La válvula de alivio de presión abre cuando la presión interna del tanque supera su ajuste, deja salir aceite y gas para evitar que el tanque se rompa y vuelve a cerrar sola, dejando una señal visible y un contacto. El relé de presión súbita no mide la presión sino su velocidad de aumento, por eso detecta fallas internas en milisegundos sin reaccionar a los cambios lentos por temperatura.
Qué es y dónde está
Una falla interna con arco descompone el aceite en gas en milisegundos y la presión del tanque sube bruscamente. Dos dispositivos responden a ese efecto:
- Válvula de alivio de presión (en inglés PRD, pressure relief device). Va sobre la tapa o en la parte alta del tanque, y también en el compartimiento del cambiador de tomas. Abre cuando la presión supera su ajuste, deja salir aceite y gas y vuelve a cerrar.
- Relé de presión súbita. Va en la pared del tanque, bajo el aceite o en el espacio de gas, según el modelo. No alivia nada: detecta la subida rápida de presión y da un contacto de disparo.
IEC 60076-22-1 (2019) fija los requisitos y ensayos de ambos dentro de los dispositivos de protección del transformador, junto al Buchholz: dispositivos de alivio de presión (7.6), válvulas de alivio (7.7) y relé de presión súbita (7.12). En los planos se identifican con el número 63 de IEEE C37.2, con sufijos que define cada usuario (por ejemplo 63P o 63SPR).
Cómo funciona
Válvula de alivio. Un disco de válvula se apoya sobre un asiento con empaque y lo mantienen cerrado unos resortes calibrados. Cuando la fuerza de la presión interna supera la de los resortes, el disco sube, el aceite y el gas salen y la presión baja. Al mismo tiempo sube un indicador (pasador o bandera de color) que queda visible hasta que alguien lo rearma, y se accionan uno o dos microinterruptores. Pasada la sobrepresión, los resortes cierran de nuevo la válvula, de modo que el tanque no queda abierto al ambiente.
Muchos modelos tienen una cubierta que dirige el chorro de aceite hacia abajo, para no rociar a personas ni equipos cercanos.
La válvula limita la presión, pero no garantiza por sí sola que el tanque resista una falla de muy alta energía. IEEE C57.156 trata la relación entre la energía del arco, las presiones hidráulicas y la resistencia del tanque, y las medidas para mitigar su ruptura.
Relé de presión súbita. Compara la presión del tanque con una presión de referencia interna que se iguala lentamente a través de un orificio. Cuando la presión cambia despacio, por temperatura o por el arranque de las bombas de la refrigeración, la referencia la sigue y el relé no opera. Cuando sube rápido, la referencia se queda atrás y la diferencia acciona el microinterruptor. La característica es de tiempo inverso: cuanto más severa la falla, más rápido opera. Se usa en transformadores con o sin conservador, incluidos los sellados, donde no hay Buchholz.
Diferencias entre distribución, potencia y extra alta tensión
| Aspecto | Distribución | Potencia en AT | EAT y autotransformador |
|---|---|---|---|
| Alivio de presión | Válvula pequeña en herméticos, o ninguna según diseño | Una o más válvulas en el tanque y, a menudo, otra en el compartimiento del OLTC | Varias válvulas por el volumen de aceite |
| Presión súbita | Según el diseño; a veces incluida en el relé integral de herméticos | Opcional, junto al Buchholz | Opcional; algunas empresas solo habilitan su disparo en unidades de EAT o elevadores de generación |
| Destino del contacto | Alarma o disparo del interruptor de MT | Disparo vía 86 o alarma, según la filosofía | Disparo vía 86, a veces con votación |
Vea el transformador de potencia de alta tensión y la guía del transformador de distribución.
Datos típicos
Como ejemplo verificable, el catálogo de un fabricante europeo de válvulas de alivio ofrece:
- Presiones de apertura de 4 a 30 psi (0,28 a 2,07 bar) en pasos fijos, con tolerancia de ±1 psi. La presión la elige el fabricante del transformador.
- Apertura con disparo de los contactos en unos 2 ms y cierre en unos 70 ms.
- Hasta dos microinterruptores con un contacto NA y uno NC cada uno, con capacidad según IEC 60947-5-1: en corriente continua, categoría DC-13, 250 V / 1,1 A o 125 V / 2,2 A.
Otros fabricantes ofrecen contactos con enclavamiento o momentáneos. Antes de cablear un disparo en corriente continua, compare esa capacidad con la carga real del circuito.
Conexión a protección y control
- Válvula de alivio: su contacto va al relé de bloqueo 86 para disparar todos los interruptores del transformador, o solo a alarma, según la filosofía del propietario. El cableado pasa por el tablero de control del transformador y también entra al relé o al controlador de bahía como entrada binaria, para tener el evento con su hora.
- Presión súbita: las prácticas varían mucho. Hay quien la deja solo en alarma, quien la habilita al disparo y quien la supervisa con un detector de corriente que bloquea el disparo durante fallas de corriente alta, que ya ven otras protecciones. También se usan varios relés en votación.
- Cableado: la mayoría de relés de presión súbita tienen contacto inversor. Una práctica descrita por empresas de transmisión usa el contacto NC para cortocircuitar la bobina del relé auxiliar y el NA para energizarla, lo que reduce disparos por rebote del contacto.
Vea el resto de dispositivos en las protecciones mecánicas del transformador 63, 26 y 49.
Fallas comunes y qué revisar primero
- Válvula operada con disparo: lo más probable es una falla interna. Revise el Buchholz, la 87T y los gases disueltos antes de pensar en el dispositivo.
- Válvula con goteo de aceite: empaque deteriorado o asiento sucio; se cambia el empaque según el fabricante.
- Alarma de válvula sin indicador levantado: humedad en la caja del microinterruptor, cable dañado o una tierra en el sistema de corriente continua.
- Presión súbita que dispara sin falla interna: vibraciones por cortocircuitos pasantes, sismos o trenes; humedad en el cuerpo del relé; orificios obstruidos en modelos antiguos; o una toma de muestra de aceite hecha sin el procedimiento adecuado.
Después de una operación del relé de presión súbita, la práctica habitual es sacar el transformador y probarlo, haya sido falla real o no.
Pruebas y mantenimiento
- Válvula de alivio: inspección visual de fugas y del indicador, rearme del indicador, prueba de cada microinterruptor con el mecanismo de prueba y verificación de la presión de apertura en banco, según el fabricante.
- Presión súbita: prueba presurizando el relé con el accesorio del fabricante, o prueba del circuito de salida.
- Circuito completo: del contacto en el tanque al 86 y a la apertura real de los interruptores, con medida del aislamiento del cableado.
- Registro: compare la hora del evento con los registros de la 87T y del Buchholz.
Pruebas y configuración con Tiza Group
En Tiza Group probamos en sitio la válvula de alivio, el relé de presión súbita y el circuito hasta el disparo, como parte de las pruebas a transformadores de potencia. Si necesita supervisar la presión súbita con un detector de corriente o revisar por qué disparó, lo hacemos en su relé con la configuración remota de relés.
Referencias
- IEC 60076-22-1, Power transformer and reactor fittings – Protective devices (dispositivos y válvulas de alivio de presión y relé de presión súbita).
- IEEE C57.156, Guide for Tank Rupture Mitigation of Liquid-Immersed Power Transformers and Reactors.
- IEEE C37.91, Guide for Protecting Power Transformers.
- IEEE C37.2, Standard for Electrical Power System Device Function Numbers.
- IEC 60947-5-1, dispositivos de circuitos de control (categorías AC-15 y DC-13).
- WECC, Transformer Protection for Sudden Pressure Relays.
Preguntas frecuentes
Operó la válvula de alivio, ¿puedo volver a energizar el transformador?
No sin revisarlo. Una válvula de alivio que operó indica casi siempre una falla interna con arco. Revise qué otras protecciones actuaron (Buchholz, 87T, presión súbita), tome muestra de aceite para gases disueltos y haga las pruebas eléctricas antes de decidir.
¿Qué diferencia hay entre la válvula de alivio y el relé de presión súbita?
La válvula responde a un valor de presión y su función es aliviarla para proteger el tanque. El relé de presión súbita responde a la velocidad con que sube la presión y su función es detectar la falla pronto para disparar; no alivia nada.
¿Por qué disparó el relé de presión súbita si la falla fue externa?
Los relés de presión súbita montados en el tanque son sensibles a vibraciones fuertes: cortocircuitos pasantes, sismos o maniobras cercanas. Por eso algunas empresas los supervisan con un detector de corriente, los dejan solo en alarma o usan lógica de votación entre varios relés.