Tipos de transformadores con rellenador líquido

Las clases de refrigeración de transformadores con rellenador líquido se describen en IEEE C57.12.00 A continuación se describe una breve descripción de cada clase.

Transformadores llenos de aceite con refrigeración por aire

En esta categoría hay tres clases :
  1. Clase OA: lleno de aceite, con enfriamiento natural. Los devanados y los circuitos magnéticos de los transformadores se sumergen en un cierto aceite y se enfrían mediante circulación natural de aire alrededor de la carcasa exterior. Placas o radiadores se pueden unir a la carcasa para mejorar la refrigeración.
Liquid-Immersed Transformers

Tipos de transformadores con rellenador líquido

  1. Clase OA / FA: transformadores con rellenador líquido, con refrigeración por aire natural / forzada. Casi idéntico con la clase OA, pero tienen ventiladores. Los ventiladores generalmente se instalan en los radiadores. El transformador tiene dos niveles de carga: uno con OA apagado y uno arriba con ventilador que funciona (FA). Los ventiladores se pueden encender automáticamente cuando se alcanza la temperatura establecida.
  2. Clase OA / FA / FA: transformadores con rellenador líquido, con refrigeración por aire natural / forzada / forzada. Igual que OA / FA, pero con ventiladores adicionales. Estos transformadores tienen tres niveles de carga, cada uno de los cuales corresponde a la siguiente etapa de refrigeración. Las denominaciones aumentadas se obtienen aumentando el flujo de aire a través de las superficies de enfriamiento.  Como regla general, los radiadores están conectados al tanque. Dos grupos de ventiladores se pueden encender automáticamente cuando se alcanzan las temperaturas establecidas. No hay bombas de aceite en dichos transformadores. El aceite circula por los devanados durante la convección natural.

Tipos de transformadores con rellenador líquido, con refrigeración forzada por aire / y por líquido

En esta categoría hay dos clases :

  1. Clase OA / FA / FOA: transformadores con rellenador líquido, con refrigeración por aire natural / por aire forzada / y refrigeración por líquido forzada. Los devanados y los circuitos magnéticos están sumergidos en aceite. Los tanques de transformadores generalmente están equipados con radiadores. Los transformadores tienen ventilación para refrigeración natural (OA), ventilación forzada FA (ventiladores) y refrigeración de aceite forzada (bombas) con refrigeración por aire adicional (FOA) (ventiladores). Estos transformadores tienen tres denominaciones para cada etapa de refrigeración. Los ventiladores y las bombas se pueden configurar para que se enciendan automáticamente cuando se alcanzan ciertas temperaturas (Figura 26).

Clase OA / FOA / FOA:  transformadores con rellenador líquido, con refrigeración por aire natural / por líquido forzada, y por aire forzada / líquido forzada, y refrigeración por aire forzada. El sistema de control de refrigeración incluye solo una parte de las bombas de aceite y una parte de los ventiladores en el primer aumento en la carga / temperatura, los otros se encienden en el segundo. La placa de características muestra al menos tres cargas nominales.

Liquid-Immersed Transformers

Figura 26 – Flujo de aceite típico

Tipos de transformadores con rellenador líquido, refrigeración por agua

En esta categoría hay dos clases :

  1. Clase OW: el devanado y el circuito magnético están sumergidos en aceite. Como regla general, en la superficie exterior del tanque está instalado un intercambiador de calor de agua y aceite (radiador). El agua para refrigeración se introduce en el intercambiador de calor mediante una bomba, pero el aceite circula solo de forma natural. A medida que el aceite se calienta en los devanados, se eleva y sale a través del tubo al radiador. A medida que se enfría, el aceite desciende a través del radiador y vuelve al transformador desde abajo.
  2. Clase OW / A: el devanado y el circuito magnético están sumergidos en aceite. Este transformador tiene dos denominaciones. El refrigeracion para la primera denominación (OW) organizada como en el párrafo 1 anterior. La denominación de refrigeración natural (A) se obtiene con la circulación natural de aire alrededor del tanque y las superficies de enfriamiento.

Tipos de transformadores con rellenador líquido, con refrigeración forzada por agua

En esta categoría hay dos clases :

  1. Clase FOA: Transformadores con rellenador líquido, con refrigeración forzada por líquido y aire. Estos transformadores generalmente tienen una denominación. El transformador se enfría mediante un aceite de bombeo forzado a través del radiador desde el exterior del tanque. Los ventiladores soplan las superficies de enfriamiento de aire.
  2. Clase FOW: Transformadores con rellenador líquido, con refrigeración forzada por líquido forzada, con refrigeración por agua. Este transformador enfría el intercambiador de calor agua-aceite, que generalmente se instala por separado del tanque. El aceite y el agua del transformador se bombean a través del intercambiador de calor.

Posibles problemas y sus soluciones en sistemas de refrigeración de transformadores con rellenador líquido

3.4.5.1 Fugas – Las fugas pueden ocurrir en tanques y radiadores, especialmente en los puntos de conexión. Para reparación de las fugas en el radiador, el radiador debe ser desmontado. Pequeñas fugas también pueden aparecer en colectores o tuberías individuales. Estas pequeñas fugas se pueden corregir remachando con un percutor esférico. Reparadores de algunos fabricantes están tratando de reparar la fuga con una resina epoxi de dos componentes bajo vacío en el transformador. No intente hacer esto si el aceite no se drena del transformador, ya que el vacío puede provocar la formación de burbujas en el aceite, que entrarán en los devanados y provocarán un arco. Algunos reparadores reparan fugas aplicando un epoxi al punto de fuga bajo presión. Este procedimiento es exitoso en muchos casos y puede realizarse con el transformador encendido. En el peor de los casos, se puede soldar una fuga incluso si hay aceite en el radiador, si se cumplen estrictamente los requisitos de seguridad [3, 4]. La soldadura en presencia de aceite conducirá a la formación de gases en el aceite. Tome una muestra para DGA antes de soldar y 24 horas después de encender el transformador para determinar el aumento en la cantidad de gases causados por la soldadura. Si la fuga es lo suficientemente grave, puede ser necesario drenar el aceite del tanque para repararlo. La fuga de aceite es un problema técnico y ambiental, que debe ser eliminado lo antes posible. Ver «Power Equipment Bulletin 23», hay información adicional sobre la eliminación de fugas.

Limpieza de radiadores: los radiadores pueden requerir limpieza donde las tuberías y los colectores tienen un sedimento. La suciedad y el sedimento dificultan el intercambio de calor con el aire. Los radiadores con placas deben limpiarse con aire comprimido.

Radiadores obstruidos: un mes después del comienzo del trabajo y luego cada año, se debe realizar un escaneo IR de los radiadores y tanques del transformador [4, 8]. Los radiadores parcialmente obstruidos estarán más fríos que los que funcionan normalmente. También puede probar las tuberías del radiador a mano. Las secciones obstruidas de los radiadores o tuberías y cavidades individuales serán notablemente más frías; aunque no puedes alcanzarlos a todos. Los radiadores se pueden obstruir con lodo u objetos extraños, por lo general esto ocurre en las tuberías de agua y en los intercambiadores de calor de agua y aceite. No olvide verificar la línea de descarga en intercambiadores de calor de doble pared. Al detectar radiadores obstruidos, deben repararse lo antes posible. Algunos radiadores están conectados al tanque principal por bridas y equipados con válvulas de aislamiento. Tales radiadores se pueden desmontar para limpiar y / o reparar fugas. Si el radiador está conectado directamente al tanque principal sin válvulas, el aceite debe drenarse antes de limpiarlo. Si los radiadores están obstruidos con lodo, lo más probable es que el lodo esté presente en el transformador. En este caso, el aceite requiere tratamiento y el transformador requiere limpieza interna. En este caso, contacte al personal competente.

Formación de lodo: si la temperatura crece lentamente sin cambiar la carga, se debe verificar DGA en cuanto a la humedad, el oxígeno, el índice de acidez y la tensión superficial (IFT). La combinación de oxígeno y agua causa la formación de lodo, que se puede ver a partir de un bajo índice de IFT y / o número de ácido. El lodo se acumula lentamente en los devanados y el circuito magnético, y con el tiempo la temperatura aumentará.

Problemas con las válvulas: si su transformador está equipado con válvulas de aislamiento para radiadores, asegúrese de que estén completamente abiertos desde la parte superior e inferior del radiador. Un vástago de válvula roto puede causar un cierre parcial o completo de la válvula, aunque la válvula se abrirá en apariencia.

Sedimentos minerales: nunca debe regar un radiador o tanque de transformador, ¡excepto en los casos más extremos! Los minerales en el agua se sedimentan en los radiadores a medida que se evaporan, y será casi imposible eliminarlos. Estos minerales reducirán aún más la eficiencia de refrigeración. La mejor alternativa sería el uso de ventiladores adicionales que van a suministrar el aire a los radiadores o al tanque del transformador [4].

Nivel de aceite bajo: una vez, un escaneo IR del transformador, cuya temperatura era superior a lo normal, mostró que el nivel de aceite cayó por debajo del tubo superior del radiador, deteniendo la circulación del aceite. El indicador de nivel de aceite está fuera de servicio y está atascado en la marca «normal». Estos indicadores deben verificarse como se describe a continuación.

Inspección de sistemas de refrigeración

En 1 mes después del comienzo del trabajo y más anualmente, es necesario inspeccionar y controlar a los ventiladores. Inspeccionar los ventiladores se debe siempre, estando cerca de un transformador, en una subestación o una planta de energía. Si los transformadores están sobrecargados en un dia caliente, los ventiladores deberían funcionar. Si uno de los ventiladores se detuvo y el resto de este grupo está funcionando, debe ser reparado. Durante la inspección, el controlador de temperatura debe ajustarse para que incluya todos los ventiladores. Preste atención al ruido inusual de los cojinetes o las cuchillas sueltas, repare o reemplace los ventiladores problemáticos. Los cojinetes malos también se pueden detectar mediante el escaneo IR si los ventiladores están en funcionamiento.

En 1 mes después del comienzo del trabajo y más anualmente, inspeccione y controle las bombas de aceite. Inspeccione las tuberías y conexiones por fugas. Poner en funcionamiento las bombas forzadamente. Verifique las corrientes del motor de la bomba para las tres fases con un amperímetro preciso; esto permitirá comprender si el aceite se bombea correctamente y si el desgaste anormal causa una carga adicional en el motor. La información debe registrarse y guardarse para el futuro, especialmente si no hay indicador de flujo de aceite. Si la corriente del motor es baja, algo causa un flujo de aceite bajo. Debe inspeccionar cuidadosamente todas las válvulas y asegurarse de que estén abiertas. El vástago puede romperse y la válvula puede cerrarse parcial o completamente, aunque la posición del mango indicará que está abierta. Sucedió que los rodetes estaban sueltos a los ejes, lo que redujo la productividad. Otra posible razón es la acumulación de lodo y escombros en las tuberías. Si la corriente del motor es alta, esto puede significar una rotación grave de la bomba. Presta atención a los ruidos inusuales. El desgaste del cojinete de empuje hace que el impulsor se desplace hacia la carcasa. Cuando el impulsor entra en contacto con la carcasa, se produce un sonido de «fricción» que difiere del sonido del cojinete dañado. Si escucha esto, retire el motor y verifique las holguras del impulsor. Si es necesario, reemplazar el cojinete de empuje y reemplace los cojinetes del motor si el eje está demasiado flojo o si hay un ruido inusual.

Las bombas trifásicas pueden funcionar y bombear una cierta cantidad de aceite incluso si funcionan en la dirección opuesta. Los caudalímetros lobulados mostrarán la presencia de una corriente a bajas cantidades de aceite bombeado. La mejor señal de que la bomba funciona en la dirección opuesta es que la bomba algunas veces funcionará con niveles de ruido muy altos. La corriente de carga del motor también puede ser menor que a plena carga. En caso de tales sospechas debido al ruido excesivo y la alta temperatura del transformador, es necesario verificar que la bomba tenga el sentido de giro correcto. Para resolver el problema, se deben intercambiar dos conductores de fase.

En 1 mes después del comienzo del trabajo y más anualmente, se debe verificar el indicador de flujo de aceite. Tiene una cuchilla pequeña que sobresale en el flujo de aceite y puede ubicarse ya sea frente a la entrada o una vez que la bomba ha salido. Un flujo muy bajo, a una velocidad de aproximadamente 5 pies por segundo, hará que la bandera gire, lo que significa un flujo normal. Un flujo muy bajo, a una velocidad de aproximadamente 5 pies por segundo, hará que el banderín gire, lo que significa un flujo normal. El flujo puede ser demasiado bajo, pero el indicador aún mostrará su presencia. Si no hay flujo, el resorte devuelve el banderín a la posición «apagado» y el relé envía una señal. Con el suministro de control al relé, abre el circuito de la bomba en el motor de arranque y asegúrese de que la alarma se enciende cuando la bomba se detiene. Asegúrese de que el puntero esté en la posición correcta cuando la bomba esté apagada y cuando la bomba esté funcionando. Los punteros pueden atascarse y no encender la alarma cuando sea necesario.

El flujo de aceite también se puede controlar con un caudalímetro ultrasónico. Los dispositivos ultrasónicos pueden detectar el desgaste de los cojinetes, la fricción de los rodetes y otros ruidos inusuales en las bombas de aceite. Las bombas pueden aspirar aire a través de las juntas en el lado de succión. La rarefacción desde el lado de entrada puede aspirar aire a través de las juntas sueltas. La rarefacción creada por la bomba succiona aire a través de los sellos del vástago de la válvula en las tuberías desde el lado de entrada. Esto puede conducir a la formación de burbujas peligrosas en el aceite y puede activar el relé Buchholz o el detector de gas. El análisis de los gases disueltos mostrará un gran aumento en el contenido de oxígeno y nitrógeno [4]. Una alta concentración de oxígeno y nitrógeno puede significar fugas a través de juntas y en otros lugares.

En 1 mes después del comienzo del trabajo y más anualmente, inspeccione los intercambiadores de calor de agua y aceite. Verifique e inspeccione las bombas como se describe arriba. Ubique y elimine las fugas en las tuberías y en la carcasa del intercambiador de calor. Preste atención a los resultados del último análisis de gases disueltos, el contenido de agua disuelta y libre. Si hay agua libre y no hay fugas a través de las juntas, entonces la parte de agua del intercambiador de calor se debe revisar bajo presión. Podría haber una fuga y entrar agua en el aceite, que puede destruir el transformador. Si el intercambiador de calor está equipado con tuberías de doble pared, verifique si el desagüe contiene aceite o agua; consulte el manual del propietario.