Guía completa de indicadores de temperatura del devanado
La temperatura del aceite y del devanado son parámetros críticos que se miden en los transformadores de potencia y distribución. Una medición fiable y precisa de la temperatura garantiza una vida útil más larga de su transformador y es crucial para mantener la salud general del activo. Los indicadores de temperatura se utilizan más comúnmente para la indicación de las temperaturas del aceite superior o del punto caliente del devanado, que son parámetros críticos para medir dentro de un transformador.
En el sector se conocen como indicadores de temperatura del aceite (OTI) e indicadores de temperatura del devanado (WTI). Las compañías eléctricas suelen utilizar los indicadores de temperatura del aceite y del devanado para proporcionar señales de alarma y control que se utilizan para activar los sistemas de control de refrigeración de un transformador. El mantenimiento de unos controles de refrigeración adecuados también puede prolongar la vida útil del transformador más allá de la esperanza de vida típica.
Existe una gran variedad de tipos diferentes de indicadores de temperatura del aceite y del devanado (OTI/WTI) en el mercado en función del tamaño y la funcionalidad requeridos en los transformadores de potencia. Los indicadores pueden ser puramente mecánicos o tener algunos contactos y componentes electrónicos integrados para proporcionar la capacidad de alarma adicional.
Indicadores de temperatura de devanados remotos
Las unidades OTI / WTI de montaje remoto se utilizan para transformadores más grandes, en los que, debido a su tamaño, no se puede acceder desde el suelo al pozo o bolsillo superior de aceite, lo que dificulta ver el dial de temperatura. El bulbo sensor de temperatura se monta en una cavidad que generalmente es difícil de alcanzar, y el cuerpo del indicador se monta a la altura de los ojos en otro lugar del transformador.
Un capilar conecta el bulbo sensor de temperatura y el cuerpo del indicador OTI / WTI, que incluye el dial de medición. Este capilar está lleno de un fluido que se expande a medida que aumenta la temperatura y mueve una aguja indicadora en la cara de la esfera. El mecanismo que acciona la aguja es una de las dos tecnologías que suelen utilizarse para esta aplicación: la tecnología de fuelle o la de muelle bourdon. Cada una tiene sus propias ventajas y existen desde hace muchas décadas. Ambas consiguen el mismo objetivo final de accionar el indicador de temperatura.
Indicadores de temperatura de devanados y aceite de montaje directo
Los indicadores de temperatura de devanados y aceite de montaje directo (OTI/WTI) suelen elegirse para transformadores más pequeños y de menor tensión en los que el indicador de temperatura puede sumergirse directamente en el aceite aislante. Estas unidades pueden ser leídas fácilmente por el usuario a la altura de los ojos en la posición en la que están montadas. Estos indicadores de temperatura se fabrican con tecnología bimetálica. El principio en el que se basan es el uso de dos metales distintos que se expanden a diferentes velocidades para accionar la aguja indicadora de la esfera.
Gradiente de bobinado en transformadores de potencia
Medir la temperatura del aceite superior en un transformador da una buena indicación del estado general de funcionamiento del transformador. El aceite superior generalmente lleva el perfil de temperatura más alto en el transformador, aparte de medir el devanado directo en busca de puntos calientes de temperatura.
Aunque el aceite superior es una buena indicación de la temperatura más alta dentro del tanque del transformador, la temperatura general del aceite cambia muy lentamente, ya que es un excelente aislante y tiene una gran masa térmica. Simular la temperatura de los devanados dará una idea más precisa de la temperatura en el interior de los devanados frente a la temperatura del aceite superior. En los devanados de los transformadores es donde se genera el calor y, por lo tanto, se encuentran las temperaturas más elevadas. El aumento de las temperaturas en los devanados conduce a un envejecimiento acelerado y puede señalar una ruptura en el aislamiento o indicar una condición de fallo.
En función del estilo o la tecnología del indicador de temperatura del devanado que se está utilizando en su transformador de potencia, la temperatura del devanado se puede simular utilizando el transformador de corriente (TC) de corriente de varias maneras. Esto incluye la simulación dentro del propio dispositivo, mediante el uso de un pozo calentado o una placa térmica. Los esquemas de simulación de la temperatura del devanado son excelentes porque también pueden instalarse posteriormente en transformadores antiguos, no sólo instalarse en el momento de la fabricación como otras soluciones de puntos calientes como la fibra óptica.
La combinación de la temperatura del aceite (superior e inferior) más el devanado directo puede proporcionar un modelo térmico de gran precisión para cualquier transformador de potencia. Esto proporciona la base para calcular el perfil de carga del transformador. Se estima que cada incremento de 6-8 grados en la temperatura duplica aproximadamente la tasa de deterioro de la vida útil del transformador de potencia. Esto acortará drásticamente la vida útil estimada del transformador si se permite que se produzca un desbordamiento térmico.
Figura 1. Factor de aceleración del envejecimiento IEEE, Principios fundamentales de la carga térmica y protección de transformadores; Joe Perez, ERL Phase Power Technologies, Winnipeg, MB, R3Y 1G4
Sensores de temperatura del devanado
Además de los indicadores de temperatura del devanado tradicionales, la temperatura del devanado también se puede medir utilizando un dispositivo de temperatura de resistencia (RTD) o a través de sensores de temperatura del devanado de fibra óptica.
Algunos de los dispositivos de temperatura de resistencia (RTD) más utilizados son los sensores Pt100 o la simulación de sensor Pt100. Estos sensores se pueden utilizar con los métodos de simulación de devanados mencionados anteriormente o con un monitor de transformador de potencia.
Los sensores de temperatura de devanados de fibra óptica son una opción alternativa a los indicadores de temperatura de devanados tradicionales y se insertan en los devanados en el momento de la fabricación del transformador de potencia. Se trata de una de las formas más precisas de medir la temperatura de los devanados en tiempo real.