La mayoría de las fallas del transformador de una planta empiezan en el aislamiento, que envejece por temperatura, humedad y esfuerzos eléctricos y mecánicos. Antes de fallar suele dar señales: temperatura alta sin más carga, gases en el aceite, ruido o vibración anormal, fugas, alarmas de Buchholz o disparos. Ante un disparo por una protección propia del transformador, no se reenergiza sin pruebas: hacerlo puede convertir un defecto reparable en una pérdida total.
Por qué importa en una planta
En una planta, el transformador principal suele ser un punto único de falla: si sale, se detiene la producción. Y no es un equipo que se consiga de un día para otro; el tiempo de reemplazo depende de la capacidad, la tensión y la disponibilidad del fabricante. Por eso vale más detectar el deterioro a tiempo que reaccionar a la falla. El equipo en sí se describe en transformador de distribución MT/BT.
Señales de alarma
| Señal | Qué puede indicar | Qué revisar |
|---|---|---|
| Temperatura alta para la misma carga | Ventilación deficiente, armónicos, problema interno | Carga real, armónicos, ventilación, termografía |
| Gases disueltos en aumento | Sobrecalentamiento interno, descargas, arco | Tendencia del análisis de gases y tipo de falla |
| Alarma del Buchholz | Gas acumulado por un defecto interno o aire en el aceite | Análisis del gas del relé y del aceite |
| Ruido o vibración anormal | Sobreexcitación, núcleo o sujeciones flojas, armónicos | Tensión aplicada, carga, inspección |
| Fugas o bajo nivel de aceite | Empaques deteriorados, daño en el tanque | Nivel, empaques, riesgo de exponer la parte activa |
| Tensiones desbalanceadas en baja tensión | Problema en devanados, cambiador o conexiones | Relación de transformación y resistencia de devanados |
| Punto caliente en bujes o conexiones | Conexión floja u oxidada | Ajuste y resistencia de contactos |
| Disparos de sus protecciones | Falla interna, externa o ajuste inadecuado | Eventos del relé y qué función operó |
El análisis de gases disueltos es la herramienta más potente para un transformador en aceite; vea análisis de aceite dieléctrico. Para el calentamiento, vea por qué se calienta un transformador.
Causas de fondo
- Envejecimiento térmico del aislamiento. El papel o la resina pierden resistencia mecánica con la temperatura. Sobrecarga sostenida, armónicos de variadores y ventilación deficiente lo aceleran.
- Humedad. Reduce la rigidez dieléctrica del aceite y del papel y acelera su envejecimiento; entra por respiradores saturados, empaques o, en los secos, por condensación.
- Sobretensiones. Rayos y maniobras someten el aislamiento a esfuerzos que pueden perforarlo si los descargadores no están o están mal conectados.
- Cortocircuitos externos. Una falla cercana, aunque la despeje otra protección, somete los devanados a grandes fuerzas; los desplazamientos se acumulan falla tras falla. La prueba de respuesta en frecuencia detecta esas deformaciones.
- Conexiones y bujes. Conexiones flojas, bujes contaminados o fisurados.
- Cambiador de tomas. Contactos erosionados o en una posición intermedia.
- Pérdida de aceite. Un nivel bajo puede dejar al descubierto partes activas.
En los transformadores secos, la humedad, el polvo conductivo y la ventilación son las causas que más pesan; vea mantenimiento del transformador seco.
Cómo se protege el transformador de una planta
Según su tamaño y su tensión, el transformador de una planta se protege con fusibles de media tensión o con un relé de sobrecorriente de fases y tierra; en unidades mayores, con diferencial (87T); y con sus protecciones propias: Buchholz o presión súbita, temperatura de aceite y de devanado, nivel de aceite. El conjunto se explica en esquema de protección de transformador. Una protección mal ajustada puede dejar sin proteger el transformador o, al revés, dispararlo sin falla.
Qué hacer después de un disparo
- ¿Qué protección operó?
- Buchholz, presión súbita o diferencialNo reenergizar; analizar gas y aceite y hacer pruebas eléctricas
- Sobrecorriente¿Hubo una falla externa identificada y despejada?
- SíRevisar la falla y el transformador antes de cerrar
- NoTratarla como posible falla interna; pruebas antes de reenergizar
- TemperaturaRevisar carga, armónicos, ventilación y sondas
- Disparó al energizarRevisar corriente de inserción y ajustes
Los disparos al energizar se explican en disparo del transformador al energizar. Reenergizar un transformador con un defecto interno incipiente puede convertir una reparación en una pérdida total, y en el peor caso provocar un incendio.
Investigar la falla
Cuando el transformador falla, entender la causa evita que el reemplazo falle igual. La investigación reúne los eventos y oscilografías de los relés, el historial de carga, el análisis de aceite y gases, las pruebas eléctricas y, si se abre el equipo, la inspección interna. IEEE C57.125 es la guía de referencia para investigar, documentar y analizar fallas de transformadores de potencia. Si el disparo vino acompañado de registros de falla, un análisis de la oscilografía muestra si la falla fue interna o externa y si las protecciones actuaron como debían.
Lo que más reduce el riesgo
- Conocer la carga real. Medir la demanda y los armónicos, y no asumir que el transformador trabaja como en el diseño.
- Vigilar la temperatura con sondas e indicadores que funcionen, y probar que sus alarmas y disparos actúan.
- Analizar el aceite con regularidad y seguir la tendencia de los gases, no solo el último valor.
- Mantener los descargadores bien conectados y cerca de los bujes.
- Revisar el transformador después de cada cortocircuito cercano fuerte, aunque no haya disparado su protección.
- Mantener las protecciones con ajustes documentados y probados, para que una falla interna se despeje rápido y con el menor daño.
- Cuidar el respirador y los empaques para que no entre humedad.
Estas medidas hacen parte de un plan de mantenimiento; vea mantenimiento predictivo eléctrico y mantenimiento de transformadores.
Cómo le ayudamos
En Tiza Group nuestro equipo diagnostica transformadores de plantas industriales y de subestaciones de media, alta y extra alta tensión: pruebas eléctricas, interpretación del análisis de aceite y de gases, respuesta en frecuencia, y revisión de las protecciones y sus ajustes. Si su transformador disparó y no está claro por qué, le cotizamos el análisis del disparo a partir de los eventos y oscilografías del relé.
Conozca nuestras pruebas a transformadores y la revisión de disparo, o escríbanos con los datos del evento.
Guías relacionadas
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- Esquema de protección de transformador
- Por qué se calienta un transformador
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- Protecciones mecánicas del transformador 63 y 26/49
- Mantenimiento de transformadores: seco y en aceite
- Mantenimiento del transformador seco
- Mantenimiento predictivo eléctrico
- Subestación industrial: partes, tipos y protecciones
Referencias
- IEEE C57.125-2015, Guide for Failure Investigation, Documentation, Analysis, and Reporting for Power Transformers and Shunt Reactors.
- IEEE C57.104-2019, Guide for the Interpretation of Gases Generated in Mineral Oil-Immersed Transformers.
- IEC 60599, Mineral oil-filled electrical equipment in service – Guidance on the interpretation of dissolved and free gases analysis.
- IEEE C37.91, Guide for Protecting Power Transformers.
- IEC 60076-7, Loading guide for mineral-oil-immersed power transformers.
Preguntas frecuentes
¿Cuáles son las señales de falla de un transformador?
Temperatura más alta de lo normal para la misma carga, cambios en el ruido o vibración, olor a quemado, fugas o bajo nivel de aceite, gases disueltos en aumento en el análisis de aceite, alarmas del relé Buchholz o de temperatura, puntos calientes en la termografía, tensiones desbalanceadas en baja tensión y disparos de sus protecciones.
¿Por qué falla un transformador de distribución en una planta?
Las causas más comunes son el envejecimiento del aislamiento por temperatura (sobrecarga, armónicos, ventilación deficiente), la humedad, las sobretensiones por rayos o maniobras, los esfuerzos de cortocircuitos externos que deforman los devanados, las conexiones y bujes deteriorados, los problemas del cambiador de tomas y la pérdida de aceite.
¿Se puede volver a energizar un transformador después de que disparó?
Depende de qué protección operó. Si fue una protección propia del transformador, como el Buchholz, la presión súbita o la diferencial, no se debe reenergizar sin analizar el gas, el aceite y hacer pruebas eléctricas. Si fue una sobrecorriente por una falla externa ya despejada, se revisa la falla y el transformador antes de cerrar. Si disparó al energizar, puede ser la corriente de inserción con ajustes inadecuados.