Falla del Tanque Conservador del Transformador de Potencia: Estudio de Caso y Reparación

1. Juicio y Análisis de Sonidos Anormales en Transformadores

Durante la operación normal, un transformador emite generalmente un zumbido uniforme y continuo. Si ocurren sonidos anormales, estos suelen ser causados por arcos/disparos internos o cortocircuitos instantáneos externos.

Aumento del sonido del transformador pero uniforme: Esto puede deberse a una conexión a tierra de una fase o resonancia en la red eléctrica, lo que resulta en sobretensión. Tanto la conexión a tierra de una fase como la sobretensión resonante en la red aumentarán el sonido del transformador, haciéndolo más agudo de lo normal. En tales casos, se debe hacer un juicio integral junto con las lecturas del voltímetro. También puede ser debido a la sobrecarga del transformador, especialmente cuando el transformador suministra cargas como hornos de arco o rectificadores controlados por silicio. Debido a los componentes armónicos, el transformador puede emitir momentáneamente sonidos "wow-wow" o ruidos intermitentes "clic". Si la carga del transformador excede el valor de sobrecarga normal permitido, la carga debe reducirse según las regulaciones en el lugar.

Aumento y desigualdad del sonido del transformador: Cuando se inicia equipos de gran capacidad, la variación significativa de la carga puede causar un aumento en el sonido del transformador. De manera similar, cuando ocurre resonancia ferromagnética en el sistema, el transformador puede producir ruido desigual con intensidad variable.

Sonidos de descarga del transformador: Esto indica una contaminación severa de los componentes de porcelana o un mal contacto en las abrazaderas del equipo. Si se escuchan sonidos de descarga chisporroteante desde el transformador, y se observa corona azul o chispas cerca de los empalmes del transformador durante la noche o en días lluviosos, esto sugiere un mal contacto interno o un fallo de aislamiento. Si la descarga ocurre internamente, podría ser descarga estática de componentes no conectados a tierra, descarga entre vueltas en los devanados, o descarga debido a un mal contacto en el selector de tomas. El transformador emite sonidos "chisporroteantes" o "zumbidos" que varían con la distancia al punto de fallo. En tales casos, se requiere una prueba adicional o el apagado del transformador para inspección.

Sonidos explosivos del transformador: Cuando ocurren cortocircuitos o fallas a tierra en el sistema, fluyen grandes corrientes de cortocircuito a través del transformador, causando sonidos "chisporroteantes". En casos graves, se puede escuchar un fuerte rugido, indicando un fallo de aislamiento dentro del transformador o en su superficie. El transformador debe ser inmediatamente sacado de servicio para inspección.

Sonidos de agua hirviendo del transformador: Si el transformador emite sonidos similares al agua hirviendo, acompañados de cambios rápidos de temperatura y un aumento en el nivel de aceite, esto debe diagnosticarse como un sobrecalentamiento severo causado por cortocircuitos en los devanados del transformador o un mal contacto en el selector de tomas. El transformador debe ser inmediatamente sacado de servicio para inspección.

Ruidos varios del transformador: Esto puede ser causado por vibraciones de componentes individuales sueltos en el transformador o partes olvidadas en el núcleo de hierro. Si se acompaña de un aumento significativo en el ruido del transformador mientras que la corriente y el voltaje no muestran anomalías obvias, podría ser debido a tornillos penetrantes sueltos o pernos aflojados que presionan el núcleo, causando un aumento en la vibración de las láminas de acero silicio. Esto resulta en que el transformador emita ruidos fuertes e irregulares, o sonidos similares a "martillazos" y "viento soplando."

En resumen, las fallas del transformador pueden categorizarse de diversas maneras según sus causas. Dado que las fallas del transformador involucran una amplia gama de aspectos, pueden dividirse según los circuitos: fallas en el circuito eléctrico, fallas en el circuito magnético y fallas en el circuito de aceite. Las fallas en el circuito eléctrico se refieren principalmente a fallas en los devanados y cables de alimentación, comúnmente incluyendo: envejecimiento del aislamiento y entrada de humedad en los devanados, mal contacto en los selectores de tomas, mala calidad de materiales y procesos de fabricación, fallas causadas por impactos de sobretensión y cortocircuitos en el sistema secundario. Las fallas en el circuito magnético generalmente se refieren a fallas que ocurren en el núcleo, el yugo y los componentes de sujeción, comúnmente incluyendo: cortocircuitos en las láminas de acero silicio, daño al aislamiento entre los tornillos penetrantes y los soportes del yugo y el núcleo, y descargas causadas por un mal contacto a tierra del núcleo.

Las fallas del transformador no son reflejos de un solo factor, sino que implican muchos factores, y a veces incluso pueden aparecer fenómenos falsos. Por lo tanto, cuando sea necesario, deben realizarse pruebas de características del transformador y un análisis integral para identificar de manera precisa y confiable la causa de la falla, determinar la naturaleza de la falla, proponer un método de tratamiento más completo y asegurar la operación segura del transformador.

2. Estudio de Caso de Mantenimiento de Transformadores

Diagnóstico y Manejo del Fallo del Tanque Conservador

Cuando el tanque conservador muestra un nivel de aceite lleno con aceite de transformador saliendo del respiradero, pero la protección de gas (relé Buchholz), la válvula de liberación de presión y la protección diferencial no se han activado, las pruebas eléctricas realizadas después de apagar el transformador dan resultados normales. Cuando se abre la ventana de inspección del tanque conservador, no se ve aceite. En esta situación, se puede determinar que el tanque conservador ha fallado.

El tanque conservador del transformador tiene una estructura de tipo cápsula. Cuando se abre la tapa del extremo de la ventana de inspección, normalmente se debería ver aceite a través de la ventana de vidrio. Cuando la temperatura del aceite en el tanque aumenta, el aceite expandido entra en el conservador. En este momento, el respiradero expulsa aire de la cápsula, y el nivel de aceite sube con indicación. Por el contrario, cuando la temperatura del aceite en el tanque disminuye, el aceite en el conservador vuelve al tanque debido a la contracción, y la cápsula aspira aire a medida que el nivel de aceite baja. La función de la cápsula es aislar el aire del aceite, evitando el envejecimiento del aceite aislante.

Cuando la cápsula se rompe, el aceite sale del respiradero. A través de la ventana de observación, no se ve aceite aislante porque existe aire entre la cápsula y el cuerpo del tanque conservador. Al abrir aún más la tapa lateral del conservador y extraer la cápsula para inspección, se revelarán grietas en la base de la cápsula.

Método de manejo: Reemplace la cápsula. Abra el puerto de escape del conservador e inyecte aceite a través de la válvula del conservador hasta que aparezca aceite en el puerto de escape, luego detenga la inyección de aceite y apriete el tornillo del puerto de escape. A continuación, drene el aceite de la válvula hasta que el nivel de aceite sea normal. En este punto, la cápsula aspirará automáticamente aire seco a través del respiradero. De esta manera, se resuelve rápidamente la falla del tanque del conservador.