El indicador de temperatura de aceite (ANSI 26) mide el aceite de la parte superior del tanque y el de devanado (ANSI 49) estima el punto más caliente sumándole un gradiente proporcional a la carga, mediante una imagen térmica alimentada por un CT. Sus contactos arrancan los ventiladores, dan alarma y disparan; en transformadores grandes se agregan sensores de fibra óptica que miden el punto caliente directamente.
Qué son y dónde están
La vida del aislamiento de papel depende de la temperatura del punto más caliente del devanado. Como ese punto está dentro de la parte activa, el transformador lleva instrumentos que lo vigilan por distintos caminos:
- Indicador de temperatura de aceite (en inglés OTI; ANSI 26). Su bulbo va en un pozo termométrico en la tapa, donde está el aceite más caliente.
- Indicador de temperatura de devanado (WTI; ANSI 49). Usa otro bulbo en el aceite y le suma un gradiente proporcional a la carga.
- Sensores RTD (por ejemplo, Pt100) para enviar la temperatura al relé, al controlador o al monitoreo.
- Sensores de fibra óptica dentro del devanado, en transformadores donde se especifican.
Los indicadores de carátula van en el costado del tanque o en el tablero de control del transformador, a una altura cómoda de lectura. IEC 60076-22-1 (apartados 7.8 y 7.9) fija los requisitos y ensayos de los indicadores mecánicos de temperatura de líquido y de devanado, e IEC 60076-22-7, los pozos termométricos.
Cómo funciona
Aceite (26). Un sensor lleno de fluido, unido por un capilar al instrumento, convierte la temperatura en un desplazamiento que mueve la aguja mediante un tubo o resorte de Bourdon. No necesita alimentación. La carátula tiene varios microinterruptores ajustables y, a menudo, una aguja de máxima.
Devanado (49) por imagen térmica. El punto caliente no se mide directamente en la mayoría de los transformadores. La imagen térmica lo estima: un CT del devanado, normalmente un núcleo de un CT de buje, alimenta una resistencia de calentamiento colocada junto al sensor. Esa resistencia eleva la lectura sobre la temperatura del aceite en una cantidad que sigue a la carga. En un modelo comercial, el transmisor de imagen térmica recibe 2 A nominales del CT y el gradiente se ajusta con microinterruptores DIP. El ajuste se hace para reproducir el gradiente devanado-aceite que dio el ensayo de calentamiento de fábrica.
La lógica sigue la de la guía de carga IEC 60076-7: en régimen permanente, el punto caliente es la temperatura ambiente, más el calentamiento del aceite superior, más el gradiente promedio devanado-aceite multiplicado por el factor de punto caliente H, que la norma trata en su apartado 8.1.4. Con carga distinta de la nominal, los dos calentamientos se corrigen con exponentes que dependen del modo de refrigeración.
Fibra óptica. Unas sondas, por ejemplo con cristal de arseniuro de galio, se colocan en los separadores del devanado donde el diseño térmico predice el punto caliente, y una unidad óptica lee la temperatura de cada canal. IEC 60076-2 contempla la medida directa del punto caliente durante el ensayo de calentamiento y dedica su anexo E, informativo, a la instalación de estos sensores en los devanados. IEEE C57.169 da la guía equivalente para determinar la temperatura máxima del devanado.
Electrónica. Un relé o un controlador de transformador recibe el aceite superior por RTD y la corriente por CT, y calcula el punto caliente con el modelo térmico. Con eso puede manejar la refrigeración por etapas.
Diferencias entre distribución, potencia y extra alta tensión
| Aspecto | Distribución | Potencia en AT | EAT y autotransformador |
|---|---|---|---|
| Aceite | Termómetro simple, con o sin contactos | Indicador 26 con varias etapas | Igual, más RTD para monitoreo |
| Devanado | En secos, sensores en los devanados de baja con relé de temperatura | Indicador 49 con imagen térmica | Imagen térmica para más de un devanado, según la especificación |
| Medida directa | No | Opcional | Fibra óptica cuando se especifica |
Vea el transformador de potencia de alta tensión y, para unidades pequeñas, la guía del transformador de distribución.
Datos típicos
Los umbrales de arranque de ventiladores, alarma y disparo los fija el fabricante del transformador según su clase de aislamiento y su refrigeración, y el propietario según su política de carga; no hay valores universales. Lo que se verifica en campo es que cada contacto opere en el valor ajustado y que la imagen térmica reproduzca el gradiente del protocolo de fábrica.
Conexión a protección y control
- Contactos del 26 y del 49: etapa 1 de ventiladores, etapa 2 de ventiladores o bombas, alarma y disparo. Las etapas van al control de la refrigeración; el disparo, al relé de bloqueo 86.
- Salidas analógicas (Pt100 o 4–20 mA) al relé, al controlador o al sistema de monitoreo.
- Circuito de CT de la imagen térmica: forma parte del cableado de corrientes del transformador y debe tener bornes con cortocircuito.
- Relé numérico: puede tener su propia función térmica; vea la sobrecarga térmica 49. En IEC 61850-7-4, STMP es la supervisión de temperatura y PTTR la sobrecarga térmica.
El conjunto de protecciones propias se explica en las protecciones mecánicas del transformador.
Fallas comunes y qué revisar primero
- Devanado y aceite muy distintos en vacío: indicador de devanado descalibrado o con el ajuste de gradiente equivocado; compare los dos con un patrón.
- Devanado igual al aceite con carga: circuito del CT abierto, cortocircuitado o con la relación equivocada.
- Ventiladores que arrancan tarde: microinterruptor mal ajustado o gradiente bajo.
- Lectura perdida o errática: capilar dañado, bulbo fuera del pozo o humedad en la carátula.
- Disparo por temperatura: antes de culpar al indicador, confirme la carga, los ventiladores, las bombas y las válvulas de los radiadores.
Pruebas y mantenimiento
- Comparación del indicador con un patrón, por ejemplo en un baño térmico, en varios puntos.
- Prueba de cada microinterruptor en su valor de ajuste, hasta el contactor o el relé de destino.
- Inyección de la corriente de la imagen térmica con una fuente secundaria y verificación del gradiente y del tiempo que tarda en estabilizarse.
- Relación y polaridad del CT que alimenta la imagen térmica.
- Revisión de los canales de fibra óptica y de su unidad de lectura cuando existan.
Pruebas y configuración con Tiza Group
En Tiza Group calibramos y probamos en sitio los indicadores de aceite y devanado, la imagen térmica y sus contactos, dentro de las pruebas a transformadores de potencia. La función térmica de su relé y la lógica de alarmas la ajustamos con la configuración remota de relés.
Referencias
- IEC 60076-2, Temperature rise for liquid-immersed transformers (medida directa del punto caliente y anexo E de fibra óptica).
- IEC 60076-7, Loading guide for mineral-oil-immersed power transformers.
- IEC 60076-22-1, Power transformer and reactor fittings – Protective devices (indicadores de temperatura de líquido y de devanado).
- IEC 60076-22-7, Accessories and fittings (pozos termométricos).
- IEEE C57.91, Guide for Loading Mineral-Oil-Immersed Transformers and Step-Voltage Regulators.
- IEEE C57.169, Guide for Determination of Maximum Winding Temperature Rise in Liquid-Immersed Transformers.
- IEEE C37.2, números de función 26 y 49.
- IEC 61850-7-4, nodos lógicos STMP y PTTR.
Preguntas frecuentes
¿Por qué la temperatura de devanado marca más que la de aceite?
Porque el indicador de devanado suma a la temperatura del aceite un gradiente que crece con la corriente de carga. En vacío los dos deben leer casi lo mismo; si difieren mucho sin carga, revise el indicador de devanado y su circuito de corriente.
¿Qué pasa si se abre el circuito del CT de la imagen térmica?
El indicador de devanado deja de sumar el gradiente y marca solo la temperatura del aceite, así que los ventiladores arrancan tarde y la alarma puede no llegar. Además, un CT con el secundario abierto bajo carga desarrolla tensiones peligrosas: antes de intervenir el indicador, se cortocircuita el CT en sus bornes.
¿La función 49 del relé reemplaza al indicador de temperatura de devanado?
No del todo. La 49 del relé calcula la temperatura solo con la corriente y un modelo; el indicador de devanado parte de la temperatura real del aceite. Muchos propietarios usan ambos: el indicador para refrigeración y alarma, y el relé como respaldo y registro.