¿Se puede cambiar la posición de toma de un transformador de 35 kV mientras está energizado?

Una lectura de tensión se está desviando del rango de operación preferido, la producción está en marcha y apagar el transformador interrumpiría las operaciones del sitio. ¿Se puede cambiar la posición de toma de un transformador de 35 kV mientras está energizado? Solo si cuenta con un cambiador de tomas en carga diseñado para operar energizado y si el cambio propuesto está permitido por las instrucciones del fabricante y los procedimientos operativos del sitio.

En un transformador de 35 kV equipado con un cambiador de tomas sin carga, la respuesta es no, incluso si se ha desconectado la carga secundaria. La tensión nominal por sí sola no determina si se permite cambiar las tomas mientras el transformador está energizado. Lo que importa es el equipo de cambio de tomas instalado, su estado y la configuración operativa del transformador.

Conviene verificar esta distinción antes de que alguien tome una manivela o emita una orden remota. Confundir los dos tipos de cambiadores de tomas puede convertir un ajuste rutinario de tensión en una falla interna, daños en el equipo o lesiones graves.

El factor determinante es el cambiador de tomas, no los «35 kV»

Los transformadores ajustan su relación de tensión seleccionando distintos puntos de conexión de los devanados, llamados tomas. Sin embargo, los mecanismos usados para seleccionarlas no tienen todos la misma capacidad de conmutación.

El término «cambiador de tomas sin carga» requiere especial cautela. A veces se utiliza informalmente para referirse a un cambiador de tomas que requiere desenergización, pero puede dar la impresión de que basta con abrir el interruptor secundario. La ausencia de carga y la ausencia de tensión son condiciones diferentes. Utilice la definición del fabricante en lugar de basarse en terminología informal.

Por qué no se puede accionar un cambiador de tomas sin carga mientras está energizado

Un cambiador de tomas que requiere desenergización está diseñado para seleccionar una conexión del devanado cuando el transformador está eléctricamente aislado y es seguro trabajar en él. No cuenta con el sistema de conmutación necesario para gestionar una transición energizada entre tomas.

Mover sus contactos mientras hay tensión puede interrumpir la corriente o crear una conexión involuntaria entre secciones del devanado. Según el diseño y el movimiento de los contactos, esto puede provocar arcos eléctricos, daños en los contactos, espiras en cortocircuito o una falla interna del transformador. En equipos llenos de aceite, un arco interno también puede generar gas y presión.

Abrir el interruptor secundario no elimina estos peligros. Si el primario sigue energizado, el transformador todavía tiene tensión en los devanados y consume corriente de excitación. Otras conexiones también pueden provocar alimentación inversa, especialmente en instalaciones con generadores, generación renovable, barras interconectadas o suministros auxiliares.

Tampoco considere que desconectar la alimentación del motor del cambiador de tomas equivale a aislar el transformador. La alimentación de control y el circuito eléctrico principal son cuestiones distintas. Un mecanismo inmóvil puede seguir conectado a devanados energizados.

Cómo permite el OLTC realizar ajustes con el transformador energizado

Un cambiador de tomas en carga está diseñado específicamente para pasar de una toma adyacente a otra mientras mantiene el servicio. Según su diseño, utiliza resistencias o reactores de transición, junto con una secuencia de conmutación coordinada, para gestionar la conexión temporal entre tomas. Algunos diseños interrumpen la corriente de conmutación mediante interruptores de vacío.

Esta capacidad está incorporada en el conjunto completo. No puede deducirse de la presencia de un accionamiento motorizado, un panel de control remoto o un indicador de posición numerado. Tampoco significa que cualquier intervención en el mecanismo sea segura mientras está energizado por el mero hecho de estar clasificado como OLTC.

La operación eléctrica normal desde un punto de control aprobado es distinta de abrir un gabinete de accionamiento, anular un enclavamiento, inspeccionar piezas internas o manipular manualmente un mecanismo. Estas actividades pueden requerir controles independientes de aislamiento y mantenimiento.

Para los operadores, resulta útil comparar la identificación del equipo, el mecanismo externo y el diagrama de control aprobado. La apariencia por sí sola no permite clasificar de forma fiable el cambiador de tomas.

Antes de autorizar un cambio con el transformador de 35 kV energizado

Las siguientes verificaciones ayudan a tomar una decisión operativa; no constituyen instrucciones de maniobra. La operación real debe ajustarse al manual del equipo, los procedimientos del sitio y la autorización de la autoridad eléctrica responsable.

Confirme la identificación del equipo

Verifique que el número de activo del transformador coincida con su placa de características, la placa del cambiador de tomas, los planos y el manual de operación. Compruebe que se indique explícitamente que el dispositivo instalado es un cambiador de tomas en carga. No basta con un manual genérico de un transformador similar, sobre todo si la unidad ha sido reacondicionada o se han modificado sus controles.

Verifique también el rango de tomas, el número de posiciones, el tamaño de los pasos y qué devanado tiene las tomas. Si las placas de identificación son ilegibles o los documentos presentan discrepancias, suspenda el ajuste y solicite una aclaración.

Compruebe si la operación está permitida en las condiciones actuales

Un OLTC puede ser apto para operar energizado y, aun así, no estar disponible para su uso en las condiciones actuales. Entre las verificaciones pertinentes se incluyen:

• Alarmas del transformador y del cambiador de tomas, indicaciones de protección y defectos pendientes.
• Corriente de carga y otras condiciones de operación, comparadas con los límites del fabricante.
• Estado del accionamiento, indicación de posición y cualquier señal de operación incompleta.
• Modo de control, selección local/remoto y estado de la regulación automática de tensión.
• Restricciones de mantenimiento aplicables, límites del número de operaciones o restricciones de servicio.

No se debe eludir una alarma de protección ni una indicación de posición incoherente porque haya que corregir la tensión de salida. Investigue la condición antes de continuar.

Comprenda qué hará realmente la orden de cambio de tensión

No dé por sentado que un número de toma más alto aumenta la tensión secundaria. La numeración de las tomas y el significado de «subir» o «bajar» dependen del transformador y del esquema de control.

Por ejemplo, con una tensión primaria fija y tomas en el devanado de alta tensión, seleccionar un mayor número efectivo de espiras primarias generalmente reduce la tensión secundaria. Sin embargo, un panel de control puede etiquetar las órdenes según la respuesta de la barra regulada, no según el número de espiras del devanado. La tabla de tomas aprobada y la documentación de control permiten determinarlo.

Si los transformadores funcionan en paralelo, un cambio de toma también afecta el reparto de carga y la corriente circulante. Antes de ajustar una unidad individual, deben verificarse la lógica de control en paralelo, la configuración maestro/seguidor y cualquier otro requisito de coordinación.

La tensión es baja: ¿cambiar la toma es realmente la respuesta adecuada?

Una lectura baja genera una presión comprensible para actuar con rapidez, especialmente si los motores tienen dificultades o se activan alarmas en equipos sensibles. Sin embargo, un cambio de toma corrige una relación de tensión; no repara una conexión floja, un alimentador sobrecargado, un circuito de medición defectuoso ni todos los problemas de suministro aguas arriba.

Antes de cambiar el ajuste de un transformador de 35 kV, determine si la lectura es fiable y dónde se produce la desviación de tensión. Compare los puntos de medición aprobados, evalúe si la condición afecta a todas las fases y revise la carga y las tendencias de tensión aguas arriba. Un desequilibrio repentino entre fases o un cambio abrupto de tensión requiere investigación, no una corrección automática de toma.

Considere también qué ocurrirá cuando disminuya la demanda. Aumentar la tensión durante un pico temporal puede dejar el sistema aguas abajo con una tensión demasiado alta más adelante. La regulación automática de tensión debe utilizar valores de consigna, bandas muertas y retardos adecuados para que el cambiador de tomas no responda repetidamente a fluctuaciones de corta duración.

El «caza» repetido entre posiciones es un problema del sistema o del control que debe investigarse, no un motivo para seguir emitiendo órdenes manuales.

Si el transformador tiene un cambiador de tomas que requiere desenergización

En este caso, la solución es una parada planificada, no una forma más rápida de mover el selector. El personal cualificado necesita un plan de trabajo y maniobras aprobado que contemple todas las posibles fuentes de energización y los requisitos de seguridad eléctrica del sitio.

Ese plan normalmente contempla el aislamiento de las fuentes, la prevención de la reconexión, la verificación de ausencia de tensión y la puesta a tierra según corresponda. Antes de acceder al mecanismo de cambio de tomas, deben establecerse límites de trabajo, permisos y medidas de protección adecuados. La secuencia específica depende de la instalación y no debe improvisarse a partir de un artículo general.

Una vez que el transformador se haya puesto en condiciones seguras, el ajuste debe realizarse siguiendo las instrucciones del fabricante, incluido el acoplamiento correcto y el bloqueo de la posición seleccionada. Las verificaciones necesarias antes de volver a ponerlo en servicio pueden incluir la confirmación de la posición y las pruebas eléctricas adecuadas al trabajo realizado.

Documente la posición original, la nueva posición, el motivo del ajuste y las verificaciones autorizadas para volver a poner el equipo en servicio. Un registro claro evita que el siguiente turno tenga que explicar un cambio de tensión sin saber qué se modificó.

Qué observar después de una operación autorizada del OLTC

Después de un cambio de toma permitido con el transformador energizado, confirme que el equipo haya alcanzado una posición válida y que la respuesta de tensión medida coincida con la dirección y magnitud aproximada previstas. Siga la indicación de finalización del fabricante en lugar de dar por hecho que el mecanismo ha terminado tras un tiempo de espera fijo.

Vigile la tensión pertinente, la carga, las alarmas y, en el caso de unidades en paralelo, el reparto de carga. Si el accionamiento se atasca, las indicaciones no coinciden, aparece una alarma anormal o la tensión se comporta de forma inesperada, no emita más órdenes y siga el procedimiento del sitio para operaciones anormales.

No accione repetidamente el mecanismo, fuerce una manivela ni invierta las órdenes para intentar resolver un estado incierto. Una transición incompleta requiere una evaluación específica del equipo.

Especifique el requisito de cambio de tomas antes de comprar

Para equipos de reemplazo o proyectos nuevos, «se requiere ajuste de tensión» no es una especificación completa. Indique si el ajuste debe realizarse durante el servicio, la variación de suministro prevista, el objetivo de tensión regulada y cualquier requisito de operación en paralelo. Un transformador destinado a ajustes estacionales ocasionales puede requerir una configuración distinta de la de uno que alimenta una red con variaciones frecuentes.

Jinshida Electric Power Technology Co., Ltd. desarrolla y fabrica equipos de transmisión y distribución de energía eléctrica. Al analizar una aplicación de transformador, incluya el tipo de cambiador de tomas requerido y la filosofía de control, además de la capacidad, la relación de tensión y las condiciones de instalación.

Para una aplicación de distribución independiente de 20 kV, su Transformador de distribución de potencia sumergido en aceite de 20 kV/0,4 kV responde a un requisito de conversión de tensión distinto al de una unidad de 35 kV. La capacidad de cambio de tomas debe confirmarse en la configuración especificada; ni el nombre del producto ni su construcción sumergida en aceite autorizan el ajuste con el transformador energizado.

La respuesta que debe tenerse presente en la sala de control

La posición de toma de un transformador de 35 kV solo puede cambiarse mientras está energizado si el cambiador de tomas instalado está diseñado para ese servicio y se cumplen todas las condiciones operativas aplicables. No se debe accionar con tensión un cambiador de tomas que requiere desenergización, incluso si se ha desconectado la carga secundaria.

Si no está claro qué tipo de cambiador de tomas tiene el transformador, cuál es el estado del equipo o quién está autorizado a operarlo, mantenga la posición sin cambios hasta verificarlo. La continuidad del suministro es importante, pero no a costa de convertir un problema de tensión manejable en una falla del transformador.