¿Se puede restablecer el suministro eléctrico inmediatamente después de un corte importante de gas?

—Proceso detallado del análisis por cromatografía de gases de falla

Cuando se dispara el elemento de gas pesado de un transformador (elemento de gas pesado del relé Buchholz), los operadores se enfrentan a una pregunta crucial: ¿Se puede restablecer la energía inmediatamente? Esta decisión afecta directamente la seguridad del equipo y la estabilidad de la red. Un juicio incorrecto puede agravar la falla, lo que podría provocar incendios o explosiones. Los datos de la industria eléctrica mundial muestran que restablecer la energía sin previo aviso tras un disparo de gas pesado es una de las principales causas de fallas graves en los transformadores. Por lo tanto, antes de tomar cualquier medida, se debe realizar un análisis científico de cromatografía de gases (DGA) para determinar el tipo de falla, siguiendo las normas internacionales (p. ej., IEC 60599, IEEE C57.104).

 Contenido

1. Disparo de gas intenso: una alarma crítica para fallas graves

El elemento de gas pesado es un dispositivo de protección no eléctrica esencial en transformadores sumergidos en aceite. Su funcionamiento se basa en la tasa de producción de gas y la velocidad de flujo:

(1)Mecanismo:Cuando ocurren fallas graves que producen gas (por ejemplo, arcos eléctricos, sobrecalentamiento extremo) dentro del transformador, grandes volúmenes de gas ingresan rápidamente al relé Buchholz, lo que activa el contacto de gas pesado.

(2)Condición de activación:La tasa de producción de gas es extremadamente alta (normalmente > 100 mL/s) y el volumen de gas acumulado supera la resistencia mecánica.

(3)Fallos Indicados:

-Descarga de alta energía:Bobinado entre vueltas/cortocircuito, cables rotos que provocan arcos eléctricos.

-Sobrecalentamiento severo:Puesta a tierra multipunto del núcleo, contacto deficiente en áreas grandes.

-Intensa descomposición del aceite:Acompañado de altas temperaturas o descarga.

              Conclusión clave:Un disparo de gas intenso equivale a una falla latente de alta energía y rápido desarrollo dentro del transformador. No es aleatoria ni una operación incorrecta.

2. ¿Por qué se debe confiar en el análisis por cromatografía de gases de falla (DGA)?

Después de un viaje con mucha gasolina, confiar únicamente en inspecciones visuales o pruebas eléctricas básicas es peligroso e insuficiente. Razones:

(1)Ubicaciones de fallas ocultas:Los puntos de falla suelen estar en lo profundo de los devanados, núcleos o aislamiento, lo que hace imposible la observación directa.

(2)Composición crítica del gas:Diferentes fallos (descarga, sobrecalentamiento) descomponen los hidrocarburos del aceite del transformador en combinaciones de gases específicas.

(3)Cuantificación de la gravedad de la falla:Las tasas de concentración de gas y de producción reflejan los niveles de energía de la falla y las etapas de progresión.

Ventaja principal del DGA: al separar y detectar con precisión los gases traza (a nivel de ppm) disueltos en el aceite, "decodifica" el tipo de falla, la ubicación y la gravedad.

3. Proceso de análisis por cromatografía de gases de falla (DGA) (paso a paso)

De acuerdo con las normas IEEE C57.104 e IEC 60599, el proceso DGA después de un disparo de gas intenso debe ser riguroso:

Ejemplo de método de diagnóstico (índice de Rogers):

(1)Principio:Calcular 5 relaciones de gases (por ejemplo, CH₄/H₂, C₂H₂/C₂H₄), convertirlas a códigos de 3 dígitos y compararlas con las tablas estándar.

(2)Resultado:Determina el tipo de falla (por ejemplo, "sobrecalentamiento de baja temperatura", "descarga de alta energía").

(3)Ventaja:Altamente resistente a las interferencias.

Tabla: Tipos de fallas vs. firmas de gas (porIEC 60599).

4. Árbol de decisiones para la restauración del suministro eléctrico (basado en los resultados del análisis de gases de efecto invernadero)

● Prohibida absolutamente la restauración (se requiere inspección interna inmediata):

(1)Descarga de alta energía (arco eléctrico):Código Rogers "102" o "112", o Triángulo de Duval en la Zona 1. Riesgo: Los cortocircuitos metálicos pueden provocar explosiones.

(2)C₂H₂ (Acetileno) > 50 ppm (transformadores nuevos) o en aumento >10 ppm/día. Motivo:Indica destrucción del aislamiento.

(3) Hidrocarburos totales > 1000 ppm o en aumento > 100 ppm/día. Motivo:La falla está empeorando activamente.

● Restaurar solo después de una inspección completa y monitoreo DGA:

(1)Sobrecalentamiento de temperatura media/alta:Código Rogers "022" (sobrecalentamiento del núcleo/abrazadera). Acción: Repare la conexión a tierra/las piezas sueltas, vuelva a probar el DGA antes de restaurar.

(2)Aumento de CO/CO₂ (causa no relacionada con la temperatura):Indica envejecimiento del aislamiento sólido. Acción: Verificar el valor de DP; si DP > 500 y se corrige la causa raíz, restaurar con monitoreo.

● Restauración cautelosa (casos raros):

(1)Causa externa confirmada (por ejemplo, mal funcionamiento del relé debido a vibración) + historial de DGA normal.

(2)Descarga de baja energía:Si los niveles de gas son bajos y estables, y las pruebas ultrasónicas confirman que no hay riesgo, acción: Repare las piezas sueltas antes de restaurar.

5. Más allá del diagnóstico: el papel de la DGA en la seguridad posterior a la restauración

La restauración no es el final: el monitoreo continuo del DGA es fundamental:

(1)Seguimiento de tendencias:Pruebas de petróleo semanales, trazar la concentración de gas en función del tiempo, calcular las tasas de producción (ppm/día).

(2)Alerta temprana:Si C₂H₂ o H₂ vuelven a subir, apague inmediatamente.

(3)Verificar reparaciones:El DGA posterior al mantenimiento debe mostrar niveles de gas estables/en descenso.

Fórmula (IEC 60599 Tasa absoluta de producción de gas):
γa = (Ct2 - Ct1) / Δt × (m / ρ)

γa: Tasa de producción de gas (mL/día)

Ct2, Ct1: Concentraciones de gas en los tiempos t2, t1 (ppm)

Δt: Días entre pruebas

m: Masa total de aceite (kg)

ρ: Densidad del aceite (kg/m³)

En resumen

Los transformadores son activos críticos de la red, y los procedimientos posteriores a una desconexión determinan su fiabilidad futura. El análisis de gases disueltos (DGA), el estricto cumplimiento de las normas IEC/IEEE y la monitorización continua son esenciales para la seguridad. En la era actual de las redes inteligentes, las decisiones basadas en datos superan a la experiencia. Solo siguiendo protocolos científicos se pueden minimizar los riesgos, garantizando que cada comando de cierre sea seguro y justificado.

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