El mantenimiento de su flota de cambiadores de tomas en carga es crucial para el funcionamiento continuo y seguro de sus transformadores. Con el tiempo, los contactos y otras piezas móviles pueden comenzar a desgastarse debido al uso repetido o dañarse debido al calentamiento intenso dentro del LTC. Existen muchas contramedidas para prevenir el mal funcionamiento y las fallas críticas de LTC, que han evolucionado a lo largo de los años a medida que la industria continúa estudiando los efectos de las operaciones de los cambiadores de tomas en el petróleo.
El mantenimiento basado en el tiempo, si bien suele ser eficaz para inspeccionar y mantener de forma rutinaria todas las piezas en buenas condiciones, puede volverse costoso rápidamente, especialmente con flotas grandes de LTC. Drenar el aceite, abrir las unidades e inspeccionar si hay desgaste o daños agrega tiempo y dinero que se pueden evitar con otras herramientas de diagnóstico más sofisticadas.
El análisis de gases disueltos, o DGA, analiza los gases capturados dentro del petróleo, como hidrógeno, metano, etano, etileno y acetileno, para formar una buena herramienta de diagnóstico para el LTC. Antes de 1995, LTC DGA se consideraba sin valor. Incluso hoy en día, los análisis de calidad del gas disuelto y del petróleo no se utilizan de forma generalizada y regular para evaluar y solucionar problemas de LTC. El muestreo anual de aceite para DGA, junto con los sistemas de filtración de aceite en línea, puede extender los intervalos de mantenimiento importantes a más de 10 años. A medida que aumenta la temperatura dentro del LTC, la cantidad de gases combustibles creados mediante la formación de arcos y el calentamiento se disuelven en el aceite y aumentan con el tiempo. Al estudiar el ascenso y descenso de estos gases, se detectan condiciones de calentamiento bajas, moderadas y severas sin el costo de abrir la unidad para inspección visual. Las condiciones de calentamiento severas pueden provocar una falla crítica y un mal funcionamiento del cambiador de tomas.
El tipo de falla puede indicarse por el gas dominante en el LTC, basándose en una temperatura de falla creciente que difiere para cada gas combustible. Las proporciones de cada gas indican la presencia de calentamiento, coquización y formación de arcos. Si bien no existen estándares aceptados por la industria, podemos analizar estos gases a lo largo del tiempo para tener una idea de lo que sucede dentro del tanque.
Una proporción a considerar es la de etileno sobre acetileno para LTC de tipo arco en aceite (tanto resistivos como reactivos) para predecir cuándo debe realizarse la inspección del cambiador de tomas en carga. Debido a que ciertos gases aparecen con más frecuencia a medida que aumenta la temperatura de la falla, podemos detectar condiciones de calentamiento bajas, moderadas y severas a lo largo del tiempo en función de la cantidad de etileno presente en comparación con el acetileno. Estas relaciones son independientes del número de operaciones en el cambiador de tomas y también resistentes a cambios por pérdida de gases a la atmósfera. Para los LTC de vacío, el seguimiento del recuento total de gas combustible a lo largo del tiempo puede dar alguna indicación sobre cuándo se debe inspeccionar la unidad.
Otra relación que se puede considerar es la relación Stenestam, que analiza la suma de metano, etano y etileno en comparación con el acetileno.
Es importante tener en cuenta que para cada cálculo de relación, debe existir un recuento mínimo de gases antes de que la relación sea efectiva. Con cantidades pequeñas de gas, la relación puede variar enormemente a lo largo del espectro y generar resultados engañosos.
El triángulo de Duval es otra gran herramienta para determinar tendencias de gases de calentamiento y formación de arcos para LTC. Al trazar los gases en el triángulo, se pueden detectar unidades que se mueven desde la región "N" (condición de funcionamiento normal) a una condición de falla. Junto con los escaneos infrarrojos mientras están en servicio, las unidades que se dirigen hacia la falla pueden confirmarse razonablemente.
Se identifican cinco zonas de funcionamiento anormal o fallas en el Triángulo para LTC del tipo de aceite:
T3 = fallo térmico severo con fuerte coquización de los contactos (T > 700°C);
T2 = fallo térmico severo con coque de contactos (300°C < T < 700°C);
X3 = fallo T3 o T2 en curso, con ligera coquización o aumento de la resistencia eléctrica de los contactos;
D1 = descargas anormales de baja energía D1;
X1 = descargas anormales de baja energía D1, o falla térmica en curso;
N = Operación Normal
Nota: Los niveles mínimos de gas deben ser >10 ppm para aplicar este método de análisis.
Si bien existen guías de la industria para analizar los resultados de DGA, los límites aceptados por la industria específicos del modelo NO están disponibles en la actualidad. Generar dichas directrices requiere un número significativo de LTC y muestras para obtener resultados estadísticos sólidos. Las tasas de generación de gas pueden variar según el modelo, el diseño, el tipo de respiración, la frecuencia de operación e incluso las prácticas de mantenimiento en toda la flota.
Con toda la discusión anterior, DGA es solo la mitad de la ecuación de evaluación de la condición de LTC. El análisis de la calidad del aceite es igualmente importante para determinar el estado de su cambiador de tomas. Al medir parámetros clave como la tensión interfacial (IFT), la acidez y el contenido de agua, estas pruebas proporcionan un índice de calidad del aceite y una saturación relativa que puede utilizarse como indicador adicional de los cambios químicos en el aceite. El índice de calidad del fluido (Acidez x 1000) / IFT, junto con la comparación de la relación N2/O2 en el aceite en unidades de respiración libre, puede detectar el inicio de la formación de lodos y la formación de películas de contacto antes de que se produzca coquización y daños por contacto.
A medida que aumentan la humedad y el oxígeno en el aceite, el calor de la carga actúa como un acelerador de la oxidación del aceite y la formación de lodos. Este lodo o película de contacto añade resistencia al contacto lo que, a su vez, aumenta aún más el calentamiento. A medida que aumenta esta resistencia, también aumenta la velocidad de calentamiento y lodo, lo que provoca una “fuga térmica” y la formación de coque.
Los efectos en la química del petróleo se pueden mitigar. Monitorear la calidad del aceite y el DGA anualmente y los resultados de tendencias. Determine el índice de calidad del aceite (Acidez x 1000) / IFT y reemplace el aceite cuando el índice de calidad sea superior a 18 durante el mantenimiento. Utilice la filtración de aceite en línea en LTC de tipo resistivo y reactivo que forman arcos en aceite. En unidades marcadas por análisis de aceite, utilice infrarrojos junto con datos de pruebas de aceite para verificar las diferencias de temperatura entre el LTC y el tanque principal.
ESTUDIO DE CASO: WAUKESHA® UZD® – LTC DE TIPO RESISTIVO CON INTERRUPTOR SELECTOR DE ARCO
Para ver un ejemplo de cómo se pueden utilizar tanto los resultados de DGA como los datos de calidad del petróleo como herramientas para la evaluación de LTC, echemos un vistazo a los datos de este UZD:
La proporción de etileno sobre acetileno de 0.11 es "normal" según las directrices aceptadas, pero el índice de calidad del fluido de 22 provocó una inspección del cambiador de tomas (debe estar por debajo de 18 en funcionamiento normal). Si se hubieran utilizado solo los resultados del DGA, esta unidad probablemente no habría sido marcada para inspección, ya que parece estar en el rango de operación normal cuando se traza en el Triángulo Duval.
¡¡Normal!!
Al abrir la unidad, se puede ver claramente que se trataba de un buen agarre, ya que empezaba a formarse película en muchos componentes del LTC. Es posible que se haya producido una fuga térmica/coquización inesperadamente antes del siguiente ciclo de mantenimiento.
Usando DGA tradicional junto con datos de calidad del petróleo, Waukesha® Components ha formulado un algoritmo patentado para analizar los datos de su flotilla y crear una lista de las unidades que necesitan mantenimiento antes de que ocurran daños importantes. Con una gran población de cambiadores de tomas en carga y suficientes puntos de datos estadísticos, Waukesha® Los componentes pueden proporcionar una consulta GRATUITA sobre la flota, brindando un enfoque de mantenimiento detallado y específico que supera con creces las pautas de análisis DGA estándar de la industria.