Un transformador falla por causas eléctricas, térmicas, mecánicas o de sus accesorios, y cada una deja una huella distinta en las protecciones, en el aceite y en las pruebas. Tras un disparo, la decisión de reenergizar se toma con esa evidencia y no con el simple hecho de que la protección se haya repuesto.
Respuesta corta
Un transformador de potencia falla por una de cuatro vías: el aislamiento (descargas, arcos entre espiras o a tierra), el calentamiento (sobrecarga, refrigeración deficiente, conexiones sueltas), el esfuerzo mecánico (cortocircuitos externos, transporte) o un accesorio (boquillas, cambiador de tomas, sistema de preservación del aceite). Cada vía deja huellas distintas en las protecciones y en las pruebas, y esa combinación permite saber dónde está el daño antes de decidir si se repara, se prueba o se vuelve a energizar. Las señales vistas desde una planta se detallan en fallas del transformador de una planta; aquí se relaciona cada tipo de falla con la prueba que la confirma.
Los tipos de falla y su huella
| Tipo de falla | Cómo se presenta | Qué la revela |
|---|---|---|
| Falla entre espiras | Poca corriente de falla en terminales; calor local y gas | Gases disueltos, Buchholz, cambio en la corriente de excitación y en la relación de transformación |
| Falla a tierra en un devanado | Corriente de falla alta; dispara la diferencial | 87T, 87N/REF, aislamiento y resistencia de devanado |
| Falla entre devanados o entre fases | Corriente alta, a menudo con daño severo | Diferencial 87T, presión súbita, gases con acetileno |
| Falla en boquillas | Descargas externas o ruptura interna, a veces con incendio | Factor de potencia y capacitancia de la boquilla, termografía, diferencial |
| Falla en el cambiador de tomas | Calentamiento por contactos, descargas, gases propios del compartimento | Resistencia dinámica del cambiador, gases del compartimento, relación por toma |
| Deformación de devanados | Sin síntomas de operación; aparece tras cortocircuitos o transporte | Respuesta en frecuencia (FRA), reactancia de cortocircuito, corriente de excitación |
| Degradación térmica del aislamiento | Envejecimiento acelerado por sobrecarga o mala refrigeración | Gases (CO y CO₂), análisis del aceite, temperaturas registradas |
| Humedad o contaminación | Aislamiento débil; riesgo de ruptura | Resistencia de aislamiento, factor de potencia, humedad en el aceite y el papel |
La relación entre esos síntomas y las pruebas la explican las guías de cada ensayo: gases disueltos, respuesta en frecuencia, relación de transformación, resistencia de devanados, excitación sin carga, factor de potencia y tangente delta y resistencia de aislamiento baja.
Para leer el registro de la falla paso a paso, véase Análisis de fallas con registros oscilográficos.
Lo que ven las protecciones
Las protecciones del transformador se reparten la detección según el efecto físico de la falla:
- Diferencial 87T: compara las corrientes de entrada y salida. Ve fallas entre fases y a tierra dentro de la zona; es poco sensible a las fallas entre pocas espiras. Vea protección diferencial 87T.
- Falla a tierra restringida (REF): detecta fallas a tierra cerca del neutro del devanado, donde la diferencial es poco sensible; vea 87N/64.
- Protecciones mecánicas: el Buchholz (63) reacciona al gas y al flujo de aceite, la presión súbita al aumento brusco de presión, y las de temperatura (26, 49) al calentamiento. Ven fallas incipientes que aún no producen corriente apreciable; vea protecciones mecánicas 63, 26 y 49.
- Sobrecorriente 50/51: respaldo ante fallas internas y externas.
- Falla incipiente. Gas y calor: Buchholz, temperatura y gases disueltos
- Falla entre espiras. Poca corriente: Buchholz, REF y excitación
- Falla a tierra o entre fases. Corriente alta: diferencial 87T y presión súbita
- Falla externa severa. Deformación sin disparo: FRA y reactancia de cortocircuito
Si dispara una de ellas, el patrón de cuáles actuaron orienta el tipo de falla. Una diferencial sola, sin señales mecánicas, apunta a una falla en la zona eléctrica fuera del tanque (boquillas, conexiones, cables) o a un problema de medida. Una diferencial con Buchholz y presión súbita apunta a un arco dentro del tanque. Los disparos sin falla real se tratan en disparo de la 87T sin falla interna y los del momento de energizar en corriente de energización (inrush).
La compensación del grupo vectorial explica por qué la diferencial no ve la corriente de carga como falla: véase Compensación de grupo vectorial en la diferencial 87T.
Qué hacer después de un disparo
El orden evita decisiones apresuradas:
- Asegurar el equipo. Confirmar que está desenergizado, aislado y con las tierras puestas antes de que alguien se acerque.
- Reunir la evidencia. Registros de las protecciones, registro de eventos, banderas de las protecciones mecánicas y temperaturas. Vea cómo leer una oscilografía.
- Inspección visual externa. Fugas de aceite, boquillas, válvula de alivio, estado del cambiador de tomas.
- Tomar la muestra de aceite para gases disueltos, siguiendo la práctica de muestreo del laboratorio, y no esperar a que se enfríe demasiado para repetirla.
- Pruebas eléctricas en el orden que dicte la evidencia: aislamiento, relación y resistencia de devanados, excitación, y FRA si hubo un cortocircuito.
- Decidir. Reenergizar, reparar en sitio o enviar a taller, con el informe como respaldo.
Fallas que no son del transformador
Muchos disparos atribuidos al transformador vienen de afuera: un CT con la polaridad invertida, una conexión mal hecha en la diferencial, un cambiador de tomas ajustado distinto de la compensación del relé, o una energización con corriente de inrush. La comparación entre las pruebas del transformador y las del esquema de protección separa los dos casos. La relación de transformación confirma que el transformador está bien antes de culpar a la protección. Más información en relación de transformación fuera de tolerancia.
La falla externa que no dispara
Un cortocircuito cercano produce sobre los devanados fuerzas que crecen con el cuadrado de la corriente. IEC 60076-5 trata la capacidad del transformador para soportarlas; vea esfuerzos electromagnéticos en los devanados. Un transformador puede resistir un evento y quedar con los devanados desplazados, sin ninguna alarma, y fallar con el siguiente. Después de un cortocircuito externo severo conviene comparar la FRA con la de referencia.
Cómo reducir el riesgo
- Mantener el muestreo periódico de aceite y analizar la tendencia, no solo el valor.
- Revisar protecciones mecánicas, alarmas y calibración de termómetros en cada mantenimiento.
- Registrar la carga y la temperatura, para detectar sobrecargas reiteradas.
- Tener una medición de referencia (FRA, relación, resistencia de devanados, excitación) hecha al comisionar.
- Corregir cuanto antes los puntos calientes en conexiones, que la termografía revela.
Los ajustes de protección de un transformador de planta están en Ajustes de protección de un transformador industrial. El análisis de gases disueltos se puede apoyar en la herramienta gratuita de interpretación de gases (DGA).
Cuándo llamarnos
Si su transformador disparó y necesita saber si puede volver a servicio, nuestro equipo realiza las pruebas a transformadores de potencia y le entrega un informe con la evidencia y la recomendación. Si el disparo vino de la protección y no del equipo, cotizamos el análisis del disparo y revisamos los ajustes con la configuración remota de relés.
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Referencias
- IEC 60076-5:2006, Power transformers - Ability to withstand short circuit, cláusula 4.2.7.3 y su nota 1 (reactancia de cortocircuito, resistencia de devanados, respuesta en frecuencia, corriente en vacío y gases disueltos como medios para evaluar el estado tras un esfuerzo de cortocircuito).
- IEEE C57.104, Guide for the Interpretation of Gases Generated in Mineral Oil-Immersed Transformers, e IEC 60599.
Preguntas frecuentes
¿Puedo reenergizar un transformador después de un disparo de la diferencial o del Buchholz?
No hasta saber la causa. Una diferencial o un Buchholz que operan por una falla interna indican daño en el devanado, el núcleo o el aislamiento, y reenergizar puede agravarlo. Se revisan primero registros, gases disueltos, aislamiento y relación de transformación, y la decisión se documenta.
¿Por qué una falla externa puede dañar un transformador que no disparó?
Porque un cortocircuito cercano produce fuerzas mecánicas sobre los devanados proporcionales al cuadrado de la corriente. El transformador puede resistir un evento y quedar deformado, y fallar en el siguiente. Por eso, tras un cortocircuito externo severo se verifica el estado mecánico con una medición de respuesta en frecuencia (FRA) y las pruebas eléctricas habituales.
¿Qué prueba detecta primero una falla incipiente?
El análisis de gases disueltos en el aceite, porque el aceite y el papel liberan gases cuando se calientan o se someten a descargas, mucho antes de que haya un disparo. Complementa a las protecciones, que reaccionan cuando ya hay una falla desarrollada.