¿Qué dispositivos de protección están incorporados en los transformadores modernos?

¿Qué Dispositivos de Protección están Incorporados en los Transformadores Modernos?

Los transformadores modernos están equipados con una variedad de dispositivos de protección integrados diseñados para garantizar un funcionamiento seguro, extender su vida útil y prevenir que las fallas se escalen. A continuación, se presenta un resumen de algunos dispositivos de protección internos comunes y sus funciones:

1. Protección Diferencial

• Función: La protección diferencial es la principal protección contra fallas internas del transformador. Funciona comparando las corrientes en ambos lados del transformador. Si hay una discrepancia en las corrientes, se activa rápidamente para aislar la falla, evitando daños adicionales.

• Aplicación: Adecuada para transformadores de gran capacidad o aquellos en sistemas de energía críticos.

2. Protección por Relé de Gas (Buchholz)

• Función: La protección por gas detecta los gases generados dentro del tanque de aceite del transformador. Cuando ocurre una falla (por ejemplo, ruptura de aislamiento, cortocircuito en el devanado), el aceite se descompone y produce gas. El relé de gas activa una alarma (gas ligero) o una señal de corte (gas pesado) para interrumpir el suministro de energía y prevenir que la falla empeore.

• Aplicación: Ampliamente utilizada en transformadores sumergidos en aceite, especialmente en unidades grandes y medianas.

3. Protección contra Sobrecorriente

• Función: La protección contra sobrecorriente detecta aumentos anormales de corriente causados por cortocircuitos externos o internos. Cuando la corriente excede un umbral establecido, el dispositivo de protección se activará después de un cierto retraso para prevenir daños al transformador debido a la sobrecorriente.

• Aplicación: Utilizada como protección de respaldo para cortocircuitos externos en transformadores.

4. Protección contra Sobrecarga

• Función: La protección contra sobrecarga monitorea la condición de sobrecarga a largo plazo del transformador. Si el transformador opera bajo sobrecarga durante un período prolongado, el dispositivo de protección emitirá una alarma, alertando a los operadores para que tomen medidas y prevenir daños debido al sobrecalentamiento.

• Aplicación: Adecuada para todos los tipos de transformadores, especialmente aquellos que operan cerca de la carga total durante períodos prolongados.

5. Protección de Temperatura

• Función: La protección de temperatura monitorea continuamente la temperatura del aceite y del devanado del transformador. Si la temperatura excede un límite establecido, el dispositivo de protección activará una alarma y puede activar sistemas de enfriamiento para reducir la temperatura. En casos graves, interrumpirá el suministro de energía.

• Aplicación: Utilizada en transformadores sumergidos en aceite y de tipo seco, especialmente en unidades de gran capacidad.

6. Protección de Corriente de Secuencia Cero

• Función: La protección de corriente de secuencia cero detecta fallas de tierra en el transformador. Cuando ocurre una falla a tierra en los devanados o en el núcleo, el dispositivo de protección de corriente de secuencia cero detecta el aumento anormal de la corriente de tierra y se activa después de un cierto retraso para aislar la falla.

• Aplicación: Adecuada para transformadores en sistemas con neutro a tierra.

7. Válvula de Alivio de Presión

• Función: La válvula de alivio de presión previene la acumulación excesiva de presión dentro del tanque de aceite del transformador. Si una falla (por ejemplo, cortocircuito) causa una expansión rápida del aceite y del gas, la válvula de alivio de presión se abre automáticamente para liberar la presión excesiva, evitando que el tanque se rompa.

• Aplicación: Utilizada en transformadores sumergidos en aceite, especialmente en situaciones donde son posibles incrementos rápidos de presión.

8. Respiradero (Respiradero Deshidratante)

• Función: Un respiradero elimina impurezas y humedad del aire que entra en el tanque conservador debido a cambios de temperatura en el transformador. Contiene deshidratantes (por ejemplo, gel de sílice) que absorben la humedad, evitando que el aceite del transformador se contamine.

• Aplicación: Utilizado en transformadores sumergidos en aceite, especialmente aquellos que requieren respiración frecuente.

9. Purificador de Aceite (Tanque de Expansión de Aceite Caliente)

• Función: Un purificador de aceite limpia continuamente el aceite del transformador. Contiene adsorbentes que eliminan agua, ácidos libres y otros productos de envejecimiento del aceite mientras fluye a través del purificador, extendiendo la vida del aceite.

• Aplicación: Utilizado en transformadores sumergidos en aceite de gran y mediana capacidad, especialmente aquellos que requieren operación estable a largo plazo.

10. Sistema de Monitoreo y Control

• Función: Los sistemas de monitoreo y control rastrean continuamente los parámetros de operación del transformador, como voltaje, corriente, temperatura y nivel de aceite. Si se detectan anomalías, el sistema puede emitir alarmas y tomar acciones protectoras apropiadas basadas en lógica predefinida para garantizar un funcionamiento seguro.

• Aplicación: Adecuado para todos los tipos de transformadores, especialmente aquellos en redes inteligentes.

11. Protección No Eléctrica

Función: Los dispositivos de protección no eléctrica detectan fallas no eléctricas dentro del transformador, como gas, temperatura del aceite y presión. Las protecciones no eléctricas comunes incluyen:

• Protección de Gas Pesado: Se activa cuando se genera una gran cantidad de gas dentro del transformador.

• Protección de Gas Ligero: Emite una alarma cuando se detecta una pequeña cantidad de gas.

• Protección de Alta Temperatura del Aceite: Se activa o emite una alarma cuando la temperatura del aceite excede un límite establecido.

• Protección de Liberación de Presión: Se activa o emite una alarma cuando la presión dentro del tanque de aceite excede un límite seguro.

• Aplicación: Utilizado en transformadores sumergidos en aceite, especialmente en unidades grandes y medianas.

12. Protección contra Bajavoltaje

• Función: La protección contra bajavoltaje detecta cuando el voltaje a través del transformador cae por debajo de un umbral establecido. Si el voltaje es demasiado bajo, el dispositivo de protección se activará para aislar el transformador, prevenir daños debido al bajavoltaje.

• Aplicación: Adecuada para todos los tipos de transformadores, especialmente aquellos conectados a equipos sensibles.

13. Protección contra Sobre voltaje

• Función: La protección contra sobre voltaje detecta cuando el voltaje a través del transformador excede un umbral establecido. Si el voltaje es demasiado alto, el dispositivo de protección se activará para aislar el transformador, prevenir daños debido al sobre voltaje.

• Aplicación: Adecuada para todos los tipos de transformadores, especialmente aquellos expuestos a rayos o sobretensiones transitorias.

14. Control de Interruptores

• Función: Los dispositivos de control de interruptores trabajan en conjunto con los dispositivos de protección para desconectar rápidamente el transformador de la fuente de alimentación cuando se detecta una falla, prevenir que la falla se escalone.

• Aplicación: Adecuada para todos los tipos de transformadores, especialmente en situaciones que requieren aislamiento rápido.

15. Función de Comunicación

• Función: Los dispositivos de protección modernos de transformadores a menudo tienen capacidades de comunicación, permitiendo el intercambio de datos con sistemas de control de nivel superior u otros dispositivos de protección. Esto permite el monitoreo remoto, diagnóstico de fallas y análisis de datos.

• Aplicación: Utilizado en transformadores dentro de redes inteligentes para la gestión centralizada y mantenimiento.

Resumen

Los transformadores modernos están equipados con una amplia gama de dispositivos de protección que cubren tanto protecciones eléctricas como no eléctricas. Estos dispositivos trabajan juntos para garantizar un funcionamiento seguro y confiable del transformador en diversas condiciones. La selección de dispositivos de protección adecuados y configuraciones puede optimizarse según el entorno de aplicación específico y los requisitos del transformador, mejorando la seguridad general del sistema.