¿Cómo se mantiene el aislamiento en el núcleo de un transformador sumergido en aceite?

Introducción a los núcleos de transformadores sumergidos en aceite

Núcleos de transformadores sumergidos en aceite Se utilizan ampliamente en sistemas de energía debido a sus excelentes propiedades de disipación de calor y aislamiento. El aceite del transformador no sólo actúa como refrigerante sino que también proporciona aislamiento eléctrico al núcleo y los devanados. Mantener un aislamiento adecuado es fundamental para garantizar un funcionamiento seguro, reducir fallas y extender la vida útil del transformador. Comprender los componentes, mecanismos y procedimientos de mantenimiento de los transformadores sumergidos en aceite es esencial para los ingenieros eléctricos y el personal de mantenimiento.

Componentes que afectan el aislamiento

El aislamiento de un transformador sumergido en aceite depende de varios componentes clave: el núcleo, los devanados, el papel aislante y el aceite del transformador. Cada componente desempeña un papel en la prevención de averías eléctricas y degradación térmica. Se necesitan materiales de alta calidad, un diseño adecuado y una refrigeración adecuada para mantener un rendimiento de aislamiento óptimo en condiciones de funcionamiento normales y anormales.

Núcleo y devanados del transformador

El núcleo suele estar hecho de acero al silicio laminado para reducir las pérdidas por corrientes parásitas, mientras que los devanados están compuestos por conductores de cobre o aluminio aislados con barniz o papel impregnado. Un aislamiento adecuado entre los devanados y entre los devanados y el núcleo evita cortocircuitos y descargas parciales. Las inspecciones periódicas ayudan a detectar el desgaste o la deformación del aislamiento causado por tensiones térmicas y mecánicas.

Papel aislante y cartón prensado

Se utiliza aislamiento de papel y cartón prensado alrededor de los devanados y entre las secciones del núcleo. Estos materiales son muy sensibles a la humedad, el envejecimiento térmico y la contaminación por aceite. Mantener la sequedad y la impregnación adecuada del aceite es fundamental. Con el tiempo, la degradación del aislamiento puede provocar una reducción de la rigidez dieléctrica y posibles averías si no se controla y trata.

Papel del aceite de transformador en el aislamiento

El aceite para transformadores tiene dos propósitos: enfría el transformador y proporciona aislamiento eléctrico. La rigidez dieléctrica del aceite evita roturas entre los conductores y el núcleo puesto a tierra. La calidad del aceite afecta directamente la capacidad de aislamiento; Las impurezas, la humedad y el envejecimiento pueden reducir la rigidez dieléctrica, lo que hace que las pruebas y el mantenimiento regulares del aceite sean esenciales.

Tipos de aceite para transformadores

El aceite mineral es el medio aislante más común debido a su disponibilidad, estabilidad térmica y rentabilidad. Los aceites sintéticos, como los fluidos a base de silicona o éster, ofrecen una mayor resistencia al fuego y biodegradabilidad. La elección del aceite afecta los procedimientos de mantenimiento; los aceites sintéticos generalmente requieren un manejo y monitoreo más cuidadosos.

Monitoreo y prueba de aislamiento

Mantener el aislamiento requiere monitoreo y pruebas de rutina tanto del aceite del transformador como del aislamiento sólido. La detección temprana de humedad, contaminantes o degradación previene fallas catastróficas y garantiza la confiabilidad.

Procedimientos de prueba de aceite

Las pruebas periódicas del aceite incluyen la medición de la rigidez dieléctrica, el contenido de agua, la acidez (número de neutralización) y el análisis de gases disueltos (DGA). Las pruebas de rigidez dieléctrica garantizan que el aceite pueda soportar voltajes operativos sin sufrir averías. La medición de humedad indica un posible deterioro del aislamiento, mientras que DGA detecta signos tempranos de fallas eléctricas o térmicas dentro del transformador.

• Medición de tensión de ruptura dieléctrica
• Determinación del contenido de agua mediante valoración Karl Fischer
• Pruebas de acidez y neutralización para controlar el envejecimiento del aceite.
• Análisis de gases disueltos para detectar sobrecalentamiento o formación de arcos

Monitoreo de aislamiento sólido

El aislamiento de papel y cartón prensado requiere un control cuidadoso. Las pruebas de descarga parcial, las mediciones de la resistencia del aislamiento y las inspecciones visuales detectan signos tempranos de rotura del aislamiento. En transformadores grandes, los sensores en línea pueden monitorear continuamente los niveles de humedad y los gradientes de temperatura para alertar a los equipos de mantenimiento sobre posibles problemas.

Prácticas de mantenimiento preventivo

El mantenimiento preventivo garantiza la longevidad del aislamiento y la confiabilidad del transformador. Las técnicas incluyen filtración de aceite, deshumidificación e inspecciones periódicas. Los contaminantes, la humedad y los productos de oxidación se eliminan del aceite para restaurar las propiedades dieléctricas y mejorar la eficiencia de enfriamiento.

Filtración y purificación de aceite

La filtración de aceite implica pasar aceite de transformador a través de deshidratadores al vacío, unidades de desgasificación y filtros de carbón activado para eliminar agua, gases y partículas. La filtración regular restaura la calidad del aceite y prolonga la vida útil del aislamiento. La purificación es particularmente importante después de la instalación del transformador o después de procedimientos de mantenimiento que introducen aire o humedad en el sistema.

Gestión de temperatura y refrigeración

Las altas temperaturas aceleran el envejecimiento del aislamiento. Es fundamental mantener una refrigeración adecuada mediante la circulación del aceite, la eficiencia del radiador y el control de la temperatura ambiente. El sobrecalentamiento puede degradar el aislamiento tanto de aceite como de papel, reduciendo la rigidez dieléctrica y aumentando el riesgo de falla.

Control de humedad y deshumidificación

La humedad en el aceite y el aislamiento sólido reduce significativamente el rendimiento dieléctrico. Los sistemas de respiración, los respiradores de gel de sílice y las técnicas de deshidratación al vacío eliminan el agua del aceite y del cartón prensado. Los procedimientos de secado garantizan que los niveles de humedad permanezcan por debajo de los umbrales críticos, preservando la integridad del aislamiento.

Calendarios de mantenimiento de registros e inspección

Mantener el aislamiento de forma eficaz requiere registros detallados de pruebas de aceite, datos de temperatura, lecturas de humedad y actividades de mantenimiento. Se deben seguir programas de inspección según la clase del transformador, el perfil de carga y las condiciones ambientales. Las estrategias de mantenimiento predictivo pueden prevenir fallas inesperadas al identificar tendencias en el estado del aceite y el aislamiento.

Conclusión

Mantener el aislamiento en el núcleo de un transformador sumergido en aceite es fundamental para la seguridad, la confiabilidad y la longevidad operativa. Al comprender las funciones del aceite, el aislamiento sólido y los sistemas de monitoreo, y al implementar prácticas de mantenimiento preventivo, los operadores pueden minimizar las fallas y extender la vida útil del transformador. Las pruebas de aceite de rutina, la filtración, el control de la humedad, la gestión de la temperatura y las inspecciones programadas forman la columna vertebral de las estrategias efectivas de mantenimiento del aislamiento.