¿Sabías que el aceite de transformador es clave para el funcionamiento adecuado de este importante equipo eléctrico? En este artículo, te mostraremos todo lo que necesitas saber sobre las pruebas, tipos y propiedades de este vital líquido. Descubre cómo mantener tus transformadores en óptimas condiciones y garantizar una correcta transferencia de energía eléctrica. ¡No te lo pierdas!
El aceite aislante del transformador se utiliza en el transformador con fines de aislamiento y refrigeración. El aceite de transformador se obtiene por destilación fraccionada y posterior tratamiento del crudo de petróleo y al aceite de transformador también se le conoce como Aceite Mineral Aislante. En esta publicación, discutiremos en detalle las pruebas de aceite de transformador, sus tipos y propiedades.
El calor generado en el transformador se transfiere al aceite y el calor ganado por el aceite del transformador se transfiere a los radiadores del transformador por convección. Finalmente, el calor se libera del radiador del transformador al aire a través de la radiación. El aceite mineral es un buen conductor del calor y un mal conductor de la electricidad. Esta virtud del aceite aislado mineral lo hace más adecuado para transformadores llenos de aceite.
El aceite aislante del transformador también protege el devanado y el núcleo del transformador. Actúa como aislante entre el núcleo y el devanado y, por lo tanto, detiene cualquier reacción de oxidación al evitar el contacto directo del oxígeno con el núcleo y el devanado.
Tipos de aceite de transformador
Hay dos tipos de aceite mineral para transformadores.
- Aceite aislante para transformadores a base de nafta
- Aceite aislante para transformadores a base de parafina
Aceite de nafta
El aceite de nafta se oxida más fácilmente que el aceite de parafina. Cuando el aceite se oxida, se forma un producto y se llama lodo. El lodo formado en el aceite de nafta es más soluble en comparación con el aceite de parafina y no se deposita en el fondo del tanque del transformador. El lodo formado no obstruye la circulación por convección del aceite y por lo tanto el enfriamiento del transformador no se ve afectado.
Parafina
La tasa de oxidación del aceite de parafina es más baja que la del aceite Neptha, pero el lodo es insoluble y se precipita en el fondo del tanque del transformador y afecta el enfriamiento del transformador. El aceite de parafina tiene más contenido de cera. El aceite a base de parafina es más barato que el aceite Neptha.
Propiedades del aceite aislante para transformadores
Algunos de los parámetros del aceite del transformador deben ser considerados para una larga vida útil de un transformador.
Parámetros del aceite de transformador
Los parámetros del aceite del transformador se pueden clasificar como;
| Características del aceite del transformador | Parámetros |
| Parámetros eléctricos | Rigidez dieléctrica, factor de disipación dieléctrica y resistencia específica |
| Parámetros químicos | Contenido de agua, acidez y contenido de lodos |
| Parámetros físicos | Tensión interfacial, Viscosidad, Punto de inflamación y Punto de fluidez |
1. Propiedades eléctricas del aceite de transformador
Resistencia dieléctrica
El rigidez dielectrica del aceite también se conoce como voltaje de ruptura (BDV). El voltaje de ruptura del aceite del transformador es el voltaje máximo para el cual el aceite del transformador permanece en un estado aislante. Si el voltaje aumenta por encima del BDV del aceite del transformador, la corriente comienza a fluir a través del aceite y el aceite del transformador pierde su propiedad aislante.
El voltaje de ruptura del aceite del transformador se prueba utilizando un kit de prueba BDV para aceite de transformador. El kit de prueba de aceite de transformador BDV tiene dos electrodos separados por una distancia de 2,5 mm. También se utiliza un kit de prueba BDV de aceite de transformador con una separación de electrodos de 4 mm. El voltaje de ruptura se mide observando el voltaje al que se observa la chispa entre los electrodos.
El voltaje se incrementa a razón de 2 KV/seg. y se anota el voltaje cuando se observa la chispa. La misma muestra se prueba seis veces y se mide el voltaje de ruptura. El promedio de las seis lecturas de voltaje de ruptura es el voltaje de ruptura final del aceite del transformador.
El BDV más bajo del aceite indica que hay humedad y otras sustancias conductoras en el aceite. El aceite limpio con bajo contenido de humedad tiene un BDV de aceite más alto que el aceite con alto contenido de humedad y otras impurezas. Según IEC, el aceite de transformador con un voltaje de ruptura mínimo de 30 KV se puede usar de manera segura en un transformador.
Los estándares IEC60156/ ASTM D-877 / IS6792 se pueden consultar para la medición de BDV de aceite de transformador.
Factor de disipación dieléctrica
El factor de disipación dieléctrica del aceite del transformador es tangente al ángulo delta que muestra la pérdida dieléctrica de aceite. El factor de disipación dieléctrica también se conoce como aceite de transformador tan delta (tan δ). El factor de disipación dieléctrica o factor de pérdidas se mide según las normas IEC 60247/ ASTM D1169/ IS 6262. Una tangente delta alta del aceite del transformador indica el deterioro del aceite. Si la tan delta del transformador es superior al 0,05 % a 25 °C, el transformador debe analizarse en un laboratorio para determinar la causa del alto factor de disipación.
Cuando el material aislante se coloca entre la parte viva y la tierra, fluirá la corriente de fuga. La magnitud de la corriente de fuga indica la calidad del aislamiento. El aceite del transformador es un material aislante o dieléctrico. La corriente de fuga que fluye a través del aceite indica la calidad del aceite del transformador.
En un material aislante o dieléctrico ideal, la corriente de fuga que fluye a través de él debe adelantar el voltaje en 90 grados. Sin embargo, en realidad, la corriente que fluye a través del material aislante no se adelanta al voltaje en 90° sino en algo menos de 90°. La medida en que el cambio de fase es inferior a 90° es una indicación del deterioro de la calidad del aislamiento.
El aislador perfecto debe consumir corriente capacitiva y la corriente resistiva debe ser cero. Cuanto mayor sea la corriente resistiva, mayor será el factor de disipación dieléctrica o tan delta o ángulo de pérdida.
El ángulo de pérdida o tan delta debe ser lo más bajo posible para tener un mejor aislamiento. Si el ángulo de pérdida es pequeño, el componente resistivo de la corriente es pequeño, lo que indica una alta propiedad resistiva del material aislante. El aislamiento de alta resistividad es un buen aislante. El alto valor de la tan delta indica que hay impurezas en el aceite del transformador.
La resistividad y la tangente delta tienen una relación inversa. El aceite de transformador que tiene un ángulo de pérdida más bajo o tan delta tiene una resistividad más alta.
Resistencia Específica
La resistencia específica es proporcional a su resistividad y longitud e inversamente proporcional al área de la sección transversal. La resistencia específica también depende de la temperatura del aceite del transformador.
La resistencia específica del aceite del transformador es una medida de la resistencia DC entre dos lados opuestos en un cm3 bloque de aceite. La unidad es Ohm-cm a una temperatura específica. La resistividad del aceite se reduce drásticamente con el aumento de la temperatura. Si el transformador se apaga durante mucho tiempo, la temperatura del aceite del transformador es la misma que la del ambiente y la resistividad del aceite del transformador aumenta. Con carga completa, la temperatura del aceite del transformador puede alcanzar hasta 90 °C, especialmente en condiciones de sobrecarga.
Por lo tanto, la resistencia del aceite del transformador debe poder acomodar los dos valores de la resistencia específica a 27 °C y 90 °C.
La resistencia específica del aceite del transformador se puede medir utilizando la norma IEC 60247/ ASTM D-1169/ IS 6103.
Según IEC 60247, el tiempo de electrificación y la intensidad de campo propuestos son de 60 segundos y 250 V/mm respectivamente. La relación de voltaje y corriente se miden para calcular la resistencia específica del aceite del transformador.
Según la norma ASTM D-1169, el tiempo de electrificación y la intensidad de campo propuestos son de 60 segundos y 200 V/mm respectivamente. En este proceso, la resistencia específica del aceite se mide aplicando ambos voltajes de polaridad y el promedio de ambas lecturas da la resistencia específica del aceite del transformador.
La resistencia específica mínima del aceite del transformador a 90 y 27 °C es de 35 x1012 y 1500×1012 respectivamente.
2. Propiedades químicas del aceite de transformador
Contenido de agua
El contenido de agua en el aceite del transformador es un contaminante muy indeseable. La rigidez dieléctrica del aceite del transformador disminuye con un aumento en el contenido de humedad en el aceite del transformador. El respiradero del transformador está lleno de material absorbente de humedad-gel de sílice para que el agua no entre en contacto con el aceite del transformador.
El papel del transformador es altamente higroscópico. El papel absorbe la humedad del aceite y, por lo tanto, se deterioran las propiedades de aislamiento del papel. Al aumentar la temperatura, la humedad absorbida en el papel se libera y se mezcla con el aceite del transformador.
La vida del transformador se reduce con el aumento del contenido de humedad en el aceite del transformador. El contenido de agua se mide en ppm (partes por millón de unidades).
Según IS-335, el contenido de agua en un aceite se permite hasta 50 ppm.
Acidez
Cuando el aceite del transformador entra en contacto con el aire, el aceite se oxida. El proceso de oxidación se acelera aún más con el aumento de la temperatura del transformador. La resistividad del aceite del transformador disminuye con el aumento de la oxidación. La acidez del aceite deteriora la propiedad aislante del papel. Con el aumento de la acidez del aceite del transformador, el agua se vuelve más soluble en el aceite.
El prueba de acidez del aceite del transformador se lleva a cabo periódicamente para comprobar la acidez del aceite del transformador. La acidez del aceite de transformador se expresa en mg de KOH necesarios para neutralizar 1 gramo de aceite de transformador.
3. Propiedades físicas del aceite de transformador
Punto de inflamabilidad
El punto de inflamación del aceite del transformador es la temperatura mínima a la que el aceite del transformador emite vapor y si la fuente de ignición entra en contacto con la mezcla de vapor y aire, se incendia. El valor del punto de inflamación del aceite del transformador es 140.
Por debajo del punto de inflamación no se produce combustión. Es deseable tener un alto punto de inflamación del aceite del transformador. Esta propiedad del aceite de transformador es muy importante considerando los riesgos de incendio asociados con el aceite de transformador.
Punto de fluidez
El punto de fluidez es la temperatura mínima a la que el aceite del transformador comienza a fluir. El aceite de parafina tiene un punto de fluidez más alto en comparación con el aceite de nafta porque el aceite de parafina tiene más contenido de cera en comparación con el contenido de cera en el aceite de nafta. El aceite de parafina es adecuado para condiciones climáticas cálidas.
Viscosidad
La resistencia al flujo se conoce como la viscosidad del líquido. La resistencia al flujo provoca la obstrucción de la circulación por convección del aceite dentro del transformador. La viscosidad disminuye con el aumento de la temperatura, fluye más rápido o más fácilmente. Un buen aceite de transformador debe tener una baja viscosidad para que ofrezca menos resistencia al flujo y no afecte el enfriamiento del transformador.
Tensión interfacial (IFT) del aceite de transformador
La tensión interfacial describe la tensión entre dos líquidos, en el caso del transformador es aceite y agua. La fuerza molecular de atracción entre el agua y el aceite es la medida de la tensión interfacial. La impureza en el aceite o la contaminación del aceite del transformador reduce la IFT. La unidad de IFT es dina/cm o mili-Newton/metro.
Pruebas de aceite de transformadores
El aceite del transformador debe probarse periódicamente para garantizar el funcionamiento sin problemas del transformador. El aceite del transformador es un factor clave muy importante para el funcionamiento fiable del transformador. Existen varios estándares y procedimientos de prueba establecidos por estándares internacionales, la mayoría de los estándares están establecidos por ASTM. Los siguientes parámetros del aceite del transformador se prueban utilizando el estándar ASTM (Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales),
- Especificaciones estándar para aceite mineral aislado utilizado en aparatos eléctricos (ASTM D3487)
- Tensión de ruptura dieléctrica (ASTM D877)
- Tensión interfacial (IFT) (ASTM D971)
- Número de ácido (ASTM D664)
- Resistencia específica (ASTM D1169)
- Factor de potencia líquido (ASTM D924-08)
- Azufre corrosivo (ASTM D1275)
- Examen visual (ASTM D1524)
Las pruebas anteriores se llevan a cabo en el aceite del transformador según el procedimiento y los estándares especificados por ASTM para garantizar que los parámetros del aceite del transformador estén de acuerdo con las especificaciones del aceite del transformador. Cualquier desviación en el parámetro del aceite muestra contaminación del aceite del transformador y el aceite debe ser reemplazado con un nuevo transformador en el transformador.
Aparte de las pruebas anteriores, el Prueba de análisis de gas disuelto (DGA) También se realiza para conocer la salubridad del aceite del transformador. La prueba DGA es útil para el mantenimiento predictivo del transformador.
Leer siguiente:
- Prueba de análisis de gas disuelto de aceite de transformador
- Prueba de acidez del aceite de transformador
- Prueba BDV de aceite de transformador