ANALISIS DE GASES DISUELTOS EN ACEITE PARA EL MANTENIMIENTO PREVENTIVO A TRANSFORMADORES DE POTENCIA MEDIANTE LA IMPLEMENTACION DE SOFTWARE

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA

MECÁNICA Y EL

É

CTRICA

UNIDAD ZACATENCO

ANÁLISIS DE GASES DISUELTOS EN ACEITE PARA EL

MANTENIMIENTO PREVENTIVO A TRANSFORMADORES DE

POTENCIA MEDIANTE LA IMPLEMENTACIÓN DE SOFTWARE

“QUE PARA OBTENER EL TÍTULO

DE INGENIERO ELECTRICISTA”.

PRESENTAN:

CARRERA GÓMEZ ARTURO.

ASESOR:

M.en.C. PUENTE NAVARRETE OSCAR LUIS.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ÍNDICE

ÍNDICE DE TABLAS ………. 6

ÍNDICE DE FIGURAS ……….. 8

GLOSARIO ………. 9

OBJETIVO GENERAL………….. 10

OBJETIVO ESPECÍFICO……….. 10

JUSTIFICACIÓN…………. 10

INTRODUCCIÓN………… 11

CAPITULO 1: GENERALIDADES DEL TRANSFORMADOR………. 12

1.1 Introducción ………..………... 12

1.2 Mantenimiento preventivo, correctivo y predictivo a transformadores …..……….….. 12

1.3 Análisis de gases disueltos en líquidos aislantes de aceite mineral ………...……….. 13

1.4 Gases de fallas ……….………. 13

CAPITULO 2: MÉTODOS DE ANÁLISIS DE GASES DISUELTOS EN EL ACEITE DEL TRANSFORMADOR……… 18

2.1 Introducción ………..………... 18

2.2 Metodología …..……….………... 19

2.3 Métodos de interpretación DGA ………...……….. 19

2.4 Método de la relación de Roger………..…. 20

2.4.1 Estudio de la técnica de las relaciones de gases ………... 21

2.5 Método de la relación IEC …..……….………. 22

2.6 Método de la relación de Dornenburg ………...………..….. 24

2.7 Método Triángulo Duval ……….. 27

2.7.1 1Diseño del Triángulo de Duval mediante coordenadas rectangulares ………... 31

2.7.2 Coordinación de las zonas de falla en el Triángulo de Duval …..……….………. 31

2.7.3 Determinación de la falla en dos polígonos del Triángulo de Duval ……….… 32

2.8 Método del nomograma logarítmico……… 33

CAPITULO 3:

APLICACIÓN DEL MÉTODO DE ROGER MEDIANTE SOFTWARE DE

MATLAB ………. 38

3.1 Introducción………..………... 18

3.2 Caso de estudio para el transformador de 40 MVA por el método de Roger ………. 19

3.3 Diagrama de flujo para el método de Roger ……….. 19

3.4 Diagnóstico para el transformador de 40 MVA en la sexta prueba y año de 2000………… 20

3.5 Diagnóstico de fallo ……….. 21

4.1 Introducción………..………... 47

4.2 Caso de estudio para el transformador de 40 MVA por el método del Triángulo de Duval... 49

4.3 Diagrama de flujo para el método del Triángulo de Duval ……….. 49

CAPITULO 5: APLICACIÓN DEL MÉTODO DE LA RELACIÓN IEC MEDIANTE SOFTWARE DE MATLAB ……….……… 53

5.1 Introducción………..………... 53

5.2 Caso de estudio para el transformador de 40 MVA por el método de la relación IEC……. 55

5.3 Diagrama de flujo para el método de la relación IEC ………..……….. 56

5.4 Estudio económico de análisis de gases disueltos en el aceite……… 58

(ANEXO 1) SCRIPT DE MATLAB POR EL MÉTODO DE RELACIÓN IEC……… 59

(ANEXO 2) MANUAL DE USO PARA EJECUTAR EL PROGRAMA DE MÉTODOS DE ANÁLISIS DE GASES DISUELTOS EN EL ACEITE……… 102

(ANEXO 3) MANUAL DE USO PARA EL MÉTODO DE LA RELACIÓN DE ROGER……... 104

(ANEXO 4) MANUAL DE USO PARA EL MÉTODO DEL TRIÁNGULO DE DUVAL………. 107

(ANEXO 5) MANUAL DE USO PARA EL MÉTODO DE LA RELACIÓN IEC………. 108

CONCLUSIONES……….. 110

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 1.1 Gases de falla presente……… 14

TABLA 1.2 Fórmula estructural del aceite mineral y de los gases de falla……… 15

TABLA 1.3 Efecto corona en aceite………..……….. 16

TABLA 1.4 Pirólisis en aceite ………... 16

TABLA 1.5 Arqueo en aceite ……… 17

TABLA 1.6 Pirólisis de la celulosa ………...………..……… 17

TABLA 2.1 Conjunto de datos utilizados en el análisis ……… 19

TABLA 2.2 Relación de códigos de gas ………... 20

TABLA 2.3 Relación de códigos de Roger …..……….……….. 20

TABLA 2.4 Clasificación basada en códigos de relación de Roger ……….……….. 21

TABLA 2.5 Códigos de relación IEC………. 23

TABLA 2.6 Clasificación basada en códigos relación IEC ………... 23

TABLA 2.7 Concentración de L1 método del coeficiente Dornenburg ……… 25

TABLA 2.8 Diagnóstico de fallos para el método de la Relación Dornenburg ……….. 26

TABLA 2.9 L1 límites y tasa de generación de gas ………..……… 27

TABLA 2.10 Tipos de fallas en el Triángulo de Duval ………... 30

TABLA 2.11 Agrupación para el código del tipo de fallas ………... 35

TABLA 2.12 Análisis de resultados para cada tipo de fallas ……….. 36

TABLA 2.13 Comparación del valor de cada método de precisión ……… 37

TABLA 3.1 L1 Relación de códigos de gas…………... 38

TABLA 3.2 Relación de códigos de Roger …..……….………... 38

TABLA 3.3 Clasificación basada en códigos de relación de Roger ..……….…….… 39

TABLA 3.4 Cromatografía de gases disueltos en el transformador de 40 MVA ……… 40

TABLA 3.5 Resultado de la relación de gases del transformador de 40 MVA de acuerdo a la tabla 3.1 ………... 41

TABLA 3.7 Método de Rogers determinación de los códigos de fallas en la sexta

prueba del transformador ……… 44

TABLA 5.1 Relación de gases IEC ………... 53

TABLA 5.2 Códigos de relación IEC ………. 53

TABLA 5.3 Clasificación basada en códigos relación IEC ………... 54

TABLA 5.4 Resultado de la relación de gases del transformador de 40 MVA de acuerdo a la tabla 5.1 ……….. 55

ÍNDICE DE FIGURAS

FIG 2 Tasas comparativas de evolución de gases del aceite como una función de energía 22

FIG 2.1 Método de Dornenburg ……….………. 24

FIG 2.2 Método del Triángulo de Duval ………..………... 28

FIG 2.3 Ejemplo de un punto de muestreo en triángulo ……… 29

FIG 2.4 Diseño de un Triángulo de Duval ………... 31

FIG 2.5 Zona de falla diferente dentro del triángulo ……….. 32

FIG 2.6 Ejemplo de un punto fuera de un rango ……… 32

FIG 2.7 Diagrama Nomograma Logarítmico ………... 33

FIG 2.8 Diagnóstico de Gases Clave ……….. 34

FIG 3.1 Comparación de las tablas 3.5 y 3.6 de los códigos de fallas del transformado con los resultados del script de Matlab ………. 43

FIG 3.2 Resultado en Matlab determinación de códigos de fallas en la sexta prueba del transformador comparándola con la tabla 3.7 ………... 44

FIG 3.3 Conexión de terminal flojo, carbonizado ………... 45

FIG 3.4 Depósitos carbonosos sobre el terminal………... 46

FIG 3.5 Vista de la conexión entre el cambiador y el núcleo……… 46

FIG 4.1 Cromatografía de gases……….…... 47

FIG 4.2 Resultados obtenidos para el Triangulo Duval ……… 48

FIG 4.3 Resultados obtenidos del Script para el Triángulo Duval ……….………. 50

FIG 4.4 Trazo de la coordenadas porcentuales del Script para el Triángulo Duval………….. 51

FIG 4.5 Comparación del Triángulo de Duval con el script de Matlab ……..……….. 52

FIG 5.1 Cromatografía de gases………..…... 55

FIG 5.2 Comparación de las tablas 5.4 y 5.5 de los códigos de fallas del transformador con los resultados del script de Matlab ……… 57

GLOSARIO

Aceite Aislante.- Líquido contenido en la mayoría de los transformadores y es un subproducto de la destilación del petróleo.

Arco eléctrico.- Es la descarga eléctrica que se forma entre dos condiciones que provocan la ruptura.

Coordenadas Rectangulares.- Las

coordenadas cartesianas o coordenadas

rectangulares, son un ejempl

espacios

euclidianos,

Descarga Corona.- Es un fenómeno eléctrico que se produce en los

entre sí que se cortan en un punto origen.

Cromatografía De Gases.-

Es un conjunto de técnicas que permiten identificar, separar

y determinar compuestos químicos en mezclas complejas.

Descarga Parcial.- Es una ruptura dieléctrica localizada en una pequeña región de un sistema sólido o líquido de aislamiento eléctrico, sometido a condiciones de estrés de alta tensión que no puentea el espacio entre dos conductores. Puede tener lugar dentro del aislamiento o ser adyacente al conductor.

de

IEC.- Es una organización de

y se manifiesta en forma de halo luminoso a su alrededor, al igual que un lugar medio gaseoso alrededor de conductores alejados.

Defecto térmico.- Descarga parcial o disruptiva a través del aislamiento.

Defecto con daño.- Defecto que requiere acciones de reparación o sustitución del punto del defecto.

Grasas Saturadas.- Ácidos orgánicos, que se encuentran presentes en las grasas, raramente libres, y casi siempre esterificando al glicerol y eventualmente a otros alcoholes. Son generalmente de cadena lineal y tienen un número par de átomos de carbono.

relacionadas. Numerosas

Lógica Difusa.- Es una extensión de la

(normas ISO/IEC).

fundamentada en la teoría de transferencia (que tomará cualquiera de los valores reales comprendidos en el intervalo [0,1]) la que determine el grado de pertenencia de un elemento a un conjunto.

Matlab.- (abreviatura de MATrix LABoratory, "laboratorio de matrices") es un software matemático que ofrece un

Pirólisis.- La

(IDE) con un lenguaje de programación propio (lenguaje M).

Pirólisis (del

Polígonos.- En

y todo tipo de materiales, excepto metales y vidrios, causada por el calentamiento en ausencia de oxígeno.

ANÁLISIS DE GASES DISUELTOS EN ACEITE PARA EL

MANTENIMIENTO PREVENTIVO A TRANSFORMADORES DE

POTENCIA MEDIANTE LA IMPLEMENTACIÓN DE SOFTWARE

OBJETIVO GENERAL

Impedir y evitar las fallas futuras en el transformador durante el periodo de su

vida útil.

La técnica de mantenimiento debe necesariamente desarrollarse bajo el

concepto de disminuir los tiempos de intervención del equipo.

OBJETIVO ESPECÍFICO

Desarrollar los elementos necesarios para el mantenimiento preventivo a los

transformadores con ayuda de la implementación de software aplicados a los

métodos del análisis de gas disuelto en aceite DGA.

JUSTIFICACIÓN

Una de las fallas en los transformadores es causada por falla de aislamiento, el

aislamiento es afectado por envejecimiento, humedad, polvo, condiciones ambientales.

La gran mayoría de los transformadores de potencia, son construidos del tipo

sumergidos en aceite dieléctrico, característica que hace, que estas máquinas seán

fáciles de monitorear y diagnosticar su operación.

INTRODUCCIÓN

Los transformadores son utilizados en una gran variedad de lugares, van desde

la industria más moderna y grande, hasta la casa o el cargador de un celular

utilizado a diario.

El uso de los transformadores en el campo doméstico como en el industrial,

cobran gran importancia ya que con ellos podemos cambiar la amplitud del voltaje,

aumentándola para ser más económica la transmisión y luego disminuyéndola

para una operación más segura en los equipos.

CAPÍTULO

1: GENERALIDADES DEL TRANSFORMADOR

1.1 Introducción

Hoy en día se requiere transportar grandes cantidades de fluido eléctrico,

desde las fuentes de generación hasta los centros de consumo. Esta acción no sería

concebible sin el desarrollo de ciertos equipos eléctricos como es el caso

característico de los transformadores.

Conforme la demanda eléctrica iba en aumento, la industria eléctrica también

fue teniendo un mayor crecimiento; luego entonces, la dificultad de trasladar este tipo

de energía de un lugar a otro, fue haciéndose más evidente, pues en sus principios, se

generaba corriente directa a baja tensión para alimentar los circuitos de alumbrado y

de fuerza motriz; esto hacía sumamente ineficiente la transmisión de grandes

bloques de energía.

1.2 Mantenimiento preventivo, correctivo y predictivo a transformadores.

El mantenimiento preventivo al transformador es una actividad que implica

reparación y reemplazo de piezas que tiene carácter preventivo, ya que en función de

las condiciones del equipo o de ciertos parámetros se efectúan las reparaciones con la

intención de anticiparse y prevenir daños mayores que afecten a la disponibilidad del

equipo.

El mantenimiento correctivo es el que debe evitarse por los grandes costos que

representa, permite operar al equipo hasta que la falla ocurra antes de su reparación o

sustitución, ocurre cuando no hay planeación y control.

Este tipo de mantenimiento implica cargas de trabajo no programadas,

ocasionando interrupciones del servicio.

El mantenimiento correctivo impide el diagnóstico exacto de las causas que

provocaron la falla, las cuales pueden ser por abandono, desconocimiento del equipo,

desgaste natural, reportes no atendidos para su reparación, maltrato, etc.

Los mantenimientos predictivos se clasifican de acuerdo a lo siguiente:

• Análisis Cromatográfico.

• Análisis físico-químicos.

• Inspección exterior.

• Medición de potencia.

• Medición de voltajes.

• Medición de corrientes.

1

1.3 Análisis de gases disueltos en líquidos aislantes de aceite mineral

Los

materiales aislantes

dentro de los transformadores y equipos

relacionados se descomponen para liberar gases dentro de la unidad. La distribución

de estos gases puede ser relacionada al tipo de falla eléctrica y la rapidez de

generación del gas puede indicar la severidad de la falla. La identificación de los gases

que están siendo generados por una unidad en particular puede ser información muy

útil en cualquier programa de mantenimiento preventivo. En este capítulo se tratarán

las bases fundamentales de estas técnicas pero solo para aquellos líquidos aislantes

como el aceite mineral.

Las ventajas obvias que el análisis de gases puede proporcionar son:

1. Aviso anticipado del desarrollo de fallas.

2. Determinar el uso incorrecto de las unidades

3. Revisión del estado de unidades nuevas y reparadas

4. Programación oportuna de reparaciones

5. Monitoreo de unidades con sobrecarga

En este capitulo tratará de los orígenes de los gases de falla y sus métodos para la

detección, interpretación de sus resultados y filosofías en el uso de estas técnicas.

1.4 Gases de falla

El origen de los gases de falla puede ser dividido en tres grandes categorías:

Descarga corona

o

descargas parciales

,

calentamiento térmico

y

arqueos.

Una lista parcial de los gases de falla que pueden ser encontrados en una unidad

es mostrada en los siguientes tres grupos:

1.-Hidrocarburos.

•

Metano

•

Etano

•

Etileno

•

Acetileno

•

Hidrogeno

2.-Óxidos de carbono

•

Monóxido de carbono

•

Dióxido de carbono

3.-Gases que no son de falla

•

Nitrógeno

•

Oxígeno

Estos gases se acumulan en el aceite así como en la cubierta para gases de

unidades con un espacio libre por encima del aceite como resultado de varias fallas.

Los gases de falla pueden ser clasificados por el tipo de material que está involucrado

y el tipo de falla presente. Según se indican en la tabla 1.1

TABLA 1.1 Gases de falla presentes

1.- DESCARGA CORONA a) aceite

b) celulosa ,

2.- CALENTAMIENTO TÈRMICO a) aceite

Baja temperatura ,

Alta temperatura , , (

b) celulosa

Baja temperatura (CO)

Alta temperatura CO( )

Los líquidos aislantes de aceite mineral están compuestos esencialmente de

hidrocarburos saturados llamados parafinas tabla 1.2, cuya fórmula molecular es

con “n” en el rango de 20 a 40. El material aislante celulósico es un polímero

cuya fórmula general es (

) con “n” en el rango de 300 a 750.

TABLA 1.2 Fórmula estructural del aceite mineral y de los gases de falla.

ACEITE MINERAL H H H H H H H H -C-C-C-C-C-C-C-C-H

H H H H H H H H HIDRÒGENO

H-H METANO

H H--C-H

H

ETANO

H H H--C-C-H

H H ETILENO

H H C=C H H

ACETILENO CH Ξ CH

DIÒXIDO DE CARBONO O=C=O

MONÒXIDO DE CARBONO C=O CO

OXÌGENO

O=O NITRÒGENO

Las tablas 1.3, 1.4, 1.5 y 1.6 ilustran el proceso que ocurre con la descarga

corona,

pirólisis

y arqueos en aceite y la

pirólisis

de la celulosa respectivamente.

TABLA 1.3 Efecto corona en aceite.

H H H H H

-C-C-C-C-C-H

H H H H H

88 %

1 %

CO

1 %

6 %

1 %

0.1%

0.2 %

TABLA 1.4 Pirólisis en aceite.

H H H H H

-C-C-C-C-C-H

H H H H H

16 %

vestigios

CO

vestigios

TABLA 1.5 Arqueo en aceite.

H H H H H

-C-C-C-C-C-H

H H H H H

39 %

2 %

CO

4 %

10 %

7 %

6 %

35 %

TABLA 1.6 Pirólisis de la celulosa.

CO

(

)n

n= 300.750

9 %

25 %

CO

50 %

CAPÍTULO 2: MÉTODOS DE ANÁLISIS DE GASES DISUELTOS EN EL ACEITE

DEL TRANSFORMADOR

2.1 Introducción

El Análisis de Gases disueltos en aceite (DGA) es un tema delicado

y técnica fiable para la detección de fallas incipientes

en condiciones dentro de los transformadores sumergidos.

La presencia de

determinados gases es la clave para controlar y cuantificar.

Existe un

número de métodos desarrollados para el análisis de estos gases y

la interpretación de su significado: Gas clave, método de Roger,

método de Dornenburg,

Nomograma logarítmico, relación IEC y

Triángulo de Duval. Este trabajo investiga la exactitud y la coherencia

de estos métodos en la interpretación de la condición del transformador.

La evaluación se lleva a cabo en los datos obtenidos del análisis de gases disueltos en

aceite.

El aspecto más importante del análisis de los gases de culpa, es el diagnóstico

correcto de las fallas que generan los gases detectados.

En la actualidad existen varios métodos desarrollados para hacer la

interpretación del tipo de falla de los datos de gases disueltos.

En este trabajo, los seis métodos de interpretación de los gases de culpa son

investigados y comparados. El estudio fue realizado para evaluar la

Los gases clave considerados son: Hidrógeno, Metano, Etano, Etileno y

Acetileno.

Los aceites minerales son mezclas de hidrocarburos de diversas

moléculas. Están compuestos esencialmente de

grasas saturadas

hidrocarburos llamados parafinas cuya fórmula general molecular

es

, con n el rango de 20 a 40. Con el uso de

transformadores, el aceite actúa como un medio dieléctrico y también como un

agente de transferencia de calor. El desglose de los materiales aislantes eléctricos

y componentes relacionados con el interior del transformador

liberan gases dentro de la unidad. La distribución de estos gases

puede estar relacionada con el tipo de fallo eléctrico, y la tasa de generación de gas

puede indicar la gravedad de la falla.

La identidad de los gases que se generan por una particular

precisión de cada método en la predicción de la falla y la

la consistencia de cada método.

2.2 Metodología

Los seis métodos son probados para interpretar 92 conjuntos de datos de 5

gases de culpa. Estos cinco gases principales son

,

,

,

y

. La Tabla 2.1 muestra el conjunto de datos utilizados en este

papel.

TABLA 2.1 Conjunto de datos utilizados en el análisis.

TIPO DE FALLA FALLAS DE TIPO

CÓDIGO NÚMERO DE CASOS Falla térmica a bajas

temperaturas 10

Sobrecalentamiento y

chispas 33

Arco 22

Descargas parciales y efecto

corona 14

Normal 13

2.3 Métodos de interpretación del análisis de gas disuelto en aceite DGA.

La composición de estos gases depende del tipo de falla. Por medio de análisis

de gases disueltos en aceite (DGA), es posible distinguir fallas, como las descargas

parciales, sobrecalentamiento, y el arco en una gran variedad de aceite de llenado

en el equipo. Al igual que en un análisis de sangre o un examen del escáner

del cuerpo humano, la DGA puede dar un diagnóstico precoz y aumentar la

las posibilidades de encontrar la cura adecuada.

Chu, D. and A. Lux, On-line monitoring of power transformers and components: a review of key parameters. Electrical Insulation Conference and Electrical Manufacturing & Coil Winding Conference, 1999. Proceedings, 1999: p. 669-675.

3

2.4 Método de la relación de Roger

El método de Roger, utiliza cuatro relaciones de gas:

,

,

,

. El diagnóstico de fallos se logra a través de un esquema

simple de codificación basado en rangos de las proporciones, como se muestra en las

tablas 2.2 y 2.3.

TABLA 2.2 Relación de códigos de gas[4]

RELACIONES DE GAS

RELACIÓN DE CÒDIGOS

/

i

j

k

l

TABLA 2.3 Relación de códigos de Roger [4]

RELACIÒN DE CÒDIGOS

RANGOS CÒDIGOS

i <=0.1 >0.1, <1.0 >=1.0, <3.0 >=3.0 5 0 1 2 j <1.0 >=1.0 0 1 k <1.0 >=1.0, <3.0 >=3.0 0 1 2 l <.5 >=0.5, <3.0 >=3.0 0 1 2

4 Rogers R.R. “IEEE and IEC codes to interpret incipient faults in transformers, using gas in oil

analysis”, IEEE Trans. EI, Vol EI-13, No. 5, pp. 349-354, October 1978.

La combinación de la codificación ofrece 12 tipos diferentes de fallas en el

transformador. El tipo de fallos basado en el código es el que

se muestra en la tabla 2.4.

TABLA 2.4 Clasificación basada en códigos de relación de Roger [4]

i j k l DIAGNÒSTICO

0 0 0 0 Deterioro normal

5 0 0 0 Descarga parcial

1-2 0 0 0 Sobrecalentamiento

ligero < 150 ºC

1-2 1 0 0 Sobrecalentamiento

150 ºC-200 ºC

0 1 0 0 Sobrecalentamiento

200 ºC-300 ºC

0 0 1 0 Sobrecalentamiento

de conductores

1 0 1 0 Corrientes de

circulación

1 0 2 0 Núcleo y el tanque

recalentados en uniones

0 0 0 1 Descarga eléctrica

sin flujo de corriente

0 0 1-2 1-2 Arqueo con alto

flujo de corriente

0 0 2 2 Continúa

provocando a los potenciales

flotantes

5 0 0 1-2 Descargas

parciales con seguimiento

2.4.1 Estudio de la técnica de las relaciones de gases

Las consideraciones anteriores condujeron a la elección de 4 relaciones para

los diagnósticos de fallos, basados en el orden dado como se muestra en la figura 2.

Es decir Metano/Hidrogeno, Etano/ Metano, Etileno/Etano y Acetileno/ Etileno.

cero. Las proporciones se eligen de modo que una serie de cuatro ceros indica un

funcionamiento satisfactorio del transformador.

Los códigos de proporciones de gases se muestran en la tabla 2.3 y 2.4 el uso

del código facilita la programación de un ordenador para proporcionar un diagnostico

de fallos directamente desde una base de datos de cromatografía de gases.

Los esquemas de interpretación se resumieron en un documento de estudio en

el laboratorio de CIGRE en 1975, fue un escrito desarrollado por Duval, con el fin de

establecer la identificación de las fallas reales, se evaluó cien conjuntos de los análisis

de los transformadores con fallas conocidas.

Los resultados de trabajo de laboratorio fueron proporcionados para evaluar las

temperaturas probables en el cual las proporciones indican un cambio significativo. A

luz de estos resultados y otras evaluaciones teóricas, los valores significativos

procedieron al cambio de las relaciones de gases, tanto para fallas eléctricas y

térmicas y fueron modificadas. Debido a que la relación del Etano/ Metano solo indica

un rango de temperatura limitada de descomposición.

FIG 2. Tasas comparativas de evolución de gases del aceite como una función de energía

2.5 Método de la relación IEC

Este método se originó del método de coeficiente de Roger,

excepto que la relación

fue eliminada, ya que sólo

se muestra en la tabla 2.4. Las fallas se dividen en nueve diferentes tipos que se

enumeran en la tabla 2.5

_.

TABLA 2.5 Códigos de relación IEC 5. RELACIÒN

DE CÒDIGOS

RANGOS CÒDIGOS

l <0.1 0.1, -1.0 1.0, -3.0 >3.0 0 1 1 2 i <0.1 0.1, -1.0 1.0, -3.0 >3.0 1 0 2 2 k <0.1 0.1, -1.0 1.0-3.0 >3.0 0 0 1 2

TABLA 2.6 Clasificación basada en códigos de relación IEC5

.

l i k CARACTERÌSTICAS

DE LA FALLA

0

0

0

normal

*

1

0

baja densidad de energía

1

1

0

alta densidad de energía

1*

2

0

1-2

Descarga en baja energía chispas

continuas

1

0

2

energía con flujo de energía atraves de el

0

0

1

<150 º C

0

2

0

150 ºC -300ºc

0

2

1

300 ºC -700ºC

0

2

2

>700 ºC

2.6 Método de la relación de Dornenburg

Este método utiliza la concentración de gas en relación de

,

,

,

. El valor de los gases en un primer momento debe superar la

concentración de L1 a determinar si realmente hay un problema con la unidad y luego

si hay suficiente generación de cada gas para la relación análisis que se aplica. La

tabla 2.7 muestra los gases principales y su concentración L1.

FIG 2.1 Método de Dornenburg en ppm

C57.104.1991, I., IEEE Guide for Interpretation of Gases Generated in Oil-Immersed Transformer, I. The Institute of

TABLA 2.7 Concentración de L1 método del coeficiente Dornenburg 6

De acuerdo con el estándar IEEEC 57.104-1991, el

procedimiento para diagnosticar fallas con el cociente de Doernenburg

es el siguiente:

Paso 1. Las concentraciones de gases se obtienen mediante la extracción del

los gases y los separa por

cromatografía de gases.

Paso 2. Si al menos una de las concentraciones de gas (en ppm) para

,

,

,

superan el doble de los valores

para limitar

L1 (ver tabla 2.7) y uno de los otros tres

gases de efecto supera los valores límite para la L1, la unidad es

considera defectuoso, proceda al Paso 3.

Paso 3. Determinar la validez del procedimiento de relación: Si por lo menos

uno de los gases en cada relación

, / ,

/

,

/

, y

/

, L1 excede el límite, el procedimiento de relación es

válida. De lo contrario, las relaciones son no significativas y la unidad debe volver a

muestrarse e investigado por procedimientos alternativos.

GAS CLAVE CONCENTRACIÒN L1 (ppm)

Hidrógeno

(

Metano

Monóxido de

Carbono (CO)

Acetileno

)

Etileno

Etano

100

120

350

35

50

Paso 4. Suponiendo que el análisis de la relación es válida, cada una

relación de los sucesivos se compara con los valores obtenidos

en la tabla 2.8, en el orden de la relación de

, / ,

/

,

/

y

/

.

Paso 5. Si todas las relaciones de éxito de una falla en específico se

encuentran dentro de los valores en la tabla 2.8, el diagnóstico sugerido es válido.

Tabla 2.8 Diagnóstico de fallos para el método de la Relación Dornenburg7

DIAGNOSTICO DE FALLAS SUGERIDAS RELACION 1 (R1) FRAGMENTOS DE GAS EN EL

ACEITE

RELACION 2 (R2)

FRAGMENTOS DE GAS EN EL ACEITE

RELACION 3 (R3)

/

FRAGMENTOS DE GAS EN EL

ACEITE

RELACION 4 (R4)

FRAGMENTOS DE GAS EN EL

ACEITE 1.Descomposicion

térmica _{>1.0 >1.0 <0.75 <1.0}

<0.3 <0.1 >0.4 >0.2

2.- Corona de

baja intensidad PD _{<0.1 <0.01} significativa No

No

significativas _{<0.3 <0.1 >0.4 >0.2}

3.-Arco de baja

intensidad PD >1.0 >0.01 >0.75 >1.0 >0.3 >0.1 <0.4 <0.2

C57.104.1991, I., IEEE Guide for Interpretation of Gases Generated in Oil-Immersed Transformer, I. The Institute of

2.7 Método del Triángulo de

Duval

El método del triángulo Duval es un diagnóstico para aceite aislado en

equipos de alta tensión, principalmente en transformadores, fue desarrollado por

Michel Duval en 1974. Se basa en el uso de 3 gases de hidrocarburos (CH

, C

H

y

C

H

M. Duval desarrolló este método en la década de 1960,

para determinar si existe un problema, al menos uno de los gases de hidrocarburos o

de hidrógeno debe ser a nivel o por encima de L1 y la tasa de generación de gas es

por lo menos en el

G2.

El nivel de L1 y

la tasa de generación de gas para este método se muestran en la tabla 2.9.

) correspondientes al aumento de los niveles de energía de formación de gases

en los transformadores en servicio. Este método ha demostrado ser preciso y confiable

durante muchos años y ahora está ganando más popularidad. Una ventaja de este

método es que proporciona siempre un diagnóstico, con un porcentaje bajo de error en

el resultado. El método del Triàngulo de Duval es especial, ya que el diagnóstico de

fallas se realiza sobre la base de visualización de la ubicación de los gases disueltos

en el aceite en un mapa triangular. El método del triángulo se indica en la figura 2.2.

8

TABLA 2.9 L1 límites y tasa de generación de gas GAS LÌMITES G1 LÌMITES

(ppm por mes) (ppm por mes) G2 LÌMITES

100 10 50

75 8 38

3 3 3

75 8 38

75 8 38

CO 700 70 350

7000 700 3500

Una vez que el problema se ha determinado, calcular el importe total

acumulado de los tres gases (CH

, C

H

y C

H

FIST3-31, Facilities Instructions, Standards and Techniques Volume 3-31 Transformer Diagnostics. 2003, Bureu of

Reclamation Hydroelectric Research and Technical Services Group Denver. p. 5-13.

FIG 2.2 Método del Triángulo de Duval. 9

T3= Defecto térmico, t >700 ºC

.

=

………..1

=

…………2

=

………3

DP= Descargas parciales

DI= Descargas de baja energía

D2= Descargas de alta energía

T1= Defecto térmico, t< 300 º C

T2=Defecto térmico ,300 ºC < t <700 ºC

10

En general, hay tres tipos de fallas que se pueden detectar, es decir, parcial,

alta y baja energía de arco (

falla eléctrica

) y caliente manchas de distintos rangos de

temperatura (

falla térmica

). Estos tipos de fallas se determinan en 6 zonas de fallas

individuales mencionado en la Tabla 2.10 (DP, D1, D2, T1, T2 o T3), una zona

intermedia DT se ha atribuido a las mezclas de fallas eléctricas y térmicas en el

transformador. Puesto que ninguna región está designada para la condición normal de

envejecimiento, descuidado. La aplicación del triangulo de Duval se traducirá en el

diagnóstico de cualquiera de uno de los defectos mencionados. Para evitar este

problema, los gases disueltos deben ser evaluados para su normalidad antes de su

interpretación utilizando el triangulo de Duval. Los tres lados del Triángulo se expresan

en

coordenadas triangulares

(P1, P2, P3) representan las proporciones relativas de

CH

, C

H

y C

H

, de 0 a 100 para cada gas.

Estos tres gases en ppm, CH

= g1, g2 = C

H

y C

H

FIG 2.3 Ejemplo de un punto de muestreo en triángulo

= g3, deben ser

transformados en coordenadas triangulares antes de ser trazado en el triángulo. En

primer lugar la suma de estos tres valores, G1 + G2 + G3, debe calcularse y la

proporción relativa de los tres gases, como se muestra en figura 2.3

11_{Michel Duval, Fault gases formed in oil-filled breathing EHV power}

TABLA 2.10 tipos de fallas en el Triangulo de Duval. 12

SÍMBOLO FALLA EJEMPLO

PD DESCARGAS PARCIALES Descargas de tipo parcial en las burbujas de gas o huecos, con la posible formación de X-cera en papel.

D1 DESCARGAS DE BAJA _ENERGÍA

Las descargas parciales de emisión de chispas, Las descargas de agujeros que inducen bajos, pinchazos carbonizados en DI papel de la energía. Bajo consumo de energía que induce arco la perforación o el seguimiento de la superficie carbonizada de papel, o la formación de partículas de carbono en el aceite.

D2 DESCARGAS DE ALTA _ENERGÍA

Las descargas en papel o en aceite, con potencia Las descargas de seguimiento a través, dando lugar a una amplia

Daños D2 alta energía para el papel o la formación de grandes partículas de carbono en la fusión de metal en el aceite, y de disparo de los equipos y alarmas de gas.

T1

FALLA TÉRMICA T<300°C Demostrado por el papel marrón de inflexión se evidencia por el papel decisivo marrón (> <300 ° C 200 ° C) o carbonizado (> 300 ° C).

T2

FALLA TÉRMICA 300<T<700°C La carbonización de papel, la formación de partículas

de carbono en el aceite.

T3 FALLA TÉRMICA T>700°C

Formación extensa de partículas de carbono en el aceite, la coloración de metal (800 ° C) o de metal fusión (> 1000 ° C).

12_{Michel Duval, Fault gases formed in oil-filled breathing EHV power}

2.7.1 Diseño del Triangulo de Duval mediante coordenadas rectangulares,

Como se muestra en la fig. 2.4, el sistema consta de un triángulo equilátero

triángulo ABC con tres vértices A, B y C, y tres componentes, a saber P1, P2 y P3 que

se determinan con puntos D, E y F, respectivamente. Estas tres fracciones son entre 0

y 100, P1, P2 y P3 deben tener siempre el valor de 100.

Graficando P1, P2 y P3 en el Triángulo para ofrecer un solo punto en el interior

del triángulo. Para obtener este punto que se determina como R en la fig. 2.4, tres

líneas paralelas deben proceder de las D, E y F. Para el punto D de una línea debe ser

trazada paralela a BC, para el punto E una línea debe ser trazada paralela a AB y el

punto F de la línea debe ser paralela a la CA. La intersección de estas tres líneas

serán el punto R que está en algún lugar dentro del triángulo.

FIG 2.4 Diseño de un Triángulo de Duval

2.7.2 Coordinación de las zonas de falla en el triangulo de Duval

Los cuatro puntos de la zona DI se especifica como D11, D12, D13, D14. Cada

punto tal como se define D11 por sus valores de fracción P1, P2 y P3 que se puede

determinar de acuerdo con la fig. 2.5

FIG 2.5 Zona de falla diferente dentro del Triángulo

2.7.3 Determinación de la falla en dos polígonos del Triángulo de Duval

Este valor indica el porcentaje del círculo en cada uno de los polígonos.

Si el

círculo está fuera de un rango polígono el porcentaje valor será cero

. La figura

2.6 muestra un ejemplo de que el punto R se ubican en dos zonas de D1 y D2

FIG 2.6 Ejemplo de un punto fuera de un rango

.

13_{Michel Duval, James Dukarm, Improving the Reliability of Transformer}

2.8 Método del nomograma logarítmico

El método del nomograma logarítmico fue desarrollado por J. O. Iglesia. Este

método combina la relación de gases de culpa, respecto con el valor umbral del

gas clave para mejorar la exactitud del diagnóstico de fallos. El nomograma se

compone de una serie de escalas verticales logarítmicas que representan las

concentraciones de los gases individuales, como se muestra en la Figura 2.7

2.9 Método del gas clave

El principio del método del gas clave se basa en la cantidad de gases de falla

liberados del

aceite aislante,

cuando un fallo aumenta la temperatura en el

transformador de potencia. La presencia de los gases de falla depende de la

temperatura o la energía que va a romper el vínculo o relación del aceite aislante. Este

método utiliza el gas individual en lugar del cálculo de los coeficientes de gases para la

detección de fallas. La proporción de los gases son llamados “gases clave” la figura

2.8 muestra cuatro tipos de fallas generales.

Figura 2.8 Diagnóstico de Gases Clave

14

C57.104.1991, I., IEEE Guide for Interpretation of Gases Generated in Oil-Immersed Transformer, I. The Institute of

2.10 Comparación de fallas en los diferentes métodos del análisis de gases

disueltos en aceité.

En la tabla 2.11 se indican una comparativa agrupación de fallas posibles para

los métodos de análisis de gases disueltos en el aceite.

TABLA 2.11 Agrupación para el código del tipo de fallas 15

MÉTODO ROGER Leve sobrecalentamiento <150 ºC Sobrecalentamiento 150 - 200 ºC

Sobrecalentamiento 200 - 300 ºC

Conductor sobrecalentado

Circulación de corriente en el

devanado

Circulación de corriente en el

tanque Flameo Arco eléctrico Chispas continuas PDs PDs con seguimeinto Normal IEC Falla térmica <150 ºC Falla térmica

200-300 ºC

Falla térmica 300 -700 ºC

Falla térmica >700 ºC Descarga de baja energía Descarga de alta energía

PDs de baja densidad de

energía PDs de alta densidad de

energía

Normal

NOMOGRAMA

Calentamiento Calentamiento y descarga Arco Arco y calentamiento Arco Calentamiento y descarga

Arco y descarga

Normal (<L1)

DORNENBURG

Descomposición Térmica con alta

resistencia

Descomposición térmica

Arco Corona Normal

(<L1)

DUVAL

Falla térmica <300 ºC

Falla térmica 300 -700 ºC

Falla térmica >750 ºC Descarga de baja energía Descarga de alta energía PDs Mezcla térmica y fallas eléctricas Normal (<L1) GAS CLAVE

Gas principal Gas principal Gas principal Gas principal Normal (<L1)

Los resultados se resumen en la tabla 2.12 se puede observar

que el Método del Triángulo de Duval es el método más consistente

seguido por el gas clave, nomograma, relación de IEC, Relación Roger y por último el

Método Dornenburg.

15

C57.104.1991, I., IEEE Guide for Interpretation of Gases Generated in Oil-Immersed Transformer, I. The Institute of

El diagnóstico tiene éxito en la predicción de la condición normal de los

métodos que no tienen valor límite de los gases de culpa, siempre

fallan en predecir la condición normal.

TABLA 2.12 Análisis de resultados para cada tipo de fallas. 16

MÉTODO CÒDIGO DE FALLA NÙMERO DE PREDICCIONES (P) NÙMERO DE PREDICCIONES CORRECTAS (R) % DE PREDICCIONES EXITOSAS (S) CONSISTENCIA (C) ROGER

10 5 50 %

45 %

13 13 39 %

13 12 55 %

9 8 57 %

4 3 23 %

IEC

6 5 50 %

60 %

26 26 79 %

16 18 85 %

9 9 64 %

6 3 23 %

NONOGRAMA

15 2 20 %

74 %

24 23 72 %

19 18 82 %

20 14 100 %

14 13 100 %

DOERNENBURG

3 2 20 %

40 %

15 15 45 %

9 8 36 %

7 6 43 %

8 7 54 %

DUVAL

10 10 100 %

88 %

32 30 91 %

26 22 100 %

10 7 50 %

14 13 100 %

GAS CLAVE

11 10 100 %

78 %

46

33

100 %

11

10

45 %

9

7

50 %

13

2

92 %

16_FIST3-31,

Facilities Instructions, Standards and Techniques Volume 3-31 Transformer Diagnostics. 2003, Bureu of

La tabla 2.13 muestra los resultados de precisión. El cálculo de la

precisión sobre la base de los casos muestran todos los métodos al tener una

precisión mayor del 70 por ciento. La más precisa es la IEC, método del

coeficiente seguido de la relación de Roger, Dornenburg, Triángulo de

Duval, nomograma y el método de Gas clave. Los métodos que utilizan el código

específico en el diagnóstico tienen una alta precisión (> 90%). Por otro lado, los

métodos que utilizan la interpretación directa basada en el valor de cada uno de los

gases de falla sea menos precisa. Sin embargo, la precisión basada en el total

número de casos muestra una tendencia diferente.

TABLA 2.13 Comparación del valor de cada método de precisión

.

ROGER IEC NOMOGRAMA DORNENBURG DUVAL CLAVE DE GAS TOTAL DE

CASOS TC

92 92 92 92 92 92

NO HAY PREDICCIONES

TNP

47 26 0 50 0 0

NÙMERO DE PREDICCIONES

TP

45 66 92 42 92 92

PREDICCIONES CORRECTAS

TH

41 61 70 38 82 72

PREDICCIONES INCORRECTAS

TW

4 5 22 4 10 20

EXACTITUD ( PRONÒSTICO

DE CASOS)

91% 92% 76% 90% 89% 78%

EXACTITUD (TOTAL DE

CASOS )

45% 66% 76% 41% 89% 78%

Una posibilidad para mejorar la exactitud del diagnóstico de la DGA es

a través de la utilización de sistemas expertos

.

Lógica Difusa

es conocida como

uno de los Sistemas expertos que se pueden utilizar para diagnosticar la fallas debido

un su palabra, capacidad de almacenar y utilizar el conocimiento para tomar la

decisión. En este caso, las reglas del diagnóstico final. Este caso sin dar mejor Juicio

Sobre el diagnóstico los fallos del Transformador.

Un controladora de lógica difusa se ha desarrollado utilizando

Matlab

para

implementar el método del coeficiente Roger del triangulo de Duval y relación IEC. El

mismo conjunto de datos son utilizados en las pruebas. Se encontró que mediante el

uso de sistemas, el número de casos con la predicción se redujo en 17%.

17_{Q.Su, et al.,}

CAPITULO 3: APLICACIÓN DEL MÉTODO DE ROGERS MEDIANTE

SOFTWARE DE MATLAB

3.1 introducción

En este capítulo tratara del método de la relación de los coeficientes de

Roger, los pasos a seguir para la determinación de la relación de los códigos de fallas

en el transformador, con ayuda de la implementación de software de Matlab se

comparan los resultados para el uso de este programa.

El método de Roger utiliza cuatro relaciones de gas: / , , y como se muestran en la tabla 3.1 y 3.24_.

TABLA 3.1 Relación de códigos de gas

.

RELACIONES

DE GAS

DE CÒDIGOS

RELACIÒN

DE CÒDIGO

RELACIÒN

NUMERICO

/

i

1

j

2

k

3

l

4

TABLA 3.2 Relación de códigos de Roger.

RELACION DE CODIGOS

4

RANGOS CODIGOS

i >0.1, <1.0 <=0.1 >=1.0, <3.0 >=3.0 5 0 1 2

j >=1.0 <1.0

0 1

k >=1.0, <3.0 <1.0 >=3.0

0 1 2

l >=0.5, <3.0 <.5 >=3.0

La combinación de la codificación ofrece 12 tipos de fallas del

transformador. El tipo de fallos basado en el código es el que

se muestra la tabla 3.3.

TABLA 3.3 Clasificación basada en códigos de relación de Roger

i

4

j k l DIAGNOSTICO

0 0 0 0 Deterioro normal

5 0 0 0 Descarga parcial

1-2 0 0 0 Sobrecalentamiento

ligero < 150 ºC

1-2 1 0 0 Sobrecalentamiento

150 ºC-200 ºC

0 1 0 0 Sobrecalentamiento

200 ºC-300 ºC

0 0 1 0 Sobrecalentamiento

de conductores

1 0 1 0 Corrientes de

circulación

1 0 2 0 Núcleo y el tanque

recalentados en uniones

0 0 0 1 Sin poder seguir

adelante

0 0 1-2 1-2 Con poder seguir

adelante

0 0 2 2 Continua

provocando a los potenciales

flotantes

5 0 0 1-2 Descargas

3.2 Caso de estudio para el transformador de 40 MVA por el método de Roger.

A continuación se obtiene una base de datos de cromatografía de gases tabla

3.4, para un transformador de 40 MVA, analizado por el LABORATORIO DR.LANTOS

de Buenos Aires Argentina.

Tabla 3.4 Cromatografía de gases disueltos en el transformador de 40 MVA18

GASES

DISUELTOS

EN ACEITE

AISLANTE

1997

1998

1999

2000

2000

2000

1er

PRUEBA PRUEBA

2 da

3 er

4 ta

5 ta

6 ta

Hidrocarburos e hidrogeno

Metano

ppm

6

(A1)

(A2)

36

(A3)

200

1900

(A4)

4000

(A5)

3700

(A6)

Etileno

ppm

29

(B1)

(B2)

100

(B3)

290

2200

( B4)

3200

(B5)

3900

(B6)

Etano

ppm

7

(C1)

(C2)

8

(C3)

51

(C4)

370

(C5)

630

(C6)

910

Acetileno

ppm

1

(D1)

(D2)

0

(D3)

0

(D4)

2

(D5)

5

(D6)

5

Hidrogeno

ppm

12

(E1)

(E2)

20

(E3)

25

(E4)

630

1500

(E5)

1650

(E6)

Óxidos de carbono

Monóxido de

carbono

Ppm

500

570

560

480

650

560

Dióxido de

carbono

ppm

1500

2300

2600

2700

4700

800

Gases que no son de falla

Oxigeno

ppm

19700 14100

19600

19200

19200

20200

Nitrogeno

ppm

73700 59700

73700

58000

67700

66200

Otros

Gases

combustibles

ppm

555

734

1226

5582

9335

10725

Total de gases

Gases

totales

% v

9.5

7.7

9.7

8.5

10.2

10.5

En la tabla 3.5 y 3.6 se observan las relaciones de gases y los códigos de fallas

encontrados en el transformador.

TABLA 3.5 Resultado de la relación de gases del transformador de 40 MVA de acuerdo a la tabla 3.1

RELACIONES

DE GAS

1997

1998

1999

2000

2000

2000

1er

PRUEBA PRUEBA

2da

3er

4ta

5ta

6ta

/ i 1 0.5000 1.8000 8.0000 3.0159 2.6667 2.2424

j 2 1.1667 0.2222 0.2550 0.1947 0.1575 0.2459

K 3 4.1429 12.5000 5.6863 5.9459 5.0794 4.2857

l 4 0.0345 0 0 0.0009 0.0016 0.0013

TABLA 3.6 Códigos de fallas del transformador de 40 MVA de acuerdo a la tabla 3.2

RELACIONES

DE GAS

1997

1998

1999

2000

2000

2000

1er

PRUEBA PRUEBA

2da

3er

4ta

5ta

6ta

/ i 1 0 1 2 2 1 1

j 2 1 0 0 0 0 0

K 3 2 2 2 2 2 2

3.3 Diagrama de flujo para el método de Roger

En el siguiente diagrama de flujo nos proporciona la implementación del

método de Roger en Matlab.

SI

NO

Si l >=0.5, <3.0 Dame código 1

Si l >=3.0 Dame código 2

Inicio

Ingresar la cromatografía de gases en ppm a 6 pruebas del Metano (CH4), Etileno (C2H4), Etano (C2H6), Acetileno (C2H2), Hidrogeno (H2).

Relacionar los gases:

/ =i j =k l

Realiza el procedimiento 6 veces

Si i <=0.1 Dame código 5

Si i >0.1, <1.0 Dame código 0

Si i >=1.0, <3.0 Dame código 1

Si i >=3.0 Dame código 2

Tiene errores

Imprimir los códigos

i , i, i , i , i , i j, j, j, j , j, j k, k, k, k, k, k

l , l, l, l, l, l

Observar error, corregir el Scrip y correrlo

Fin

Si j >=1.0 Dame código 1

Si k <1.0 Dame código 0

Si k >=1.0, <3.0 Dame código 1

En la imagen 3.1 podemos observar que en el resultado de la relación de gases con los códigos de fallas de la tabla 3.5 y 3.6 y comparándola con el script de Matlab los códigos de fallas presentes en el transformador de 40 MVA, son iguales y por lo tanto el script será aplicado para cualquier análisis de gases disueltos en el aceite por el método de ROGERS.

3.4 Diagnóstico para el transformador de 40 MVA en la sexta prueba y año de

2000.

En la tabla 3.7 se observa la obtención de los códigos en la prueba deseada

por el usuario en la cual se procede a realizar el mantenimiento preventivo al

transformador.

La figura 3.2 nos indica que el resultado del script de Matlab los códigos son

iguales con respecto a la tabla 3.7

TABLA 3.7 Método de Roger determinación de los códigos de fallas en la sexta prueba del transformador.

RELACIÒN DE GASES

RELACIÒN DE CÓDIGO

CROMATO-GRAFIA TABLA 3.4

RESULTADO RELACION DE GASES DEL SCRIP DE MATLAB

RELACIÒN CÒDIGO TABLA 3.2

DEBIDO AL SCRIP

METANO/HIDRÒGENO /

i = 1 2.2424 1

ETANO/METANO j= 2 0.2459 0

ETILENO/ETANO k = 3

4.2857 2

ACETILENO/ETILENO l =4 0.0016 0

3.5 Diagnóstico de fallo

La combinación de la codificación ofrece 12 tipos de fallas del transformador

por lo tanto al combinar la relación de códigos i,j,k,l se tiene 1 ,0 2, 0, de la tabla 3.7

en la sexta prueba, se obtiene una clasificación basada en códigos de fallos posibles

en el transformador y por lo tanto el diagnostico es de acuerdo a la tabla 3.3.

En la figuras 3.4, 3.5 y 3.6 nos muestran el mantenimiento preventivo del

transformador de 40 MVA

 DIAGNOSTICO: Núcleo y el tanque recalentados en uniones.

FIG 3.4 Depósitos carbonosos sobre el terminal

CAPÍTULO 4: APLICACIÓN DEL MÉTODO DE TRIÁNGULO DE DUVAL

MEDIANTE SOFTWARE DE MATLAB

4.1 Introducción

Este capítulo tratara del método del triangulo de Duval, los pasos a seguir

para la determinación de la coordenadas porcentuales, con ayuda de la

implementación de software de Matlab se comparan los resultados para el uso de este

programa.

El método del Triángulo Duval se basa en el uso de 3 gases de hidrocarburos

(CH

, C

H

y C

H

) correspondientes al aumento de los niveles de energía de

formación de gas en los transformadores en servicio.

4.2 Caso de estudio para el transformador de 40 MVA por el método del Triángulo de Duval

FIG 4.1

Cromatografía de gases

A continuación se obtiene una base de datos de cromatografía de gases tabla 3.4,

para un transformador de 40 MVA, analizado por el LABORATORIO DR.LANTOS de

Buenos Aires Argentina.

De acuerdo a la norma 60599 IEC 1999

=

……..4.1

=

……….4.2

=

…………..4.3

DP= Descargas parciales

DI= Descargas de baja energía

D2= Descargas de alta energía

T1= Defecto térmico, t < 300 º C

T2=Defecto térmico ,300 ºC < t <700 ºC

T3= Defecto térmico, t >700 ºC

Sustituyendo las ecuaciones 4.1, 4.2 y 4. 3 de la norma y obteniendo la cromatografía

de gases de la tabla 3.4 en la quinta prueba se tiene:

Resultado de los gases porcentuales

.

=

=

0.0693%………4.4

=

=

44.4136%...4.5

=

=

55.5170%...4.6

En la figura 4.2 nos muestra el diagnóstico de falla del transformador de 40MVA

4.3 Diagrama de flujo para el método del Triángulo de Duval

En el siguiente diagrama de flujo nos proporciona la implementación del

método del Triángulo de Duval.

Inicio

Ingresar la cromatografía de gases en ppm en la 5 prueba del Metano (CH4), Etileno (C2H4), Acetileno

(C2H2)

REALIZAR LAS OPERACIONES SIGUIENTES

=

=

=

Entregar el resultado de las coordenadas porcentuales

Trazar los resultados en el triangulo de Duval

Imprimir el triangulo de Duval para diagnosticar la falla

En las figuras 4.3 y 4.4 nos muestran los resultados del script de matlab, para

el trazo de las coordenadas porcentuales de los gases

FIG 4.4

Trazo de la coordenadas porcentuales del script para el Triángulo Duval

En la imagen 3.4 podemos observar que en el resultado del triangulo de

Duval son iguales con el script de Matlab en el transformador de 40 MVA, y por lo

tanto el script será aplicado para cualquier análisis de gases disueltos en el aceite por

el método del triangulo de Duval.

CAPÍTULO 5: APLICACIÓN DEL MÉTODO DE LA RELACIÓN IEC

MEDIANTE SOFTWARE DE MATLAB

5.1 Introducción

En este capítulo tratara del método de la relación de IEC, los pasos a seguir

para la determinación de la relación de los códigos de fallas en el transformador, con

ayuda de la implementación de software de Matlab se comparan los resultados para el

uso de este programa.

El método de de la relación IEC, utiliza tres relaciones de gas:

,

y

que se muestran en la tabla 5.1 y 5.2

_.

TABLA 5.1 Relación de gases IEC 5

RELACIONES

DE GAS RELACION DE CÓDIGOS RELACIÒN DE CÒDIGO NUMERICO

l

1

/

i

2

k

3

TABLA 5.2 Códigos de relación IEC 5

RELACIÒN DE CÒDIGOS

RANGOS CÒDIGOS