Un transformador «se quema» cuando falla su aislamiento interno y se produce un arco entre espiras, entre devanados o a tierra. Casi nunca es un evento aislado: el aislamiento llega debilitado por años de calor, humedad o esfuerzos de cortocircuitos externos, y una sobretensión, una falla en la red o una sobrecarga termina el trabajo. Las causas se confirman con el análisis de gases del aceite, las pruebas eléctricas y los registros de las protecciones.
Qué significa que se quemó
En planta se dice que el transformador «se quemó» cuando dispara y no vuelve a funcionar, cuando huele a quemado o cuando el fusible de media tensión se funde una y otra vez. Técnicamente, casi siempre es una falla del aislamiento: el papel, el aceite o la resina dejan de aislar y se forma un arco entre espiras de una misma bobina, entre devanados de alta y baja tensión, o entre un devanado y el núcleo o la cuba.
La energía del arco descompone el aceite en gases, carboniza el papel y deforma los conductores. Si la protección actúa rápido, el daño queda localizado; si tarda, puede romper la cuba o provocar un incendio. Por eso una parte de la respuesta a «por qué se quemó» está siempre en las protecciones.
Las causas, por familias
| Familia | Qué lo provoca | Señal previa típica |
|---|---|---|
| Envejecimiento térmico | Años de sobrecarga, armónicos o refrigeración deficiente | Temperaturas altas, aceite oscuro, ácido y con furanos |
| Humedad y contaminación | Respirador saturado, empaques dañados, aceite sin tratar | Humedad alta en el aceite, rigidez baja, factor de potencia del aislamiento alto |
| Esfuerzos de cortocircuito | Fallas en la red de la planta que el transformador alimentó | Cambios en impedancia de cortocircuito o en respuesta en frecuencia |
| Sobretensiones | Rayos, maniobras, ferrorresonancia | Descargadores ausentes, dañados o lejos del equipo |
| Fallas en accesorios | Bujes, cambiador de tomas, conexiones internas | Gases de arco o de sobrecalentamiento, resistencia de devanados desigual |
| Protección inadecuada | Fusibles o ajustes que no despejan a tiempo | Disparos tardíos, fusibles sobredimensionados, relé sin probar |
Envejecimiento térmico
El papel aislante envejece con el calor y no se recupera. Un transformador que trabajó años caliente, por sobrecarga o por armónicos, tiene un aislamiento mecánicamente frágil aunque eléctricamente parezca bien. Lo explicamos en por qué se calienta un transformador y en transformador sobrecargado.
Humedad
La humedad baja la rigidez dieléctrica del aceite y acelera el envejecimiento del papel. Entra por empaques, por un respirador de sílica gel saturado o durante un mantenimiento mal hecho. Es silenciosa: el transformador funciona hasta que una sobretensión encuentra el punto débil.
Cortocircuitos externos
Cada falla en la red de la planta hace pasar por el transformador una corriente muy alta durante el tiempo que tarde la protección en despejarla. Esa corriente produce fuerzas mecánicas sobre los devanados. Un transformador puede soportar las fallas de su diseño, pero las fallas repetidas o lentas de despejar aflojan y deforman las bobinas, y el siguiente evento las rompe. IEEE C57.109 trata la duración admisible de las corrientes de falla pasante.
Sobretensiones
Los rayos sobre la línea de media tensión y las maniobras de interruptores y bancos de condensadores generan sobretensiones que el aislamiento debe soportar. El descargador de sobretensiones solo protege si está bien elegido, en buen estado y cerca de los bornes. En redes de media tensión con cables y transformadores en vacío, la apertura de una sola fase (un fusible fundido) puede producir ferrorresonancia. Vea descargador de sobretensiones y sobretensiones transitorias en la planta.
Accesorios y conexiones
Bujes con el aislamiento deteriorado, contactos del cambiador de tomas carbonizados o una conexión interna floja generan calor o descargas localizadas que terminan en falla.
Protección inadecuada
Un fusible de media tensión demasiado grande, una sobrecorriente con tiempo largo o una protección que nunca se probó dejan que una falla pequeña crezca. La diferencia entre una reparación y un transformador perdido suele estar en los milisegundos que tarda la protección. Vea esquema de protección de transformador.
Cómo se detecta antes de la falla
- Análisis de gases disueltos (DGA). Cada tipo de falla produce una mezcla característica de gases: sobrecalentamiento del aceite, del papel, descargas parciales o arco. IEEE C57.104 e IEC 60599 dan los criterios. Vea análisis de aceite dieléctrico.
- Pruebas eléctricas periódicas: factor de potencia y capacitancia del aislamiento y de los bujes, resistencia de devanados, relación de transformación, corriente de excitación y, cuando se sospechan deformaciones, respuesta en frecuencia (FRA).
- Termografía de bujes, conexiones y radiadores.
- Revisión de las protecciones: que los ajustes correspondan al transformador actual y que el relé, los CT y el circuito de disparo se hayan probado.
Qué hacer cuando ya se quemó
- 01AsegurarNo reenergizar, aislar y conservar el sitio
- 02EvidenciaEventos del relé, oscilografía, medidor, muestra de aceite
- 03PruebasConfirmar el daño con pruebas eléctricas y análisis de gases
- 04CausaUnir pruebas, eventos y condiciones de operación
- 05Reemplazo seguroCorregir la causa, ajustar protecciones y probar antes de energizar
- No reenergizar «para ver si funciona». Un segundo cierre sobre una falla interna puede convertir una reparación en una pérdida total o provocar un incendio.
- Conservar la evidencia: los eventos y la oscilografía del relé, el registro del medidor y lo que estaba operando en la planta.
- Tomar una muestra de aceite antes de mover o drenar el equipo.
- Hacer pruebas eléctricas para confirmar el tipo y la extensión del daño: muchas veces define si se repara o se reemplaza.
- Encontrar la causa antes de instalar el reemplazo, y revisar las protecciones con el nuevo equipo.
Cómo le ayudamos
Nuestro equipo hace las pruebas para confirmar el daño y la causa de la falla de su transformador, y el diagnóstico preventivo de los que siguen en servicio, con un informe claro por equipo. En Colombia trabajamos en sitio; el análisis de los eventos de la protección lo hacemos de forma remota con el análisis del disparo, que le cotizamos. Conozca las pruebas a transformadores de potencia y escríbanos con los datos de placa y lo que pasó.
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- Análisis de aceite dieléctrico
- Descargador de sobretensiones
- Mantenimiento de transformadores
- Disparo del Buchholz o presión súbita
- Análisis de respuesta en frecuencia (FRA)
Referencias
- IEEE C57.104, 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 C57.109, Guide for Liquid-Immersed Transformers Through-Fault-Current Duration.
- IEEE C57.152, Guide for Diagnostic Field Testing of Fluid-Filled Power Transformers, Regulators, and Reactors.
- IEC 60076-5, Power transformers – Ability to withstand short circuit.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la causa más común de que se queme un transformador?
La falla del aislamiento, que casi siempre es la suma de un deterioro lento (calor, humedad, envejecimiento del papel, esfuerzos de cortocircuitos anteriores) y un evento que lo remata, como una sobretensión por rayo o maniobra, un cortocircuito en la red de la planta o una sobrecarga prolongada.
¿Se puede saber antes de que se queme?
En muchos casos sí. El análisis de gases disueltos en el aceite detecta fallas térmicas y eléctricas incipientes, y las pruebas de factor de potencia, resistencia de devanados, relación y respuesta en frecuencia muestran cambios en el aislamiento y en la geometría de los devanados antes de la falla.
¿Qué hago si se quemó el transformador de mi planta?
No volver a energizarlo, conservar los registros de las protecciones y del medidor, tomar una muestra de aceite si es en aceite y hacer pruebas eléctricas para confirmar el daño y su causa. Sin conocer la causa, el transformador de reemplazo puede fallar por lo mismo.