Los transformadores de potencia son elementos muy fiables y seguros dentro de
una red eléctrica de potencia. No obstante, en los transformadores que emplean
aislamiento líquido de alta inflamabilidad, como el aceite mineral, el riesgo de incendio
es elevado, debido a que contiene una gran cantidad de elementos combustibles que se
encuentran en contacto con elementos en tensión. Este trabajo persigue obtener la
probabilidad de ocurrencia de incendio en un transformador de este tipo encuadrado en
una instalación de cogeneración ficticia.
La tasa de incendio en transformadores es pequeña, pero algunas encuestas
realizadas recientemente sugieren que su número de incendios esta creciendo
significativamente en la última década, los cuales suelen tener consecuencias
económicas muy elevadas.
La principal causa de incendio en los transformadores con aislamiento líquido de
alta inflamabilidad es la pérdida de su aislamiento efectivo. Cuando esto sucede,
aumenta la probabilidad de producirse un fallo que de lugar a un arco eléctrico en su
interior, el cual casi instantáneamente, vaporiza una masa del aceite de la cuba. La
cantidad de gas generada tiene una relación muy estrecha con el nivel energético del
arco eléctrico. Cuando es alto, el gas formado se presuriza rápidamente, generando
ondas de presión dinámica de gran magnitud en el aceite, que se propagan internamente
por todo el transformador e interactúan con la estructura de la cuba en muy pocos
milisegundos. Si las protecciones del transformador no consiguen despresurizar la cuba
rápidamente, puede llegar a romper. Cuando esto sucede, los gases se infaman en
contacto con el oxigeno debido a la alta temperatura a la que se encuentran,
produciéndose una fuerte explosión que provoca la ignición del aceite y por lo tanto el
incendio del transformador.
Los últimos estudios realizados sobre los dispositivos de alivio de presión de la
cuba, consideran su tiempo de respuesta insuficiente para conseguir que el aumento de
presión provocado por estos fallos sobrepase la resistencia mecánica de la cuba.
Una de las soluciones a esta problemática es el uso de fluidos dieléctricos minerales que cumplan con un punto de inflamabilidad alto, comercialmente existen algunos como son R-Temp y Betafluid, estos de tipo mineral, algunos semi sintéticos como el aceite alfa, algunos biodegradables producto de esteres naturales como lo es el FR3 y otros tanto sintéticos como el siliconado.
En esta ocasión nos centraremos en las características que deben cumplir los fluidos de tipo mineral con un alto punto de inflamabilidad, esto tomando como base el estándar ASTM D 5222.
Esta especificación describe un fluido de alto punto de combustión, para su uso como un medio dieléctrico y de refrigeración en aparatos eléctricos de distribución nuevos y en servicio, tales como transformadores e interruptores. El material discutido aquí es miscible con otros aceites aislantes a base de petróleo, y puede que no sea miscible con líquidos aislantes eléctricos de origen no petrolero. Los aceites aislantes deberán ser compatibles con el material típico de la construcción de los aparatos existentes y satisfactoriamente mantendrá su característica funcional en su aplicación. Esta especificación se aplica sólo para el aceite nuevo que se recibe antes de cualquier procesamiento. Los ejemplares deberán someterse a las pruebas adecuadas, y se ajustarán proporcionalmente a especificación física (aspecto en el examen visual, el color en las unidades de la ASTM, punto de combustión, punto de inflamación, punto de anilina, la tensión interfacial, punto de fluidez, densidad relativa y viscosidad cinemática), eléctricas ( tensión de ruptura dieléctrica, tendencia a la gasificación, y el factor de disipación) y química (comportamiento a la corrosión contra azufre, cloruros inorgánicos y contenido de sulfatos, índice de acidez, contenido de agua, estabilidad a la oxidación, contenido de inhibidor a la oxidación, y el contenido de PCB) en propiedades requeridas.
Este extracto es un breve resumen de la norma referenciada. Es informativo solamente y no una parte oficial de la norma; El texto completo de la norma en sí misma debe ser referido para su uso y aplicación. ASTM no da ninguna garantía expresa o implícita ni hace ninguna representación que el contenido de este resumen son exacta, completa o actualizada.
1. Alcance
1.1 Esta especificación describe un fluido aislante a base de aceite mineral-alto punto de inflamación, para uso como un medio dieléctrico y refrigerante en aparatos eléctricos de distribución nuevos y en servicio, tales como transformadores e interruptores.
1.2 Diferentes fluidos de alto punto de inflamación difieren de aceite mineral convencional por poseer un punto de fuego de al menos 300 ° C. Aceites aislantes minerales de alta punto de combustión también se conocen como aceites minerales "menos inflamables". Esta propiedad es necesaria para cumplir con ciertos requisitos de la aplicación del Código Eléctrico Nacional (artículo 450-23) u otras agencias. El material discutido en esta memoria descriptiva es miscible con otros aceites aislantes a base de petróleo. Mezcla de líquidos de alto punto de combustión con hidrocarburos con un punto de combustión bajo (por ejemplo, la especificación D 3487 aceite mineral) puede dar lugar a puntos de fuego de menos de 300 ° C.
1.3 Esta especificación está destinada a definir un aceite mineral aislante de alto punto de fuego que es compatible con el material típico de construcción de los aparatos existentes y satisfactoriamente mantendrá su característica funcional en su aplicación. El material descrito en esta memoria puede no ser miscible con líquidos aislantes eléctricos de origen no petrolero. El usuario debe ponerse en contacto con el fabricante del aceite aislante de alto punto de combustión para la orientación a este respecto.
1.4 Esta especificación se aplica sólo para el aceite nuevo, material aislante que se recibió antes de cualquier procesamiento. Información sobre las pruebas de mantenimiento en el servicio está disponible en las guías correspondientes. El usuario debe ponerse en contacto con los fabricantes de los equipos o aceite si surgen preguntas de características recomendadas o procedimientos de mantenimiento.
2. Documentos de referencia (Estos documentos se obtienen en linea ASTM)
Normas ASTM
D92 Método de prueba para Flash Point (Temperatura de inflamación e Ignición) en Copa Abierta Cleveland.
D97 Método de prueba para Punto de fluidez de Productos del Petróleo.
D117 Guía para el muestreo, métodos de prueba y especificaciones para los Aceites de aislamiento eléctrico de origen de petroleo.
D445 Método de prueba para la viscosidad cinemática de líquidos transparentes y opacos (y Cálculo de la viscosidad dinámica).
D611 Métodos de ensayo para punto de anilina y Mixto punto de anilina de productos derivados del petróleo y solventes de hidrocarburos.
D664 Método de prueba para Número Acido de productos derivados del petróleo mediante valoración potenciométrica.
D877 Método de prueba para Tensión de Ruptura Dieléctrica de líquidos aislantes usando electrodos de disco.
D878 Método de prueba para cloruros y sulfatos inorgánicos en aceites aislantes.
D923 Practicas para muestreos de Líquidos Aislantes.
D924 Método de prueba para Factor de disipación (o factor de potencia) y permitividad relativa (constante dieléctrica) de líquidos aislantes.
D971 Método de prueba para la tensión interfacial del aceite contra el agua por el método del anillo.
D974 Método de prueba para ácido y base numérica por Titulación con indicador de color.
D1275 Método de prueba para Azufre corrosivo en Aceites aislantes.
D1298 Método de prueba para determinar la densidad, densidad relativa (gravedad específica) o gravedad API de petróleo crudo y productos líquidos del petroleo por el Método del Hidrómetro.
D1500 Método de prueba para color ASTM de productos de petróleo (ASTM escala de colores).
D1524 Método de prueba para el examen visual de Aceites aislantes derivados de petroleo en el campo.
D1533 Método de prueba para determinar el contenido de agua en líquidos aislantes por coulométria Karl Fischer.
D1816 Método de prueba para la determinación de la tensión de ruptura dieléctrica por electrodos semiesféricos (VDE).
D2300 Método de prueba determinar la tendencia a la gasificación y ionización de líquidos aislantes de origen mineral (Método modificado Pirelli).
D2440 Método de prueba para estabilidad a la oxidación de aceites aislantes de origen mineral.
D2668 Método de prueba para 2,6-di-terc-butil- p-cresol y 2,6-di-terc-butil fenol en líquidos aislantes por absorción de infrarrojo.
Terminología D2864 relativo a aislantes eléctricos Líquidos y Gases.
D3487 Especificación para aceite Mineral Aislante usado en aparatos eléctricos.
D4059 Método de prueba para el análisis de los bifenilos policlorados en líquidos aislantes por cromatografía de gases.
D4768 Método de prueba para el análisis de 2,6-di-terc-butil paracresol y 2,6-di-terc-butil fenol en líquidos aislantes por cromatografía de gases.
Esperamos que esta información sea de utilidad para ustedes, así mismo reiteramos nuestro compromiso en la calidad de la información que aquí presentamos así como atención especifica que se solicite sera tendida a la brevedad.
