5 soluciones para el control de la temperatura de los transformadores en seco

Causas de los fallos de calentamiento de los transformadores de tipo seco y puntos clave de control

Los transformadores de tipo seco, como núcleo del sistema de distribución, tienen una vida útil de aislamiento que depende directamente de la temperatura de funcionamiento (por cada 6°C de aumento, la vida útil del aislamiento se reduce a la mitad). En funcionamiento a largo plazo, laPérdidas de hierro (histéresis y corrientes de Foucault)responder cantandoPérdida de cobre (pérdida de resistencia)es la principal fuente de calor. Además, las cargas no lineales generanarmónico superiorSe producirá un efecto piel y aumentará considerablemente el calor del bobinado. Si la disipación del calor es deficiente o se produce una sobrecarga a largo plazo, el aislamiento de resina epoxi envejecerá y se agrietará, e incluso se producirán accidentes por cortocircuito y avería de giro a giro.

Para garantizar el funcionamiento seguro del transformador, deben controlarse con precisión las siguientes áreas del núcleo:

• Devanado de baja tensión (BT):Las corrientes más altas son el principal componente generador de calor y suele controlarse la temperatura del punto más caliente.
• Bobinado de alta tensión (AT):Los niveles de alta tensión, difíciles de medir por los sensores tradicionales en contacto directo, son un área difícil de controlar.
• Núcleo de hierro:Evita el sobrecalentamiento localizado debido a la conexión a tierra multipunto.
• Conexiones de barras:Los conectores de los cables conductores de alta y baja tensión son susceptibles de generar calor debido a una resistencia de contacto excesiva causada por el aflojamiento.

• La solución más recomendada: tecnología de medición de temperatura por fibra óptica fluorescente

1. Tecnología de medición de la temperatura por fibra óptica fluorescente (muy recomendable)

Para los transformadores de tipo seco con alta tensión y fuerte campo magnético, la medición de temperatura por fibra óptica fluorescente es la única tecnología que puede lograr la “medición directa de la temperatura de los devanados de alta tensión”.

Ventaja tecnológica:La sonda de fibra óptica tiene un aislamiento y una resistencia a las interferencias electromagnéticas extremadamente altos. Puede preenterrarse o instalarse directamente en la superficie del devanado de alta tensión (AT) y en el interior del conducto, sin preocuparse por la distancia de fuga y la rotura del aislamiento. En comparación con los métodos tradicionales, puede captar de forma más realista el “punto más caliente” del interior del devanado, y los datos no se ven interferidos por el flujo de fuga del transformador, con deriva cero en funcionamiento a largo plazo.

2. Medición de temperatura convencional PT100/PT1000 RTD

Esta es la solución estándar de fábrica actual para los transformadores de tipo seco y suele estar preconstruida dentro de los devanados de baja tensión.

Características técnicas:La tecnología está madura y el coste es bajo. Sin embargo, su sensor es un conductor metálico, existen riesgos de aislamiento en entornos de alta tensión, y normalmente sólo puede controlar la temperatura del lado de baja tensión. Además, en la puesta en marcha del transformador o en caso de cortocircuito, las fuertes interferencias electromagnéticas pueden provocar la distorsión de la señal PT100 o una falsa alarma, y una vez dañado el sensor preincorporado, resulta extremadamente difícil sustituirlo.

3. Tecnología de vigilancia por imagen térmica infrarroja

Escaneado sin contacto de la superficie del transformador mediante una cámara térmica de infrarrojos.

Características técnicas:Ideal para controlar la temperatura de los terminales expuestos del transformador, las conexiones de las barras colectoras y la envolvente. Su limitación es que no puede penetrar la capa de fundición de resina epoxi, por lo que no puede medir la temperatura real del punto caliente en el interior del devanado. Sólo como medio auxiliar de inspección, no puede sustituir a la medición de la temperatura interna.

4. Tecnología inalámbrica de medición pasiva de la temperatura (RFID/SAW)

Transmisión de datos de temperatura mediante señales de radiofrecuencia, sensor montado en regleta o superficie.

Características técnicas:Resuelve el problema del molesto cableado y es adecuado para la transformación del punto de conexión externo del antiguo transformador. Sin embargo, debido a que el propio transformador es una enorme fuente de interferencias electromagnéticas, la señal inalámbrica es muy fácil de ser apantallada o interferida, lo que resulta en una transmisión de datos inestable. Y el sensor es grande, no se puede instalar en el estrecho conducto de aire de bobinado.

5. Tecnología de medición de la temperatura mediante rejilla de fibra óptica (FBG)

La temperatura se mide utilizando el cambio en la longitud de onda de la luz y tiene las propiedades aislantes de una fibra óptica.

Características técnicas:Aunque son resistentes a las interferencias electromagnéticas, los sensores de rejilla son extremadamente sensibles a las tensiones. La vibración mecánica inherente (50 Hz/100 Hz) que acompaña al funcionamiento de un transformador de tipo seco puede provocar fácilmente la desviación de la longitud de onda de la rejilla, con los consiguientes errores de medición. Además, las rejillas de fibra óptica son frágiles y propensas a fracturarse en el complejo entorno de instalación del transformador.

Comparación del rendimiento de 5 esquemas de supervisión para transformadores de tipo seco

Conclusión y recomendaciones de selección

Para transformadores de tipo seco, especialmente para niveles de tensión de 35 kV y superiores o para centros de datos y emplazamientos ferroviarios en los que la fiabilidad del suministro eléctrico es muy importante.Termometría de fibra óptica fluorescenteEs la mejor solución de actualización para sustituir a la tradicional PT100. No sólo resuelve el punto débil de la industria que el lado de alta tensión no puede medir directamente la temperatura, sino que también garantiza la precisión de los datos en un entorno electromagnético fuerte.

Para soluciones personalizadas de medición de temperatura por fibra óptica para transformadores de tipo seco, consulte a: Fuzhou InnoTech.