El aceite de transformador o aceite aislante se utiliza en transformadores, así como en algunos equipos eléctricos para:
- aísle las partes vivas,
- mantenga las propiedades aislantes del material, como papel, bobinado, etc. utilizado en la máquina,
- proteja las piezas de la máquina del óxido y la corrosión,
- aumente la disipación de calor de la máquina por convección.
Este aceite debe estar limpio, libre de humedad y otros contaminantes dañinos y poseer las siguientes características:
Resistencia dieléctrica (un minuto)- 40 KV (RMS) con un espacio de 4 mm.
Viscosidad a 27oC en centistokes-máx.- 27
Punto de fluidez-máx. – menos 10oC.
Punto de inflamación-mín. – 145oC.
Gravedad específica-0,85 a 0,88
Acidez a 27oC máx. valor de lodo de 0,05 mg KOH/g
(utilizando n-heptano) % en peso-máx. – 1.2
El aceite almacenado en bidones no conserva su resistencia dieléctrica original y debe probarse y tratarse antes de su uso en equipos eléctricos. Se pueden adoptar las siguientes pruebas antes de usar el aceite aislante.
La prueba de aceite en la que se produce una chispa y el conjunto de pruebas se conoce como prueba de resistencia dieléctrica del aceite del transformador. Esta prueba se realiza en el equipo de prueba de aceite. Se dispone de equipos de prueba de aceite adecuados, tanto fijos como portátiles, para probar el aceite en las condiciones especificadas. Se extrae una muestra del aceite del transformador y se prueba en el conjunto de pruebas de aceite. Una resistencia dieléctrica inferior a 30 KV para un espacio de electrodos de 4 mm indicaría la presencia de humedad en el aceite.
El tamaño recomendado de la celda de prueba de vidrio es de 55 x 90 x 100 mm. El diámetro de las esferas o el electrodo de prueba se ha especificado como 12,7 mm y el espacio de aire entre las esferas como 4 mm. la cantidad de muestra de prueba debe extraerse del fondo de un tambor, transformador u otro aparato. El aceite de la celda de ensayo estará al menos a 40 mm por encima de los electrodos y deberá dejarse reposar durante 20 minutos antes de realizar el ensayo para dejar escapar la burbuja de aire.
Procedimiento de prueba de resistencia dieléctrica del aceite del transformador
La prueba real se realiza de la siguiente manera:
La brecha de los electrodos se verifica primero con un medidor. La taza se llena con aceite de muestra para ser probado. La tapa de la taza está cubierta con una placa de vidrio limpia. La alimentación se enciende y la tensión aumenta gradualmente por el Variac.
Se produce una etapa en la que se produce el aceite de ruptura final y se dispara el disyuntor que desconecta el conjunto de pruebas de la red eléctrica. Se anotará este valor, que debe ser de 30 KV (RMS) para un espacio de 4 mm y de 20 KV (RMS) para un espacio de 2,5 mm. La prueba se realiza con dos o tres muestras consecutivas de aceite giro a giro.
En la prueba de resistencia dieléctrica del aceite del transformador, la tensión de prueba debe elevarse al valor especificado (o la tensión de ruptura si es menor) a una velocidad uniforme en 10-15 segundos y mantenerse durante un minuto. El arco preliminar debe ignorarse. El voltaje de ruptura es el voltaje en el que se produce un arco sostenido. La tensión de prueba no debe elevarse más allá de 55 KV, ya que puede producirse una descarga a través del aire.
No se puede exagerar la necesidad de tomar muestras de manera que se evite la contaminación del aceite con suciedad y humedad. Solo se deben utilizar botellas de vidrio con tapas de estaño o papel de aluminio que se hayan enjuagado previamente con aceite bajo prueba. Se deben evitar los desechos de algodón o cualquier otro material fibroso para la limpieza. La suciedad debe limpiarse de los grifos y las tapas antes de tomar muestras.
Como sabemos, los rastros de agua, lodos, partículas de polvo, etc. son más pesados que el aceite, por lo que se recogen en la parte inferior. Por lo tanto, la resistencia dieléctrica del aceite en la parte inferior puede ser menor.
Por lo tanto, el aceite debe extraerse del fondo de los bidones con la ayuda de un tubo de vidrio o «muestreador de aceite ladrón de aceite» lo suficientemente largo como para llegar al fondo. Para tomar la muestra, el tubo de vidrio se baja en el tambor, y su extremo abierto se cierra firmemente con el pulgar mientras retira el tubo.
Los recipientes de muestras deben mantenerse bien cubiertos durante todo el período anterior al ensayo. El registro adecuado de la resistencia a la descomposición del aceite será una buena guía para el estado del aceite, ya que el aceite con humedad e impurezas tiene un bajo voltaje de descomposición.
Prueba de humedad del aceite del transformador
La presencia de humedad en un transformador es muy dañina. Disminuye la resistencia dieléctrica del aceite y otros materiales aislantes, como aislamiento de bobinado, papel, etc. significativamente. Se puede recordar que la presencia de solo el 0,06% del agua reducirá la resistencia dieléctrica del aceite a aproximadamente la mitad..
El papel aislante es un material muy higroscópico. Absorbe el contenido de humedad del aceite, disminuyendo así la resistencia dieléctrica general, la resistencia de aislamiento y la vida útil de la máquina.
Como la solubilidad en agua del aceite aumenta a temperaturas más altas, por lo tanto, la resistencia dieléctrica del aceite puede ser menor a temperaturas más altas. Por lo tanto, es una buena idea sacar muestras de aceite de la máquina a temperaturas ambiente más altas.
La presencia de humedad libre en el aceite se puede detectar fácilmente vertiendo una cantidad suficiente de muestra en un tubo de ensayo de unos 125 mm de largo y 12.5 mm de diámetro, para llenarlo a un cuarto de su profundidad y calentarlo rápidamente en una llama silenciosa hasta que el aceite comience a hervir. Cualquier sonido agudo audible durante el calentamiento debe tenerse en cuenta.
Se considerará que el aceite ha superado el ensayo si no se producen sonidos agudos con dos de cada tres cantidades ensayadas.
Otra forma sencilla de comprobar la presencia de humedad libre en el aceite del transformador es con la ayuda de una varilla metálica de aproximadamente 12,5 mm de diámetro. La varilla se calienta a un enrojecimiento opaco y la muestra de aceite se agita con la varilla calentada. Sonidos agudos distintos del chisporroteo indicarían la presencia de humedad.
Las pruebas periódicas de acidez, lodo y punto de inflamación son muy esenciales en el caso de transformadores de gran tamaño. Ya que incluso el aceite muy deteriorado pasará la prueba de resistencia dieléctrica del aceite del transformador si está seco. El registro cuidadoso del aceite de las muestras de prueba y su comparación ayudarán en previsión de problemas inminentes y la adopción de medidas correctivas.
Prueba de neutralización de aceite de transformador
Los ácidos se forman en un transformador durante el funcionamiento. Su formación es particularmente rápida a temperaturas de funcionamiento superiores a 75oC. Los ácidos son corrosivos y dañan los devanados, el núcleo,el tanque, etc. También son responsables de la formación de lodos.
Para ver que el aceite está libre de ácidos orgánicos e inorgánicos, se realiza la prueba de neutralización del aceite de transformador. Se expresa en términos del número de miligramos de hidróxido de potasio (KOH) necesarios para neutralizar el total de ácidos libres en un gramo de aceite. Esta prueba se lleva a cabo en el laboratorio o con la ayuda de kits de pruebas en el campo. Los límites recomendados para la acidez son los siguientes:
- Acidez inferior a 0,5 mg. KOH / gramo está permitido si el aceite es satisfactorio de lo contrario.
- Mantenga el aceite bajo observación si la acidez está entre 0,5 y 1,0 mg. KOH / gram.
- Desechar el aceite si la acidez es superior a 1,0 mg. KOH / gram.
La acidez del aceite debe comprobarse cada dos años para transformadores de hasta 1000 KVA de capacidad, y anualmente para transformadores de más de este tamaño. El período real puede variar en función de la gravedad del servicio y la observación de los resultados.
Filtración de aceite de transformador
Si la resistencia a la descomposición del aceite de transformador es inferior al valor especificado, el aceite debe tratarse en una planta de filtración. Se prefiere una planta que permita calentar, filtrar y secar al vacío, ya que el filtrado por sí solo no puede eliminar la humedad y el aire disuelto. El tratamiento en frío del aceite a través de la planta ayuda a eliminar los lodos.
En una planta de filtración, en primer lugar, el aceite entra en la cámara de calentamiento donde se calienta mediante calentadores de inmersión. A continuación, se pasa a través de los filtros para eliminar las impurezas suspendidas y, finalmente, va a la cámara de vacío donde se elimina la humedad sobre una serie de bandejas. Todo el aceite circula por la planta varias veces hasta que se logran resultados satisfactorios.
El aceite debe extraerse de cerca de la parte inferior y devolverse al tanque del transformador en la parte superior. Los procesos deben continuar hasta que el aceite pueda soportar 30 KV durante siete pruebas consecutivas realizadas con un intervalo de 4 horas.
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