Monitoreo y analítica para transformadores de energía

25-Jul-2017

El monitoreo de los transformadores es una solución ideal para optimizar la vida útil de los dispositivos y así mismo reducir costos de operación

Actualmente los sistemas eléctricos de potencia son posibles gracias al trabajo de los transformadores, aquellos dispositivos que convierten la tensión de una corriente eléctrica alterna sin modificar su potencia, para que fluyan de una tensión a otra, transmitiéndolas a grandes distancias.

Sin embargo, dada a la liberación del mercado energético, los transformadores y todos los sistemas eléctricos en general, están operando en situaciones de estrés, por eso se está sacando el mayor provecho estos sistemas emitiendo la mayor cantidad de potencia posible, lo cual lleva a operaciones de sobre carga en este tipo de elementos.

Sumado a esto, cerca del 70% del parque de transformadores a nivel mundial, se encuentra cercano al fin de su vida útil, lo cual hace que cualquier condición de sobrecarga sea mucho más peligrosa que en un transformador que no presente deterioro en su vida útil.

Tipos de transformadores

Dependiendo de la aplicación para la cual se vayan a utilizar hay diferentes tipos de transformadores, entre los más relevantes están:

  • Transformador de distribución: Transformadores de potencias iguales o inferiores a 500 kVA. Su aplicación es principalmente para alimentar a residencias, edificios o centros comerciales.
  • Auto-transformadores: Se usan normalmente para conectar dos sistemas de transmisión, frecuentemente con un devanado terciario.
  • Transformador de potencia: Reduce las tensiones de la potencia que fluye a través de los niveles más apropiados para las diferentes aplicaciones que se van presentando en el sistema.

Partes constructivas del transformador

Los componentes de un transformador se pueden agrupar en: la parte activa y la pasiva. La primera está conformada por los elementos que están en contacto directo con el flujo de energía, como: devanados, el núcleo transformador, bushings (conexión del transformador a la red eléctrica) y el cambiador de taps bajo carga.

Por el contrario la parte pasiva, esta compuesta por los accesorios que no están en contacto directo con la energía eléctrica que fluye a través del dispositivo; el conservador de aceite, el transformador, el tanque, que cumple una doble función como aislante la parte activa del transformador de la carcasa metálica y sirve también como un agente refrigerante, entre otros.

Porcentaje de fallas de los transformadores

Transformador

Ilustración 1

Como se muestra en la ilustración 1, la principal fuente de fallas en el dispositivo es el cambiador de taps bajo carga con un 35% de ocurrencia, esto se debe a que es un punto de conexión que tiene un movimiento mecánico y por ende, presenta mucho más desgaste que el resto de piezas.

Otro 30% de las fallas corresponden al tanque, éste está inmerso en la parte activa del transformador, así que las fallas se deben principalmente al deterioro del aislamiento del mismo y otro 15% corresponde a fallas en los bujes.

¿Por qué monitorear los transformadores?

Por todo lo anterior, podemos indicar que los transformadores son elementos fundamentales en todo el proceso de generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica, así que el fallo de uno solo de estos equipos puede representar la pérdida de suministro de energía para cientos de usuarios, lo que se traduce en una pérdida de recursos importantes.

El objetivo del monitoreo es garantizar que estas fallas se puedan evitar con la mayor probabilidad y garantizar que los transformadores presenten un desgaste de su vida útil apropiado.

Ventajas económicas

Monitorear el trabajo de estos elementos pude reflejarse en importantes beneficios operativos como lo es la reducción en frecuencia y duración de apagones, así mismo, mejorar de la vida útil del transformador.

Adicionalmente se puede evidenciar reducción de costos en:

  1. Operación: A través del monitoreo de la condición de operación del transformador podemos mejorar su eficiencia, pues si sabe qué tan sobrecargado se encuentra el dispositivo, se puede tomar decisiones oportunas de reubicación, repotenciación de las mismas redes, todo con el fin de mejorar las condiciones de cargabilidad.
  2. Mantenimiento. Al conocer a tiempo las posibles fallas que se puedan presentar, es posible determinar si se requiere de un mantenimiento correctivo o preventivo y así poder operar el sistema eléctrico mitigando la ocurrencia de estas fallas.
  3. Reemplazos: Se reduce también la sustitución de los transformadores que hayan fallado por transformadores nuevos. Este costo de reemplazo implica hacer una subestación, un circuito, un ramal de un sistema eléctrico, que probablemente quede sin servicio durante el periodo que demore el montaje del nuevo transformador.
  4. Reducción de la huella de carbono: El monitoreo permite operar el sistema de forma eficiente, por ello se consume menor energía, lo cual implica una reducción de estas emanaciones de los kWh.

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