1 0 9 - F e b - 9 3 0 9 - F e b - 9 3 1 1 - O c t - 9 3 3 1 - E n e - 9 4 FECHA TENSIÓN INTERFACIAL 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 Tensión Interfacial Número de Neutralización Regeneración de aislamientos vs. cambio de aceite. 47 48
- 25. 25/08/2021 25 Regeneración vs. cambio de aceite Regeneración de aislamientos con transformador energizado. Criterios a tener en cuenta. 49 50
- 26. 25/08/2021 26 Mantenimiento con transformador Energizado • Cuándo Debe efectuarse: ▪ Por razones económicas : Es un transformador que alimenta una planta o una sección que no puede parar. ▪ La condición del transformador amerita un mantenimiento preventivo pero no está en condición crítica. ▪ Rara vez se ejecuta en transformadores con voltajes superiores a 138 kV (IEEE C57.637-2015 numeral 5.7.2) Cuando no efectuar Mtto. Con Tr. Energizado 1. No se conoce la condición Dieléctrica, Fisicoquímica y Cromatográfica del aceite aislante 2. Muy alto contenido de agua más de 50 ppm. Recomendación Secar primero en frio para luego si regenerar. 3. Transformadores en Status 3 según norma de Cromatografía IEEE C57.104-2019, por el alto riesgo de las eventuales fallas presentes. 4. Bajo Índice de Calidad, menor a 200, (ácidos en suspensión y/o lodo) 5. Niveles de Voltaje superiores a 138kV (IEEE C57.637-2015 numeral 5.7.2) 6. Bajo grado de polimerización GP<200. alto contenido de furanos, papel muy viejo. 51 52
- 27. 25/08/2021 27 Secado y/o Regeneración en Caliente, Equipo Aut. REGENERACIÓN de aislamientos con Transformador energizado- Equipo Automático ✓ Se ejecuta con el mismo equipo que para el secado. ✓ Se emplea FILTRACION ADSORBENTE con filtros de ALUMINA ACTIVADA, que son mucho más eficientes que la tierra fuller. ✓ Las variables de riesgo a controlar son las mismas que para el secado 53 54
- 28. 25/08/2021 28 Cantidad de Material adsorbente requerido Variables de Riesgo a Controlar AUTOMATICAMENTE ! (1/3) ✓ Purga completa del sistema (pequeña bomba de vacío) ✓ Control de flujo: Si se detecta una interrupción del flujo de aceite por presencia de burbujas de gas. ✓ Control de sobrepresión. ✓ Control ambiental amigable: Las mangueras son coaxiales, y permiten recoger mínimos derrames de aceite y el equipo interrumpe el servicio de inmediato. 55 56
- 29. 25/08/2021 29 Variables de Riesgo a Controlar AUTOMATICAMENTE ! (1/3) ✓ Control de saturación de filtros: Indica el momento en que deben ser cambiados. ✓ Control en línea de las ppm de agua en el aceite ✓ Control de Nivel en el transformador: Las señales de alarma y/o disparo por nivel se pueden llevar al equipo. Variables de Riesgo a Controlar AUTOMATICAMENTE ! (3/3) Siempre el transformador está protegido a la entrada y salida de aceite con válvulas solenoides que actúan de inmediato ante cualquier variable que se salga de control !!! 57 58
- 30. 25/08/2021 30 MANTENIMIENTO CON TRANSFORMADOR ENERGIZADO (Equipo convencional) Regeneración con equipo convencional 1. Requiere personal especializado y experimentado 2. Procedimientos suficientemente probados que garanticen la efectividad y seguridad del procedimiento. 3. Garantizar el monitoreo y control de burbujas 4. Equipo de tratamiento debe tener control de flujo. 5. Garantizar conservar el nivel normal de aceite en el Transformador. 6. Garantizar un flujo no mayor a 10 gpm (dependiendo del volumen de aceite) por la electrización estática que se puede generar. 7. Es riesgoso con bajos volúmenes de aceite menores a 500 galones. 59 60
- 31. 25/08/2021 31 Casos de Éxito Regeneración 10P con tierras fuller Transformador 96 MVA 13.8/230 KV Resistencia de aislamientos 61 62
- 32. 25/08/2021 32 Regeneración 10P con tierras fuller Transformador 96 MVA 13.8/230 KV Regeneración 10P con tierras fuller Transformador 96 MVA 13.8/230 KV 63 64
- 33. 25/08/2021 33 Regeneración 10P con tierras fuller Transformador 96 MVA 13.8/230 KV Equipo para Mantenimiento EN CALIENTE 65 66
- 34. 25/08/2021 34 Mantenimiento con transformador energizado transformador de 2 MVA 34.5/0.44 KV- CA: 406C volumen de aceite : 300 GALS. Ubicación : Bogotá Mantenimiento con transformador energizado transformador de 2 MVA 34.5/0.44 KV- CA: 406C volumen de aceite : 300 GALS. Ubicación : Bogotá 67 68
- 35. 25/08/2021 35 Mantenimiento con transformador energizado transformador de 2 MVA 34.5/0.44 KV- CA: 406C volumen de aceite : 300 GALS. Ubicación : Bogotá Fecha 07-08-2005 07-08-2005 07-08-2005 07-08-2005 07-08-2005 08-08-2005 09-08-2005 10-08-2005 10-08-2005 Hora 15:00 5:30 11:00 14:10 17:00 9:30 8:40 8:43 13:30 T equipo ºC 13,7 13,7 28 22,5 23,2 23,6 21,5 23 28,3 T trafo ºC 20 20 30 28 28 30 25 30 32 N. Pasadas 0 3 6 9 12 27 50 72 77 Mantenimiento con transformador energizado transformador de 2 MVA 34.5/0.44 KV- CA: 406C volumen de aceite : 300 GALS. Ubicación : Bogotá 69 70
- 36. 25/08/2021 36 MANTENIMIENTO CON TRANSFORMADOR ENERGIZADO TRANSFORMADOR DE 2 MVA 34.5/0.44 KV- CA: 406C VOLUMEN DE ACEITE : 300 GALS. UBICACIÓN : BOGOTÁ 71 72
- 37. 25/08/2021 37 MVA: 35, 115/13,8 KV 2695 Galones MVA: 35, 115/13,8 KV 2695 Galones 73 74
- 38. 25/08/2021 38 MVA: 35, 115/13,8 KV 2695 Galones MVA: 35, 115/13,8 KV 2695 Galones 75 76
- 39. 25/08/2021 39 MVA: 35, 115/13,8 KV 2695 Galones Conclusiones y Recomendaciones 77 78
- 40. 25/08/2021 40 Conclusiones sobre Regeneración de Aislamientos. 1. Cambios de aceite solo cuando se pasive o cuando aceites no inhibidos empiezan a degradarse en transformadores de alto voltaje >230 kV que tienen aceite no inhibido desde fábrica, condición que debe mantenerse. 2. La regeneración de aislamientos es un procedimiento obligado en condiciones de bajo índice de calidad (<1500) para lograr limpiar adecuadamente el papel aislante. 3. La regeneración de aislamientos se puede ejecutar con el transformador energizado con un equipo automático o con un equipo convencional de termovacío (experiencia y control) 4. Se puede gestionar la confiabilidad y vida útil del transformador con secados e inhibiciones on line que garantizan que el equipo nunca requiera mantenimiento de fondo (secado o regeneración) y se gestione de manera eficiente y económica su confiabilidad y vida útil (GCVU). Muchas Gracias!!!! 79 80