Averías y Fallas en los Transformadores Eléctricos

Los transformadores eléctricos son dispositivos que no se conforman de partes giratorias y se encuentran totalmente cerrados.

Su operación se desarrolla de manera estática, por lo tanto, un transformador de poder que recibe el mantenimiento adecuado durante su vida útil, tiene pocas probabilidades de presentar fallas graves.

Aún así, de manera preventiva es importante saber cuáles son las fallas más comunes en los transformadores eléctricos y las posibles soluciones o medidas de prevención para dichas averías.

 

Tipos de avería en los transformadores

Cuando un transformador sufre una falla, éste debe ser inmediatamente desconectado del sistema para que pueda ser atendido rápidamente y así evitar que una falla común se convierta en una avería grave.

Las averías internas se producen dentro de la zona de protección del transformador. Podemos dividirlas de la siguiente manera:

Fallas incipientes

Estas se desarrollan lentamente pero de no ser solventado el problema de forma rápida y eficaz, pueden convertirse en una avería grave.

Los fallos de categoría incipiente pueden ser:

● Sobrecalentamiento: provocado por malas conexiones internas, deficiencia en los ventiladores y del flujo refrigerante que proporciona enfriamiento al sistema o bloqueo del flujo refrigerante.

● Sobre flujo magnético: en el núcleo del transformador, el flujo magnético tiene una densidad proporcional en relación a la tensión y frecuencia, es decir, cuanto más flujo haya en el núcleo se generan más pérdidas y sobrecalentamiento.

● Sobrepresión: se produce en el tanque del transformador por la emisión de gases, éstos se acumulan en el tanque y aumentan la presión. Este fallo se puede producir de forma repentina o paulatina.

● Descargas Parciales: Se producen entre dos partes “vivas” del equipo, son pequeñas descargas que deterioran progresivamente la aislación del equipo.

Fallas activas

Son los que ocurren de manera inesperada y necesitan ser solventados rápidamente para evitar daños mayores. Es en estos casos cuando el transformador debe ser desconectado de inmediato.

Aunque las fallas activas suelen estar asociados a los cortocircuitos también puede estar relacionado a otras dificultades como:

● Cortocircuitos en los devanados

● Cortocircuitos de fase a fase en los transformadores trifásicos

● Fallos en el núcleo y en el estanque

● Sobre voltaje

● Descargas eléctricas

Fallas internas en transformadores

Las fallas, si no pueden despejarse rápidamente se pueden convertir en muy graves. Por lo tanto se debe proporcionar al transformador de protección contra posibles fallas. Las fallas internas son las fallas que se producen en la zona de protección del transformador. Esta clasificación incluye no sólo las fallas dentro del tanque del transformador, sino también las fallas externas que se producen dentro de los lugares de los transformadores de corriente. Las fallas internas se dividen en dos clasificaciones: fallas incipientes y fallas activas. Las fallas incipientes son las fallas que se desarrollan lentamente, pero que pueden convertirse engrandes fallas, si la causa no se detecta y corrige. Las fallas activas son causadas ​​por la avería en el aislamiento u otros componentes que crean una situación de estrés repentino que requiere una acción inmediata para limitar el daño y prevenir una fuerza destructiva adicional.

Fallas incipientes:

·        Sobrecalentamiento.

·        Sobreflujo magnético.

·        Sobrepresión.

·        Sobrecalentamiento

El sobrecalentamiento puede ser debido a varias condiciones como:

1. Malas conexiones internas, ya sea en el circuito eléctrico o magnético.

2. La pérdida de refrigerante (aceite) debido a fugas.

3. El bloqueo del flujo de refrigerante.

4. La pérdida de ventiladores o bombas que están diseñados para proporcionar el enfriamiento.

En general, los relevadores térmicos de sobrecarga y relevadores de temperatura, son utilizados para proporcionar protección contra sobrecalentamiento dando una alarma. También se proporcionan indicadores de temperatura. En los transformadores, cuando la temperatura se eleva, se activa la alarma y se encienden los ventiladores. Algunos termocoples o resistencia indicadores de temperatura se colocan cerca de los devanados, cuando la temperatura se eleva por arriba de niveles seguros, se activa la alarma. Si no se toman acciones correctivas para reducir la temperatura dentro de un tiempo determinado, se manda disparar el interruptor para desenergizar el transformador.

Sobreflujo Magnético

La densidad de flujo magnético en el núcleo del transformador es proporcional a la relación de la tensión y frecuencia, es decir, V/f. Los Transformadores de potencia están diseñados para trabajar con cierto valor de densidad de flujo magnético en el núcleo. Mayor flujo en el núcleo significa más pérdidas y sobrecalentamiento del núcleo. El relevador de V/f llamado “relevador voltios/hertz” se ofrece para dar la protección contra el sobreflujo.

Sobrepresión

La sobrepresión en el tanque del transformador se produce debido a la emisión de gases o productos que acompañan al calentamiento local debido a cualquier causa. Por ejemplo, una falla entre vueltas del devanado puede quemarse lentamente, liberando gases de calentamiento en el proceso. Estos gases se acumulan en el tanque cerrado del transformador aumentando la presión, lo cual puede suceder repentinamente o durante un largo período de tiempo.

Las fallas anteriores se llaman fallas incipientes, ya que generalmente se desarrollan lentamente, a menudo en la forma de un deterioro gradual del aislamiento debido a alguna causa. Este deterioro con el tiempo puede llegar a ser lo suficientemente grave como para causar una falla de arqueo que será detectada por los relevadores de protección. Si la condición se puede detectar antes del daño grave, las reparaciones necesarias a menudo son más rápidas y la unidad se coloca de nuevo en servicio sin una interrupción prolongada. Los daños más grandes pueden requerir el envío de la unidad a fábrica para una reparación mayor, lo que resulta en un período de interrupción prolongada.

Fallas activas.

Las fallas activas son las fallas que ocurren de repente y que por lo general requieren una acción rápida por los relevadores de protección para desconectar el transformador del sistema de poder y limitar el daño a la unidad. En su mayor parte, estos errores son cortocircuitos en el transformador, pero también otras dificultades pueden ser citadas que requieren una acción rápida de algún tipo.

Las siguientes clasificaciones de las fallas activas se consideran:

1) Los cortocircuitos en los devanados conectados en estrella

Aterrizado a través de una resistencia

Sólidamente aterrizado.

Sin conexión a tierra

2) Los cortocircuitos en bobinas conectadas en delta

3) Cortos circuitos fase a fase cortocircuitos (transformadores trifásicos)

4) Cortos en vueltas del devanado.

5) Fallas en el núcleo.

6) Fallas del tanque

Además de estas fallas, algunas otras fallas, como las fallas del cambiador de taps, sobrevoltaje debido a descargas eléctricas y aperturas/cierres de interruptores son comunes en los transformadores.