A medida que se acercan los días pico del verano, las altas temperaturas se están extendiendo por muchas regiones. Salir al exterior se siente como entrar en una ola de calor y no pasa mucho tiempo antes de que aparezca la sensación pegajosa. Las altas temperaturas sostenidas durante el verano ejercen una presión considerable sobre el suministro y la seguridad del sistema eléctrico. Dado que los transformadores son dispositivos clave para regular el voltaje y transmitir energía, surge la pregunta: ¿se sobrecalentarán y explotarán durante el clima cálido prolongado?
Los peligros del sobrecalentamiento del transformador
El sobrecalentamiento es un fenómeno común en el funcionamiento de los transformadores, que puede provocar varios problemas, como el envejecimiento del aislamiento, la quema de los devanados y la degradación del aceite en los transformadores sumergidos en aceite. Estos problemas pueden provocar fallas graves o incluso la destrucción del transformador.
En climas cálidos, las bobinas de un transformador son más propensas a sobrecalentarse, lo que puede reducir su eficiencia. Si el calor no se disipa a tiempo, las bobinas pueden quemarse, lo que puede provocar un incendio. Esto no solo afecta el funcionamiento normal del transformador, sino que también supone riesgos de seguridad para el entorno y los equipos circundantes.
Las altas temperaturas también degradan el rendimiento de los materiales de aislamiento del transformador, lo que afecta su rendimiento eléctrico. A medida que aumenta la temperatura, la resistencia del aislamiento disminuye, lo que genera mayores corrientes de fuga, lo que puede provocar cortocircuitos. Además, se acorta la vida útil de los materiales de aislamiento, lo que aumenta el riesgo de falla del transformador.
Cómo enfriar transformadores
Al igual que las personas necesitan ventiladores y aire acondicionado en el abrasador verano, los transformadores también necesitan refrigeración. Entonces, ¿cómo podemos enfriarlos de manera efectiva?
Los transformadores están diseñados con sistemas de refrigeración para controlar el calor. El sistema de refrigeración consta de dos partes: un sistema de refrigeración interno para garantizar que el calor del núcleo y los devanados se transfiera al medio circundante, y un sistema de refrigeración externo para disipar este calor del medio hacia el exterior del transformador. El sistema de refrigeración externo normalmente incluye radiadores, ventiladores y bombas de agua.
Según el medio y el método de enfriamiento, los sistemas de enfriamiento de transformadores se pueden clasificar en varios tipos. Los métodos de enfriamiento más comunes incluyen:
Enfriamiento natural: Utiliza la convección y la radiación del aire para disipar el calor en el entorno circundante. Este método es simple y económico, pero está muy influenciado por la temperatura y la humedad ambiente, lo que lo hace adecuado para transformadores de baja capacidad y baja carga. Sin embargo, su eficacia es mínima en climas cálidos.
Refrigeración por inmersión en aceite: Utiliza aceite aislante dentro del tanque del transformador como medio de transferencia de calor. El aceite circula y transfiere el calor al exterior del tanque, donde los radiadores disipan el calor en el aire. Este método es eficaz para transformadores de gran capacidad y alta carga, pero requiere un reemplazo y mantenimiento regulares del aceite, ya que la temperatura del aceite también aumenta con el calor intenso, lo que puede reducir la eficiencia de enfriamiento.
Refrigeración por aire forzado (refrigeración por ventilador): Utiliza ventiladores para soplar aire sobre radiadores montados fuera del tanque de aceite del transformador. Este método es adecuado para transformadores más pequeños y está influenciado por las condiciones ambientales, pero los costos de mantenimiento son bajos.
Refrigeración por agua: Utiliza radiadores refrigerados por agua fuera del tanque de aceite del transformador. El calor se transfiere al agua a través del contacto con los radiadores. Este método es muy eficaz para transformadores grandes, pero consume recursos hídricos y requiere agua de alta calidad.
Los métodos de enfriamiento de los transformadores suelen estar indicados por una combinación de cuatro códigos que reflejan las técnicas de enfriamiento utilizadas. En las operaciones diarias, el personal del sistema de energía debe inspeccionar regularmente las condiciones del transformador, verificar la temperatura del aceite superior y asegurarse de que, en general, no supere los 85 grados para evitar una degradación acelerada del aislamiento. El monitoreo regular de la carga y la corriente es esencial, ya que los transformadores que funcionan con sobrecarga a largo plazo en verano son más propensos a sobrecalentarse. En el caso de cargas trifásicas desequilibradas, se deben realizar ajustes oportunos para mantener el suministro de energía equilibrado.
Si el sistema de enfriamiento incorporado de un transformador no logra el efecto de enfriamiento deseado en condiciones de alta temperatura, el personal de la red eléctrica puede necesitar emplear medidas auxiliares como enfriamiento por evaporación o intercambio de calor por convección.
Además, optimizar el sistema de enfriamiento y adoptar nuevos métodos de enfriamiento pueden mejorar la eficiencia.
En conclusión, al utilizar el sistema de enfriamiento propio del transformador, fortalecer el monitoreo y el mantenimiento y adoptar métodos de enfriamiento innovadores, se puede garantizar de manera efectiva la operación segura de los transformadores en climas cálidos.
