Sobrecalentamiento de transformadores ONAN de subestación: comprobaciones del flujo de aire, el nivel de aceite y la carga

Sobrecalentamiento de transformadores ONAN de subestación: comprobaciones del flujo de aire, el nivel de aceite y la carga

Cuando un transformador de potencia ONAN de una subestación funciona a una temperatura superior a la esperada, los equipos de mantenimiento deben realizar una inspección sistemática, en lugar de asumir de inmediato que existe una falla interna. La circulación de aire restringida alrededor de los radiadores, un nivel de aceite fuera del rango ajustado a la temperatura o una carga sostenida por encima de los límites nominales pueden perjudicar la refrigeración por circulación natural de aceite y aire. Conviene empezar comparando las lecturas de temperatura con las condiciones de funcionamiento y, después, inspeccionar de forma segura la ventilación y el nivel de aceite antes de revisar las tendencias de carga. Siga en todo momento los procedimientos de seguridad del sitio y las indicaciones del fabricante, y notifique de inmediato la situación si el sobrecalentamiento va acompañado de alarmas, fugas o ruidos anormales.

La refrigeración ONAN no dispone de ventiladores ni bombas que compensen unas condiciones de instalación deficientes. El calor pasa de los devanados al aceite; la circulación natural del aceite lo transporta hacia las superficies de refrigeración, y el aire circundante lo disipa. Una obstrucción en cualquier punto de este recorrido puede elevar la temperatura de funcionamiento sin que exista una falla eléctrica dentro del transformador.

Determine si la temperatura es anormal

Una lectura elevada no es significativa sin conocer el contexto. Registre la temperatura del aceite en la parte superior, la indicación de temperatura de los devanados si está disponible, la temperatura ambiente cerca de la entrada de aire de refrigeración, las corrientes de fase y la hora de la observación. Incluya los cambios de carga recientes y el tiempo que el transformador ha estado funcionando en esas condiciones. La temperatura del aceite responde lentamente, por lo que una lectura tomada justo después de detener la producción todavía puede reflejar el período de funcionamiento anterior.

Compare las mediciones con la placa de características, los límites de funcionamiento aprobados, los ajustes de alarma y la documentación del fabricante. No existe un único límite de temperatura adecuado para todos los transformadores ONAN. El diseño del aislamiento, el aumento de temperatura especificado, las condiciones de instalación y el historial de carga son factores relevantes. Cuando corresponda, IEC 60076-7 o IEEE C57.91 pueden servir de apoyo para evaluar la carga, pero ninguno sustituye las instrucciones específicas del equipo.

Antes de atribuir el problema al equipo, compruebe también la medición. Un indicador de temperatura de los devanados puede representar un modelo térmico en lugar de medir directamente el punto más caliente del devanado. Compare los instrumentos locales con las lecturas remotas y compruebe si hay saltos inverosímiles o una aguja atascada. La inspección por infrarrojos puede ayudar a detectar un calentamiento desigual, pero la emisividad de la superficie y los reflejos afectan a la precisión; una lectura de la superficie del tanque no mide la temperatura interna del aceite.

Considere la presencia de humo, la activación del dispositivo de alivio de presión, las alarmas de protección por gas, un aumento rápido e inexplicable de la temperatura o una fuga importante como condiciones que requieren una notificación inmediata. Siga el procedimiento de operación de emergencia en lugar de continuar con la resolución de problemas rutinaria. No restablezca las protecciones ni vuelva a energizar repetidamente el transformador solo para comprobar si la condición reaparece.

Inspeccione la trayectoria del aire, no solo la superficie del radiador

Una instalación ONAN necesita espacio para que el aire más frío llegue a las superficies de refrigeración inferiores y el aire más caliente salga por la parte superior. Un radiador puede parecer limpio mientras el recinto circundante retiene aire caliente. En una subestación interior, compruebe si las rejillas de entrada están obstruidas, las aberturas de salida están bloqueadas o la ventilación del edificio hace recircular aire caliente hacia el transformador.

En equipos exteriores, busque vegetación, materiales almacenados, pantallas provisionales y estructuras cercanas que reduzcan la distancia libre especificada. Preste especial atención a las barreras o envolventes acústicas instaladas recientemente si el sobrecalentamiento comenzó tras modificaciones en el sitio. No dé por sentado que una distancia suficiente para el acceso eléctrico también proporciona el espacio de refrigeración adecuado.

Inspeccione los conductos del radiador para detectar acumulación de polvo, hojas, depósitos aceitosos o aletas dañadas. Observe desde las posiciones permitidas y mantenga las distancias de seguridad eléctrica. La limpieza, la inspección de cerca y los trabajos en torno a equipos energizados requieren los procedimientos aplicables de aislamiento y control de trabajo. Evite el lavado a presión, que podría dañar los recubrimientos o introducir agua en los componentes eléctricos.

Las temperaturas desiguales de los radiadores pueden ayudar a acotar la investigación. Con una carga estable, un banco de radiadores completo que permanece inesperadamente frío mientras el tanque está caliente puede indicar una circulación de aceite restringida o una válvula que quedó cerrada tras el mantenimiento. Sin embargo, las diferencias de temperatura por sí solas no son concluyentes: la carga, la luz solar, el viento y las condiciones de medición pueden distorsionar el patrón. Confirme la configuración prevista de las válvulas consultando los planos y los registros de servicio; su operación debe seguir el procedimiento del fabricante y los controles de trabajo autorizados.

No convierta un ventilador improvisado en una reparación permanente. El flujo de aire forzado provisional puede modificar la temperatura observada, pero no establece un valor nominal del transformador superior al aprobado. Si la instalación no puede disipar el calor con el régimen ONAN especificado, corrija la ventilación o solicite una evaluación de refrigeración realizada por ingeniería.

Interprete el nivel de aceite teniendo en cuenta la temperatura y el diseño del tanque

El aceite se expande al calentarse, por lo que un nivel «por debajo de la mitad del indicador» no implica automáticamente una falla. Compruebe el nivel indicado con respecto a la referencia de temperatura o la curva de nivel del fabricante, utilizando el método prescrito para medir la temperatura. Es normal que un transformador frío indique un nivel inferior al de la misma unidad después de varias horas de funcionamiento.

Identifique la configuración del tanque antes de interpretar la indicación. Los transformadores con conservador y los diseños de tanque sellado no utilizan los mismos procedimientos de comprobación. Si el conservador tiene una bolsa o un diafragma, su estado y los accesorios asociados también pueden influir en el diagnóstico. Nunca abra un punto de llenado, una purga ni una conexión de presión para comprobar el nivel en un transformador energizado o presurizado.

Busque indicios que expliquen una lectura realmente baja: juntas húmedas, conexiones de radiadores, accesorios de drenaje o manchas de aceite debajo del tanque. Revise los registros recientes de transporte, tratamiento del aceite y mantenimiento. Si la indicación del medidor no coincide con otras evidencias, es posible que el mecanismo esté atascado o que el instrumento tenga una falla, pero debe verificarse mediante el procedimiento de inspección aprobado.

Un nivel de aceite bajo confirmado puede comprometer el aislamiento y la circulación, según el diseño y la gravedad de la situación. Rellenar aceite no constituye un diagnóstico. Determine la causa, verifique la especificación y compatibilidad del aceite requeridas y siga el proceso prescrito de llenado, eliminación de aire, pruebas y puesta en servicio. El exceso de llenado tampoco es deseable, ya que reduce el espacio de expansión previsto en el diseño.

Revise el historial de carga, no solo una lectura actual

Un transformador que se encuentra caliente durante un turno tranquilo puede haber soportado un pico de carga prolongado con anterioridad. Obtenga una tendencia de carga que abarque el período de calentamiento y enfriamiento, preferiblemente junto con las tendencias de temperatura y temperatura ambiente. Compruebe el régimen de refrigeración real indicado en la placa de características. Si se muestran varios regímenes, no considere disponible la capacidad ONAN cuando dependa de otro modo de refrigeración.

Evalúe la potencia aparente y las corrientes de fase, no solo los kilovatios facturados. Un factor de potencia bajo puede aumentar la corriente para la misma potencia útil, mientras que un desequilibrio de fases puede hacer que un devanado soporte una carga mayor de la que sugiere la demanda total. Si la carga está dominada por variadores de velocidad, rectificadores o equipos de carga, evalúe los armónicos con instrumentos adecuados. Las pérdidas relacionadas con los armónicos no se pueden valorar de forma fiable a partir de una simple tendencia de kW.

• Compruebe si los equipos nuevos han prolongado el período de carga máxima, en lugar de limitarse a aumentar su valor máximo.
• Compare las corrientes de fase con los límites aplicables y revise los registros de tensión y posición de las tomas.
• Confirme que las relaciones de los medidores y las marcas de tiempo sean correctas antes de correlacionar los datos de carga y temperatura.
• Evalúe las sobrecargas repetidas junto con las condiciones ambientales y el historial térmico; un evento breve aceptable no justifica operar habitualmente con sobrecarga.

Si la temperatura desciende tras una reducción de carga autorizada, es un dato útil, pero no demuestra que el sistema de refrigeración esté en buen estado. Un radiador obstruido también puede enfriarse cuando disminuyen las pérdidas. La comparación más sólida consiste en evaluar el rendimiento del transformador con niveles de carga y condiciones ambientales similares, antes y después de una corrección verificada.

Cuándo conviene considerar la reducción de picos

Si la inspección confirma que el transformador está en condiciones de servicio, pero los picos de demanda recurrentes ponen a prueba su capacidad térmica, puede ser conveniente evaluar la programación de cargas o el almacenamiento de energía. El sistema de almacenamiento de energía comercial e industrial de 125 kW/261 kWh de Jinshida Electric ofrece una posible opción para reducir los picos en instalaciones como plantas de fabricación y estaciones de carga de vehículos eléctricos. Su batería integrada, PCS, BMS y EMS permiten coordinar la carga y la descarga.

La consideración clave es el punto de conexión. La descarga debe reducir la potencia que atraviesa el transformador afectado y la carga no debe generar otra sobrecarga. Los valores nominales de potencia y energía indicados no garantizan que se cubra todo el pico de una instalación; es necesario calcular la energía utilizable, las pérdidas de conversión, las reservas requeridas y la duración de la descarga. El almacenamiento es una medida de gestión de la demanda, no una solución para un nivel de aceite bajo, una refrigeración obstruida o una falla interna.

Si las comprobaciones básicas no explican el calentamiento

Un sobrecalentamiento persistente con un flujo de aire adecuado, el nivel de aceite correcto y una carga aceptable requiere una investigación más exhaustiva. Según los síntomas, esta puede incluir pruebas de calidad del aceite, análisis de gases disueltos, comprobaciones de conexiones de alta resistencia y una evaluación de la circulación interna o del estado de los devanados. La selección de las pruebas debe basarse en el historial del transformador y las indicaciones de protección, en lugar de aplicar una lista estándar sin criterio.

Un terminal localizado caliente no es lo mismo que una temperatura del aceite en la parte superior uniformemente elevada. Del mismo modo, un cambio repentino tras el mantenimiento requiere una investigación distinta a la de un deterioro gradual a lo largo de varias temporadas. Conserve los datos de tendencias y fotografíe las evidencias accesibles antes de que los trabajos correctivos alteren la situación. No puentee ninguna función de protección para recopilar un registro de funcionamiento más prolongado.

Para solicitar asistencia al fabricante, envíe conjuntamente el número de serie, los datos de la placa de características, fotografías de la instalación, las tendencias de temperatura y carga, el historial de alarmas y los registros recientes de mantenimiento. El enfoque de Jinshida Electric Power Technology Co., Ltd. en equipos de transmisión y distribución de energía hace que la revisión técnica específica del equipo sea una parte natural de la asistencia. Contar con evidencias útiles permite al fabricante evaluar la configuración real, en lugar de trabajar a partir de una descripción como «el transformador está caliente».

Una vez realizada la corrección, verifique el rendimiento durante un período de funcionamiento representativo. Registre las condiciones revisadas, confirme que las alarmas y las protecciones sigan activas y compare la respuesta de temperatura con una carga similar. Cerrar el trabajo porque una lectura ha bajado es prematuro; ciérrelo cuando la causa esté documentada y se haya demostrado un funcionamiento estable dentro de los límites aprobados.