¿Qué son los devanados del transformador? & Su función principal?

Tipos comunes de fallas en los devanados de transformadores

1. Cortocircuitos en los devanados: Estos pueden ser turno a turno. (entre bucles de alambre adyacentes) o fase a fase (entre devanados de AT y BT), generalmente causado por el desgaste del aislamiento, sobretensiones, o daños mecánicos. Crean un sobrecalentamiento repentino y localizado que puede quemar los devanados si no se detecta rápidamente..
2. Degradación del aislamiento: La exposición prolongada a altas temperaturas rompe la capa aislante del devanado., haciéndolo quebradizo o con fugas. Esto reduce la rigidez dieléctrica y aumenta el riesgo de cortocircuitos..
3. Deformación del devanado: Corrientes de cortocircuito, sacudidas de transporte, o una mala instalación puede doblar o desplazar los devanados. Esto altera el equilibrio electromagnético del transformador y crea puntos de acceso ocultos que empeoran con el tiempo..
4. Puntos de conexión deficientes: Uniones de plomo sueltas u oxidadas (donde los devanados se conectan a cables externos) aumentar la resistencia de contacto. Esta resistencia genera calor constante., que puede derretir el aislamiento y extenderse al devanado principal.

Puntos clave de generación de calor en los transformadores

1. Devanados: “Pérdida de cobre” (Calor de la resistencia eléctrica a medida que la corriente fluye a través de los cables.) es la mayor fuente de calor aquí. Cuanta más potencia maneja el transformador (es decir., mayor carga), Cuanto más calor generan los devanados.
2. Núcleo del transformador: el núcleo (hecho de laminaciones de hierro apiladas) produce “pérdida de hierro” por histéresis (cambios en el campo magnético) y corrientes parásitas (pequeñas corrientes eléctricas en el núcleo). Este calor es menos intenso que el calor sinuoso pero aún contribuye a la temperatura general..
3. Puntos de conexión de cables: Como se señaló anteriormente, Las conexiones deficientes crean calor basado en la resistencia que puede convertirse en un punto de acceso si se ignora..
4. Sistemas de refrigeración: si los radiadores, bombas de aceite, o los fans fallan, El calor no puede escapar del transformador.. Esto no genera calor directamente., pero atrapa el calor existente, lo que hace que las temperaturas sinuosas aumenten rápidamente.

   Como núcleo de la conversión de energía., Los devanados son los que tienen más probabilidades de causar fallas catastróficas si se sobrecalientan.. Por eso el control específico de la temperatura aquí no es negociable.

¿Por qué aumentan las temperaturas de los devanados de los transformadores??

1. Sobrecarga eléctrica: Ejecutar el transformador por encima de su corriente nominal (p.ej., durante la demanda máxima de energía) hace que la pérdida de cobre se dispare. Esto genera más calor del que el sistema de enfriamiento puede soportar..
2. Mal funcionamiento del sistema de refrigeración: Radiadores obstruidos (de polvo o lodos de aceite), ventiladores rotos, o las bombas de aceite defectuosas impiden que el calor salga de los devanados.
3. Fallas internas: Problemas como cortocircuitos entre espiras o aislamiento dañado crean pequeñas “zonas calientes” en el devanado, que pueden elevar las temperaturas locales muy por encima de los niveles seguros incluso con cargas normales..
4. Factores ambientales: Condiciones exteriores calurosas (p.ej., verano en zonas industriales) o espacios cerrados (sin ventilación adecuada) Reducir la capacidad del transformador para liberar calor..
5. Aislamiento envejecido: Con el tiempo, El aislamiento se vuelve menos efectivo para conducir el calor.. Esto atrapa el calor dentro del devanado en lugar de transferirlo al sistema de enfriamiento..

Métodos populares de detección de temperatura del devanado de transformadores

1. Sensores de temperatura inalámbricos: Estos usan LoRa, bluetooth, o Wi-Fi para enviar datos, facilitando la instalación (no se necesita cableado). Sin embargo, Los transformadores producen fuertes campos electromagnéticos que interfieren con las señales., lo que lleva a lecturas inexactas.
2. Termografía infrarroja: Este método sin contacto utiliza una cámara térmica para escanear el exterior del transformador y estimar las temperaturas del devanado.. Funciona para comprobaciones rápidas de la superficie, pero no puede medir el calor interno. Además, Las paredes del tanque o el aceite pueden bloquear o distorsionar las lecturas..
3. Sensores de resistencia de platino PT100: Estos utilizan cambios en la resistencia del metal para medir la temperatura y deben colocarse cerca de los devanados.. Pero su diseño metálico los hace vulnerables a las interferencias electromagnéticas., y envejecen rápidamente a altas temperaturas (Por lo general, dura solo 2 a 3 años.).
4. Sensores de superficie: Estos se adhieren al exterior del tanque del transformador para medir indirectamente el calor del devanado.. Son baratos y fáciles de instalar pero tienen un gran retraso. (no reflejan temperaturas sinuosas en tiempo real) y no puede detectar puntos de acceso internos.
5. Sensores de fibra óptica fluorescentes: Estos son sistemas basados ​​en contactos., con una sonda dedicada a cada punto de acceso del devanado. Utilizan materiales fluorescentes (cuya “vida útil” cambia con la temperatura) y fibra óptica para transmitir datos. Son altamente resistentes al alto voltaje., completamente aislado (sin conductividad eléctrica), y tener transmisores compactos. Una sola unidad puede soportar hasta 64 canales (para que puedas monitorear 64 puntos de acceso), con una distancia máxima de transmisión de 80 metros.

Métodos de instalación para sensores de fibra óptica fluorescentes

1. Instalación preempotrada (para transformadores nuevos): Durante el proceso de fabricación del transformador., sensors are inserted directly into the winding gaps—right where hotspots are most likely to form. Fiber optic cables are then routed to a compact transmitter mounted outside the transformer. This method ensures perfect contact between probes and windings (for accurate readings) and requires no post-installation modifications.
2. Retrofit installation (for in-service transformers): This is done during scheduled maintenance outages. Technicians use existing tank ports or small, dedicated openings to insert probes near key winding hotspots. Fiber cables are run along the tank’s interior (or pre-existing channels) to the external transmitter. This process doesn’t damage the transformer’s insulation or core, so it won’t disrupt long-term performance.

Fluorescent Fiber Optics vs. Other Monitoring Methods: A Comparison

¿Por qué elegir fibra óptica fluorescente para monitorear la temperatura del devanado de transformadores??

1. Directo, lecturas precisas: A diferencia de los sensores infrarrojos o de superficie, tocan el devanado (o siéntate a sólo unos milímetros de distancia), para que capturen en tiempo real, temperaturas precisas (margen de error de ±0,5°C).
2. De alta tensión & inmunidad electromagnética: La fibra óptica completamente aislada significa que su uso es seguro en transformadores de alto voltaje (sin riesgo de cortocircuitos) y no se verá afectado por fuertes campos electromagnéticos.
3. Larga vida útil & bajo mantenimiento: Están hechos de duradero, Materiales resistentes al calor que duran. 10+ años, mucho más que el PT100 o los sensores inalámbricos. Más, no necesitan calibración regular (ahorrando tiempo y costos).
4. Escalado flexible: con hasta 64 canales por unidad, puede monitorear cada punto de acceso crítico en transformadores grandes. También funcionan para unidades pequeñas y de escala industrial..
5. Amplia gama de aplicaciones: Más allá de los transformadores, se utilizan en aparamenta, grandes turbinas hidroeléctricas, estatores del generador, juntas de cables, unidades principales de anillo, módulos IGBT, Conmutadores SIG, e incluso sectores no energéticos como el de equipos médicos. (Máquinas de termoterapia por radiofrecuencia., Escáneres de resonancia magnética) y herramientas semiconductoras (Grabadores de plasma ICP, grabadores de iones reactivos).

Lista de configuración estándar para dispositivos de detección de temperatura de fibra óptica fluorescente de devanado de transformador

1. Sondas de fibra óptica fluorescentes: Configurado según el número de puntos de acceso sinuosos., con una sonda correspondiente a un punto de monitorización. Hecho de resistente a altas y bajas temperaturas. (-40℃ ~ 200 ℃) y materiales aislantes resistentes al aceite, Garantizan una medición estable de la temperatura después del contacto con los devanados y son adecuados para su instalación en diferentes espacios entre los devanados..
2. Cables de fibra óptica fluorescentes especiales: Se utiliza para conectar sondas a transmisores.. Normalmente, Se seleccionan fibras resistentes a alto voltaje monomodo/multimodo, con una distancia de transmisión que cumpla con los requisitos dentro 80 metros. La capa exterior está cubierta con una funda antienvejecimiento y resistente al aceite., adaptarse a entornos de cableado dentro o fuera del tanque del transformador.
3. Transmisores de señal: Unidades de control centrales que admiten hasta 64 canales de entrada de señal. Cuentan con procesamiento de datos de temperatura en tiempo real y alarma de sobretemperatura. (relé/acústico-óptico) funciones, y están equipados con interfaces de comunicación RS485/Ethernet para conexión a computadoras superiores o sistemas SCADA. Su tamaño compacto facilita la instalación del gabinete..
4. Accesorios de sellado de instalación: Incluye placas de brida (para sellar la entrada de cables a través del tanque, compatible con diferentes espesores de tanque), sellos a través del casco (evitando fugas de aceite o entrada de humedad), y abrazaderas de fijación de sonda (evitando el desplazamiento de la sonda causado por la vibración del bobinado para garantizar un contacto estable).
5. Accesorios de conexión y depuración: Incluye kits de empalme por fusión de fibra. (para procesamiento de conectores de fibra), cables de alimentación (compatible con voltajes de grado industrial), y cables de comunicación (como cables RS485 blindados para evitar interferencias electromagnéticas). Algunas configuraciones también incluyen terminales de prueba portátiles para depuración en sitio..
6. Software de soporte y unidades de visualización: La configuración básica incluye un panel de visualización de datos local. (para visualización en tiempo real de la temperatura en cada canal). Software de gestión remota de datos opcional disponible, Almacenamiento de curvas de temperatura compatibles., consulta de datos históricos, y exportación de registros de alarmas para satisfacer las necesidades de análisis de datos de operación y mantenimiento.

Preguntas frecuentes (Preguntas frecuentes)

1. ¿Los sensores de fibra óptica fluorescentes necesitan contacto directo con los devanados??

2. ¿La instalación de estos sensores interrumpirá el funcionamiento de mi transformador??

3. ¿Necesito calibrar los sensores regularmente??

4. ¿Tiene casos de aplicación globales para estos sensores??

5. ¿Se pueden utilizar estos sensores en otros equipos además de los transformadores??

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