Reglamentos y Precauciones para el Mantenimiento Diario de Transformadores de Potencia y Distribución

Reglamentos y Precauciones para el Mantenimiento Diario de Transformadores de Potencia

Fuente: Hengfengyou Electric Autor: CHUNYU Fecha: 2021-08-03

Un transformador de potencia (Power Transformer) es un dispositivo que utiliza el principio de inducción electromagnética para cambiar el voltaje de corriente alterna. Sus componentes principales son el devanado primario, el devanado secundario y el núcleo de hierro (núcleo magnético). Sus funciones principales incluyen: transformación de voltaje, transformación de corriente, transformación de impedancia, aislamiento, estabilización de voltaje (transformador de saturación magnética), etc. Según su uso, se pueden clasificar en: transformadores de potencia y transformadores especiales (transformadores para hornos, transformadores rectificadores, transformadores de prueba de frecuencia industrial, reguladores de voltaje, transformadores para minería, transformadores de audio, transformadores de frecuencia intermedia, transformadores de alta frecuencia, transformadores de impulso, transformadores para instrumentos, transformadores electrónicos, reactores, transformadores de medición, etc.).

El mantenimiento y conservación de los transformadores es un trabajo diario esencial que el personal de operación y reparación eléctrica debe realizar para mantener el estado técnico normal del transformador y prolongar su vida útil. El mantenimiento de los transformadores es un contenido importante en la gestión de equipos eléctricos. Si el trabajo de mantenimiento se realiza bien, no solo puede reducir la tasa de fallas del equipo, ahorrar costos de reparación y reducir costos, sino que también puede traer buenos beneficios económicos a los usuarios. Entonces, ¿a qué debemos prestar atención en el mantenimiento y reparación de transformadores?

Primero, antes del mantenimiento del transformador, ponga en servicio un transformador de respaldo, desconecte el interruptor de baja tensión del transformador a mantener, retire el fusible de control de la fuente de alimentación. Durante el mantenimiento del transformador, desconecte el interruptor de alta tensión del transformador a mantener, cierre el interruptor de tierra y espere a que el transformador se descargue completamente antes de proceder con el siguiente paso.

A. Las precauciones principales para el mantenimiento de transformadores de potencia son:

1. Puesta a Tierra del Transformador:
   Durante el mantenimiento, verifique que la puesta a tierra del transformador sea buena y que el cable de tierra no esté corroído; si la corrosión es grave, debe reemplazarse. El principio de operación de la puesta a tierra del transformador de potencia es: para transformadores en sistemas conectados directamente a tierra, independientemente del estado de operación, se debe garantizar que el punto neutro esté conectado a tierra durante la operación, esto está determinado por el nivel de aislamiento del equipo. Al mismo tiempo, para reducir la capacidad de cortocircuito del sistema y limitar la corriente de interrupción de los interruptores, se debe minimizar la cantidad de puntos de puesta a tierra, satisfaciendo solo los requisitos de operación.

2. Operación con Sobrecarga:
   Durante la operación normal, la carga eléctrica que soporta el transformador debe estar alrededor del 75-90% de su capacidad nominal (se recomienda un 80% para la máxima economía). Si opera con sobrecarga prolongada, provocará el calentamiento de los devanados y el envejecimiento gradual del aislamiento. Durante la operación del transformador, sus devanados y núcleo generan pérdidas en el cobre y en el hierro, que se transforman en calor, elevando la temperatura del núcleo y los devanados del transformador. Si la temperatura supera el valor permitido durante mucho tiempo, el aislamiento perderá gradualmente su elasticidad mecánica y envejecerá. En casos especiales, el transformador puede operar con sobrecarga por un corto tiempo, pero en invierno no debe exceder el 30% de la carga nominal, y en verano no debe exceder el 15% de la carga nominal. Además, la capacidad de sobrecarga del transformador debe determinarse según su elevación de temperatura y las especificaciones del fabricante.

3. Monitoreo de Temperatura:
   El termómetro instalado en el transformador debe leerse y registrarse durante las rondas de inspección. Para transformadores sin operador permanente, se deben registrar el voltaje, la corriente y la temperatura del aceite superior del transformador durante cada inspección periódica. Además, para los transformadores de distribución, se debe medir la carga trifásica durante el período de máxima carga. Si se detecta un desequilibrio, se debe redistribuir. El período de medición debe especificarse en los reglamentos locales.

4. Monitoreo del Aislamiento:
   Antes de poner en servicio el transformador después de la instalación o reparación (generalmente después del secado) y después de un largo período de inactividad, se debe medir la resistencia de aislamiento de los devanados. Los valores medidos y la temperatura del aceite en el momento de la medición deben registrarse en el historial de mantenimiento del transformador. Para medir la resistencia de aislamiento de los devanados, use un megóhmetro de 1000~2500 voltios. No se especifica un valor permitido para la resistencia de aislamiento de los devanados. La relación entre el valor de resistencia de aislamiento medido durante el uso del transformador y el valor medido antes de ponerlo en servicio después de la instalación o una reparación mayor y secado es la base principal para juzgar el estado del aislamiento durante la operación del transformador. La medición de la resistencia de aislamiento debe realizarse, siempre que sea posible, a la misma temperatura y con un megóhmetro del mismo voltaje.

5. Rango de Corriente:
   La corriente máxima desequilibrada de baja tensión del transformador no debe exceder el 25% del valor nominal; el rango permitido para la variación del voltaje de alimentación del transformador es de ±5% del voltaje nominal. Si se excede este rango, se debe utilizar el conmutador de derivaciones para ajustar el voltaje al rango especificado (el ajuste debe realizarse con el equipo desenergizado). Normalmente, la regulación del voltaje se logra cambiando la posición de las derivaciones del devanado primario. El dispositivo que conecta y conmuta la posición de las derivaciones se llama conmutador de derivaciones, que ajusta la relación de transformación cambiando el número de espiras del devanado de alta tensión. Un voltaje bajo no afecta al transformador en sí, solo reduce un poco su capacidad de salida, pero afecta a los equipos de consumo; un voltaje aumentado incrementa el flujo magnético, satura el núcleo, aumenta las pérdidas en el núcleo y eleva la temperatura del transformador.

6. Nivel de Aceite del Transformador:
   El depósito de expansión (conservador) es un contenedor conectado al tanque del transformador establecido para acomodar los cambios de volumen del aceite del transformador dentro del tanque. Verifique el nivel de aceite del depósito de expansión u otros contenedores mediante el indicador de nivel de aceite. El nivel de aceite debe cumplir con la temperatura indicada en la placa de la curva de nivel de aceite. Si debido a un cambio repentino en el clima y una caída de temperatura se produce una falta de aceite, puede cerrar el radiador y reponer el aceite oportunamente; si hay una fuga grande de aceite, según la situación específica, tome las medidas correspondientes de acuerdo con los reglamentos.

7. Relé de Gas (Relé Buchholz):
   El relé de gas es un dispositivo de protección principal para fallas internas en transformadores inmersos en aceite y conmutadores de derivaciones inmersos en aceite. El relé de gas se instala en la tubería de conexión entre el transformador y el depósito de expansión. Cuando una falla interna en el transformador hace que el aceite se descomponga produciendo gas o cause un impulso en el flujo de aceite, los contactos del relé de gas actúan para conectar el circuito de control especificado y emitir una señal o desconectar automáticamente el transformador. Durante la operación normal, el relé de gas está lleno de aceite de transformador y la taza flotante (flotador) está en una posición inclinada hacia arriba. Cuando ocurre una falla leve dentro del transformador, el gas generado por la descomposición del aceite del transformador se acumulará en la cámara de gas en la parte superior del relé, forzando a que la superficie del aceite descienda. La taza flotante (flotador) desciende entonces a una posición límite, y su imán hace que se cierren los contactos de láminas (reed), conectando el circuito de señalización y emitiendo una señal de alarma. Si el nivel de aceite del transformador desciende debido a una fuga en el tanque, también actuará sobre el circuito de señalización, emitiendo una señal de alarma. Si ocurre una falla grave dentro del transformador, la presión dentro del tanque aumenta instantáneamente, lo que provocará una oleada de aceite, haciendo que el flujo de aceite se dirja abruptamente hacia el depósito de expansión e impulse la placa de deflector. Cuando la placa gira a una posición límite, su imán hace que se cierren los contactos de láminas, conectando el circuito de disparo y cortando directamente la alimentación del transformador sin una alarma previa, protegiendo así el transformador. El relé de gas debe calibrarse en la empresa local de suministro eléctrico antes de la instalación, con un valor de ajuste de volumen de 250-300 ml y un valor de ajuste de velocidad de flujo de 1.0 m/s.

8. Válvula de Alivio de Presión:
   Cuando la presión interna del tanque de un transformador de potencia inmerso en aceite aumenta rápidamente debido a una falla, si esta presión no se libera a tiempo, puede deformar o incluso reventar el tanque. La válvula de alivio de presión puede abrirse rápidamente cuando la presión del tanque alcanza su valor de presión de apertura, reduciendo rápidamente la presión dentro del tanque. Cuando la presión cae al valor de presión de cierre de la válvula de alivio de presión, esta se cierra de manera confiable, manteniendo siempre una presión positiva dentro del tanque, evitando efectivamente la entrada de aire externo, humedad y otras impurezas en el tanque. La válvula de alivio de presión con dispositivo de eyección direccional de aceite (en adelante, válvula de alivio de presión con eyección direccional) puede dirigir el aceite del transformador liberado hacia afuera de manera direccional y guiarlo a través de un tubo de conducción de aceite hacia una pileta de recolección, evitando la salpicadura de aceite y cumpliendo con los requisitos de protección contra incendios y ambientales.

9. Toma de Muestras de Aceite (para análisis de aceite):
La toma de muestras de aceite es un medio muy importante para monitorear el estado de operación del transformador y detectar si existen fallas internas. Se deben tomar muestras de aceite antes de la puesta en servicio del transformador, después de un largo tiempo de operación o para prevenir perforaciones. El intervalo máximo recomendado para la toma de muestras de aceite es de 2 años. Las válvulas de muestreo de aceite se encuentran en las posiciones "media" e "inferior"; las muestras de aceite se utilizan para otros análisis. Los items de análisis generalmente son: factor de disipación (tan δ), cromatografía de gases, rigidez dieléctrica, microhumedad, etc.

10. Verifique las Conexiones de Bridas y Soldaduras para Detectar Fugas de Aceite:
Todas las bridas, sellos y soldaduras deben inspeccionarse para detectar fugas de aceite. Si se descubre una fuga, se deben apretar los tornillos oportunamente, reemplazar la junta o reparar la soldadura. La soldadura solo debe ser realizada por soldadores experimentados. Se deben observar todos los reglamentos de prevención de accidentes, especialmente las medidas de protección contra incendios para transformadores inmersos en aceite.

11. Inspección del Cuerpo Activo (Núcleo y Devanados):
Durante el mantenimiento, es esencial limpiar el polvo alrededor del transformador y en sus accesorios, y apretar los terminales de los conductores, pasadores, tornillos de puesta a tierra, tornillos de los buses de conexión, etc.