Transformadores

Introducción
Conociendo ya suficientemente la importancia de los transformadores en los sistemas eléctricos de potencia. Desde el punto de vista de su explotación, la protección de estas máquinas frente a fallos, tanto externos como internos resulta vital, debido al coste de los transformadores, especialmente aquellos de gran potencia, unido a los elevados costes asociados a las pérdidas deproducción debidas a la ausencia de alimentación eléctrica en la industria
Antes de comenzar a analizar los distintos tipos de fallos que se producen en los transformadores por su calentamiento, junto con los mecanismos de protección que pueden ser utilizados para eliminar los efectos de dichos fallos sobre la máquina.
Desde el punto de vista conceptual, las averías en los transformadores sonproducidas por fallos que se originan mayormente por su calentamiento, tanto en el interior como en el exterior de la máquina.
1 - Planteamiento General del Problema
Uno de los factores que más afectan la vida de los aislamientos, es la temperatura de operación de las máquinas eléctricas, esta temperatura está producida principalmente por las pérdidas y en el caso específico de los transformadores,durante su operación, estas pérdidas están localizadas en los siguientes elementos principales:
El núcleo o circuito magnético, aquí las pérdidas son producidas por el efecto de histéresis y las corrientes circulantes en las laminaciones, son dependientes de la inducción, es decir, que influye el voltaje de operación.
Los devanados, aquí las pérdidas se deben principalmente al efecto joule y enmenos medida por corrientes de Foucault, estas pérdidas en los devanados son dependientes de la carga en el transformador.
Se presentan también pérdidas en las uniones o conexiones que se conocen también como “puntos calientes” así como en los cambiadores de derivaciones.
Todas estas pérdidas producen calentamiento en los transformadores, y se debe limitar este calentamiento a valores que noresultan peligrosos para los aislamientos, por medio de la aplicación de distintos medios de enfriamiento que desarrollaremos más adelante.
2 - Sistema de refrigeración de los transformadores
Al igual que en todas las demás máquinas eléctricas, las pérdidas por dispersión en el núcleo y en los devanados del transformador durante su funcionamiento se convierten en energía térmica y calientan laspartes correspondientes del transformador. Bajo el efecto de los gradientes térmicos el calor se dirige desde el lugar de su origen hacia los sitios en los que puede ser transferido al medio refrigerante, o sea, al aire o agua, según el método de refrigeración del transformador. La difusión del calor transcurre de la misma forma que en las máquinas eléctricas, es decir, por radiación y convección. Lacapacidad de carga de un transformador está limitada por la temperatura máxima admisible en el interior de los arrollamientos y en el fluido refrigerante.
Un valor excesivo de la temperatura de los arrollamientos provoca la carbonización lenta de los aislamientos en contacto con el cobre; por otra parte, el aceite calentado mucho tiempo por encima de ciertos límites, se descompone formandosobre los arrollamientos, depósitos de reacción ácida, que impiden la evacuación del calor y elevan extraordinariamente la temperatura interior del transformador. Por todas estas razones, se han establecido normas nacionales e incluso internacionales para fijar los calentamientos admisibles en los arrollamientos y en los fluidos refrigerantes.
Los transformadores están por lo general enfriados poraire o aceite y cualquier método de enfriamiento empleado debe ser capaz de mantener una temperatura de operación suficientemente baja y prevenir “puntos clientes” en cualquier parte del transformador. El aceite se considera uno de los mejores medios de refrigeración que tiene además buenas propiedades dieléctricas
La selección del método de enfriamiento de un transformador es muy importante, ya...