Que son os fallos no transformador

Que son os fallos no transformador?

Definición de fallos no transformador

Os fallos no transformador refírense a problemas como as roturas de aislamento e os fallos no núcleo que poden ocorrer dentro ou fóra do transformador.

Fallos externos no transformador de potencia

Cortocircuito externo no transformador de potencia

Os cortocircuitos poden ocorrer en dúas ou tres fases do sistema eléctrico de potencia. A corrente de fallo é xeralmente alta, dependendo da tensión cortocircuitada e da impedancia do circuito ata o punto de fallo. Esta corrente de fallo elevada aumenta a perda de cobre, provocando un calentamento interno no transformador. Tamén crea fortes estreses mecánicos, especialmente durante o primeiro ciclo da corrente de fallo.

Perturbación de alta tensión no transformador de potencia

As perturbacións de alta tensión no transformador de potencia son de dous tipos,

• Sobretensión transitoria

• Sobretensión de frecuencia de rede

Sobretensión transitoria

Unha sobretensión de alta tensión e alta frecuencia pode xurdir no sistema eléctrico debido a calquera das seguintes causas,

• Terra con arco se o punto neutro está aislado.

• Operación de comutación de diferentes equipos eléctricos.

• Impulso de raios atmosféricos.

Independentemente das causas da sobretensión, é en definitiva unha onda viaxante con forma de onda alta e escarpada e tamén de alta frecuencia. Esta onda viaxa na rede do sistema eléctrico, e ao chegar ao transformador de potencia, provoca a ruptura do aislamento entre espiras adxacentes ao terminal de liña, o que pode crear un cortocircuito entre espiras.

Sobretensión de frecuencia de rede

Sempre hai unha posibilidade de sobretensión no sistema debido á desconexión súbita dunha carga grande. Aínda que a amplitud desta tensión sexa maior que o seu nivel normal, a frecuencia é a mesma que no estado normal. A sobretensión no sistema causa un aumento do estrés no aislamento do transformador. Como sabemos, a tensión, unha tensión aumentada causa un aumento proporcional no fluxo de traballo.

Isto, polo tanto, causa un aumento nas perdas de ferro e un aumento proporcionalmente grande na corrente de magnetización. O fluxo aumentado é desviado do núcleo do transformador a outras partes estructurais de acero do transformador. Os parafusos do núcleo, que normalmente transportan pouco fluxo, poden estar suxeitos a unha gran compoñente de fluxo desviado da rexión saturada do núcleo ao lado. Nesta condición, o parafuso pode ser rapidamente aquecido e destruir o seu propio aislamento así como o aislamento das espiras.

Efecto de baixa frecuencia no transformador de potencia

Como, a tensión como o número de espiras no bobinado está fixo. Desteha ecuación é claro que se a frecuencia diminúe no sistema, o fluxo no núcleo aumenta, os efectos son máis ou menos similares aos da sobretensión.

Fallos internos no transformador de potencia

Os principais fallos que ocorren dentro dun transformador de potencia están categorizados como,

• Ruptura de aislamento entre o bobinado e a terra

• Ruptura de aislamento entre diferentes fases

• Ruptura de aislamento entre espiras adxacentes, isto é, fallo inter-espiras

• Fallo no núcleo do transformador

Fallos internos de terra no transformador de potencia

Fallos internos de terra nun bobinado conectado en estrela co punto neutro terrado a través dunha impedancia

Nun bobinado conectado en estrela co punto neutro terrado a través dunha impedancia, a corrente de fallo depende da impedancia de terra e da distancia desde o punto de fallo ao neutro. A tensión no punto de fallo é maior se está máis lonxe do neutro, levando a unha corrente de fallo maior. A corrente de fallo tamén depende da reactancia de fuga da parte do bobinado a través do punto de fallo e do neutro, pero isto xeralmente é baixo comparado coa impedancia de terra.

Fallos internos de terra nun bobinado conectado en estrela co punto neutro solidamente terrado

Neste caso, a impedancia de terra é idealmente cero. A corrente de fallo depende da reactancia de fuga da parte do bobinado que se encontra a través do punto de fallo e do punto neutro do transformador. A corrente de fallo tamén depende da distancia entre o punto neutro e o punto de fallo no transformador.

Como se dixo no caso anterior, a tensión entre estes dous puntos depende do número de voltas do bobinado que se encontra a través do punto de fallo e do punto neutro. Así, nun bobinado conectado en estrela co punto neutro solidamente terrado, a corrente de fallo depende de dous factores principais, primeiro a reactancia de fuga do bobinado que se encontra a través do punto de fallo e do punto neutro e, segundo, a distancia entre o punto de fallo e o punto neutro. 

Pero a reactancia de fuga do bobinado varía de xeito complexo coa posición do fallo no bobinado. Observouse que a reactancia diminúe moi rapidamente para o punto de fallo que se aproxima ao neutro e, polo tanto, a corrente de fallo é a máis alta para o fallo próximo ao extremo neutro. Así, neste punto, a tensión dispoñible para a corrente de fallo é baixa e, ao mesmo tempo, a reactancia que opón a corrente de fallo tamén é baixa, polo que o valor da corrente de fallo é suficientemente alto. 

Novamente, para o punto de fallo afastado do punto neutro, a tensión dispoñible para a corrente de fallo é alta, pero ao mesmo tempo a reactancia ofrecida pola parte do bobinado entre o punto de fallo e o punto neutro é alta. Pódese observar que a corrente de fallo mantiña un nivel moi alto a lo largo do bobinado. En outras palabras, a corrente de fallo mantiña unha magnitude moi alta independientemente da posición do fallo no bobinado.

Fallos internos de fase a fase no transformador de potencia

Os fallos de fase a fase no transformador son raros. Se tal fallo ocorre, dará lugar a unha corrente substancial para activar o relé de sobre corrente instantánea no lado primario, así como o relé diferencial.

Fallos inter-espiras no transformador de potencia

O transformador de potencia conectado a un sistema de transmisión de extra alta tensión, é moi probable que estea suxeito a impulsos de alta magnitude, frente escarpada e alta frecuencia debido aos surtos de raio na liña de transmisión. As tensións entre as espiras do bobinado tornan tan grandes que non poden sostener o estrés, causando a falla de aislamento entre as espiras interiores en algúns puntos. Tamén o bobinado de baixa tensión está sometido por causa da tensión de surto transferida. Un número moi grande de fallos de transformadores de potencia orixinanse de fallos entre espiras. Os fallos inter-espiras tamén poden ocorrer debido a forzas mecánicas entre espiras orixinadas por cortocircuitos externos.

Fallo no núcleo do transformador de potencia

Se calquera parte das laminacións do núcleo está danada ou ponteada por un material conductor, pode causar correntes de Foucault e sobrecalentamento local. Isto tamén pode ocorrer se o aislamento dos parafusos utilizados para apertar as laminacións do núcleo falla. Estes fallos causan un sobrecalentamento local severo, pero non afectan significativamente a corrente de entrada e saída do transformador, facendo difícil a detección con esquemas de protección eléctrica estándar. O sobrecalentamento excesivo pode romper o óleo do transformador, liberando gases que se acumulan no relé Buchholz e activan unha alarma.