Fallas comunes en transformadores de potencia

La naturaleza del transformador eléctrico, en lo que se refiere a su estructura y operación, trae consigo la posibilidad de que puedan presentarse fallas en algunos de sus componentes causando problemas en su desempeño, salidas inesperadas de operación y, en el peor de los casos, daños catastróficos como explosiones y/o incendios. Durante la ejecución de actividades de diagnóstico y mantenimiento a transformadores de potencia, se ha podido evidenciar una serie de fallas que se presentan con mayor frecuencia en transformadores de distribución y potencia, los cuales comprometen ciertos componentes del equipo,  convirtiéndolos en puntos vulnerables de falla  que sin duda alguna merecen toda nuestra atención, teniendo en cuenta la alta importancia de este activo dentro de los procesos productivos.

A continuación, se hará mención de cada uno de los componentes y sus modos de falla, que de acuerdo con la experiencia de Transequipos S.A., son más usuales, y que se presentan con grados de severidad diferentes de acuerdo con sus características operativas y su entorno:

Deficiencias en el cambiador de tomas bajo carga / sin carga:

Actualmente es la condición que presenta la tasa de fallas más alta, siendo importante para su diagnóstico las técnicas predictivas de DGA, termografía infrarroja y descargas parciales, toda vez que permiten evidenciar actividades inusuales asociadas a su operación (falla en contactos, transición incompleta ) y que muestran comportamientos característicos como descargas parciales de baja energía / alta energía, arcos eléctricos y elevaciones de temperatura (puntos calientes), que se van manifestando de acuerdo al grado de madurez y severidad, y así mismo, producen ciertos gases característicos de falla. Para el caso de cambiadores bajo carga, se pueden presentar adicionalmente problemas relacionados con la sincronía entre el mando motor, la posición real del cambiador y la indicada al usuario.

Daños en los devanados del transformador:

En condiciones normales de operación, los devanados del transformador son diseñados para soportar el paso de determinadas corrientes a un nivel de tensión específico dependiendo de sus características constructivas. Sin embargo, cuando se presentan fallas como descargas atmosféricas o fenómenos que cambian la condición de operación del sistema (sumado a una deficiente operación de las protecciones), se producen tensiones y corrientes por fuera de rango que eventualmente circularían por los devanados del transformador, exigiéndolos más allá de los parámetros para los cuales fueron diseñados. Entre los problemas más comunes derivados de esta condición, se encuentra la falla en puntos de unión (soldaduras) de los devanados y el desplazamiento de los arrollamientos por sobre esfuerzos producidos durante el paso de corrientes de alta intensidad a través de los conductores.

Deficiencias en pasatapas y herrajes:

En el caso de los pasatapas, que cumplen fundamentalmente la función de aislar las partes “energizadas” externas del transformador y tierra, se puede presentar una concentración excesiva de campo eléctrico en puntos específicos del aislador, estos pueden llegar a fracturarse parcial o totalmente. También pueden verse afectados por condiciones “agresivas del ambiente” como alta polución o exposición a químicos de proceso, los cuales, al alojarse sobre la superficie del pasatapas causan disminución de su condición aislante (resistencia de aislamiento), permitiendo el paso de corrientes de fuga desde las partes energizadas a tierra causando, entre otros, arcos eléctricos (en estados avanzados de la deficiencia) que pueden ser más evidentes en condiciones de alta humedad relativa.

Los herrajes o puntos de conexión entre los devanados y los circuitos externos de alimentación y la carga del transformador, cumplen la función de transferir corriente eléctrica entre un sistema y otro. Normalmente las fallas asociadas a estos elementos están relacionadas con torque inadecuado entre las juntas, deficiencia en el dimensionamiento de conductores y aumento del aislamiento entre los componentes del herraje, ocasionados por el envejecimiento del mismo.

Pérdida de sello (deficiencias en las empaquetaduras):

Esta condición se presenta cuando los empaques de las diferentes juntas del transformador pierden su capacidad de hermeticidad, esto es, la capacidad de evitar el paso de fluidos y gases desde el interior del transformador hacia el medio externo y viceversa. Esta situación es bastante desfavorable, toda vez que se convierte en coadyuvante del deterioro del aislamiento sólido del transformador, al permitir el ingreso de humedad al equipo al mismo tiempo que el aceite sale (fuga). Esta condición puede presentarse por una incorrecta selección de los empaques, ajuste inadecuado de los mismos, baja calidad de la empaquetadura o envejecimiento por tiempo de servicio.

Algo importante que debe ser mencionado, es que las condiciones listadas anteriormente, no solamente afectan el elemento en falla, sino que causan problemas en otros componentes del transformador, haciendo más severa la condición general del equipo. En este caso, se recomienda mantener una rutina de mantenimiento que tenga como base la visita de inspección detallada del transformador, acompañada de técnicas predictivas como los análisis de aceites (cromatografía de gases disueltos, análisis dieléctrico y físico – químico, análisis del contenido de furanos, azufre corrosivo, entre otros) y termografía infrarroja, entre otros, las cuales deben seleccionarse dependiendo de la criticidad del activo y del grado de profundidad deseado para el diagnóstico.

En todo caso, es claro que un conocimiento detallado asociado a los parámetros de operación y la condición del equipo, permitirá tomar acciones más efectivas, eficientes y oportunas, tendientes a garantizar la operación confiable del transformador.

Ing. Arley Farfán Niño
Líder de Transformadores
Transequipos S.A.

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