El procedimiento para la estimación del estado de la degradación del papel se basa en el esquema mostrado en la Figura 7.1.
El grado de incertidumbre de la estimación está relacionada a la calidad de la información que se tiene del transformador, es por ello que en la primera etapa del diagnóstico, durante la recolección de información, se deberá tener especial cautela con aquellos transformadores sometidos a procesos de rebobinados, tratamientos de regeneración, desgasificación y/o filtrado del aceite o con síntomas de defectos internos.
Se definen como parámetros de entradas básicos:
La potencia del equipo (MVA)
El tiempo en servicio (años) y
El contenido de 2FAL disuelto en aceite en ppm
En la siguiente etapa de análisis, se procede a calcular el grado de polimerización del papel a partir del contenido en furanos (ecuación 5.4) y a comparar los resultados obtenidos de 2FAL con los valores de referencia de la respectiva población. Del primer análisis se obtendrá la vida remanente del papel y del segundo la probabilidad de fallo del equipo.
Capítulo 7 Sistema de diagnóstico del papel
En la siguiente etapa de análisis, se procede a calcular el grado de polimerización del papel a partir del contenido en furanos (ecuación 5.4) y a comparar los resultados obtenidos de 2FAL con los valores de referencia de la respectiva población. Del primer análisis se obtendrá la vida remanente del papel y del segundo la probabilidad de fallo del equipo, ver Figura 7.4.
Capítulo 8 Conclusiones
Conclusiones
En este capítulo se presentan las conclusiones generales obtenidas en la tesis doctoral. Además, se resumen las principales aportaciones del trabajo, así como las futuras líneas de investigación a las que podría dar lugar. Finalmente se relacionan las publicaciones que hasta el momento se han derivado de las investigaciones realizadas durante el desarrollo de la tesis, así como los proyectos de investigación que han financiado su desarrollo.
8.1 Conclusiones generales de la tesis
En esta tesis doctoral se ha llevado a cabo un estudio sobre los procesos de envejecimiento de los aislamientos sólidos de los transformadores. Las conclusiones de las distintas partes de la tesis se enumeran a continuación
Conclusiones relativas al estudio experimental
Las conclusiones extraídas respecto al estudio experimental de la tesis son las siguientes:
La metodología experimental adoptada en la tesis es adecuada y los resultados
obtenidos son útiles para investigar el proceso de envejecimiento de los transformadores y su modelado.
Capítulo 8 Concluisiones
significativas. Estas diferencias pueden deberse a contaminación de las muestras durante el proceso o a las condiciones ambientales que fueron variables.
Otro aspecto crítico fue la distribución de las muestras en el interior de la estufa de envejecimiento. Es importante evitar la colocación de viales en las zonas de la estufa que están situadas cerca de las resistencias de calentamiento.
La humedad de las muestras de papel varía a lo largo del proceso de envejecimiento, pero no de manera muy significativa.
La repetitividad de las medidas realizadas sobre muestras gemelas fue
adecuada, tanto en las medidas del DP como en las medidas de los marcadores en el aceite.
Conclusiones sobre el modelo de envejecimiento
Las conclusiones extraídas respecto al modelado del grado de polimerización en base a las condiciones de operación del transformador y determinación de la vida remanente son las siguientes:
El proceso de envejecimiento del papel aislante se puede ajustar a un modelo
de orden 0, como han propuesto varios autores y como también se ha hecho en esta tesis.
Los parámetros del modelo dependen de la temperatura, pero también de otros
factores como son la humedad y el contenido en oxígeno del aislamiento. Es importante tener en cuenta estas dependencias para desarrollar un modelo que presente una cierta precisión
Los ajustes obtenidos al ajustar los datos a un modelo de orden 0 resultaron en ocasiones mejorables, mientras que los ajustes a un modelo de orden 1 fueron más adecuados.
El análisis de los resultados experimentales muestra que la tasa de reacción del envejecimiento no es constante, sino que presenta una primera zona en la que la tasa de envejecimiento es más abrupta y otra en la que es más suave.
Capítulo 8 Conclusiones
El análisis de la cinética del envejecimiento permite obtener una fórmula para
la estimación de la expectativa de vida de un transformador en función de las condiciones de operación.
Conclusiones sobre el modelo de furanos
Las conclusiones extraídas respecto al modelado del grado de polimerización en base a la concentración de 2FAL en el aceite son las siguientes:
Existe una buena correlación entre la concentración de 2FAL en el aceite y el
grado de polimerización en todos los ensayos realizados.
También existe una correlación entre el contenido de 2FAL y la humedad. Esta
correlación también se observa al analizar los datos históricos de transformadores en servicio de los que se dispone.
El modelado del DP del papel a partir de la concentración de 2FAL consigue estimaciones más adecuadas si se tiene en cuenta la concentración de humedad del papel. Esta variable se puede caracterizar en transformadores en servicio mediante las técnicas basadas en la medida de la respuesta dieléctrica del aislamiento sólido.
No tener en cuenta la relación entre la tasa de generación de 2FAL y la humedad
podría conducir a interpretaciones erróneas de este marcador en transformadores muy húmedos.
Conclusiones sobre el estudio estadístico
Las conclusiones extraídas respecto al estudio estadístico son las siguientes:
Es interesante tener en cuenta los valores típicos de unidades similares a la hora de interpretar las concentraciones de compuestos furánicos encontradas en un transformador.
Esta práctica es habitual en el análisis de los gases disueltos en el aceite pero hasta el momento no existían unos valores de percentiles clasificados por poblaciones de transformadores como los propuestos en esta tesis.
Capítulo 8 Concluisiones
Se ha observado que existen claras diferencias entre los valores típicos de furanos encontrados en transformadores de distintas características.
Transformadores de pequeñas potencias y niveles de tensión presentan
generalmente concentraciones muy altas de 2FAL en el aceite. Este hecho se debe probablemente a las políticas de explotación y mantenimiento aplicados a estos equipos.
8.2 Aportaciones originales
A continuación, se resumen las principales aportaciones obtenidas en el desarrollo de esta tesis:
Se ha analizado de manera experimental el envejecimiento de los aislamientos
celulósicos de transformadores cuando estos están sometidos a temperatura y humedad, pero teniendo también en cuenta otros factores como son la presencia de cobre y de oxígeno.
Se ha realizado un análisis global del proceso de envejecimiento, que incluye el estudio de la evolución del grado de polimerización del papel, la humedad y los compuestos furánicos en distintas condiciones.
Se ha obtenido un modelo de envejecimiento del papel, basado en la ecuación
del Ekenstam, y en el que se tiene en cuenta el efecto de la humedad y de la temperatura sobre la pérdida de vida del papel. Al estar este modelo basado en ensayos experimentales en los que el cobre estaba presente, este modelo podría obtener estimaciones más realistas del grado de polimerización que los propuestos por otros autores.
Se ha desarrollado un modelo de estimación del DP a partir de la medida de la
concentración de 2FAL en el aceite. Este modelo es totalmente novedoso al tener en cuenta que la presencia de altas concentraciones de humedad en el papel da lugar a un aumento significativo de la tasa de generación de 2FAL. Se ha realizado un estadístico muy detallado, gracias al cual es posible evaluar
Capítulo 8 Conclusiones
a la que pertenece. Se han obtenido valores de percentiles para la concentración de 2FAL, en base a factores como la potencia del transformador, su nivel de tensión, edad, aplicación, modo de refrigeración etc. Esta clasificación, basada en lo que habitualmente se hace con los niveles de gases disueltos en el aceite es totalmente novedosa y no existe a día de hoy otra similar en la literatura científica.
Se ha propuesto un nuevo esquema de evaluación de la vida remanente de los
transformadores, basado en el análisis del estado del transformador desde tres puntos de vista: el modelado del DP de acuerdo a las condiciones de explotación del equipo, la estimación de su estado en base al contenido en furanos medido en el aceite y el análisis estadístico de sus marcadores y determinación del estado en base a la comparación con unidades similares.