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IMPORTANCIA DE LA TERMOGRAFÍA INFRARROJA EN EL
DIAGNÓSTICO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Oscar Hugo Osorio Cruz
Angel Marroquin de Jesús
Ernesto Caballero Bello
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Técnica Electromecánica Central, S.A. de C.V
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Delegación Epigmenio González
Querétaro, Qro.
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Resumen: Este trabajo presenta los resultados obtenidos en las
inspecciones de termografía infrarroja a transformadores de
potencia de 2000 y 2500 KVA en 13.8-0.480/0.277 KV instalados en
plantas industriales, así mismo se determinan la causa raíz del
problema que presentan para su corrección. Con base a los
resultados obtenidos en estos equipos, se concluye de la importancia
de la implantación de un buen plan de mantenimiento proactivo que
contemple la termografía infrarroja a los equipos eléctricos, que
permita analizar de manera oportuna las fallas que presentan, para
mejorar la confiabilidad del equipo a través de acciones dirigidas a
evitar que se repitan.
I. INTRODUCCIÓN
La globalización de los mercados internacionales ha abierto
la puerta de nuevos mercados para las industrias nacionales.
Esta situación a generado oportunidades para la exportación
de sus productos, pero también ha elevado la exigencia en
su calidad y productividad. De aquí que cualquier falla que
se presenta en el sistema de energía eléctrica afecta
directamente su salud económica.
El diagnóstico eficiente de manera oportuna del estado de
los transformadores de potencia y equipos eléctricos de
una subestación para garantizar el servicio de energía
eléctrica, juega un papel muy importante
en esta
competencia por su influencia en la calidad y costo del
producto final.
Universidad Tecnológica de San Juan del Río
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Reduciendo el índice de fallas en los transformadores
producto de puntos calientes detectándolos en su etapa
inicial y tomando acciones correctivas oportunamente
producto del análisis de la causa raíz de las fallas para
eliminar su recurrencia.
En este artículo se presenta los resultados obtenidos
durante la inspección a transformadores de potencia
mediante la termografía infrarroja así como su diagnóstico y
reparación.
II. DIGNÓSTICO Y REPARACION DE
TRANSFORMADOR DE 2000 KVA
Con fecha 5 de Septie mbre del 2004, se realizó una
inspección de termografía infrarroja al transformador de
2000 KVA, 13.8 KV-440V instalado en un planta industrial,
en Celaya, Guanajuato. Durante esta inspección se detecto
una anomalía, revelando un perfil térmico muy elevado en
la boquilla de baja tensión de la fase X3, 50°C más elevado
que las boquillas X1 y X2. Dado la importancia que tiene
este equipo para la planta se programo el paro para su
revisión y reparación. En la Figura 1 se muestra el perfil
térmico de la boquilla con problemas.
131.2°C
120
Actualmente con el avance tecnológico en la ingeniería de
los equipos de prueba, equipos de monitoreo en tiempo real
y de la termografía infrarroja es posible dar un buen
diagnóstico de las condiciones reales de operación de los
transformadores de potencia para garantizar la
disponibilidad y confiabilidad, evitando que ocurran fallas
inesperadas.
100
80
60
40
38.8°C
Fig. 1 Imagen térmica de las boquillas de baja tensión.
Inspección interna 15 de septiembre del 2004
Durante
esta actividad se observo carbonización y
deformación en las conexiones, partículas suspendidas en
el aceite, conexiones flojas en las colillas, punto caliente en
la colilla de la boquilla de baja tensión de la fase X3,
rupturas de conexiones, porcelana de la boquilla rota.
Como se muestra en la Figura 2.
III. DIGNOSTICO Y REP ARACION DE
TRANSFORMADOR DE 2500 KVA
Con fecha 21 de Febrero del 2005 se realizó una inspección
de termografía infrarroja a un transformador de 2500 KVA,
13.8 KV-480V instalado en un planta industrial. Durante
esta inspección se detecto una anomalía, revelando un perfil
térmico muy elevado en la boquilla de la fase X2, 30°C
más elevado que las boquillas X1 y X3. Como se muestra
en la Figura. 3
81.8°C
80
70
60
50
42.8°C
Fig. 2 Punto caliente en la boquilla de baja tensión X3
Este punto caliente concuerda con los resultados obtenidos
de la termografía infrarroja explicando la diferencia de
temperaturas entre las fases de las boquillas. El aceite no
mostró degradación por esta falla debido a que por diseño
del equipo, el aceite no cubre completamente la colilla de la
boquilla. Así mismo se explica el por que no se detecto
mediante el análisis cromatográfico de gases disueltos en
el aceite aislante del equipo.
Fig. 3 Imagen térmica de la boquilla X2 de baja tensión
Inspección interna 9 de abril del 2005
Durante esta actividad se observo, carbonización en las
conexiones de las boquillas de baja tensión, conexiones
flojas, punto caliente en la fase X2, deterioro de tuercas,
rondanas y terminales del devanado de baja tensión. Como
se muestra en la Figura 4
Los resultados obtenidos durante la inspección del conjunto
núcleo-bobina y de las pruebas eléctricas de campo
efectuadas al equipo indican que el aislamiento sólido del
devanado no presenta problemas.
Con base a lo anterior se procedió a realizar las correcciones
pertinentes en las boquillas de baja tensión. Durante la
disección de la boquilla X3, para el cambio de empaques se
observa que presenta una fisura considerable el cual no
permite realizar el reapriete adecuado. Por lo que fue
sustituida por otra de características eléctricas similares,
retirada de un transformador de reserva. Finalmente el
transformador fue puesto en servio sin ningún problema de
operación.
Fig. 4 Punto caliente en boquilla de baja tensión X2
Este punto caliente concuerda con los resultados obtenidos
de la termografía infrarroja, explicando la diferencia de
temperaturas entre las fases de las boquillas. Posiblemente
el aceite no mostró degradación debido a que esta falla no
se había manifestado en forma franca para ser detectado por
el análisis cromatográfico de gases disueltos en el aceite
aislante del equipo.
Los resultados obtenidos durante la inspección del conjunto
núcleo-bobina, soportarías de la guías, empaques de
boquillas de alta tensión, empaques de radiadores,
cambiador de derivación y de las pruebas eléctricas de
campo efectuadas al equipo, indican que el aislamiento
sólido del devanado y el equipo en general no presenta
problemas para operar.
Con base a lo anterior se procedió a realizar el retiro de la
boquilla X2 del equipo, así como su disección para
determinar el estado que guarda para su operación.
Mediante esta actividad se concluye que la boquilla no esta
en condiciones satisfactorias
para garantizar la
confiabilidad de operación por lo que fue sustituida por otra
de características eléctricas similares que fue solicitada a
con tiempo como refacción. Finalmente el transformador
fue puesto en servicio sin ningún problema de operación.
IV. CONCLUSIONES
Dado el impacto económico que representa para el sector
industrial los paros no programados, por la suspensión de la
energía eléctrica por falla de los transformadores de
potencia y equipos eléctricos en sus instalaciones. Es
necesario la implantación de un buen plan de
mantenimiento proactivo que contemple la termografía
infrarroja y equipos de monitoreo continuo a los equipos
eléctricos para obtener los beneficios tales como mayor
confiabilidad de los equipos, mayor productividad,
reducción de costos y máximo aprovechamiento de los
recursos humanos. Debido a que se podrá analizar la causa
raíz de las fallas y se mejorará la confiabilidad del equipo
a través de acciones dirigidas a evitar las fallas inesperadas.
REFERENCIAS
[1] O.H. Osorio, A. Marroquín de Jesús, J.G. de la Vega,
“Importancia en la investigación del origen de las fallas en
transformadores de potencia” RVP 2000 IEEE Sección México,
Acapulco Gro.
[2] J. A. Nava, V. R. García, “Origen de Descargas Parciales en
Boquillas Tipo Capasitivo Sistema Aceite Papel, para Equipos de
Alta Tensión”, Reunión de Verano de Potencia IEEE Sección
México. RVP’98 Acapulco Guerrero.
[3] Philipper Magnier, David Scheurer, “Desarrollo de un Modelo
Magneto-Termico-Hidrodinamico y Diseño de la Prevención
contra Explosiones e Incendio para Transformadores, Caja de
Cables de Boquillas y Cambiadores bajo Carga de Derivaciones”
Reunión de Verano de Potencia IEEE Sección México. RVP’99,
Acapulco Guerrero.
[4] Wulf Boege, J.G. de la Vega, “Monitoreo en Línea de la
Temperatura en Transformadores de potencia”, RVP´98, IEEE
Sección México, Acapulco Guerrero.
[5] O.H. Osorio, J.L. Guardado, V. Vicente, “Modelado en el
Dominio del Tiempo del Devanado de Máquinas Eléctricas para
el Estudio de Transitorios Electromagnético en Sistemas
Industriales” Reunión de Verano de Potencia IEEE Sección
México. RVP’98 Acapulco Guerrero.
BIOGRAFÍAS
Oscar Hugo Osorio, Nació en Oaxaca, Oax. El 16 de Diciembre de
1969. Obtuvo el Título de Ingeniero Electricista en 1996 en el
Instituto Tecnológico de Oaxaca. En 1998 obtuvo el grado de
Maestro en Ciencias en Ingeniería Eléctrica en el Instituto
Tecnológico de Morelia, ha publicado diversos trabajos sobre
Transitorios Electromagnéticos. Actualmente se encuentra en el
Depto. de Mantenimiento en Alta Tensión en TECSA, Querétaro
Qro. Sus áreas de interés son Transitorios Electromagnéticos, Equipo
Eléctrico de Alta Tensión, Análisis Armónicos, Análisis de
Cortocircuito y Análisis de Coordinación de Protecciones, Pruebas
Eléctricas de Campo a Equipos Primarios, Calidad de la Energía.
Ángel Marroquín de Jesús Nació en Putla de Guerrero, Oaxaca. En
1972. Obtuvo él titulo de Ingeniero Electricista en 1996 en el Instituto
Tecnológico de Oaxaca, en 1998 obtuvo el grado de Maestro en
Ciencias en Ingeniería Eléctrica en el Instituto Tecnológico de
Morelia. Sus áreas de interés son armónicas, cortocircuito,
coordinación de protecciones, pruebas a equipo eléctrico en alta
tensión, monitoreo en línea de parámetros eléctricos, ahorro y calidad
de la energía. Actualmente se desempeña como Profesor Asesor en
la carrera de Mantenimiento Industrial en la
Universidad
Tecnológica de San Juan del Río y colabora en el puerto de
atención de la Comisión Nacional para el Ahorro de Energía.
Ernesto Caballero Bello, Nació en Coroneo Gto. en 1978.
Ingeniero Eléctrico egresado del Instituto Tecnológico de
Querétaro en 2002, obtuvo la certificación como Termógrafo en
aplicaciones eléctricas, mecánicas y térmicas en el 2003 por
Insfraspection Institute. Actualmente se encuentra trabajando en
el Depto. de Mantenimiento en Alta Tensión en TECSA,
Querétaro Qro., como supervisor de mantenimiento y estudios
especiales. Sus áreas de interés son Calidad de la Energía,
Termografía Infrarroja, Cortocircuito y Coordinación de
Protecciones, Transitorios Electromagnéticos y Análisis de Fallas
en Equipo Eléctricos.