Transformadores

Especificación, control de calidad, comportamiento y fallas sistemáticas en transformadores MT/BT

Ing. Industrial op. Electrico Luis García, U.T.E, Ing. Industrial op. Electrica Virginia Mansilla, U.T.E., Ing. Industrial Mecánico Juan Carlos Pertusso, U.T.E. e Ing. Electricista Leonardo Sosa

Resumen— En el trabajo se exponen los aspectos técnicos relacionados con la experiencia adquirida en los últimos años en el área Distribución de UTE, en cuanto a monitoreo de fallas juveniles de transformadores y las acciones preventivas impulsadas.

Si bien el desarrollo de estudios sistemáticos sólo es posible en una empresa distribuidora, las conclusiones y recomendaciones son extrapolables a cualquier instalación particular.

El desarrollo se centra en el análisis de diversas fallas sistemáticas ocurridas, mostrando los siguientes aspectos:

Cómo fue posible detectar fallas sistemáticas.

Cómo se verificó cuales transformadores podían ser susceptibles de tener la falla sistemática.

Cómo se corrigieron los defectos.

Qué acciones preventivas se encararon para minimizar la posibilidad de ocurrencia futura de este tipo de fallas.

Las conclusiones destacan la importancia de los ensayos (prototipo, rutina y recepción) para la verificación de la calidad, así como también las modificaciones realizadas en las normas de UTE de la familia N.MA45, a los efectos de minimizar la posibilidad de ocurrencia de los defectos mencionados.

Finalmente y como recomendaciones se destacan los aspectos

vinculados a una correcta especificación y un adecuado control de calidad.

Indice de términos--. Transformadores, fallas, calidad.

I. NOMENCLATURA

Media Tensión (MT): corresponde a tensiones máximas de servicio mayores a 1kV y menores o iguales a 72,5kV.

II. INTRODUCCIÓN

TE Distribución cuenta actualmente con más de 39.000 kilómetros de línea de media tensión., que abarcan un

total de 1:223.981 clientes distribuidos en todo el territorio nacional.

UTE compra transformadores de distribución, por un monto aproximado de U$S 5.000.000 anuales, siendo los mismos destinados a obras nuevas, reposición y mejoras.

La cantidad de transformadores MT/BT instalados en las

redes de Distribución es 38.744, de los cuales más del 70% de los mismos están ubicados en subestaciones aéreas y son de

potencias menores o iguales a 50 kVA. La edad media de los transformadores instalados es de 12 años.

Los costos de fallas de los transformadores, que incluyen los costos de energía no vendida y los costos de reposición (transporte, montaje y gestión), son muy variables en función de la potencia del transformador, y pueden variar entre un 10% (transformadores grandes) y un 33% (transformadores chicos) del precio del transformador. A modo de ejemplo, para un

100 kVA los costos son los siguientes: transformador U$S

3.700, energía no vendida U$S 446, costo de reposición U$S

328.

III. HACIA LA SISTEMATIZACIÓN

En función de los altos costos relacionados con las fallas de transformadores (más de U$S 1.000.000 anuales) es que en el año 2000 se adoptó una decisión estratégica de implementar un plan de mejora en la confiabilidad de los transformadores MT/BT. Este plan comenzó sistematizando el registro de información necesaria para analizar las principales causas de falla y monitorear el comportamiento de las mismas. A tales efectos se implementó una planilla tipo, de modo de recabar información sistemática proveniente de las unidades usuarias.

La información recabada incluye datos de la ubicación (número de subestación, tipo aérea o de piso, etc.), datos del transformador (marca, potencia, edad, número de serie, etc), datos de la instalación (fusibles, descargadores, puesta a tierra, etc), datos de la falla en el transformador (bobina quemada, resistencia de aislamiento baja, etc.) y datos de origen probable de la falla (rayos, sobrecarga, problema interno, etc.).

Por otro lado, dentro del procedimiento de reclamo de un transformador en garantía, se realiza la investigación de la falla en conjunto con el fabricante, lo cual incluye el desencubado del transformador.

A su vez los Talleres de UTE poseen estadísticas de las fallas detectadas en los transformadores, lo cual permite determinar algunos orígenes de las fallas con mayor precisión.

IV. ESTADÍSTICAS DE FALLAS

Los resultados de las estadísticas de fallas que se obtuvieron permitieron detectar importantes conclusiones, las cuales se pueden separar en dos puntos:

A. Confirmación de estadísticas internacionales

Los transformadores chicos, ubicados en subestaciones aéreas y en líneas rurales poseen tasas de fallas superiores que el promedio, mientras que los de potencia mayores ubicados en subestaciones de piso tienen una falla sustancialmente menor.

La tasa de falla de los transformadores en función del tiempo de instalación, presenta una alta mortalidad infantil y luego una tasa de fallas constante en el tiempo (presenta solamente el pico inicial de la curva tipo “bañera”).

Las fallas detectadas en los transformadores se tuvieron mayoritariamente en los bobinados de media tensión (40%), bobinados de baja tensión (5%) o en ambos bobinados (17%)

B. Información particular de UTE

La tasa de falla de UTE para los transformadores de potencia al inicio del plan era del orden de la tasa media de fallas a nivel internacional (aéreos 2.6% y de piso 0.7%, CIER, 1990)

La cantidad de transformadores que tienen algún riesgo potencial en cuanto a su instalación (descargador faltante o roto, sin fusibles en media o baja tensión, sin adecuada puesta a tierra) es del orden del 10%. Constatación de fallas sistemáticas en partidas de varios fabricantes de transformadores, mediante el monitoreo continuo de tasas de fallas. A los efectos ilustrativos se presentarán dos casos identificados como T1 y T2. En el caso T1 se detectó una alta tasa de fallas en transformadores de potencias grandes (mayores a 100 kVA), del orden de 4 veces la tasa media de fallas de UTE. En el caso T2 se detectó una alta tasa de fallas en transformadores de potencias chicas (menores o iguales a 100 kVA), del orden de 2 veces la tasa media de fallas de UTE.

V. IDENTIFICACIÓN Y CORRECCIÓN DE DEFECTOS

A. Fallas potenciales en transformadores chicos

A efectos de mejorar las condiciones de instalación de los transformadores en general se realizó un procedimiento interno de obligado cumplimiento, el cual indicaba las tareas de mantenimiento preventivo a realizar en transformadores, toda vez que ocurriera alguno de los siguientes disparadores:

Reiteradas incidencias por fusibles de media tensión quemados o por descargadores fallados (en especial en puntas de línea)

Necesidad de cambio de transformador.

Corte programado que involucre a toda la subestación.

Los puntos más relevantes que se establecieron en el

mencionado procedimiento de mantenimiento preventivo fueron los siguientes:

Descargadores:

o Revisión visual del estado y de la conexión. o Ubicación del descargador (mediante soportes adecuados) sobre la cuba de los

transformadores. Protecciones de la subestación

o Verificación de las protecciones de MT y

BT (que cuente con el tipo y calibre normalizado según la tensión y potencia).

Conexión a tierra:

o Directas y en buen estado.

o Valor de puesta a tierra menores a 10 Ω. Líneas aéreas de baja tensión:

o Verificar la no existencia de posibilidad de cortocircuito accidental.

Parte externa del transformador:

o Inspección visual de aisladores, pérdidas de aceite y cuba.

Toma de carga

B. Fallas sistemáticas en transformadores marca T1

Habiéndose detectado una alta tasa de fallas en transformadores de potencias mayores a 100 kVA se procedió al estudio más detallado de la información llegando a las siguientes conclusiones:

Problemas sistemáticos en los transformadores que no se limitaban a un lote determinado de fabricación. Varias fallas ocurridas en el momento de la energización del transformador.

Muchas fallas detectadas en los ensayos previos al montaje e incluso en transformadores ubicados en los almacenes de UTE (resistencia de aislamiento muy baja o cero, conmutador trancado o suelto).

Teniendo en cuenta la necesidad de determinar las causas concretas de las fallas sistemáticas, se procede a realizar varias inspecciones internas de transformadores (desencubado).

Durante la apertura de los transformadores se encontraron

los siguientes problemas sistemáticos que son básicamente de fabricación:

Sujeción de la parte activa a la tapa no adecuada (parte activa floja o suelta, sin contratuerca) que ocasionan movimientos de la parte activa.

Altura de la parte activa diferente a la altura interior de la cuba, de modo que la parte activa no queda apoyada

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