Por qué-los transformadores sumergidos en aceite resisten la contaminación: diseño y mantenimiento

¿Qué hace que la contaminación sea una amenaza para los transformadores?

Los transformadores instalados en zonas costeras, zonas industriales, minas y regiones rurales polvorientas están expuestos a niebla salina, gases químicos, polvo y alta humedad. La contaminación degrada el aislamiento de dos maneras: la contaminación conductiva en los casquillos y las superficies externas puede provocar rastreo y descargas eléctricas, mientras que la humedad que ingresa a la unidad ataca el sistema de aislamiento de papel y aceite desde el interior. Un transformador sumergido en aceite-resiste ambos caminos mediante una combinación de aceite aislante, un diseño de tanque sellado y una construcción resistente a la corrosión-, por lo que sigue siendo la opción dominante para la distribución al aire libre en entornos severos.

Aceite aislante: la primera línea de defensa

El aceite aislante en un transformador-inmerso en aceite realiza dos funciones relevantes para la resistencia a la contaminación. Como dieléctrico, tiene una alta resistencia eléctrica que evita la rotura del aislamiento interno, incluso cuando el ambiente externo está contaminado. Como refrigerante, transporta calor desde los devanados hasta el tanque y las superficies del radiador. El aceite es también el medio que mantiene la humedad y el oxígeno alejados del aislamiento de papel: un aceite seco y saludable mantiene el margen dieléctrico de toda la unidad.

La calidad del aceite está definida por normas como IEC 60296 para aceite aislante mineral nuevo. Las propiedades clave monitoreadas en servicio son el voltaje de ruptura, el contenido de agua, el número de acidez y el factor de pérdida dieléctrica. En un ambiente contaminado, estos parámetros se degradan más rápido, por lo que la recomendación estándar es tomar muestras de aceite a intervalos de uno a dos años, con intervalos más cortos para unidades en atmósferas agresivas.

La construcción del tanque sellado mantiene los contaminantes fuera

La segunda capa de defensa es el propio tanque. Se utilizan comúnmente dos filosofías de sellado. En un diseño conservador, un tanque de expansión y un respiradero mantienen el aceite en contacto con el aire, y el gel de sílice en el respiradero absorbe la humedad. En un diseño completamente sellado, la pared corrugada del tanque se flexiona con la expansión del aceite y la unidad no tiene conservador ni respiradero, por lo que el aceite nunca entra en contacto con la atmósfera exterior. La construcción completamente sellada es particularmente efectiva en lugares contaminados y húmedos porque elimina los dos puntos de entrada más débiles: el respiradero y la superficie del aceite expuesta al aire.

Las empaquetaduras, retenes de aceite y bridas de casquillos deben especificarse para el nivel de contaminación del sitio. La distancia de fuga de los casquillos y aisladores debe seleccionarse según la clase de contaminación del sitio de instalación, siguiendo la guía de IEC 60076 y la norma de coordinación de aislamiento aplicable, de modo que los depósitos industriales o de sal no puedan formar un puente conductor a través de la superficie de porcelana.

Materiales resistentes a la corrosión-para la estructura externa

La estructura externa debe sobrevivir al mismo entorno agresivo que ataca el aislamiento. Los tanques de acero galvanizado, las superficies-recubiertas con polvo-o pintadas con un sistema de recubrimiento adecuado, sujetadores y placas de identificación de acero inoxidable y entradas de cables selladas evitan la oxidación que, de otro modo, corroería la pared del tanque durante años de servicio. Para instalaciones costeras, en la etapa de pedido se debe especificar un sistema de revestimiento que coincida con la categoría de corrosividad del sitio (por ejemplo, las clases C3-C5 definidas en ISO 12944), en lugar de adaptarlo posteriormente.

Mantenimiento que preserva la resistencia a la contaminación

Las características de diseño solo ofrecen sus beneficios si el mantenimiento las mantiene intactas:

Limpie los casquillos y las superficies de los aisladores con regularidad; El polvo de sal o cemento acumulado es el desencadenante más común de una descarga eléctrica externa.

Verifique el color del gel de sílice del respiradero y reemplácelo cuando esté saturado, en unidades tipo conservador-.

Inspeccione las soldaduras del tanque, las juntas y los sellos de las válvulas en busca de fugas de aceite, que indiquen que se ha perdido la integridad del sellado.

Supervise las lecturas del nivel de aceite y del medidor de temperatura en cada visita.

Muestre y pruebe el aceite en el intervalo recomendado y actúe según los resultados: filtre para detectar alta humedad, regenere o reemplace si tiene un voltaje de ruptura bajo o una acidez alta.

Preguntas frecuentes

P1. ¿Es un transformador sumergido en aceite-adecuado para instalaciones costeras?Sí, siempre que los casquillos se seleccionen para el nivel de contaminación del sitio y el revestimiento del tanque coincida con la categoría de corrosividad del lugar. Un diseño de tanque corrugado-totalmente sellado reduce aún más la entrada de humedad en el aire-cargado de sal.

P2. ¿Cómo previene el aceite aislante la descarga eléctrica en condiciones de contaminación?El aceite tiene una alta rigidez dieléctrica y mantiene el aislamiento interno seco y bien impregnado, por lo que el aislamiento interno no depende de líneas de fuga expuestas a la contaminación. La descarga disruptiva externa se controla por separado mediante la distancia de fuga y la limpieza de los bujes.

P3. ¿Cuál es la diferencia entre un tanque conservador y un tanque completamente sellado?Un tanque conservador tiene un vaso de expansión y un respiradero, por lo que el aceite respira aire a medida que cambia la temperatura. Un tanque completamente sellado utiliza una pared corrugada que se flexiona para absorber la expansión del petróleo, aislando el petróleo de la atmósfera. Se prefieren las unidades completamente selladas en ambientes húmedos y contaminados.

P4. ¿Con qué frecuencia se debe probar el aceite de transformador en un ambiente contaminado?Se recomienda un muestreo de aceite anual en ambientes agresivos, en comparación con cada uno o dos años en condiciones limpias. El equipo de prueba debe incluir voltaje de ruptura, contenido de agua, índice de acidez y factor de pérdida dieléctrica, según los métodos de prueba IEC pertinentes.

P5. ¿Puede la contaminación externa provocar una falla interna?Indirectamente, sí. La contaminación intensa de los casquillos puede provocar descargas disruptivas que tensionan el aislamiento del devanado, y el ingreso de humedad a través de sellos defectuosos degrada el aceite y el aislamiento de papel desde el interior. Ambos caminos se evitan mediante la integridad del sellado y la limpieza regular.

P6. ¿Qué se debe especificar al momento de realizar el pedido para un sitio severamente contaminado?Especifique la clase de contaminación del sitio, la distancia de fuga requerida de los bujes, un sistema de recubrimiento que coincida con la categoría de corrosividad ISO 12944, un diseño completamente sellado o conservador según su preferencia y accesorios de acero inoxidable para áreas costeras.