Precauciones importantes en la instalación y puesta en marcha de transformadores secos

La instalación:

En los manuales de instalación uso y mantenimiento, los fabricantes de transformadores secos llaman especialmente la atención a instaladores y usuarios sobre las precauciones que precisan en la instalación y puesta en marcha de este tipo de transformadores.

En esta ocasión, me estoy refiriendo a la operación totalmente prohibida y lamentablemente muy practicada por instaladores y transportistas poco instruidos de trasladar los transformadores empujándolos en sus bobinas. Esta situación provoca el descentrado de las bobinas dando lugar a los siguientes problemas:

-       Variación de la impedancia de cortocircuito de la bobina (s) descentrada (s),

-       Aumento de las Pérdidas en cortocircuito,

-       Aumento del ruido,

-       Aumento del calentamiento,

-       Grandes desequilibrios de carga 

Ante este escenario, la avería del transformador puede ser inminente si no se centran las bobinas a tiempo, huelga indicar la imposibilidad de la puesta en paralelo en estas condiciones con otros transformadores

La ventilación:

La necesidad de equipar con ventiladores de serie este tipo de transformadores es fundamental para su buen rendimiento y duración de vida, ya que, si no es bajo pedido, no se disponen de tales medios para disipar el calor acumulado en sus núcleos y bobinas, esto contrasta con las técnicas establecidas en toda máquina incluidas las eléctricas (motores, alternadores e incluso transformadores en baño de aceite) todos los cuales introducen en su diseño sistemas de enfriamiento estático y/o dinámico con el fin de evacuar el calor generado en sus partes activas.

La aplicación de los mencionados ventiladores en transformadores secos no es óbice, como no lo es en cualquier otra máquina, de disponer de las ventanas de ventilación del local (CT) necesarias para hacer circular y expulsar el aire caliente que pueda acumularse en su interior. Una ventilación eficaz de un CT consiste en la capacidad de impulsar el aire caliente hacia lo alto del local; para ello, la entrada de aire frío debe situarse lo más bajo posible junto al transformador y la salida del aire caliente lo más alto posible y sobre el muro opuesto.

Además, se deberá evitar por todos los medios:

-    Centros de transformación con techos bajos, en tales casos será necesario instalar extractores de aire que mitiguen la carencia del efecto chimenea del local,

-     Centros de transformación con persianas metálicas expuestas al sol que aumentan la temperatura interior del local,

-       Centros de transformación sin ventana inferior para la entrada de aire en la celda del/ los transformador/es,

-    Disponer la entrada de aire frío (o bien con acondicionadores de aire) por encima del transformador impidiendo la salida del aire caliente de sus bobinas (efecto tapón). La consecuencia es la elevación peligrosa de la temperatura del transformador.

-     Entrada de polvo y humedad del exterior de las celdas.

El ruido:

Se sabe que los transformadores son fuentes de ruido a causa de los fenómenos magnéticos que se desarrollan en sus núcleos (al margen del ruido producido por los sistemas de refrigeración). También se sabe que las pérdidas en vacío y el ruido están normalmente ligados entre sí, generalmente, a una reducción de las pérdidas en vacío corresponde una reducción del ruido. Y por último, se conoce también, que los niveles de ruido máximos en los transformadores están normalizados según sus potencias.

Hechas estas aclaraciones, debemos saber que para una determinada potencia y tensión las partes activas de los transformadores secos son mayores que la de los transformadores sumergidos, lo que implica mayores pérdidas y por consiguiente mayor nivel de ruido, entre 10 y 15 dB de diferencia en la potencia acústica en transformadores de distribución.

Todas estas apreciaciones nos llevan a entender que cada transformador tiene un ruido propio, sin embargo pueden existir influencias externas que pueden hacer aumentar notablemente el ruido “normal” del transformador, influencias que hay que conocer para reducirlas o limitarlas en lo posible.

Las principales causas que pueden incrementar el ruido en los transformadores son:

-     Por sobreflujo, este fenómeno corresponde a la explotación del transformador a una tensión anormalmente elevada que genera pérdidas excesivas en el hierro causando calentamientos importantes y armónicos que presuponen riegos de resonancia.

Este problema suele producirse mucho en la práctica cuando los transformadores están dispuestos en una toma de regulación inferior a la que verdaderamente le corresponde o bien cuando las tensiones de la red se elevan notablemente en épocas de poca carga (noches o fines de semana),

-       Por armónicos de tensión, por ejemplo, causados por la alimentación de convertidores,

-       Por efecto bóveda del local que los contiene que puede llegar a multiplicar el ruido como si de una caja acústica se tratara,

-       Trasmisión de vibraciones y ruido a través del suelo, paredes, bandejas de cables, estructuras, etc,

-       Por saturación magnética debida a pequeñas componentes de corriente continua circulando por los arrollamientos.

La coordinación del aislamiento:

Los transformadores tienen el mismo nivel de aislamiento que el resto de los equipos de la instalación pero son mucho más sensibles a las sobretensiones, mientras estos regímenes impulsionales se propagan por cables y materiales, los transformadores los frenan por su elevada impedancia de entrada como si un muro impenetrable se tratara. 

Dos fenómenos aparecen en este instante:

-       La magnitud de la onda se duplica aumentando peligrosamente el riesgo de perforación dieléctrica del transformador (en el mejor de los casos el transformador puede seguir funcionando pero con su aislamiento debilitado, pudiendo averiarse posteriormente sin ningún motivo aparente).

-       Se produce un fenómeno de reflexión, la onda retorna duplicada por el camino por el que llego pudiendo destruir en tales circunstancias el material que anteriormente no lo hizo.

Este es el motivo por el cual los dispositivos de protección (autoválvulas), se disponen lo más cerca posible de los transformadores.

Si a lo anteriormente expuesto, añadimos que los transformadores de tipo seco presentan menor resistencia a las sobretensiones que los sumergidos en un dieléctrico líquido, observamos la necesidad de incorporar, incluso de serie, autoválvulas en este tipo de transformadores.

Existe un error muy arraigado en los usuarios y en algunos profesionales de pensar en que las sobretensiones a las que nos referimos, tienen su origen exclusivamente en fenómenos atmosféricos del tipo rayo, siendo este un falso sentimiento que acarrea desagradables sorpresas. 

Las sobretensiones de origen interno a la instalación, producidas al maniobrar receptores de tipo inductivo o capacitívo, por fenómenos de resonancia, o aperturas intempestivas del disyuntor en el momento de la magnetización del transformador, entre otras, aunque son de menor amplitud que las atmosféricas, estas se producen con más frecuencia y por tanto suponen un peligro similar al que hay que prestar la atención que se merecen.

La polución ambiental:

Tanto en su almacenamiento como en su funcionamiento, las partes activas de los transformadores secos están expuestas a las agresiones del medio ambiente, esta característica constructiva constituye la limitación fundamental que impide el servicio en la intemperie a este tipo de transformadores y también es el motivo por el cual deben tomarse medidas especiales para evitar que factores ambientales como la humedad, el polvo, la arena y vapores químicos puedan favorecer la aparición de cebados de arcos entre sus bobinas.

 
La humedad ambiente se condensa en la superficie de las bobinas cuando el transformador está parado o al enfriarse cuando se le desconecta, más tarde, cuando queremos ponerlo nuevamente en servicio se producen arcos entre bobinas y entre estas y masas, por lo tanto, si se repiten varias veces estas operaciones sin previamente asegurarse de la ausencia de condensación se puede terminar perforando dieléctricamente el aislamiento del transformador.

Este fenómeno se manifiesta produciendo grandes destellos que iluminan como flases el recinto provocando el temor de los operarios y a veces entendiendo por ello, que el transformador se ha averiado.

No se deben confundir estos fenómenos con la punta de corriente de puesta en marcha del transformador “inrush” (referida en varios post de este blog), aunque al coincidir ambas en el mismo momento de la maniobra, los cebados de arco se magnifican debido al campo electromagnético creado en el entorno por la corriente de magnetización, en tal caso, los mencionados arcos llegan a alcanzar las estructuras metálicas cercanas al transformador.

Con relación al polvo, puede llegar a acumularse en los arrollamientos de MT bajo los efectos del campo eléctrico produciendo la reducción de las líneas de fuga dieléctricas, favoreciendo el cebado del arco y la aparición de descargas parciales. Si la acumulación de polvo es progresiva puede llegar a obstruir las aberturas de ventilación de las bobinas con lo cual aumentaría excesivamente el calentamiento del transformador

 

 Disponible en pdf en la siguiente URL:

http://www.mediafire.com/view/dhy8w89cbk6djxp/Precauciones_importantes_en_la_instalaci%C3%B3n_y_puesta_en_marcha_de_transformadores_secos.pdf