Quins són els causants del fracàs dels transformadors de tensió ferromagnètics en les centrals d'energia renovable?
Per Felix, 15 anys en l'indústria elèctrica
Hola a tothom, sóc Felix i he treballat en l'indústria elèctrica durant 15 anys.
Des de la meva participació inicial en la puesta en servicio y mantenimiento de subestaciones tradicionales hasta gestionar actualmente las operaciones de sistemas eléctricos para múltiples proyectos de energía fotovoltaica y eólica, uno de los dispositivos con los que más frecuentemente me encuentro es el Transformador de Tensión Electromagnético (PT).
El otro día, un operario de turno en una planta de energía renovable me preguntó:
“Tenemos un transformador de tensión electromagnético que se sobrecalienta constantemente, hace ruidos extraños y a veces incluso provoca fallos en la protección. ¿Qué está pasando?”
Este es un problema muy común, especialmente en plantas de energías renovables. Como componente clave de medición y protección, si un PT falla, puede causar desde mediciones inexactas hasta salidas completas o incluso daños en el equipo.
Hoy quiero hablar sobre:
¿Cuáles son las averías comunes de los transformadores de tensión electromagnéticos? ¿Por qué ocurren? Y, ¿cómo podemos solucionarlas?
Sin terminología compleja — solo situaciones reales que he encontrado a lo largo de los años. Veamos qué suele salir mal con este "viejo amigo."
1. ¿Qué es un Transformador de Tensión Electromagnético?
Comencemos con una visión general rápida de su función básica.
Un transformador de tensión electromagnético, también conocido como VT o PT, es esencialmente un transformador de paso abajo que convierte la alta tensión en una tensión estándar baja (generalmente 100V o 110V), que se utiliza por instrumentos de medición y sistemas de protección de relés.
Su estructura es relativamente simple: el devanado primario tiene muchas vueltas y alambre fino, conectado al lado de alta tensión; el devanado secundario tiene menos vueltas y alambre más grueso, conectado al circuito de control.
Sin embargo, debido a esta característica estructural, es fácilmente afectado por las condiciones de operación, los cambios de carga y los fenómenos de resonancia.
2. Averías Comunes y Análisis de Causas Raíz
Basándome en mi experiencia de 15 años en el campo, los tipos de averías más comunes incluyen:
Avería 1: Calentamiento Anormal o Incluso Humo/Quemaduras
Este es uno de los problemas más peligrosos — puede llevar a la degradación del aislamiento o incluso a incendios.
Posibles Causas:
Cortocircuito o sobrecarga en el secundario (por ejemplo, varios dispositivos de protección conectados en paralelo sin verificar la capacidad);
Saturación del núcleo (especialmente durante la ferroresonancia);
Envejecimiento del aislamiento o entrada de humedad;
Bornes sueltos que causan alta resistencia de contacto y calentamiento localizado.
Caso Real:
Una vez, encontré un PT que se sobrecalentaba mucho en una estación de elevación fotovoltaica — la termografía infrarroja mostró temperaturas superiores a 120°C. Al desmontarlo, descubrimos que el aislamiento del devanado secundario se había quemado. La causa fue una condición de circuito abierto provocada por un interruptor secundario desconectado mientras aún estaba conectado a un medidor de alta impedancia.
Consejos:
Nunca permita que el secundario del PT opere en circuito abierto — aunque no es tan peligroso como en los CT, todavía puede causar distorsión de tensión y errores de medición;
Use la termografía infrarroja regularmente para comprobar las temperaturas de los bornes y la carcasa;
Si se detecta calentamiento anormal, detenga inmediatamente para inspección.
Avería 2: Ferroresonancia Causando Fluctuaciones de Tensión
Este es uno de los problemas más pasados por alto pero peligrosos en las plantas de energías renovables.
Síntomas:
Tensión trifásica desequilibrada;
Tensión fluctuante arriba y abajo con zumbido;
Mal funcionamiento de la protección o falsas salidas;
A veces incluso aparecen señales falsas de tierra.
Causa Raíz:
En sistemas no aterrizados o aterrizados con bobina de supresión, cuando la capacitancia línea-tierra se combina con la inductancia de excitación del PT bajo ciertas condiciones, puede ocurrir ferroresonancia;
Se suele desencadenar durante el conmutación de interruptores, pérdida súbita de tensión o aterramiento monofásico.
Caso Real:
En un parque eólico, cada vez que se alimentaba el transformador principal, el PT emitía un zumbido y la tensión de la barra fluctuaba salvajemente, incluso activando incorrectamente el cambio automático de reserva. Tras la investigación, resultó ser causado por ferroresonancia. Instalar un resistor de atenuación en el delta abierto resolvió el problema.
Sugerencias de Prevención:
Instale dispositivos antirresonantes (como resistores de delta abierto o supresores basados en microprocesador);
Use PTs antirresonantes (como la serie JDZXW);
Optimice el modo de operación para evitar la operación a largo plazo en fase no completa;
Durante el mantenimiento de interrupción, realice pruebas de curvas de magnetización para evaluar la tendencia a la saturación del núcleo.
Avería 3: Tensión Secundaria Baja o Nula
Estos problemas a menudo afectan la medición y la lógica de protección, y a veces se confunden con fallos de otros dispositivos.
Causas Posibles:
Fusible primario fundido (a menudo después de rayos o eventos de sobretensión);
Fusible secundario fundido o interruptor automático saltado;
Polaridad o relación incorrecta;
Cortocircuitos entre vueltas en los devanados internos;
Conexiones de bornes oxidadas o sueltas.
Caso Real:
En una estación fotovoltaica, el SCADA mostró una tensión de barra anormalmente baja. La inspección en el sitio reveló que el fusible primario del PT se había fundido. Reemplazarlo restauró la operación normal. El análisis posterior mostró que fue causado por un aumento de tensión debido a un rayo cercano.
Pasos de Solución de Problemas:
Primero, compruebe los fusibles y los interruptores;
Mida las tensiones primarias y secundarias para verificar la consistencia;
Verifique el cableado y la polaridad;
Realice una prueba de relación y una prueba de resistencia de aislamiento si es necesario.
Avería 4: Descarga Interna o Ruptura de Aislamiento
Esto suele ocurrir en entornos húmedos o altamente contaminados, especialmente en áreas costeras o de gran altura.
Síntomas:
Olor a quemado o marcas de descarga visibles en la carcasa;
Sonidos chisporroteantes durante la operación;
Resistencia de aislamiento reducida;
En casos graves, explosión o salto.
Posibles Causas:
Ingreso de humedad que causa la deterioración del aislamiento;
Acumulación de suciedad o polvo en la superficie que reduce la distancia de reptación;
Sobrecarga a largo plazo o efectos armónicos;
Defectos de fabricación o daños durante el transporte.
Caso Real:
Un PT instalado cerca de la costa se disparaba repetidamente durante la temporada de lluvias. La inspección reveló signos claros de descarga interna — la causa raíz fue un sellado deficiente que permitió la entrada de humedad.
Medidas Correctivas:
Aumente la clasificación de protección (IP54 o superior);
Instale deshumidificadores o calefactores;
Limpieza y secado regulares;
Realice pruebas de aislamiento y descarga parcial antes de la puesta en servicio.
Avería 5: Errores Humanos o Errores de Cableado
Los errores humanos siguen siendo una causa importante de muchos incidentes.
Errores Comunes Incluyen:
Conmutar aisladores con carga secundaria;
Polaridad invertida que causa mediciones incorrectas o juicios erróneos de protección;
Remoción accidental de cables de tierra que lleva a potenciales flotantes;
Realizar trabajos en vivo sin medidas de seguridad adecuadas.
Caso Real:
Un técnico nuevo reemplazó un fusible secundario de PT sin desconectar la corriente, causando un cortocircuito — el soporte del fusible se quemó y casi causó lesiones.
Conclusión Principal:
Fortalezca la formación y estandarice los procedimientos;
Etiquete claramente el cableado para evitar errores;
Imponga procedimientos de bloqueo y etiquetado para eliminar el trabajo en vivo;
Asegure un punto de tierra único para todos los circuitos secundarios de PT.
3. Mis Sugerencias y Resumen de Experiencia en Campo
Como veterano de 15 años en el campo eléctrico, siempre digo:
“Aunque pequeño, el transformador de tensión electromagnético juega un papel crítico en la medición, medición y protección.”
Puede que no sea tan notorio como un interruptor de circuito o tan grande como un transformador, pero una vez que falla, puede desencadenar una reacción en cadena.
Así que aquí están mis recomendaciones:
Para la Operación y Mantenimiento Diarios:
Inspecciones regulares — escuche sonidos inusuales, huela a quemado y mida la temperatura;
Compruebe fusibles, interruptores y la integridad de la tierra;
Registre datos operativos y compárelos con tendencias históricas;
Aumente la frecuencia de inspecciones antes y después de las temporadas de tormentas eléctricas.
Para el Diagnóstico de Fallos:
Priorice las comprobaciones en los circuitos secundarios y los fusibles;
Use multímetros para verificar los niveles de tensión;
Realice pruebas de resistencia de aislamiento, relación y características de magnetización cuando sea necesario;
Tome medidas inmediatas para suprimir la resonancia si se sospecha.
Para la Selección de Equipos:
Considere factores ambientales (humedad, altitud, niebla salina);
Prefiera PTs antirresonantes;
Elija la capacidad nominal adecuada para evitar sobrecargas a largo plazo;
Deje margen para redundancia para apoyar futuras expansiones.
4. Pensamientos Finales
Aunque estructuralmente sencillo, los transformadores de tensión electromagnéticos desempeñan un papel vital en las plantas de energía renovable.
Actúan como los "ojos" del sistema de energía, indicándonos exactamente cuán "alta" es la tensión.
Después de 15 años en el campo, creo firmemente:
“Los detalles determinan el éxito o el fracaso. La seguridad está por encima de todo.”
Si te enfrentas a problemas complicados con PT en el sitio, no dudes en contactarme — estaré encantado de compartir más experiencias prácticas y métodos de solución de problemas.
¡Que cada PT opere con estabilidad, manteniendo nuestra red segura e inteligente!
— Felix
