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Análisis de gas SF6: humedad, pureza y descomposición

Qué mide el análisis de gas SF6 en interruptores y GIS: humedad, pureza, productos de descomposición y fugas, según IEC 60480 e IEC 62271-4.

Por Shadai García, ingeniero electricista, fundador y CEO de Tiza Group.

compartimento SF6analizadorválvulahumedadpurezaSO₂ y otrosse compara con el fabricante y con la tendenciaproductos de descomposición: hubo arcos o descargasIEC 60480 aplica al reutilizar el gasPruebaMuestraHumedadPurezaDescomposición© tizagrp.comcompartimento SF6analizadorválvulahumedadpurezaSO₂ y otrosse compara con el fabricante y con la tendenciaproductos de descomposición: hubo arcos o descargasIEC 60480 aplica al reutilizar el gasPruebaMuestraHumedadPurezaDescomposición© tizagrp.com
Análisis de gas SF6: humedad, pureza y productos de descomposición. Ubicación en el sistema, principio de funcionamiento e IEC 61850. Ilustrativo: los valores reales salen de la placa y del manual del fabricante.
Respuesta corta

El análisis de gas SF6 mide en sitio la calidad del gas de un compartimiento: humedad, porcentaje de SF6 y productos de descomposición, y se acompaña de la búsqueda de fugas. Cada medición ve un problema distinto: humedad que puede condensar, aire que reduce la rigidez dieléctrica o arcos que no deberían existir. IEC 62271-4 trata el manejo y la verificación del gas e IEC 60480 los criterios para reutilizarlo.

Qué es el análisis de gas SF6

El hexafluoruro de azufre (SF6) aísla y extingue el arco en interruptores de alta y extra alta tensión, en subestaciones GIS y en parte de la aparamenta de media tensión. Sus propiedades dependen de que el gas esté limpio y seco. El análisis de gas mide en sitio, con analizadores portátiles, la calidad del gas de cada compartimiento; cuando hace falta más detalle, se toma una muestra para laboratorio.

No es lo mismo que la supervisión de densidad. El densímetro dice si hay suficiente gas; el análisis dice si ese gas está en condiciones. Las dos cosas se revisan en las pruebas de interruptores de potencia y en la puesta en servicio de una GIS.

Qué mide y qué defecto detecta

MediciónQué indicaQué defecto detecta
Humedad (punto de rocío o ppmv)Agua en el gasSecado insuficiente al llenar, adsorbente saturado, ingreso de humedad por sellos
Porcentaje de SF6 (pureza)Cuánto del gas es SF6Aire u otros gases por un llenado o un vacío mal hecho
Productos de descomposición (SO2 y otros)Gas descompuesto por arco o descargasDesgaste por maniobras en interruptores; descargas o arcos internos en compartimientos de aislamiento
Fugas (detector o cámara de imagen de gas)Pérdida de gas al ambienteSellos, bridas, válvulas o densímetros con fuga

Por qué importa cada una:

  • Humedad: a baja temperatura el agua puede condensar sobre los aisladores y provocar una descarga superficial. Además, con los productos de descomposición forma compuestos ácidos y corrosivos.
  • Pureza: el aire mezclado con el SF6 reduce la rigidez dieléctrica y la capacidad de interrupción.
  • Productos de descomposición: IEC 60480 distingue los subproductos que aparecen en equipos que solo aíslan, en equipos de maniobra y por arcos internos. Esa distinción es la clave de la interpretación: el mismo valor significa cosas distintas según el compartimiento.
  • Fugas: el SF6 es un gas de efecto invernadero muy potente. Una fuga es un problema técnico y ambiental, y su manejo está regulado en varios países.

A qué equipos y niveles aplica

NivelEquiposFábricaPuesta en servicioMantenimiento
BTNo aplica: no se usa SF6NoNoNo
MTInterruptores de SF6, celdas y RMU aisladas en gasHermeticidad y llenadoMedición del fluido después del llenado en sitioSolo si el equipo tiene válvula de acceso
ATInterruptores de tanque vivo y muerto, GIS, transformadores de medida en SF6Hermeticidad y llenadoSí, en cada compartimiento llenado en sitioSí, por tendencia y después de fallas
EATInterruptores de varias cámaras, GIS, líneas aisladas en gasHermeticidad y llenadoSíSí

En media tensión muchas celdas y RMU son «sistemas de presión sellados» en el sentido de IEC 62271-1: no requieren reposición de gas durante su vida útil esperada y muchas no tienen válvula de muestreo y la verificación se limita al indicador de presión. En esos equipos el análisis no aplica salvo que el fabricante lo prevea.

Dónde no aplica: en interruptores de vacío aislados en aire, en equipos de aceite y en equipos con gases alternativos, que necesitan analizadores y criterios propios. Para las botellas de vacío, la prueba equivalente es la de integridad del vacío.

Norma y criterios

  • IEC 60376:2018 especifica el SF6 nuevo, de grado técnico, para equipos eléctricos.
  • IEC 60480 da los criterios para reutilizar el SF6 y sus mezclas con nitrógeno o CF4 después de recuperarlos, con tablas de contaminantes máximos. Remite a IEC 62271-4 los procedimientos de recuperación y a IEC 60068-2-17 los métodos para determinar fugas.
  • IEC 62271-4 trata el manejo de los gases de aislamiento y maniobra en instalación, puesta en servicio, servicio normal, reparación y fin de vida, incluida la verificación de la calidad del gas en sitio con equipos portátiles o por muestreo para laboratorio. Cubre el SF6, sus mezclas, el aire comprimido y otros gases alternativos.
  • IEC 62271-200 (aparamenta de 1 kV a 52 kV) incluye la medición del estado del fluido después del llenado en sitio, e IEC 62271-203 (GIS de más de 52 kV) trata los ensayos después de la instalación en sitio.

Los límites para un equipo en servicio los da el fabricante y pueden ser distintos para la cámara del interruptor y para un compartimiento de aislamiento. Los límites de IEC 60480 son para reutilizar el gas, no un criterio de aceptación del equipo en servicio. En mantenimiento pesa la tendencia: una humedad que sube año tras año o la aparición de productos de descomposición donde antes no había.

Qué puede falsear el resultado

  • Mangueras y acoples húmedos o sin purgar, que agregan humedad a la muestra.
  • Presión de referencia del punto de rocío distinta de la del límite.
  • Temperatura del equipo: el agua adsorbida en los materiales sólidos pasa al gas o vuelve a ellos según la temperatura. Registre la temperatura y compare en condiciones parecidas.
  • Medir justo después de llenar: la humedad necesita tiempo para estabilizarse. Respete el tiempo que indique el fabricante.
  • Analizador configurado para otro gas o con sensores vencidos de calibración.
  • Liberar gas al ambiente durante la medición: además del impacto ambiental, puede bajar la densidad por debajo de la alarma. Use analizadores que devuelvan o recojan el gas medido.

Qué hacer si sale mal

  • Humedad alta: se procesa el gas con un equipo de recuperación que lo filtre y lo seque, se cambia el adsorbente si el fabricante lo prevé y se repite la medición después del tiempo de estabilización.
  • Pureza baja: se recupera y se regenera el gas o se reemplaza, y se busca la causa del aire.
  • Productos de descomposición en un compartimiento de aislamiento: se investiga una falla interna con descargas parciales y, si hace falta, inspección. El gas con muchos subproductos se maneja con las medidas de seguridad de IEC 62271-4.
  • Fuga: se localiza, se repara con el fabricante, se completa el gas y se registran las cantidades.

Análisis de gas SF6 con Tiza Group

Nuestro equipo verifica la calidad del gas, la densidad y la hermeticidad en interruptores, GIS y celdas de media, alta y extra alta tensión, en subestaciones e industria, junto con la resistencia de contactos y las demás pruebas del interruptor de potencia. Revise las demás pruebas en la guía de pruebas a equipos primarios, conozca nuestro servicio de pruebas de interruptores de potencia o escríbanos.

Referencias

  • IEC 60376:2018, Specification of technical grade sulphur hexafluoride (SF6) and complementary gases to be used in its mixtures for use in electrical equipment.
  • IEC 60480:2019, Specifications for the re-use of sulphur hexafluoride (SF6) and its mixtures in electrical equipment.
  • IEC 62271-4:2022, High-voltage switchgear and controlgear – Part 4: Handling procedures for gases for insulation and/or switching.
  • IEC 62271-203:2022, High-voltage switchgear and controlgear – Part 203: AC gas-insulated metal-enclosed switchgear for rated voltages above 52 kV.
  • IEC 62271-200:2021, High-voltage switchgear and controlgear – Part 200: AC metal-enclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kV and up to and including 52 kV.
  • IEC 62271-1:2017, High-voltage switchgear and controlgear – Part 1: Common specifications for alternating current switchgear and controlgear.
  • IEC 60068-2-17, Basic environmental testing procedures – Part 2-17: Tests – Test Q: Sealing.

Preguntas frecuentes

¿Qué indica el SO2 en un compartimiento de SF6?

Que hubo arco o descargas que descompusieron el gas. En la cámara de un interruptor es esperable cierta cantidad por las maniobras; en un compartimiento solo de aislamiento, como una barra o un seccionador de GIS, es una señal de falla interna que hay que investigar.

¿Por qué el punto de rocío del SF6 se debe expresar a una presión determinada?

Porque el mismo contenido de humedad da un punto de rocío distinto según la presión a la que se refiere. Comparar un valor a presión atmosférica con un límite a presión de servicio lleva a conclusiones equivocadas.

¿Sirve un analizador de SF6 para equipos con gases alternativos?

No necesariamente. Las mezclas con otros gases y el aire técnico tienen sus propios parámetros y criterios, y IEC 62271-4 trata cada gas por separado. El analizador debe ser adecuado para el gas del equipo.

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