Analysis of the effect of retrofilling on the dielectric response of insulating papers used in transformers at different levels of moisture and temperature

El sistema de aislamiento papel-aceite desempeña un papel determinante en la fiabilidad y vida útil de los transformadores de potencia. La presencia de humedad y su redistribución entre el papel y el aceite influyen de manera significativa en el comportamiento dieléctrico del sistema, especialmente bajo distintas condiciones de temperatura. En este contexto, el retrofilling se ha consolidado como una estrategia para mejorar el rendimiento y prolongar la vida útil del transformador. Este procedimiento consiste en la sustitución del aceite mineral por fluidos alternativos como ésteres naturales o sintéticos. No obstante, este proceso no elimina completamente el aceite original, dando lugar a sistemas complejos en los que coexisten distintos fluidos y estados higroscópicos. El presente Trabajo de Fin de Grado tiene como objetivo analizar experimentalmente el efecto del retrofilling sobre la respuesta dieléctrica de papeles aislantes utilizados en transformadores de potencia, considerando diferentes grados de humedad y temperaturas de operación. Para ello, se ha llevado a cabo una caracterización experimental basada en el método de espectroscopía dieléctrica en el dominio de la frecuencia, junto con un estudio complementario de difusión de humedad entre papel y aceite a lo largo del tiempo. En el estudio se han empleado distintos tipos de papeles aislantes utilizados en transformadores, junto con dos tipos de líquidos dieléctricos: un aceite mineral y un éster natural con base de colza. Además, se han incluido distintas mezclas que simulan la presencia de aceite mineral residual tras el proceso de retrofilling. Las muestras se prepararon con distintos niveles de humedad controlada y se ensayaron bajo condiciones térmicas variables. La metodología experimental incluyó la preparación rigurosa de muestras, la caracterización dieléctrica mediante técnicas combinadas en el dominio de la frecuencia y la determinación del contenido de humedad del aceite mediante el método Karl Fischer. Los resultados obtenidos evidencian que la interacción entre humedad y temperatura condiciona de forma decisiva la respuesta dieléctrica del sistema papel-aceite, confirmando el carácter dinámico del equilibrio higroscópico. Asimismo, se observa que las configuraciones con retrollenado generan sistemas no homogéneos cuya evolución depende del estado inicial del aislamiento y del fluido presente. La interpretación conjunta de la difusión de humedad y la respuesta dieléctrica ha permitido identificar comportamientos diferenciados entre materiales y condiciones de ensayo, aportando una visión más realista del funcionamiento del aislamiento en transformadores retrollenados. En este sentido, el trabajo contribuye a mejorar la comprensión de estos sistemas y refuerza la necesidad de considerar su complejidad en la evaluación y diagnóstico de transformadores de potencia.