Diagnóstico de Fallas y Mantenimiento Basado en Condición durante la Operación de Transformadores

El transformador es uno de los componentes más importantes del sistema eléctrico y, al mismo tiempo, un equipo con una tasa de fallas relativamente alta. Durante su operación, es necesario realizar constantemente diagnósticos de fallas y mantenimiento basado en su condición.

Diagnóstico de Fallas del Transformador

Las fallas en los transformadores son complejas y multifacéticas. Especialmente durante la operación, una vez que ocurre una falla, es difícil determinar el problema específico. Sin embargo, los tipos generales de fallas se pueden clasificar en varias categorías. La más frecuente es el cortocircuito en el borne de salida, cuyo impacto en el transformador es también el más severo. Estas fallas generalmente se deben a sobrecalentamiento o descargas. Este artículo analiza los siguientes tipos de falla:

1.1 Cortocircuito en el Borne de Salida
Un cortocircuito en el borne de salida implica que el devanado de baja tensión puede estar sujeto a una corriente de cortocircuito muy grande, decenas de veces superior a su valor nominal. Esto genera calor significativo, sobrecalentando el transformador. En este caso, si la corriente de cortocircuito es pequeña y la protección actúa a tiempo, el daño será menor. Si la corriente de cortocircuito es grande y la protección no actúa a tiempo, el devanado puede deformarse gravemente. Si continúa operando en este estado, se pueden desencadenar múltiples fallas.

1.2 Fallas del Núcleo
El núcleo es un componente principal para la transformación de voltaje y la transferencia de energía, y es propenso a fallas. Estas pueden deberse a una selección inadecuada de la materia prima, procesos de fabricación deficientes, mal contacto en el núcleo o daños preexistentes. Durante la operación normal, el núcleo debe tener solo una conexión a tierra como medida de seguridad. Si existe puesta a tierra múltiple, el núcleo puede descargarse en el campo eléctrico de alta tensión, potencialmente causando sobrecalentamiento del devanado, deterioro de la resistencia dieléctrica del aceite e incluso la combustión del núcleo.

1.3 Fallas del Devanado
El devanado es el componente central del transformador que maneja las magnitudes eléctricas. Las fallas del devanado son comunes e incluyen: deterioro del aislamiento del devanado, cortocircuito a tierra del devanado, humedad en el devanado, daños mecánicos por cortocircuitos del sistema, cortocircuitos entre espiras, ruptura del devanado y cortocircuitos entre fases o dentro de una misma fase.

1.4 Fallas del Conmutador de Derivaciones (Taps)
El conmutador de derivaciones opera en el circuito de alta tensión y se divide en conmutador bajo carga y sin carga.

• Conmutador sin carga: Si la distancia de aislamiento entre derivaciones adyacentes es insuficiente o hay depósitos de lodo húmedo en el material aislante, puede ocurrir un cortocircuito entre fases. Un contacto deficiente o alta resistencia pueden causar descargas.

• Conmutador bajo carga: Las fallas suelen ocurrir en la rueda de selección, contactos, etc., debido a la disminución del rendimiento del aislamiento por envejecimiento o fuerzas externas; el atascamiento de la rueda que deja el conmutador en una posición transitoria, causando cortocircuito; o la deformación del conmutador mismo.