Aisladores de transformador: Función, tipos y guía de instalación

Transformadores de aislamiento externo y componentes conductores

Los transformadores de aislamiento son los principales dispositivos de aislamiento externo montados en el tanque del transformador. Los conductores que salen de los devanados del transformador deben pasar a través de estos aislamientos, que proporcionan aislamiento entre los conductores, así como entre los conductores y el tanque del transformador, mientras también sirven para asegurar mecánicamente los conductores.

Dependiendo del nivel de voltaje, los aislamientos de transformador están disponibles en varios tipos: aislamientos de porcelana, aislamientos llenos de aceite y aislamientos de tipo condensador.

• Los aislamientos de porcelana se utilizan comúnmente en transformadores con una calificación de 10 kV o menos. Consisten en un barra conductora de cobre que pasa a través de una carcasa de porcelana, con aire proporcionando el aislamiento interno.

• Los aislamientos llenos de aceite se utilizan típicamente en transformadores de clase 35 kV. Estos aislamientos están llenos de aceite aislante dentro de la carcasa de porcelana, a través de la cual pasa un conductor de cobre, aislado con papel impregnado de aceite.

• Los aislamientos de tipo condensador se utilizan en transformadores de alta tensión por encima de 100 kV. Consisten en una unidad principal de aislamiento (núcleo del condensador), carcasas superiores e inferiores de porcelana, una manga de conexión, un depósito de aceite (conservador), un conjunto de resortes, una base, un anillo de gradiente (escudo de corona), un terminal de medición, un terminal de línea, juntas de goma y aceite aislante.

Los aislamientos de transformador sirven para sacar los conductores de los devanados de alta y baja tensión fuera del tanque de aceite. No solo proporcionan aislamiento entre los conductores y la tierra, sino que también desempeñan un papel crucial en la fijación de los conductores. Como uno de los componentes conductores del transformador, los aislamientos llevan continuamente la corriente de carga durante el funcionamiento normal y deben soportar la corriente de cortocircuito durante las fallas externas.

Por lo tanto, se aplican los siguientes requisitos a los aislamientos de transformador:

• Debe tener una resistencia eléctrica de aislamiento especificada y suficiente resistencia mecánica.

• Debe exhibir buena estabilidad térmica y ser capaz de soportar sobrecalentamientos momentáneos durante condiciones de cortocircuito.

• Debería tener un tamaño compacto, peso ligero, excelente rendimiento de sellado, alta intercambiabilidad y facilidad de mantenimiento.

El aislamiento está compuesto principalmente por un núcleo de condensador, un depósito de aceite, una brida y carcasas superiores e inferiores de porcelana. El aislamiento principal es el núcleo de condensador, formado por capas capacitivas concéntricas conectadas en serie. Este ensamblaje está encerrado en una cámara sellada formada por las carcasas superiores e inferiores de porcelana, el depósito de aceite, la brida y la base. La cámara está llena de aceite de transformador tratado, resultando en una estructura de aislamiento de aceite y papel. Se utilizan juntas de goma resistentes al aceite en las superficies de contacto entre los componentes principales. Todos los componentes están comprimidos juntos por una fuerza de precarga central aplicada a través de un conjunto de fuertes resortes ubicados en el depósito de aceite, asegurando que todo el aislamiento permanezca herméticamente sellado.

La brida está equipada con un tapón de ventilación, un dispositivo de muestreo de aceite y terminales para medir la pérdida dieléctrica (tan δ) y la descarga parcial (DP). Durante la operación, se debe instalar la cubierta protectora del terminal de medición para garantizar un buen contacto a tierra de la pantalla (toma de prueba); se prohíben estrictamente las condiciones de circuito abierto.

Existen dos métodos principales de conexión entre el aislamiento y los conductores de alta tensión del transformador:

• Tipo de penetración por cable

• Tipo de conductor portador de corriente

Inspección previa a la instalación de los aislamientos de transformador:

Antes de la instalación, se deben realizar las siguientes comprobaciones:

• Comprobar la superficie de porcelana en busca de grietas o daños.

• Asegurarse de que las superficies internas del cuello de la brida y el anillo de gradiente estén limpias.

• Confirmar que el aislamiento ha pasado todas las pruebas requeridas.

• Para los aislamientos llenos de aceite, verificar que la indicación del nivel de aceite es normal y comprobar si hay fugas de aceite.

Los aislamientos deben usarse bajo las condiciones especificadas por su designación de modelo, y se deben observar las siguientes precauciones:

• Integridad del sello: Asegurar que el aislamiento permanezca sellado es clave para lograr una larga vida útil. Cualquier punto de sellado perturbado durante la instalación o el mantenimiento debe restaurarse cuidadosamente a su estado original sellado.

• Control y ajuste del nivel de aceite: El nivel de aceite dentro del aislamiento debe monitorearse periódicamente durante la operación. Si el nivel de aceite es demasiado alto o demasiado bajo, se requiere un ajuste.

• Si el nivel de aceite es demasiado alto, se puede drenar lentamente el exceso de aceite a través del tapón de drenaje de aceite en la brida.

• Si el nivel de aceite es demasiado bajo, se debe agregar aceite de transformador calificado del mismo grado especificado en la placa de identificación a través del puerto de llenado del depósito de aceite.

• Para los aislamientos con resultados de pruebas de aceite consistentemente normales en las pruebas preventivas anuales, el intervalo entre pruebas preventivas puede extenderse adecuadamente para reducir la frecuencia de muestreo de aceite. Cualquier problema debe referirse al fabricante. El aislamiento no debe desmontarse por el usuario.

Procedimiento correcto de muestreo de aceite:
Limpiar el área alrededor del tapón de drenaje de aceite en la brida. Abrir el tapón y atornillar lentamente un orificio de muestreo de aceite dedicado en el centro del orificio roscado del tapón hasta que toque el sello interno. Apretar el orificio para comprimir la junta de sellado, permitiendo que el aceite de transformador dentro del aislamiento fluya a través del orificio. Después del muestreo, revertir los pasos anteriores para restaurar la condición original sellada.

Nota: Al retirar el orificio, no aflojar el tapón de drenaje de aceite. Si se afloja, apretar inmediatamente el tapón con la llave apropiada.

Tierra del terminal de medición:
Se proporciona un terminal de medición en la brida del aislamiento. Al medir la pérdida dieléctrica o la descarga parcial, quitar la cubierta del terminal y conectar el cable de prueba—el perno del terminal está aislado de la brida. Después de la prueba, la cubierta del terminal debe colocarse de manera segura para garantizar un buen contacto a tierra. El terminal de medición nunca debe dejarse en circuito abierto durante la operación.

Nota sobre la medición de la pérdida dieléctrica:
El valor de la pérdida dieléctrica medido en el sitio a 10 kV puede diferir de los datos de prueba de fábrica debido a influencias como el instrumento de medición, la posición del aislamiento y las condiciones ambientales. Se recomienda usar un puente de Schering de alta tensión para la medición, y los datos obtenidos bajo condiciones de alta tensión deben considerarse autoritativos.