24. casos practicos segun cromatografia de gases (cfe_guillermo rodriguez)

Seminario de Tecnologa y Pruebas de

DIVISION DE DISTRIBUCION GOLFO NORTE

MONTERREY,N.L.MEXICO

Casos prcticos de fallas incipientes encontradas e n Transformadores

de Potencia mediante el anlisis de Cromatografa d e Gases.

Seminario de Tecnologa y Pruebas de

Diagnostico en Fluidos para Transformadores

de Potencia

Mayo del 2014

ANTECEDENTES

La Divisin de Distribucin Golfo Norte

perteneciente a la Comisin Federal de

Electricidad se encuentra ubicada en el

noreste de la Repblica Mexicana,

abarcando los estados de Nuevo Len,

gran parte de Coahuila y el norte de

Tamaulipas.





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Tamaulipas.

Brinda el suministro de energa elctrica a mas

de 3 millones de usuarios entre una poblacin

cercana de 10 millones de habitantes.

CFE-DDGN

Antecedentes

Causas principales de falla en Transformadores de Potencia





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ANTECEDENTES

La Divisin de Distribucin Golfo Norte cuenta a la fecha

con mas de 350 transformadores de potencia con

capacidad promedio de 30 MVA, en voltajes de 115-138 kV

en alta tensin y 13.8-34.5 kV en media tensin.

Desde el ao 2009 se ha puesto mayor atencin a la





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Desde el ao 2009 se ha puesto mayor atencin a la

importancia del anlisis de gases disueltos en el aceite de

transformadores de potencia derivado a que muchos de los

equipos rebasan el tiempo de vida til y en ocasiones es

complicado poderlos sacar de servicio durante gran parte

del ao.

TEORIA GENERAL

El aceite dielctrico dentro de los transformadores de potencia,

tiene las siguientes funciones:

1.- Enfriamiento

2.- Aislante Dielctrico

3.- Evita el ingreso de Humedad a devanados





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3.- Evita el ingreso de Humedad a devanados

4.- Alarga la vida til de los aislamientos

5.- Lubrica y facilita el accionamiento de partes mviles

(Cambiadores sin carga)

6.- Anlisis de gases disueltos mediante cromatografa

TEORIA GENERAL

El anlisis de Cromatografa de gases permite detectar de manera

oportuna una falla incipiente dentro del transformador de potencia.

Existen tcnicas reconocidas, las cuales se utilizan como herramientas

para poder diagnosticar el estado que guardan los transformadores en

operacin.





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Las tcnicas mas reconocidas son las siguientes:

a).- Diagrama de Dornenburg

b).- Triangulo de Duval

c).- Mtodo de Rogers

d).- Nomograma

TEORIA GENERAL

a).- Diagrama de Dornenburg:

Mediante esta tcnica se puede emitir un diagnostico y conocer si la falla es

de origen trmico, por arqueo o mediante descargas parciales .

Entran en juego las siguientes relaciones:

CH4/H2 y C2H2/C2H4 (Metano/Hidrogeno) y (Acetileno/Etileno), las cuales se





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CH4/H2 y C2H2/C2H4 (Metano/Hidrogeno) y (Acetileno/Etileno), las cuales se

plasman en el diagrama siguiente:

TEORIA GENERAL





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TEORIA GENERAL

b).- Triangulo de Duval:

Mediante este mtodo podemos calcular mediante el anlisis de los

porcentajes de CH4 (Metano), C2H4 (Etileno) y C2H2 (acetileno), regiones

del triangulo entre las cuales podemos obtener el diagnostico de:

a).- Arcos de alta energa

b).- Arcos de baja energa





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b).- Arcos de baja energa

c).- Descargas Corona

d).- Calentamiento T menor a 200 C

e).- Calentamiento entre 200 y 400 C

f).- Calentamiento mayor a 400 C

TEORIA GENERAL





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TEORIA GENERAL

c).- Mtodo de Rogers:

Mediante este mtodo, podemos diagnosticar algunos de los efectos

siguientes:

Deterioro normal

Descarga Parcial

Sobrecalentamiento menor a 150 C a 300 C





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Sobrecalentamiento menor a 150 C a 300 C

Calentamiento general de conductores

Corrientes circulantes en el devanado

Corrientes circulantes en el ncleo y tanque

Descarga no sostenida

Descarga parcial y centelleo continuo

TEORIA GENERAL

Para este mtodo, es necesario contar con las relaciones de los siguientes

gases:

CH4/H2

C2H6/CH4

C2H4/C2H6





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C2H4/C2H6

C2H2/C2H4

Los cuales mediante intervalos definidos entre 0.1 y 3 se le asigna un cdigo

ya sea 0, 1, 2 5.

TEORIA GENERAL





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TEORIA GENERAL

d).- Nomograma:

Para este mtodo, se realiza una grafica en la cual mediante una escala

logartmica se plasman los valores de los gases siguientes:

Hidrogeno

Acetileno

Etano





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Etano

Metano

Etileno

Monxido y Dixido de Carbono

TEORIA GENERAL





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TEORIA GENERAL

Mediante este diagrama en forma de grafico, podemos detectar efectos tales

como Arqueo, Pirolisis y Corona, adems con la relacin CO-CO2, podemos

conocer si existe dao en papel o celulosa de los devanados, simplemente

con visualizar la pendiente de la recta (positiva negativa).

Puede servir tambin para ir plasmando sobre el mismo diagrama, el

comportamiento de varias muestras y revisar la tendencia de incremento en

ciertos casos.





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ciertos casos.

As mismo este diagrama, visualiza los limites permitidos para cada gas, con

lo cual fcilmente cualquier persona puede interpretarlo.

Dentro de un transformador de potencia en operacin, la

concentracin de gases debe mantenerse en niveles

aceptables, se deber llevar un control y seguimiento mnimo

cada ao para aquellos casos que no rebasen los limites y

segn sea el caso podr llevarse un control y seguimiento ya

sea mensual o hasta semanal.

CROMATOGRAFIA DE GASES





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sea mensual o hasta semanal.

A continuacin se muestran los gases a monitorear y sus limites

permitidos.

CROMATOGRAFIA DE GASES





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Nosotros como CFE nos hemos esmerado en contar con un

diagnostico del estado operativo de todos los transformadores

de potencia tanto por cromatografa de gases, anlisis del

estado fsico qumico y contenidos de compuestos Furanicos en

los aceites.

CASO DE ESTUDIO





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Vale la pena comentar el caso siguiente:

SE Universidad T3

Subestacin: Universidad

Zona: Metropolitana Norte

Ciudad: Monterrey, N.L.

No. de banco: T3

Voltaje: 115/13.8 kV

Capacidad: 18/24/30 MVA





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Capacidad: 18/24/30 MVA

Capacidad en litros: 23,000

Tipo de enfriamiento: ONAN/ONAF/ONAF

Ao de Fabricacin: 1983

SE Universidad T3





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Caso No. 1 (SE Universidad T3)

Fecha de prueba: 2013-10-03





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Mtodo de Duval:

Descargas de baja energa.





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Mtodo Roger:

No determinable





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Mtodo Dornenberg:

Presencia de corona





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DIAGNOSTICO:

La concentracin total de gases combustibles esta presente en

un nivel mayor que la operacin normal del equipo. El gas

acetileno presenta un incremento hasta una condicin excesiva,

que junto con los gases Hidrogeno y Etano, son claves para la





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que junto con los gases Hidrogeno y Etano, son claves para la

deteccin de arcos de energa. El gas Dixido de carbono es

clave para la deteccin de fallas y se encuentra en una condicin

de excesiva descomposicin. Se recomienda el anlisis en 1 mes

para la observacin y seguimiento de dichos gases.







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Mtodo de Duval:

Descargas de baja energa,

deterioro en celulosa.





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Mtodo Roger:

Arqueos continuos en partes

flotantes.





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Mtodo Dornenberg:

Presencia de arqueos





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DIAGNOSTICO:

La concentracin total de gases combustibles esta presente en un

nivel mayor que la operacin normal del equipo. Se presenta un

incremento los gases Hidrogeno y Acetileno, los cuales son






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incremento los gases Hidrogeno y Acetileno, los cuales son

generados por presencia de arcos elctricos de baja energa. Se

recomienda la revisin interna y/o realizar pruebas elctricas para

determinar las acciones de mantenimiento preventivo. El anlisis

deber ser semanal para la observacin y seguimiento de dichos

gases.


Que procedimos a hacer?

Despus de recibir el segundo informe por parte de nuestro

Laboratorio y observar que las tendencias de todos los gases se

haban incrementado drsticamente, confirmamos mediante

una prueba en campo con un cromatografo porttil y tomamos





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una prueba en campo con un cromatografo porttil y tomamos

la decisin de des energizar este transformador para realizarle

pruebas elctricas y segn los resultados programar una

inspeccin interna.

SE Universidad T3( Prueba de % F.P.)





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SE Universidad T3( Prueba de Corriente de

Excitacin)





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SE Universidad T3( Prueba de Relacin de

vueltas)





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SE Universidad T3( Prueba a Boquillas C1)





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SE Universidad T3( Prueba de Boquillas C2)





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SE Universidad T3( Prueba de Collar Caliente a

Boquillas)





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SE Universidad T3( Prueba de SFRA)

Prueba SFRA transformador UNI T3

Alta tensin con secundario en corto circuito,

tap 2

H1 H3





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tap 2

H2 H1





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tap 2

H3 H2





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tap 2

H1-H3, H2-H1 y H3-H2





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Baja tensin con primario abierto, tap 2

X0 X1





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X0 X2





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X0 X3





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X0X1, X0X2, X0-X3





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SE Universidad T3, Inspeccin interna

Bobinas de alta tensin en

perfecto estado, no se localiz

dao aparente.

Solo se pudo apreciar suciedad

y residuos de carbn sobre





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y residuos de carbn sobre

ellas.


En el fondo del tanque se

puede apreciar carbonizacin,

restos de cinta y papel

desprendidos de uniones en

colillas de las terminales.





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No se encontr calentamiento

en el neutro de la estrella.


Residuos de celulosa en el

fondo del tanque, producto de

la descomposicin y

envejecimiento de los

materiales aislantes solidos.





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Se inspeccionaron todos los

transformadores de corriente,

cableados y sujeciones internas,

no se encontr nada anormal en

ellos.





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Las derivaciones de las bobinas

de alta y baja tensin se

encontraron bien encintadas,

no tenan sobrecalentamientos

ni dao aparente.





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Se realiz una inspeccin

minuciosa al cambiador de

derivaciones sin carga en alta

tensin junto con sus

conexiones, no se encontr

desgaste ni carbonizacin.





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desgaste ni carbonizacin.


El papel que cubre las bobinas

solo presentaba residuos de

carbn, se reviso firmeza de los

separadores y barras de cartn.

En las uniones de conductores

tampoco se encontr nada





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tampoco se encontr nada

anormal.


El cambiador de derivaciones no

presentaba desgaste ni tenia

partes flojas, se revisaron los

resortes de sujecin de los

contactos y tampoco se encontr

desgaste.





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Finalmente, se pudo apreciar

una barrera de cartn fuera de

su posicin, esta barrera estaba

haciendo contacto con las

bobinas de alta tensin y tanque,

fue localizada en la bobina de la





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fue localizada en la bobina de la

fase C.

Todo indicaba que esta barrera

presentaba descargas

intermitentes las cuales

causaron el aumento de gases.

Conclusiones

Una vez que se le realizaron pruebas elctricas e inspeccin

interna, se procedi a enviar el aceite a regeneracin, se retiro

mampara fuera de su posicin, se le dio limpieza a la parte viva

con aceite limpio y deshidratado, se le realiz proceso de vaco y

se procedi a llenar y a realizarle pruebas elctricas.





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Volvi a ser energizado y se la ha dado seguimiento a la

Cromatografa de gases para descartar la posibilidad de que

vuelva a generar gases.

Con estos trabajos que se le dieron esperamos pueda llegar sin

problemas a los 40 aos de servicio.

Que se puede evitar con la Cromatografa de

Gases en el Aceite





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GRACIAS POR SU

ATENCION !!!





ATENCION !!!

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Ing. Guillermo Rodrguez Juregui

CFE-Divisin Golfo Norte

[email protected]

24. casos practicos segun cromatografia de gases (cfe_guillermo rodriguez)

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