Página 1 de 10 Índice 1.- Objeto 2.- Alcance 3.- Desarrollo Metodológico Recuerde que esta Documentación en FORMATO PAPEL puede quedar obsoleta. Para consultar versiones actualizadas acuda al Web Responsable Fecha Redacción Redactor 02/08/2013 Verificación Aprobación Departamento de Subestaciones y Líneas Dirección de Ambiente, Sostenibilidad, Innovación y Calidad 02/08/2013 02/08/2013
Página 2 de 10 1. OBJETO La presente especificación fija las características que deben cumplir los aceites minerales aislantes nuevos para su uso en los transformadores de potencia de Hidrocantábrico Distribución Eléctrica, S.A.U. (en adelante HCDE). 2. ALCANCE Este documento será de aplicación para todas aquellas personas que deban solicitar la compra o que deban validar el suministro de aceite mineral aislante nuevo para su uso en transformadores de potencia en el ámbito de HCDE. 3. DESARROLLO METODOLÓGICO Documentos asociados: ET/5101 Transformadores de Potencia 3.1. Descripción y naturaleza El aceite de un transformador cumple principalmente dos funciones: servir como aislante eléctrico y como medio refrigerante. Ha de reunir por ello las siguientes características: Baja viscosidad. Elevada conductividad térmica. Baja temperatura de congelación. Alta temperatura de inflamación. Bajas pérdidas dieléctricas. Alta tensión de ruptura dieléctrica.
Página 3 de 10 Ausencia de compuestos corrosivos. Buena estabilidad química. Elevada estabilidad a la oxidación. Ausencia de humedad y sólidos en suspensión. Mínima formación de lodos y barros durante el servicio. Totalmente exento de PCBs y PCTs. Los aceites minerales utilizados como aislantes eléctricos proceden de la destilación fraccionada del petróleo bruto y están constituidos por una mezcla de hidrocarburos que le confieren unas propiedades físicas y químicas adecuadas. Esta mezcla se somete a un proceso de refinado para eliminar los compuestos inestables y corrosivos, además de cierto tipo de hidrocarburos. El constituyente principal es el carbono (del 83 al 87%) y el hidrógeno (del 11 al 14%). En concreto, el aceite mineral aislante nuevo utilizado por HCDE en sus transformadores de potencia se trata de un aceite mineral puro, ligero, de naturaleza nafténica o parafínica. De base muy refinada y muy resistente a la oxidación, fabricado con bases tratadas que aseguran la ausencia de materias sólidas, compuestos polares y productos precipitables a bajas temperaturas. 3.2. Identificación y requisitos generales de suministro. El aceite se entregará normalmente en bidones cuando se adquiera para el rellenado de transformadores en servicio. En el caso del relleno de aceite de un transformador posterior a su montaje, el suministro se podrá hacer mediante cisterna.
Página 4 de 10 Los bidones y cisternas deberán estar limpios y adaptados a este fin con el objeto de evitar contaminaciones del aceite. Los bidones de aceite llevarán al menos las indicaciones siguientes: Designación del suministrador. Clasificación del aceite. Cantidad de aceite. Cada suministro de aceite debe ir acompañado de un documento del suministrador especificando la información anterior. 3.3 Características fisico químicas. Las características fisico químicas que debe cumplir el aceite se indican en la tabla siguiente. Para aquellas propiedades no mencionadas se atenderá a la norma UNE EN 60296 en su última versión. También se seguirá dicha norma en el caso de que, por actualización de la misma, en ella se muestren valores más exigentes que los indicados en la tabla siguiente.
Página 5 de 10 PROPIEDAD UNIDAD MÉTODO ENSAYO VALOR USUAL Clase U: Aceite para transformador no inhibido. FUNCIÓN VALOR LÍMITE Viscosidad a 40 ºC mm 2 /s ISO 3104 10 11 < 12 Viscosidad a 30 ºC mm 2 /s ISO 3104 950 < 1800 Punto de congelación ºC ISO 3016 45 < 40 Contenido de agua mg/kg IEC 60814 Tensión de ruptura eléctrica kv IEC 60156 < 5 (puesta en servicio) > 60 (puesta en servicio) < 30 ( cisterna) < 40 ( bidón) > 30 (suministro) Densidad a 20ºC g/ml ISO 3675 o ISO 12185 0,840 0,880 < 0,895 Factor de disipación dieléctrica a 90ºC IEC 60247 o IEC 61620 < 0,002 < 0,005 REFINO/ESTABILIDAD Aspecto Transparente y brillante Acidez mg KOH/g IEC 62021 1 <0,01 < 0,01 Tensión interfásica mn/m ISO 6295 >40 > 40 Contenido en azufre total BS 2000 parte 373 o ISO 14596 Azufre corrosivo DIN 51353 No corrosivo Aditivo antioxidante IEC 60666 No detectable Contenido en 2 furfural mg/kg IEC 61198 <0,1 < 0,1 PRESTACIONES Estabilidad a la oxidación Acided total mg KOH/g IEC 61125 (met. C) 0,4 < 1,2 Estabilidad a la oxidación Lodos % IEC 61125 (met. C) Estabilidad a la oxidación Factor de disipación dieléctrica a 90ºC < 0,2 (puesta en servicio) < 0,8 IEC 60247 < 0,05 < 0,5 Formación de gases IEC 60628, A SALUD, SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE Punto de inflamación ºC ISO 2719 140 160 > 135 Contenido en PCA % BS 2000 parte 346 < 3 Contenido en PCB % IEC 61619 No detectable
Página 6 de 10 3.4 Significado de las características fisico químicas. El significado de las principales características fisico químicas del aceite mineral es el siguiente: Contenido en aditivos antioxidantes Los aditivos antioxidantes (inhibidores) reducen la oxidación del aceite y por tanto la formación de lodos y acidez. En función del añadido de aditivos antioxidantes los aceites se clasifican en: o Aceites no inhibidos. Marcados como U. o Aceites parcialmente inhibidos. Marcados como T. o Aceites inhibidos. Marcados como I. Los aceites escogidos por HCDE se corresponden con el primer tipo (U). Viscosidad Influye sobre la capacidad del aceite para evacuar el calor generado en los devanados y el núcleo y sobre las propiedades de impregnación del papel aislante y otros materiales sólidos. A bajas temperaturas, una viscosidad elevada es un factor crítico para la puesta en servicio en frío de transformadores con refrigeración natural (riesgo de aparición de puntos calientes). Es una característica útil para identificar la naturaleza del aceite. Se ve muy poco afectada por la degradación en servicio. Punto de congelación Es la temperatura más baja a la cual fluye el aceite. Conviene que sea lo más bajo posible para evitar la solidificación de parafinas, que reducen considerablemente la viscosidad del aceite a baja temperatura. Contenido en agua
Página 7 de 10 El agua puede estar presente en un aceite en forma disuelta o de emulsión, produciendo en ambos casos, y muy principalmente en el último, una disminución de la rigidez dieléctrica, un aumento de las pérdidas dieléctricas y una aceleración de la degradación del papel aislante. Tensión de ruptura dieléctrica La tensión de ruptura viene medida por la tensión necesaria para saltar un arco entre dos electrodos situados en el seno del aceite en unas condiciones normalizadas. Su valor está muy influenciado por el método de ensayo y depende de la presencia de contaminantes físicos, como agua no disuelta, fibras, partículas conductoras, etc. El agua, si está disuelta en el aceite, no afecta prácticamente a esta característica; solo cuando se encuentra en forma de emulsión el efecto sobre ella es importante. Las partículas sólidas en suspensión producen un descenso apreciable de la tensión de ruptura, especialmente en presencia de un cierto contenido de agua, que puede ser absorbida por las citadas partículas. Esta característica no se ve afectada, en general, por la presencia de productos de degradación del aceite. Densidad Debe ser lo suficientemente baja como para evitar, en climas fríos, que el hielo producido por la congelación del agua libre esté flotando en la superficie del aceite y posibilite que se produzcan arcos eléctricos en los conductores. Puede ser útil para controlar, de una manera sencilla, la homogeneidad de aceites de varios suministros. Esta característica no es afectada, en general, por la degradación del aceite en servicio. Factor de pérdidas dieléctricas (tgδ) Las pérdidas dieléctricas son función directa de la cantidad de impurezas y compuestos polares debidos al envejecimiento del aceite.
Página 8 de 10 Las impurezas pueden proceder de un refinado defectuoso o por contaminación por agua u otros productos en contacto con el aceite. Un aumento de la tangente delta en un aceite en servicio se debe generalmente a envejecimiento por oxidación y viene acompañado de otros síntomas: aumentos del índice de neutralización y del contenido de lodos y reducción de la tensión interfásica. Eléctricamente, un aumento de las pérdidas dieléctricas origina un calentamiento del aceite y del papel impregnado por este, acelerando, sobre todo en el papel, el proceso de degradación térmica de estos materiales. Aspecto y color Informa sobre el grado de refino de un aceite nuevo, siendo más transparente cuanto más refinado está. En un aceite en servicio, un aumento del índice de color es indicativo de un cierto grado de envejecimiento o contaminación. Acidez. Índice de neutralización Indica el contenido en compuestos ácidos, procedentes principalmente de la oxidación del aceite. La presencia de estos ácidos reduce las características dieléctricas del aceite. Estos ácidos también actúan sobre el papel y otros materiales aislantes sólidos degradándolos. El aceite nuevo debe ser neutro y libre de cualquier componente ácido. Tensión interfásica Es función de la cantidad de compuestos polares capaces de orientarse en la superficie de contacto del aceite y del agua. Estos compuestos pueden aparecer por contaminación con otros materiales o por reacciones de oxidación del aceite. Este parámetro se reduce fuertemente al comienzo del proceso de envejecimiento del aceite, para luego estabilizarse en un valor bajo. Esta disminución se acompaña siempre de un
Página 9 de 10 aumento de las pérdidas dieléctricas y también del índice de neutralización, cuando la causa de la presencia de compuestos polares es la oxidación del aceite. Por tanto, en ocasiones, una baja tensión interfásica es síntoma de presencia de contaminantes. Azufre corrosivo Los compuestos sulfurados corrosivos pueden estar presentes debido a un defectuoso refinado. Actúan sobre los materiales metálicos. Particularmente nociva es su actuación sobre el cobre, pues, al disolverlos, este ión metálico actúa como catalizador de las reacciones de oxidación de los hidrocarburos. 2 Furfural y compuestos relacionados (2 FAL) El 2 FAL y otros compuestos relacionados en aceites minerales aislantes nuevos pueden proceder de una redestilación inadecuada después de la extracción con disolvente durante el refinado o por contaminación con aceite usado. Sedimentos y lodos precipitables. Los aceites pueden contaminarse en servicio por partículas sólidas en suspensión, como fibras, óxidos metálicos, etc. Además, por oxidación del aceite se forman lodos que se depositan sobre las bobinas y núcleo del transformador y reducen el diámetro efectivo de los conductos de circulación del aceite, empeorando la refrigeración del transformador. Otros efectos de los sedimentos y lodos es la reducción de la tensión de ruptura dieléctrica del aceite. La cantidad de lodos precipitables existentes en un aceite después de un ensayo de estabilidad a la oxidación permite calificar los aceites según su tendencia a formar dichos lodos, al ser función de la calidad del aceite. Gases disueltos
Página 10 de 10 En contacto con el aire, los aceites absorben cantidades importantes de O 2, N 2 y CO 2. Además, en un aceite en servicio pueden existir cantidades apreciables de H 2, CH 4, C 2 H 6, CH 4, C 2 H 2 y otros hidrocarburos ligeros, además de CO y CO 2, producidos por la descomposición del aceite y otros materiales aislantes bajo solicitaciones térmicas o eléctricas. Las concentraciones de estos gases en un aceite en servicio se utilizan como medio de diagnóstico de defectos incipientes tales como puntos calientes o descargas eléctricas. Punto de inflamación Indica la tendencia a la formación o existencia en disolución de gases inflamables a altas temperaturas. No debe confundirse esta temperatura con la de combustión que es muy superior. En un aceite en servicio, la reducción del punto de inflamación indica la presencia de contaminantes volátiles combustibles o de productos de degradación por efecto de temperaturas altas o descargas eléctricas en el aceite. Hidrocarburos aromáticos policíclicos (PCA) Algunos PCA están clasificados como cancerígenos y, por lo tanto, deben mantenerse en niveles aceptables en los aceites minerales. Policlorobifenilos (PCB) y policloroterfenilos (PCT) Los aceites minerales aislantes nuevos deben estar libres de PCB y PCT.