Indirect methodology for life-span estimation of power transformers from the evaluation of its dielectric materials

Resumen Una adecuada y confiable operación de los transformadores de potencia en las redes eléctricas constituye un factor determinante en la continuidad de servicio, lo cual justifica su atención en la evolución de su integridad, definida sobre todo por su sistema dieléctrico compuesto principalmente por papel - aceite. La investigación se centró en el análisis de pruebas químicas aplicadas a un grupo de transformadores de potencia de 10 MVA con distintos periodos de operación y su correlación con el envejecimiento real estimado por el Grado de Polimerización (GP) y el 2-furaldehído (2-FAL), además de pruebas de esfuerzo mecánico al papel dieléctrico. Los esfuerzos medidos en el papel dieléctrico presentaron una reducción de 74.49 % respecto al valor mínimo establecido por la IEC (80 MPa) y un GP aproximado de 88.4. Las condiciones operativas de cada transformador junto con el porcentaje de humedad del papel dieléctrico, los gases totales y de Oxígeno medidos en ppm, permitieron estimar el 2-FAL de forma indirecta. Los resultados aproximados del Grado de Polimerización fueron suficientes para su evaluación como condición “levemente envejecida”. De modo que, la aproximación de la vida útil residual máxima resultó ser de 27 años. Dicha estimación es congruente con los bajos niveles de gases combustibles medidos (menores a 700 ppm) y de Oxígeno. Abstract An adequate and reliable operation of the power transformers in the electrical networks constitutes a determining factor in the continuity of service, which justifies its attention in the evolution of its integrity, defined by its dielectric system mainly conform by oil and paper. The research focused on the analysis of chemical tests applied to a group of 10 MVA power transformers with different periods of operation and their correlation with the actual aging estimated by the Degree of Polymerization (DP) and 2-furaldehyde (2-FAL), in addition to mechanical stress tests applied to the dielectric paper. This stress, measured in the dielectric paper, presented a reduction of 74.49% with respect to the minimum value established by the IEC (80 MPa) and a DP of 88.4. The operating conditions of each transformer along with the percentage of humidity of the dielectric paper, the total and Oxygen gases measured in ppm, allowed the estimation of 2-FAL indirectly. The approximate results of the Degree of Polymerization were enough for its evaluation as a “slightly aged” condition. So, the approximation of the maximum life-span was 27 years. This estimate is consistent with the low levels of measured combustible gases (less than 700 ppm) and Oxygen.