Una alarma o un disparo por temperatura alta de aceite (26) o de devanado (49) en un transformador suele deberse a la carga o a la refrigeración: sobrecarga, ventiladores o bombas que no arrancan, radiadores sucios o con válvulas cerradas, o ambiente caliente. También es frecuente que el problema esté en el indicador. Si la temperatura no sigue a la carga y el indicador está bien, hay que buscar una falla interna con el análisis de gases.
Síntoma
Llega una alarma de temperatura alta de aceite o de devanado, o dispara la etapa de disparo del indicador. A veces ocurre en las horas de mayor carga o en los días más calurosos; otras, sin cambios aparentes en la operación. En subestaciones con transformadores en paralelo, uno puede calentarse más que su vecino con la misma carga.
Los indicadores de temperatura del transformador son dos: el de aceite (ANSI 26), que mide el aceite de la parte superior del tanque, y el de devanado (ANSI 49), que estima el punto más caliente con una imagen térmica alimentada por un CT. Ambos encienden las etapas del sistema de refrigeración y dan alarma y disparo. La temperatura del punto caliente es la que define el envejecimiento del aislamiento, según las guías de carga IEC 60076-7 e IEEE C57.91.
Causas posibles, de la más a la menos probable
| Causa | Por qué ocurre | Qué la delata |
|---|---|---|
| Sobrecarga | Carga por encima de la nominal o de la capacidad de la etapa de refrigeración en servicio | Temperatura que sigue a la carga; aceite y devanado suben juntos |
| Refrigeración deficiente | Ventiladores o bombas que no arrancan por control, contactores o protecciones; radiadores sucios o válvulas cerradas | Temperatura mayor que en días comparables con la misma carga |
| Ambiente caliente o mala ventilación | Recinto cerrado, radiadores cerca de muros, sol directo | Temperatura que sigue al ambiente y a la hora del día |
| Indicador defectuoso | Instrumento descalibrado, pozo sin aceite, sensor dañado, imagen térmica mal conectada | Diferencia con otro indicador o con una medición independiente |
| Armónicos | Cargas no lineales que aumentan las pérdidas en devanados y partes estructurales | Calentamiento mayor que el esperado para la corriente fundamental |
| Sobreexcitación | Tensión alta o toma inadecuada que aumenta las pérdidas en el núcleo | Temperatura alta con carga baja y tensión por encima de la nominal |
| Falla interna o nivel de aceite bajo | Conexiones internas, núcleo con corrientes circulantes, aceite insuficiente | Gases disueltos en aumento; alarma de nivel |
Qué revisar primero
- Carga y temperatura en el mismo registro. Si la temperatura sigue a la carga, piense en sobrecarga o refrigeración; si no, en el indicador o en una falla.
- Refrigeración en sitio: cada ventilador y cada bomba funcionando, sentido de giro, válvulas de radiadores abiertas, radiadores limpios.
- Indicadores: compare aceite y devanado entre sí, con el otro transformador si hay uno en paralelo y con una medición independiente (termografía del tanque o un termómetro de referencia en el pozo).
- Tensión y toma del cambiador. Una tensión sostenida por encima de la nominal aumenta las pérdidas del núcleo; ver la protección de sobreexcitación 24.
- Nivel de aceite y, si la causa no aparece, una muestra para análisis de gases.
- ¿La temperatura sigue a la carga?
- Sí¿La carga supera la nominal o la capacidad de la refrigeración en servicio?
- SíSobrecarga: aplique la guía de carga y verifique la etapa de refrigeración
- No¿Funcionan todos los ventiladores, bombas y radiadores?
- NoRefrigeración deficiente: control, motores, válvulas o radiadores sucios
- SíRevise armónicos, sobreexcitación y gases disueltos
- No¿Una medición independiente confirma la temperatura?
- NoIndicador defectuoso: calibración, pozo, sensor o imagen térmica
- SíAmbiente, ventilación o falla interna: revise el recinto y los gases disueltos
Cómo se confirma
- Prueba del indicador: calibración contra una referencia, verificación de la imagen térmica con corriente inyectada y de los contactos de cada etapa. Ver tablero de control del transformador.
- Prueba funcional de la refrigeración: arranque de cada etapa por temperatura y en manual, corriente de cada motor.
- Medición de armónicos en el secundario cuando hay cargas no lineales importantes; IEEE C57.110 trata la evaluación de la capacidad del transformador con corrientes no sinusoidales.
- Análisis de gases disueltos: metano y etileno en aumento confirman una falla térmica interna. Ver gases disueltos elevados en el transformador.
- Termografía del tanque y de los radiadores: un radiador frío con los demás calientes indica una válvula cerrada u obstruida.
Cómo evitar que se repita
- Lleve las temperaturas y la carga al SCADA como valores, no solo como alarmas, y revise su tendencia.
- Pruebe la refrigeración en cada mantenimiento, incluidas las etapas que rara vez arrancan.
- Limpie los radiadores y mantenga despejado el flujo de aire.
- Revise la capacidad del transformador cuando la carga crece o cambia su naturaleza (variadores, rectificadores).
- Calibre los indicadores con la frecuencia que indique el fabricante.
Qué no hacer
- No suba los ajustes de alarma o disparo para quitar el problema sin un estudio de carga. La protección térmica 49 protege la vida del aislamiento.
- No ponga los ventiladores en manual permanente sin corregir la causa del control.
- No ignore una diferencia entre transformadores gemelos con la misma carga: alguno tiene un problema.
- No desconecte el disparo por temperatura para mantener la carga.
Cuándo llamarnos
Si su transformador se calienta y no está claro si es la carga, la refrigeración, el indicador o una falla interna, hacemos las pruebas al transformador de potencia: indicadores e imagen térmica, refrigeración, gases y pruebas eléctricas. Si hay que revisar la capacidad o la carga armónica, lo evaluamos con un estudio de calidad de potencia. Escríbanos.
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Referencias
- IEC 60076-2, Power transformers – Part 2: Temperature rise for liquid-immersed transformers.
- IEC 60076-7, Loading guide for mineral-oil-immersed power transformers.
- IEEE C57.91, Guide for Loading Mineral-Oil-Immersed Transformers and Step-Voltage Regulators.
- IEEE C57.110, Recommended Practice for Establishing Liquid-Immersed and Dry-Type Power and Distribution Transformer Capability When Supplying Nonsinusoidal Load Currents.
Preguntas frecuentes
¿Por qué el indicador de devanado marca más que el de aceite?
Porque el indicador de devanado estima el punto más caliente sumando a la temperatura del aceite un gradiente proporcional a la carga, por medio de una imagen térmica alimentada por un CT. Esa diferencia es normal. Lo anormal es que crezca sin aumento de carga o que no cambie con la carga.
¿Cuánto puede sobrecargarse un transformador?
Depende de su diseño, de la temperatura ambiente, del ciclo de carga y de la vida que se acepte consumir. Las guías de carga IEC 60076-7 e IEEE C57.91 relacionan carga, temperatura del punto caliente y envejecimiento del aislamiento, y el fabricante fija los límites de cada equipo. No existe un porcentaje universal.
¿Qué pasa si el transformador opera caliente por mucho tiempo?
El papel aislante envejece más rápido cuanto mayor es la temperatura del punto caliente, y ese envejecimiento no se recupera. Además, a temperaturas altas el aceite se degrada y puede formarse gas. La vida del transformador se acorta aunque no ocurra una falla inmediata.