Cómo Juzgar Detectar y Solucionar Problemas de Núcleo de Transformador

1.1 Peligros de los Fallos de Aterrizaje Múltiple en el Núcleo

Durante la operación normal, un núcleo de transformador debe estar aterrizado en solo un punto. Durante la operación, campos magnéticos alternantes rodean los devanados. Debido a la inducción electromagnética, existen capacitancias parásitas entre los devanados de alta y baja tensión, entre el devanado de baja tensión y el núcleo, y entre el núcleo y el tanque. Los devanados energizados se acoplan a través de estas capacitancias parásitas, lo que hace que el núcleo desarrolle un potencial flotante en relación con tierra. Dado que las distancias entre el núcleo (y otras partes metálicas) y los devanados no son iguales, surgen diferencias de potencial entre los componentes. Cuando la diferencia de potencial entre dos puntos supera la resistencia dieléctrica del aislamiento entre ellos, ocurren descargas por chispas. Estas descargas son intermitentes y, con el tiempo, degradan tanto el aceite del transformador como el aislamiento sólido.

1.2 Causas de los Fallos de Aterrizaje del Núcleo
Las causas comunes incluyen:

• Cortocircuitos debido a técnicas de construcción deficientes o defectos de diseño en las correas de aterrizaje;
• Aterrizaje múltiple causado por accesorios o factores externos;
• Objetos metálicos extraños dejados dentro del transformador durante el ensamblaje, o rebabas, óxido y escoria de soldadura de procesos de fabricación de núcleos deficientes.

1.3 Tipos de Fallos de Núcleo
Los tipos comunes de fallos de núcleo de transformador incluyen las siguientes seis categorías:

• Núcleo en contacto con el tanque o estructuras de sujeción:
  Durante la instalación, los tornillos de transporte en la tapa del tanque pueden no ser volteados o removidos, causando que el núcleo toque el tanque. Otros casos incluyen placas de sujeción de las patas en contacto con las patas del núcleo, láminas de acero silicio deformadas en contacto con placas de sujeción, aislamiento de papel caído entre las patas inferiores de sujeción y el yugo permitiendo el contacto con las láminas, o bujes de termómetro excesivamente largos en contacto con las sujeciones, yugos o columnas del núcleo.Mangas de acero excesivamente largas en tornillos de paso central cortocircuitando con las láminas de acero silicio.
• Objetos extraños en el tanque causando cortocircuitos localizados en el núcleo:Por ejemplo, en un transformador de potencia de 31,500/110 kV en una subestación de Shanxi, se encontró un mango de destornillador atrapado entre la sujeción y el yugo durante la elevación de la campana. Otro transformador de 60,000/220 kV contenía un cable de cobre de 120 mm.
• Humedad o daño en el aislamiento del núcleo:El lodo acumulado y la humedad en la parte inferior reducen la resistencia aislante. La deterioración o la entrada de humedad en el aislamiento de las sujeciones, los aislamientos de las patas o el aislamiento de la caja del núcleo (cartón o bloques de madera) pueden llevar a un aterrizamiento múltiple de alta resistencia.
• Rotores desgastados en bombas sumergibles en aceite:Partículas metálicas entran en el tanque, se asientan en la parte inferior y, bajo fuerzas electromagnéticas, forman puentes conductivos entre el yugo inferior del núcleo y las patas o la parte inferior del tanque, causando un aterrizamiento múltiple.
• Operación y mantenimiento deficiente, como la falta de realización de inspecciones programadas.

2.1 Métodos de Prueba para Fallos de Núcleo

• Si la resistencia es de 200 a 400 Ω: existe una conexión a tierra de alta resistencia; el transformador requiere reparación.
• Si la resistencia >1,000 Ω: la corriente de tierra es pequeña y difícil de eliminar; la unidad puede seguir operando con monitoreo en línea periódico (amperímetro de pinza o DGA).
• Si la resistencia es de 1 a 2 Ω: se confirma la conexión a tierra metálica; se requiere acción correctiva inmediata.

2.2 Métodos de tratamiento para la conexión a tierra en múltiples puntos

• Para transformadores con conductores de tierra externos del núcleo, se puede insertar un resistor en serie en el circuito de tierra para limitar la corriente de fallo; esto es solo una medida temporal de emergencia.
• Si el fallo es causado por objetos metálicos extraños, la inspección mediante levantamiento de la carcasa generalmente identifica el problema.
• Para fallos causados por rebabas o acumulación de polvo metálico, los métodos de remediación efectivos incluyen impulsos de descarga de capacitor, arco AC o técnicas de impulso de corriente alta.

• El núcleo debe ser plano, con recubrimiento aislante intacto, láminas apiladas de manera compacta y sin levantamientos o ondulaciones en los bordes. Las superficies deben estar libres de residuos de aceite y contaminantes; no deben existir cortocircuitos entre láminas ni puentes; las brechas de las uniones deben cumplir con las especificaciones.
• El núcleo debe mantener un buen aislamiento de las abrazaderas superior/inferior, hierros cuadrados, placas de presión y placas base.
• Debe existir una brecha uniforme y visible entre las placas de presión de acero y el núcleo. Las placas de presión aislantes deben estar intactas, sin grietas ni daños, y ajustadas correctamente.
• Las placas de presión de acero no deben formar un circuito cerrado y deben tener exactamente un punto de tierra.
• Después de desconectar la conexión entre la abrazadera superior y el núcleo, y entre la placa de presión de acero y la abrazadera superior, mida la resistencia aislante entre el núcleo/abrazaderas y el núcleo/placas de presión. Los resultados no deben mostrar cambios significativos en comparación con los datos históricos.
• Los pernos deben estar apretados; los tornillos de presión positiva/negativa y las tuercas de bloqueo en las abrazaderas deben estar seguros, en buen contacto con las arandelas aislantes y no deben mostrar signos de descarga o quemaduras. Los tornillos negativos deben mantener suficiente clearance de la abrazadera superior.
• Los pernos a través del núcleo deben estar apretados, con una resistencia aislante consistente con los resultados de las pruebas históricas.
• Los pasajes de aceite deben estar desobstruidos; los espaciadores de los conductos de aceite deben estar ordenados, sin caerse ni obstruir el flujo.
• El núcleo debe tener solo un punto de tierra. La tira de tierra debe ser de cobre puro, de 0,5 mm de espesor y ≥30 mm de ancho, insertada en 3–4 láminas del núcleo. Para transformadores grandes, la profundidad de inserción debe ser ≥80 mm. Las partes expuestas deben estar aisladas para evitar cortocircuitos en el núcleo.
• La estructura de tierra debe ser mecánicamente robusta, bien aislada, no formar un circuito cerrado y no estar en contacto con el núcleo.
• El aislamiento debe ser sólido y la tierra confiable.