Vistas: 0 Autor: Editor del sitio Hora de publicación: 2026-08-11 Origen: Sitio
Los transformadores desempeñan un papel crucial en los sistemas de energía al realizar la conversión de voltaje y la distribución de energía, y su condición de funcionamiento afecta directamente la confiabilidad del suministro de energía. Ya sea un transformador sumergido en aceite o un Transformador de tipo seco , pueden ocurrir problemas después de un funcionamiento prolongado. Algunas fallas se desarrollan gradualmente, con sólo ligeras anomalías en los parámetros al principio. Si no se detectan a tiempo, pueden empeorar gradualmente y eventualmente provocar el apagado del equipo o incluso su agotamiento.
Para las compañías eléctricas, los contratistas de EPC y los clientes industriales, comprender las fallas comunes en los transformadores , cómo identificarlas y cómo manejarlas puede ayudar a detectar problemas a tiempo durante la fase de operación de un proyecto y reducir las pérdidas causadas por cortes no planificados.
Zisheng Electric ha estado profundamente involucrado en I+D de transformadores, fabricación y servicios de soporte de proyectos durante muchos años, acumulando cierta experiencia en análisis de fallas y operación y mantenimiento en diferentes entornos de aplicaciones. Basado en problemas comunes encontrados en la operación real, este artículo analiza los principales tipos de fallas de transformadores, los métodos de diagnóstico y las medidas de tratamiento correspondientes.
Desde la perspectiva de la localización de fallas, las fallas de los transformadores ocurren principalmente en devanados, núcleos, sistemas de aislamiento, cambiadores de tomas, bushings y sistemas de enfriamiento . Desde la perspectiva de las características de las fallas, se pueden clasificar en fallas eléctricas, fallas térmicas, fallas mecánicas y fallas relacionadas con el aceite.
El devanado es una de las partes de un transformador más propensa a fallar. Las fallas comunes incluyen principalmente cortocircuitos entre espiras , cortocircuitos de capa a capa y deformación del devanado..
Cuando se produce un cortocircuito entre espiras o de capa a capa , se formará una gran corriente circulante en la sección en cortocircuito, lo que provocará que la temperatura del devanado aumente rápidamente. Los síntomas incluyen: temperatura del aceite anormalmente alta , aumento de la corriente en el lado de la fuente de alimentación y resistencia CC desequilibrada entre fases. En casos severos, también se pueden escuchar ruidos anormales en el tanque de aceite.
Las principales causas de los cortocircuitos generalmente incluyen: envejecimiento del aislamiento o absorción de humedad, que reduce la resistencia del aislamiento; problemas ocultos que quedan durante la fabricación, como daños en el propio aislamiento entre vueltas; e impactos de corrientes de cortocircuito durante el funcionamiento, que provocan la deformación del devanado y el consiguiente daño del aislamiento.
La deformación del devanado es causada principalmente por fuerzas electromagnéticas generadas durante fallas de cortocircuito externas. Después de que un transformador experimenta un cortocircuito en el tomacorriente o un cortocircuito cercano, el devanado puede sufrir una deformación irreversible. Aunque el transformador puede continuar funcionando en ese momento, es posible que el aislamiento ya se haya dañado, lo que hace que sea muy probable que se produzca un cortocircuito más adelante.
El diagnóstico de fallos en los devanados se basa principalmente en los siguientes métodos:
Prueba de resistencia CC. Mida la resistencia CC de cada devanado de fase. Si la tasa de desequilibrio trifásico excede el estándar (generalmente 2%), básicamente puede indicar la presencia de un cortocircuito entre espiras o un mal contacto.
Prueba de relación de vueltas. Mida la relación de voltaje en cada posición de toma. Si la desviación excede el rango permitido, puede haber un cortocircuito entre espiras en el devanado.
Prueba de impedancia de cortocircuito. Los cambios en la impedancia de cortocircuito pueden indicar si el devanado ha experimentado deformación.
Análisis de Gases Disueltos (DGA) de aceite de transformador. El sobrecalentamiento o la descarga en el devanado generarán gases específicos. Al analizar la composición del gas en el petróleo, tipo y la gravedad de la falla . se puede determinar el
El tratamiento de las fallas de devanados depende del tipo y la gravedad de la falla específica.
Para cortocircuitos menores entre espiras , primero se puede intentar un tratamiento de secado y filtración de aceite. En caso de graves en el devanado fallas , el transformador debe retirarse de servicio para realizar mantenimiento. Se debe levantar la parte activa para su inspección y se debe reemplazar o rebobinar el devanado dañado. Si la deformación del devanado es severa, es posible que sea necesario reemplazar el devanado o todo el transformador.
Para prevención: evite la operación de sobrecarga a largo plazo; realizar pruebas de deformación de los devanados inmediatamente después de que se produzcan fallos de cortocircuito en el sistema; y realizar periódicamente pruebas preventivas para monitorear la tendencia cambiante de las condiciones de aislamiento del devanado.
El núcleo es el circuito magnético del transformador. Las principales averías son la puesta a tierra multipunto y el sobrecalentamiento local.
Durante el funcionamiento normal, al núcleo sólo se le permite tener un punto de conexión a tierra. Una vez que aparezcan dos o más puntos de puesta a tierra, se formará un circuito cerrado. Bajo un campo magnético alterno, se generarán corrientes circulantes que provocarán un sobrecalentamiento local del núcleo..
Otro problema común es el daño al aislamiento entre láminas de acero al silicio, generalmente causado por daños mecánicos o envejecimiento operativo a largo plazo. Los cortocircuitos locales entre láminas de acero al silicio aumentan las pérdidas por corrientes parásitas, lo que provoca un aumento de la temperatura local.
Los métodos de diagnóstico para fallas centrales incluyen:
Medición de corriente de puesta a tierra. Instale un amperímetro en serie con la línea de tierra del núcleo . Un aumento significativo en la corriente medida indica una posible a tierra multipunto . falla
Análisis de Gases Disueltos (DGA) de aceite de transformador. El sobrecalentamiento del núcleo genera gases característicos y el DGA puede determinar si el núcleo ha experimentado un sobrecalentamiento.
Detección de descargas parciales. La puesta a tierra multipunto del núcleo suele ir acompañada de una descarga parcial, que puede utilizarse como método de confirmación auxiliar.
Para la conexión a tierra multipunto del núcleo , se puede conectar temporalmente una resistencia limitadora de corriente en el circuito de conexión a tierra para limitar la corriente de conexión a tierra. En última instancia, el transformador debe ser puesto fuera de servicio para su mantenimiento. Se debe levantar la parte activa, inspeccionar el estado de la conexión a tierra del núcleo y eliminar los puntos de conexión a tierra innecesarios.
Si el aislamiento entre las láminas de acero al silicio está dañado, también es necesario retirar la parte activa. Las áreas dañadas deben repararse con un tratamiento aislante o se deben reemplazar las láminas de acero al silicio dañadas.
El sistema de aislamiento es la clave para el funcionamiento fiable a largo plazo de un transformador. Los principales fallos relacionados con el aislamiento son el envejecimiento del aislamiento y la absorción de humedad del aislamiento..
Envejecimiento del aislamiento. Este es un problema inevitable durante la operación. Bajo los efectos combinados de factores eléctricos, térmicos, mecánicos y ambientales, el rendimiento del aislamiento se deteriora gradualmente con el tiempo. La tasa de envejecimiento está directamente relacionada con la temperatura de funcionamiento. Según los principios de envejecimiento térmico, la vida útil de los materiales aislantes disminuye significativamente a medida que aumenta la temperatura de funcionamiento. En el diseño de ingeniería, generalmente se hace referencia a los modelos de envejecimiento térmico relevantes para su evaluación. DGA puede detectar gases característicos generados durante el proceso de envejecimiento.
Absorción de humedad del aislamiento. Esta es una de las principales causas del deterioro repentino del rendimiento del aislamiento . El sistema de aislamiento incluye principalmente aislamiento de devanados, aislamiento entre capas y aislamiento entre vueltas. El funcionamiento prolongado a alta temperatura acelera el envejecimiento de los materiales aislantes, reduciendo su resistencia mecánica y rendimiento eléctrico. Las causas comunes de la absorción de humedad incluyen: envejecimiento o daño de los componentes de sellado, un nivel bajo de aceite que aumenta el área de contacto entre el aceite aislante y el aire y falla del respiradero para evitar la entrada de humedad.
Prueba de resistencia de aislamiento. Utilice un megaóhmetro para medir la resistencia de aislamiento entre los devanados y tierra, así como entre los devanados. Un valor de resistencia significativamente bajo indica que el aislamiento puede haber absorbido humedad o envejecido.
Prueba del factor de pérdida dieléctrica (tanδ). Mida el factor de pérdida dieléctrica del material aislante . Un aumento en el valor indica una disminución en el rendimiento del aislamiento .
Análisis de humedad en aceite. Mida el contenido de agua en el aceite aislante. El nivel de humedad aceptable debe evaluarse de acuerdo con el nivel de voltaje del equipo y las condiciones de operación. Los equipos de alto voltaje generalmente tienen requisitos de humedad más estrictos. El exceso de humedad indica que el sistema de aislamiento ha absorbido agua.
Prueba de calidad del aceite. Esto incluye pruebas de voltaje de ruptura, medición del valor de acidez y medición de tensión interfacial, que pueden evaluar de manera integral la condición del aceite aislante.
Para la absorción de humedad del aislamiento , se puede realizar un tratamiento de secado al vacío para eliminar la humedad de los materiales aislantes . La filtración de aceite al vacío a presión también puede eliminar eficazmente el agua y los gases del aceite aislante.
Si el envejecimiento del aislamiento es severo, se requiere reemplazo de aceite o tratamiento de regeneración del aceite aislante. En casos extremos, los materiales aislantes envejecidos. se deben reemplazar
Las medidas de prevención clave son: realizar periódicamente pruebas de rendimiento del aislamiento y establecer un análisis de tendencias de los cambios en las condiciones del aislamiento ; mantener el sistema de sellado en buenas condiciones para evitar la entrada de humedad; asegurarse de que el respiradero funcione correctamente y reemplazar el desecante periódicamente.
El cambiador de tomas es uno de los componentes del transformador con una tasa de fallas relativamente alta. Los problemas comunes incluyen contacto deficiente de los contactos, erosión de los contactos y fallas del mecanismo de conmutación.
Cuando se produce un contacto deficiente, la resistencia del contacto aumenta, provocando un calentamiento local severo. Con el tiempo, los contactos pueden quemarse o incluso soldarse entre sí. Los síntomas incluyen: aumento de la temperatura del aceite , voltaje de salida anormal y aumento del desequilibrio de la resistencia de CC .
Las causas principales incluyen: presión insuficiente del resorte de contacto, lo que resulta en un contacto deficiente; oxidación o contaminación en la superficie de contacto, aumentando la resistencia de contacto; desgaste de los contactos causado por cambios frecuentes; y fallas mecánicas en el mecanismo de conmutación, impidiendo una conmutación adecuada.
Prueba de resistencia CC. Mida la resistencia de CC en cada posición de toma. Si la resistencia en una determinada posición es significativamente mayor, indica un contacto deficiente en esa posición.
Medición de temperatura por infrarrojos. Durante el funcionamiento, utilice una cámara termográfica infrarroja para observar la distribución de temperatura alrededor del área del cambiador de tomas e identificar los puntos de sobrecalentamiento locales.
Prueba de conmutación. Realice operaciones de conmutación paso a paso para comprobar si el funcionamiento es suave y si el cambiador de tomas alcanza la posición correcta.
En caso de mal contacto, primero se puede poner fuera de servicio el transformador. El cambiador de tomas se puede cambiar varias veces hacia adelante y hacia atrás para eliminar la película de óxido en la superficie de contacto mediante acción mecánica. Si el problema persiste, se debe levantar la parte activa para su inspección. Los contactos deben repararse puliéndolos o reemplazarse si están gravemente quemados.
Para prevención: evite el funcionamiento frecuente de sin carga los cambiadores de tomas en condiciones de carga; Inspeccione periódicamente el mecanismo operativo y el estado de los contactos.
Los transformadores sumergidos en aceite dependen del aceite aislante tanto para el aislamiento como para la disipación del calor. Una vez que la calidad del aceite se deteriora, el rendimiento operativo y la vida útil del transformador se verán afectados.
El deterioro de la calidad del aceite se indica por: color más oscuro del aceite, mayor índice de acidez, mayor factor de pérdida dieléctrica y reducción del voltaje de ruptura . Las causas incluyen la oxidación del aceite aislante durante el funcionamiento a largo plazo. En los transformadores sumergidos en aceite, el aceite aislante realiza funciones tanto de aislamiento como de refrigeración. La calidad deteriorada del aceite reduce la capacidad de disipación de calor y reduce el nivel general de aislamiento.
La fuga de aceite es una falla externa muy común en los transformadores sumergidos en aceite . La fuga de aceite no sólo reduce la cantidad de aceite sino que también permite que la humedad y las impurezas entren en el tanque de aceite, acelerando el deterioro de la calidad del aceite..
Análisis de calidad del aceite. Recoja periódicamente muestras de aceite para realizar pruebas, incluido el voltaje de ruptura, el contenido de humedad, el índice de acidez y el factor de pérdida dieléctrica.
Inspección del nivel de aceite. Verifique el indicador de nivel de aceite. Una disminución continua del nivel de aceite indica una posible fuga.
Inspección visual. Revise el tanque de aceite, las soldaduras, las válvulas, las juntas de sellado y otras áreas para detectar signos de fugas de aceite.
Para el deterioro de la calidad del aceite , se puede realizar un tratamiento de filtración y regeneración para eliminar la humedad, las impurezas y los productos de degradación. El aceite muy deteriorado deberá sustituirse directamente.
El tratamiento de las fugas de aceite depende de la ubicación y la causa de la fuga: reemplace los componentes de sellado si la junta tiene fugas; reparar soldaduras si se producen fugas en las uniones soldadas; repare o reemplace las válvulas si tienen fugas.
Para la prevención: realice de la calidad del aceite ; inspecciones periódicas mantener un nivel de aceite normal y evitar niveles de aceite excesivamente bajos; Asegúrese de que el respiradero funcione correctamente.
El sistema de refrigeración del transformador se encarga de disipar el calor generado durante el funcionamiento. Una vez que falla el sistema de enfriamiento , el del transformador aumento de temperatura puede exceder el límite permitido, acelerando el envejecimiento del aislamiento..
Las fallas comunes del sistema de enfriamiento incluyen: radiadores bloqueados que reducen la eficiencia de disipación de calor; fallas en la bomba de aceite que interrumpen la circulación del aceite; ventiladores que no funcionan o funcionan a velocidad insuficiente; y fugas en tuberías más frías.
Monitoreo de la temperatura del aceite. Verifique la temperatura superior del aceite del transformador. Si la temperatura del aceite es significativamente más alta de lo normal bajo las mismas condiciones de carga y temperatura ambiente, indica que el sistema de enfriamiento puede tener un problema.
Inspección de equipos de refrigeración. Verifique el estado operativo de las bombas de aceite y los ventiladores para confirmar si están funcionando correctamente.
Inspección de radiadores. Compruebe si la superficie del radiador ha acumulado demasiado polvo, lo que puede afectar la disipación de calor.
Si el radiador está bloqueado, límpielo o soplelo para restaurar la capacidad de disipación de calor. Si la bomba de aceite o el ventilador están dañados, repárelos o reemplácelos. Si el enfriador tiene fugas, localice y repare el punto de fuga.
Como prevención: limpie periódicamente los radiadores; inspeccionar periódicamente las bombas de aceite y los ventiladores; y realizar una inspección y mantenimiento integrales del sistema de enfriamiento antes de que comience la temporada de altas temperaturas.
Ubicación de la falla |
Tipos de fallas comunes |
Métodos de diagnóstico |
Medidas de tratamiento |
|---|---|---|---|
Devanado |
Cortocircuito entre espiras, cortocircuito capa a capa, deformación del devanado |
Prueba de resistencia CC, prueba de relación de vueltas, prueba de impedancia de cortocircuito |
Repare el devanado o reemplace los componentes dañados. |
Centro |
Puesta a tierra multipunto, sobrecalentamiento local |
Detección de corriente de tierra, DGA |
Eliminar puntos de puesta a tierra anormales |
Aislamiento |
Envejecimiento, absorción de humedad. |
Pruebas de aislamiento, análisis de muestras de aceite. |
Tratamiento de secado y restauración del rendimiento del aislamiento. |
cambiador de grifo |
Mal contacto, erosión de contacto, falla del mecanismo de conmutación |
Prueba de resistencia CC, medición de temperatura por infrarrojos, prueba de conmutación |
Retire la película de óxido mediante operaciones de conmutación; pulir o reemplazar contactos quemados |
Calidad del aceite |
Deterioro del aceite, absorción de humedad del aceite aislante. |
Análisis de calidad del aceite, inspección del nivel de aceite, inspección visual. |
Tratamiento de filtración y regeneración; reemplazar el aceite en casos severos; reparar puntos de fuga |
Sistema de refrigeración |
Bloqueo del radiador, falla de la bomba de aceite, falla del ventilador |
Monitoreo de la temperatura del aceite, inspección de equipos de refrigeración, inspección de radiadores. |
Radiadores limpios; reparar o reemplazar bombas de aceite y ventiladores |
Las pruebas preventivas son un método importante para identificar fallas potenciales tempranas en los transformadores. Los principales elementos de la prueba incluyen:
Prueba de resistencia de aislamiento
prueba de resistencia CC
Prueba de relación de vueltas
Prueba del factor de pérdida dieléctrica
Análisis de gases disueltos (DGA) de aceite de transformador
Detección de descarga parcial
Detección de imágenes térmicas infrarrojas
Al realizar periódicamente estas pruebas y acumular datos históricos para el análisis de tendencias, se pueden identificar posibles señales de falla antes de que se conviertan en fallas graves.
DGA es actualmente uno de los métodos más utilizados de diagnóstico de fallas de transformadores . Cuando ocurren fallas térmicas o eléctricas dentro de un transformador, el aceite aislante y los materiales aislantes sólidos se descomponen y generan gases específicos. Al analizar la composición y concentración de los gases disueltos en el aceite, tipo de falla (como sobrecalentamiento, descarga, envejecimiento del aislamiento , etc.) y su gravedad.se puede determinar el
Los diferentes tipos de fallas producen diferentes combinaciones de gases característicos. Se pueden utilizar métodos como el método de las tres relaciones para la identificación preliminar de fallas. Las pruebas periódicas de DGA de transformadores importantes y el establecimiento de análisis de tendencias del contenido de gas pueden lograr una alerta temprana de fallas.
Las imágenes térmicas infrarrojas pueden detectar la distribución de temperatura en la superficie del equipo sin apagar el transformador e identificar puntos de sobrecalentamiento locales. Este método es adecuado para detectar fallas como mal contacto en cambiadores de tomas , sobrecalentamiento de conexiones de bushing y sobrecalentamiento local del núcleo . No requiere apagado ni contacto físico, lo que lo hace relativamente conveniente.
Con el rápido desarrollo de las tecnologías de sensores y comunicación, los sistemas de monitoreo en línea de transformadores son cada vez más comunes. Al monitorear continuamente parámetros como la temperatura del aceite, la temperatura del devanado, los gases disueltos en el aceite y las descargas parciales, se puede monitorear el estado operativo de los transformadores en tiempo real.
en los transformadores Las fallas comunes involucran múltiples aspectos, incluidos los devanados, los núcleos, el aislamiento, los cambiadores de tomas, la calidad del aceite y los sistemas de enfriamiento. En realidad, la mayoría de las fallas muestran señales de advertencia en una etapa temprana, como aumentos anormales en la temperatura del aceite , cambios en el contenido de gas y de la resistencia de CC . desequilibrio Si estas señales pueden detectarse y abordarse a tiempo, generalmente se puede evitar la escalada de fallas.
Para los usuarios de transformadores, establecer un sistema de pruebas preventivas estandarizado , equipar el equipo de prueba necesario, acumular datos operativos y realizar análisis de tendencias son medidas confiables para reducir los riesgos de fallas y extender la vida útil de los equipos.
Zisheng Electric se dedica a la I+D y a la fabricación de transformadores y equipos eléctricos durante muchos años. Sus productos cubren transformadores sumergidos en aceite, , transformadores de tipo seco, , transformadores de aleación amorfa y aparamenta. La empresa ofrece producción personalizada de acuerdo con estándares como IEC 60076 y GOST , y atiende a los mercados de Medio Oriente, América del Sur, África y Rusia. Para consultas sobre de operación y mantenimiento del transformador , el diagnóstico de fallas , o la selección de equipos , los clientes pueden enviar los parámetros del proyecto a través de los canales oficiales de Zisheng Electric para comunicación técnica.
Zisheng Electric: años de experiencia en I+D y fabricación de equipos eléctricos. Sus productos incluyen transformadores de tipo seco, , transformadores sumergidos en aceite , , transformadores de aleación amorfa y aparamenta , con producción personalizada disponible de acuerdo con estándares internacionales como IEC 60076 y GOST . La empresa atiende a clientes en Medio Oriente, América del Sur, África y Rusia. Para soporte relacionado con del diagnóstico de fallas del transformador , la operación y el mantenimiento o la selección de equipos, envíe los parámetros del proyecto a través de los canales oficiales de Zisheng Electric para recibir asistencia técnica.
