Análisis de gases disueltos en aceites minerales y ésteres naturales a base de soja ante condiciones de fallas en transformadores
Authors:   , Meira Matías 
Published: October 2024

El análisis de gases disueltos en aceite (DGA) es una de las herramientas de diagnóstico más utilizadas para la evaluación de la condición de los transformadores. La experiencia ha demostrado que es una de las técnicas mas eficaces para detectar condiciones de falla en diferentes partes constructivas del transformador (aislamiento, núcleo, bobinados, etc.). También es un método fiable y económico para detectar fallas en comparación con otras pruebas en las cuales, por ejemplo, es necesario remover del servicio al transformador para poder ejecutarlas. Las solicitaciones térmicas y eléctricas pueden generar gases dentro del transformador. El análisis de estas concentraciones de gases y sus tasas de crecimiento son útiles para diagnosticar el estado del transformador. Históricamente, el aceite mineral ha sido el líquido dieléctrico más utilizado en los transformadores de potencia. Por lo tanto, la generación de gases para este líquido es bien conocida. Sin embargo, en los últimos 20 años ha resurgido el uso de ésteres naturales como líquidos dieléctricos para transformadores, principalmente por cuestiones medioambientales y de seguridad contra incendios. Su aplicación está muy extendida en los transformadores de distribución y, en menor medida, en los de potencia. La composición química de los ésteres naturales y los aceites minerales es diferente. Esto implica que sus propiedades y su degradación son diferentes. Varios trabajos de investigación abordan la generación de gases en los ésteres naturales producto de fallas. Sin embargo, la mayoría de ellos son ensayos de laboratorio en los que se utilizan pequeños volúmenes de aceite con modelos no muy representativos. Es por ello que se asume que los resultados obtenidos pueden dar una idea del comportamiento del líquido aislante, pero no reproducen las condiciones reales de servicio y de falla encontradas en un transformador en funcionamiento. Además, estos resultados han mostrado una gran dependencia de los set-ups utilizados. De todos modos, se ha demostrado que los gases generados en aceite mineral y en éster natural son los mismos, pero en diferentes proporciones para los mismos modos de falla. Sin embargo, actualmente no existen suficientes datos de campo relativos a los ésteres naturales que indiquen si la interpretación del DGA requiere una atención especial. Esta tesis doctoral presenta una revisión exhaustiva del estado del arte del DGA en los ésteres naturales e identifica los aspectos faltantes de investigación en esta temática. Se determina que las principales diferencias entre el aceite mineral y el éster natural se dan con las fallas de baja temperatura. Además, la generación normal de gases a la temperatura de funcionamiento del transformador difiere entre los dos líquidos, lo que lleva a una posible interpretación del DGA incorrecta. Por este motivo, se proponen caminos teóricos de formación de gases para aceite mineral y éster natural a base de soja, basadas en su descomposición química. Este desarrollo proporciona la base para la generalización de los tipos de gases esperables para una determinada temperatura de falla. Por último, los desarrollos teóricos se verifican experimentalmente con ensayos. Estos ensayos incluyen fallas térmicas de 250, 400 y 800 °C, así como el análisis de los gases generados a 80 °C.