¿Cómo medir la temperatura del aceite del transformador?

La vida útil de un transformador depende de la temperatura de su bobinado, la cual influye decisivamente en el material aislante. Cuando la temperatura del aislamiento del bobinado del transformador se encuentra dentro del rango de temperatura del aceite del transformador, entre 80 y 130 °C, la tasa de envejecimiento del aislamiento se duplica por cada aumento de 6 °C en la temperatura; es decir, la vida útil del aislamiento se reduce a la mitad, lo que se conoce como la "regla de los seis grados" del envejecimiento del aislamiento.

Durante el funcionamiento del transformador, generalmente se estipula que 85 °C es el límite de la temperatura del aceite superior. En la zona de Dongying, cuando la temperatura del aceite superior supera los 80 °C, se emitirán las señales de alarma "Alarma de alta temperatura del aceite del transformador principal XX" y "Advertencia de alta temperatura del aceite del transformador principal XX".

La temperatura de los transformadores sumergidos en aceite, tanto del aceite como del bobinado, se puede medir con un termómetro insertado en el aceite en la parte superior de la carcasa. Esto permite monitorizar la temperatura general del transformador. Dado que los bobinados del transformador pueden generar calor adicional durante su funcionamiento, suelen alcanzar una temperatura superior a la del aceite. El punto más caliente dentro del transformador, conocido como punto caliente, es un factor clave para predecir el envejecimiento del aislamiento. Este punto caliente suele estar ubicado cerca de los extremos de los bobinados, pero es difícil de medir con precisión. Para monitorizar esta temperatura interna, se suele utilizar un indicador de temperatura del bobinado. Por lo tanto, la mayoría de los transformadores sumergidos en aceite están equipados con un termómetro tanto para el aceite como para el bobinado.

La aguja negra del termómetro indica la temperatura de funcionamiento real, y la aguja roja indica la temperatura límite superior de alarma configurada. Cuando la temperatura del aceite de la capa superior del transformador supera este valor, se activa la alarma, las dos agujas chocan para establecer un contacto eléctrico y se emite una señal de alarma, y ​​la aguja roja se eleva. Cuando la temperatura del aceite supera la temperatura máxima durante el funcionamiento, la aguja negra impulsa la aguja roja. La aguja gira, y en ese momento la aguja roja indica la temperatura máxima alcanzada durante el funcionamiento.

La temperatura del devanado en un transformador puede considerarse como la superposición de la temperatura del aceite de la capa superior del transformador y el aumento de temperatura del devanado con respecto al aceite. Generalmente, se añade la corriente de carga del transformador basándose en el sistema de medición de la temperatura del aceite, y se simula el aumento de temperatura del devanado con respecto al aceite mediante un método de simulación térmica, para obtener finalmente el indicador de temperatura del devanado del transformador. El diagrama esquemático del método de implementación específico se muestra en la siguiente figura.

La temperatura Tw del devanado del transformador sumergido en aceite puede ser equivalente a:

Tw=T0+k*△Dos

En la fórmula, T0 es la temperatura del aceite de la capa superior del transformador, △Two es la diferencia de temperatura del aceite de cobre, obtenida mediante simulación térmica, k es el coeficiente térmico, que está relacionado con la capacidad del transformador, la estructura del bobinado, etc. El aumento de temperatura del bobinado al aceite △Two depende del flujo del bobinado y la corriente que pasa por él.

El sistema de medición se compone principalmente de un módulo de detección de temperatura, un circuito de compensación de medición de temperatura del devanado del transformador y un sensor. Tanto el circuito de compensación de medición de temperatura como el sensor de temperatura del devanado del transformador se encuentran dentro del módulo de detección de temperatura, el cual se sumerge en el aceite superior del transformador para medir su temperatura. El sensor consta de dos partes: el sensor de temperatura, conectado al medidor mecánico de temperatura del devanado del transformador, cuyo valor se refleja en la lectura de la placa indicadora; y la resistencia térmica Pt100, cuyo valor varía con la temperatura, cuyo valor se utiliza para enviar datos al sistema de monitoreo informático.

La información sobre la temperatura del aceite se transmite al centro de control mediante el método de conexión que se muestra en la figura siguiente para permitir la monitorización en tiempo real de la temperatura del aceite superior y de la temperatura del bobinado.

1. ¿Cómo determinar si el cambio de temperatura del transformador es normal o anormal?

Durante el funcionamiento del transformador, las pérdidas de energía en el núcleo de hierro y los devanados se convierten en calor. Esto provoca un aumento de la temperatura en diversas partes del transformador, que luego se disipa por radiación y conducción. Una vez que se alcanza un equilibrio entre la generación y la disipación de calor, la temperatura se estabiliza en cada componente. La cantidad de pérdidas en el núcleo de hierro se mantiene constante, mientras que las pérdidas en el cobre varían según la carga. Para evaluar el rendimiento del transformador, registre la temperatura externa, la temperatura del aceite superior, la carga y el nivel de aceite durante la inspección. Estos valores se pueden comparar con lecturas anteriores para determinar si el transformador funciona correctamente.

Si la temperatura del aceite supera los 10 °C respecto a lo normal en las mismas circunstancias, o si la temperatura sigue aumentando sin que cambie la carga y el sistema de refrigeración funciona correctamente, esto indica un problema interno en el transformador. Es importante comprobar si el termómetro presenta errores o fallos. El aislamiento principal de la mayoría de los transformadores (conocido como aislamiento de clase A) es de papel y puede soportar temperaturas de hasta 105 °C. Normalmente, la temperatura del bobinado será entre 10 y 15 °C superior a la temperatura de la superficie del aceite. Por ejemplo, si la superficie del aceite marca 85 °C, se espera una temperatura del bobinado de entre 95 y 100 °C.

2. Causas de la temperatura anormal del transformador

① Temperatura anormal causada por una falla interna

Si un transformador presenta fallas internas, como cortocircuitos entre espiras o capas, pueden surgir diversos problemas. La bobina se descargará hacia la carcasa, provocando calentamiento en las uniones internas de los conductores. Además, la conexión a tierra multipunto del núcleo de hierro puede aumentar las corrientes parásitas y causar sobrecalentamiento. En algunos casos, el flujo de fuga puede formar un bucle con el depósito de aceite de hierro y provocar una acumulación de calor. Si otros factores causan temperaturas anormales en el transformador, puede activarse la protección de gas o diferencial. En casos graves, puede ser necesario inyectar aceite en la tubería antideflagrante o en la válvula de alivio de presión. En esta situación, es recomendable detener e inspeccionar el transformador.

②La temperatura anormal causada por el funcionamiento anormal del enfriador.

Temperatura anormal causada por un funcionamiento anómalo o una falla del enfriador, como la parada de la bomba sumergible, un ventilador dañado, la obstrucción de las tuberías de refrigeración, una baja eficiencia de refrigeración o la falla de la válvula del radiador. El sistema de refrigeración debe recibir mantenimiento y purgarse a tiempo, o bien, debe instalarse un enfriador de respaldo; de lo contrario, debe ajustarse la carga del transformador.

③ Si el indicador de temperatura presenta errores o la indicación falla, se debe reemplazar el termómetro.