Cal son as causas do fallo dos transformadores de voltaxe ferromagnéticos nas centrais eléctricas de enerxía nova?
Por Felix, 15 anos na industria eléctrica
Olá a todos, chamo-me Felix e traballo na industria eléctrica desde hai 15 anos.
Desde a miña participación inicial na comisión e manutención de subestacións tradicionais ata a xestión actual das operacións de sistemas eléctricos para múltiples proxectos de enerxía fotovoltaica e eólica, un dos dispositivos que atopo con máis frecuencia é o transformador electromagnético de tensión (PT).
O outro día, un operador de turno dunha central de enerxía nova preguntoume:
“Temos un transformador electromagnético de tensión que está sobrecalentándose constantemente, facendo ruidos estranhos e, ás veces, incluso causando fallos nas proteccións. Que está a pasar?”
Este é un problema moi común, especialmente en centrais de enerxía nova. Como compoñente clave de medida e protección, se un PT falla, pode causar desde mediciones incorrectas ata saltos completos ou incluso danos no equipo.
Hoxe, quero falar sobre:
Cóntas son as fallos comúns dos transformadores electromagnéticos de tensión? Por que ocorren? E como podemos solucionalos?
Sen terminoloxía complexa — só situacións reais que atopei ao longo dos anos. Vexamos que adoita ir mal co este "vello amigo."
1. Que é un transformador electromagnético de tensión?
Comecemos cunha vista rápida da súa función básica.
Un transformador electromagnético de tensión, tamén coñecido como VT ou PT, é esencialmente un transformador reductor que converte a alta tensión nunha tensión baixa estándar (xeralmente 100V ou 110V), que é usada por instrumentos de medida e sistemas de protección por relés.
A súa estrutura é relativamente simple: o enrolamento primario ten moitas voltas e fío fino, conectado ao lado de alta tensión; o enrolamento secundario ten menos voltas e fío máis grosso, conectado ao circuito de control.
No entanto, debido a esta característica estrutural, é facilmente afectado polas condicións de funcionamento, cambios de carga e fenómenos de resonancia.
2. Fallos comúns e análise de causa raíz
Baseándome na miña experiencia de 15 anos no terreo, os tipos de fallos máis comúns inclúen:
Fallos 1: Sobrecalentamento anómalo ou incluso fumo/combustión
Este é un dos problemas máis perigosos — pode levar á degradación da aislación ou mesmo a incendios.
Posibles causas:
Cortocircuito secundario ou sobrecarga (por exemplo, múltiples dispositivos de protección conectados en paralelo sen comprobar a capacidade);
Saturación do núcleo (especialmente durante a ferroresonancia);
Envellecemento da aislación ou entrada de humidade;
Terminais floxos que causan alta resistencia de contacto e calentamento localizado.
Caso real:
Unha vez, atopé un PT que se sobrecalentaba gravemente nunha estación de elevación fotovoltaica — a termografía infravermella mostrou temperaturas superiores a 120°C. Ao desmontalo, atopamos que a aislación do enrolamento secundario estaba queimada. A causa foi unha condición de circuito aberto provocada por un interruptor secundario desconectado mentres estaba conectado a un medidor de alta impedancia.
Consejos:
Nunca permitas que o secundario do PT funcione en circuito aberto — aínda que non sexa tan perigoso como nos CTs, pode causar distorsión de tensión e erros de medida;
Usa termografía infravermella regularmente para comprobar as temperaturas dos terminais e da carcasa;
Se detectas un calentamento anómalo, apaga inmediatamente para inspección.
Fallos 2: Ferroresonancia que causa fluctuacións de tensión
Este é un dos problemas máis pasados por alto pero perigosos en centrais de enerxía nova.
Síntomas:
Tensión trifásica desequilibrada;
Tensión fluctuante arriba e abaixo con ruido zumbido;
Malfuncionamentos ou disparos falsos de protección;
Ás veces, incluso aparecen señales falsas de terra.
Causa raíz:
En sistemas non terrados ou terrados con bobina de supresión de arco, cando a capacitancia entre liña e terra combínase coa indutancia de excitación do PT en determinadas condicións, pode ocorrer a ferroresonancia;
Xeralmente, actívase durante a conmutación de interruptores, a perda súbita de tensión ou a terra en unha fase.
Caso real:
Num parque eólico, cada vez que se energizaba o transformador principal, o PT emitía un zumbido e a tensión da barra fluctuaba violentamente, incluso disparando incorrectamente o autoconmutador de reserva. Despois de investigar, resultou que era causado pola ferroresonancia. Instalar un resistor de amortiguación no delta aberto resolveu o problema.
Suxestións de prevención:
Instala dispositivos antirresonancia (como resistores de delta aberto ou supresores basados en microprocesadores);
Usa PTs antirresonantes (como a serie JDZXW);
Optimiza o modo de operación para evitar a operación a longo prazo non en plena fase;
Durante a mantización de interrupción, realiza probas de curva de magnetización para avaliar a tendencia á saturación do núcleo.
Fallos 3: Baixa ou nula tensión de saída secundaria
Estes problemas adoitan afectar a medida e lóxica de protección, e ás veces confúndense con fallos de outros dispositivos.
Posibles causas:
Fusible primario fundido (xeralmente despois de descargas atmosféricas ou eventos de sobretensión);
Fusible secundario fundido ou interruptor de aire disparado;
Polaridade ou ratio incorrectos;
Cortocircuitos entre voltas nos enrolamentos internos;
Conexións de terminais oxidadas ou floxas.
Caso real:
Nunha estación fotovoltaica, o SCADA mostrou unha tensión de barra anormalmente baixa. A inspección no terreo revelou que o fusible primario do PT estaba fundido. Reemplazándoo, restabeleceu a operación normal. Unha análise posterior mostrou que foi causado por unha sobretensión debido a unha descarga atmosférica próxima.
Pasos de diagnóstico:
Comproba primeiro os fusibles e interruptores;
Mede a tensión primaria e secundaria para consistencia;
Verifica a conexión e polaridade;
Realiza unha proba de ratio e resistencia de aislación se necesario.
Fallos 4: Descarga interna ou ruptura de aislación
Isto adoita ocorrer en ambientes húmidos ou altamente contaminados, especialmente en áreas costeiras ou de gran altitud.
Síntomas:
Olor a queimado ou marcas visibles de descarga na carcasa;
Ruídos crepitantes durante a operación;
Resistencia de aislación reducida;
En casos graves, explosión ou disparo.
Posibles causas:
Entrada de humidade que causa a degradación da aislación;
Acumulación de suxeira ou pó na superficie que reduce a distancia de rastreo;
Sobrecarga a longo prazo ou efectos harmónicos;
Defectos de fabricación ou danos durante o transporte.
Caso real:
Un PT instalado preto da costa disparaba repetidamente durante a estación de choivas. A inspección revelou signos claros de descarga interna — a causa raíz foi un mal sellado que permitiu a entrada de humidade.
Contramedidas:
Aumenta a clasificación de protección (IP54 ou superior);
Instala deshumidificadores ou calefactores de espazo;
Limpieza e secado regulares;
Realiza probas de aislación e descarga parcial antes da puesta en marcha.
Fallos 5: Erros humanos ou errores de conexión
Os erros humanos permanecen como unha das principais causas de moitos incidentes.
Erros comúns inclúen:
Comutación de interruptores de isolación con carga secundaria;
Polaridade invertida que causa medidas incorrectas ou malxuízo de protección;
Remoción accidental de cables de terra que leva a potenciais flotantes;
Realización de traballos en vivo sen medidas de seguridade adecuadas.
Caso real:
Un novo técnico substituíu un fusible secundario do PT sen desconectar a corrente, causando un cortocircuito — o portafusibles queimou e case causou un accidente.
Conclusións clave:
Fortalece a formación e estandariza os procedementos;
Etiqueta claramente a conexión para evitar erros;
Aplica procedementos de bloqueo/etiquetaxe para eliminar o traballo en vivo;
Asegúrate de que todos os circuitos secundarios do PT teñan unha única terra.
3. As miñas suxestións e resumo da experiencia no terreo
Como veterano de 15 anos no campo eléctrico, sempre digo:
“Aínda que pequeno, o transformador electromagnético de tensión xoga un papel crítico na medida, contaxe e protección.”
Pode non ser tan notorio como un interruptor de circuito ou tan grande como un transformador, pero cando falla, pode desencadear unha reacción en cadea.
Así que aquí están as miñas recomendacións:
Para a operación e mantización diarias:
Inspeccións regulares — escucha sons inusuales, olfa por queimado e mide a temperatura;
Comproba fusibles, interruptores e integridade da terra;
Registra datos de operación e compara con tendencias históricas;
Aumenta a frecuencia de inspeccións antes e despois da tempada de tormentas.
Para o diagnóstico de fallos:
Prioriza as comprobacións nos circuitos secundarios e fusibles;
Usa multímetros para verificar os niveis de tensión;
Realiza probas de resistencia de aislación, ratio e características de magnetización cando sexa necesario;
Actúa inmediatamente para suprimir a resonancia se se sospeita.
Para a selección de equipos:
Ten en conta factores ambientais (humidade, altitud, néboa salina);
Prefire PTs antirresonantes;
Escolla a capacidade nominal adecuada para evitar a sobrecarga a longo prazo;
Deixa margen para redundancia para apoio a futuras expansións.
4. Pensamentos finais
Aínda que estruturalmente simple, os transformadores electromagnéticos de tensión xogan un papel vital nas centrais de enerxía nova.
Actúan como os "ollos" do sistema eléctrico, dicíndonos exactamente canto "alta" é a tensión.
Despois de 15 anos no terreo, creo fermamente:
“Os detalles determinan o éxito ou o fracaso. A seguridade está por encima de todo.”
Se estás a lidar con problemas complicados de PT no terreo, non dudes en contactarme — estaré encantado de compartir máis experiencias prácticas e métodos de diagnóstico.
Que cada PT opere de forma estable, mantendo a nosa rede segura e inteligente!
— Felix
