Dispositivo de control en línea del gas disuelto en el aceite del transformador

Como activo central de la red eléctrica, la salud del transformador está directamente relacionada con la estabilidad y seguridad de todo el sistema eléctrico. Como medio avanzado de mantenimiento predictivo, la tecnología DGA (gas disuelto en el aceite del transformador) es capaz de proporcionar una visión continua y en tiempo real del estado de funcionamiento interno del transformador, lo que permite alertar con antelación antes de que se produzca un fallo y evitar eficazmente un corte de suministro eléctrico importante.

De offline a online: la evolución de la tecnología de vigilancia

La evaluación tradicional de la salud de los transformadores se basa en la toma de muestras de aceite del equipo a intervalos regulares y su envío a un laboratorio especializado para su análisis. Este método de pruebas fuera de línea presenta un desfase importante. Como el periodo de muestreo suele ser largo (por ejemplo, una vez al año), los fallos repentinos que puedan producirse entre una prueba y otra no pueden detectarse a tiempo. Las estadísticas demuestran que una proporción significativa de las averías de los transformadores se producen pocos meses después de la prueba anual, lo que pone de manifiesto las limitaciones de las pruebas intermitentes.

El sistema de monitorización en línea DGA supone un avance revolucionario al instalar el dispositivo de monitorización directamente en el cuerpo del transformador. Es capaz de completar automáticamente la extracción y el análisis de gases 24 horas al día, 7 días a la semana sin interrupción, y de transmitir datos en tiempo real al personal de O&M. Este modo de supervisión proactivo y continuo capta las señales tempranas más débiles de los fallos, lo que permite ganar un tiempo valioso para el mantenimiento preventivo y la intervención oportuna, evitando así que los fallos se agraven y se produzcan costosos daños en los equipos y la paralización de la red.

Valor fundamental de la supervisión en línea de la DGA

La supervisión en línea de la DGA ofrece múltiples ventajas fundamentales con respecto a las pruebas tradicionales fuera de línea:

• Alerta temprana de fallos: Detecta inmediatamente trazas de gases defectuosos por sobrecalentamiento, arco eléctrico o descargas parciales, etc., y avisa de los problemas en sus fases más tempranas.

• Mejorar la fiabilidad del sistemaAl prevenir eficazmente las interrupciones imprevistas, aumenta considerablemente la fiabilidad del suministro eléctrico de la red y garantiza la seguridad del personal y los equipos del emplazamiento.

• Optimizar la vida útil y el coste de los activosEl mantenimiento a tiempo reduce los daños acumulados en el sistema de aislamiento del transformador, prolongando así su vida útil. A largo plazo, las pérdidas económicas ahorradas al evitar una sola avería importante compensan con creces la inversión inicial en un sistema de supervisión en línea.

• Ayuda a la toma de decisiones basada en datosEl flujo de datos de monitorización continua proporciona una sólida base científica para la evaluación del estado del transformador, la gestión de la carga y la formulación de estrategias de mantenimiento, y promueve el desarrollo del modo de operación y mantenimiento en una dirección más inteligente.

Principios de funcionamiento y tipos de tecnología

El principio de funcionamiento de una unidad DGA en línea se divide en dos pasos principales: en primer lugar, se separan los gases disueltos del aceite del transformador y, a continuación, se analizan con precisión la composición y la concentración de estos gases. La extracción de los gases suele realizarse mediante ciclos de espacio de cabeza o membranas de permeación altamente selectivas.

Los dispositivos de control en línea de la DGA se clasifican principalmente en las siguientes categorías, en función del ámbito de control y la técnica de análisis:

1. Monitor de gas clave: Se trata de un programa económico que se centra en indicadores básicos, principalmente el control de los niveles de hidrógeno (H₂). Dado que la gran mayoría de las averías internas de los transformadores producen hidrógeno, la supervisión de este gas puede proporcionar una alerta temprana eficaz de una amplia gama de problemas potenciales. Sin embargo, es difícil hacer un diagnóstico preciso de la causa raíz de una avería basándose únicamente en los datos de hidrógeno.

2. Monitor multigas: Este tipo de dispositivo es capaz de medir varios gases característicos al mismo tiempo, lo que permite diagnosticar con precisión el tipo de avería.

   • Control de cinco gases: Normalmente se controlan cinco gases inflamables, hidrógeno, metano, etano, etileno y acetileno, para determinar la presencia de sobrecalentamiento o fallos de descarga eléctrica.

   • Control de siete gasesA lo anterior se añade el control del monóxido de carbono (CO) y el dióxido de carbono (CO₂). Estos dos gases son indicadores clave de si los materiales aislantes sólidos (por ejemplo, el papel aislante) del interior del transformador están envejeciendo o descomponiéndose.

   • Control de nueve gasesSe dispone de los datos más completos sobre los componentes de gas y, mediante un análisis exhaustivo, se pueden diferenciar con precisión distintos modos de fallo, como la formación de arcos, el sobrecalentamiento a alta y baja temperatura o las descargas parciales.

En lo que respecta a las técnicas analíticas básicas, los principales enfoques actuales incluyen:

• Cromatografía de gases (GC)Cromatografía de gases: la cromatografía de gases es el método de referencia en los análisis de laboratorio y es capaz de separar y cuantificar con precisión una amplia gama de componentes gaseosos, proporcionando datos muy fiables. Los modernos sistemas GC en línea están altamente automatizados y equipados con calibración automática para garantizar la estabilidad operativa a largo plazo.

• Espectroscopia infrarrojaEsta técnica incluye, entre otras, el infrarrojo no dispersivo (NDIR) y la espectroscopia fotoacústica (PAS). La ventaja significativa es que elimina la necesidad de gases portadores y consumibles necesarios para la cromatografía, lo que simplifica el mantenimiento y reduce los costes de explotación a largo plazo.

perspectivas de futuro

Con la profundización de la construcción de redes inteligentes, la tecnología de monitorización en línea de transformadores se está desarrollando en la dirección de una mayor integración e inteligencia. La tendencia futura es integrar la AGD con otras tecnologías de monitorización (por ejemplo, monitorización de casquillos, monitorización de descargas parciales, análisis de vibraciones, etc.) para construir un sistema integral de conocimiento del estado del transformador. Al mismo tiempo, la combinación de inteligencia artificial y algoritmos de análisis de macrodatos para extraer en profundidad los datos de monitorización masiva permitirá lograr un diagnóstico de fallos, una evaluación del estado de salud y una predicción de la vida útil restante más precisos, y proporcionará un potente apoyo para la operación y el mantenimiento inteligentes de la red eléctrica de próxima generación.