Los transformadores constituyen una parte fundamental de los sistemas eléctricos modernos, garantizando la transmisión y distribución eficientes de la electricidad. Su fiabilidad depende en gran medida de los mecanismos de protección diseñados para mitigar los riesgos derivados de fallos internos en los transformadores. Entre estas medidas de protección, el relé de sobretensión de aceite (OSR) es esencial, en particular para proteger el cambiador de tomas en carga (OLTC).

El OLTC es la parte mecánicamente más compleja de un transformador, ya que opera continuamente para regular la tensión. Debido a su constante conmutación y exposición a tensiones eléctricas, el OLTC es muy susceptible a fallas, lo que hace indispensable una protección específica.

Comprensión de los relés de sobretensión de aceite en transformadores

Un relé de sobretensión de aceite es un dispositivo de protección accionado por aceite finamente calibrado diseñado específicamente para proteger el OLTC de fallas internas repentinas. En caso de una anomalía interna, como un cortocircuito o un arco dentro del OLTC, el relé detecta un rápido aumento de aceite aislante del transformador y emite un comando de disparo inmediato, aislando el transformador antes de que las fallas menores se conviertan en fallas catastróficas.

Los OSR son notablemente distintos de otros relés de protección; a diferencia del relé Buchholz, que monitorea la acumulación de gas o los cambios en el nivel de aceite en el tanque principal, el OSR está dedicado exclusivamente al compartimiento OLTC, generalmente instalado entre el tanque OLTC y su conservador dedicado.

¿Qué es un aumento repentino del petróleo?

En la operación de un transformador, una sobretensión de aceite se refiere a un desplazamiento repentino del aceite causado por el desarrollo rápido de una falla. Cuando el aceite pasa por el OSR, una aleta o álabe se desvía, lo que cierra los contactos eléctricos y activa una alarma o un circuito de disparo. Esta sobretensión puede ser provocada por diversas anomalías operativas:

• Fallas internas, como arcos eléctricos o cortocircuitos dentro del OLTC, provocan un pico de presión abrupto.

• Transitorios térmicos, donde los cambios rápidos de temperatura inducen el movimiento del fluido.

• Mal funcionamiento mecánicoen el propio sistema del cambiador de tomas, lo que puede perturbar el flujo de aceite.

La mayoría de los movimientos menores de petróleo son benignos y están relacionados con fluctuaciones de carga o expansión térmica. Sin embargo, las verdaderas oleadas de petróleo provocadas por fallas genuinas requieren atención inmediata y una respuesta mecánica rápida. Los movimientos de petróleo se pueden clasificar como:

• Normal:Cambios lentos por variación de temperatura o carga.

• Moderado: Sobretensiones temporales, posiblemente debidas a perturbaciones menores.

• Rápido: Sobretensiones rápidas debido a fallas internas graves que requieren desconexión inmediata.

Diferenciación entre un relé Buchholz y un relé de sobretensión de aceite

Muchos técnicos confunden el relé OSR con el más común relé Buchholz. Si bien ambos cumplen funciones de protección en transformadores de aceite, sus funciones difieren considerablemente, como se muestra a continuación:

De este modo, mientras ambos protegen componentes valiosos, el OSR proporciona una defensa de alta velocidad y finamente ajustada específicamente para el OLTC mecánicamente activo y de ciclos frecuentes.

Por qué el OLTC requiere protección dedicada

El OLTC es posiblemente el subsistema mecánico más complejo de un transformador. Soporta el movimiento constante de los contactos y la conmutación bajo carga, lo que representa un entorno con un alto potencial de desgaste sostenido, arcos eléctricos en los contactos y, finalmente, la generación de fallas.

Las operaciones normales del OLTC pueden generar pequeñas cantidades de gas, suficientes para activar falsas alarmas en un sistema de relés estándar. El OSR evita este problema al centrarse exclusivamente en detectar sobretensiones severas de fluido, en lugar de acumulaciones inocuas de gas, lo que reduce drásticamente las interrupciones innecesarias y las intervenciones de mantenimiento.

Los modos de falla OLTC comunes que pueden provocar una activación de OSR incluyen:

• Arco eléctrico entre los contactos del cambiador de tomas

• Cortocircuitos dentro del mecanismo desviador o selector

• Descargas disruptivas que se conectan a tierra

• Ruptura dieléctrica aguda del aceite dentro del compartimento del OLTC

Estos fenómenos pueden provocar una vaporización casi instantánea del aceite o un desplazamiento forzado del fluido, generando aumentos repentinos de presión que activan el OSR.

Prácticas de mantenimiento: garantizar la confiabilidad del OSR

El relé de sobrepresión de aceite funciona de forma pasiva hasta que se produce una falla, lo que significa que rara vez se activa en condiciones normales de servicio. Sin embargo, las pruebas y verificaciones de rutina son esenciales para confirmar su disponibilidad operativa.

• Controles mecánicos:Opere los botones de prueba o accione manualmente el enlace (si el diseño lo permite) para confirmar que el flotador o la paleta interna se mueven libremente y activan los contactos del interruptor.

• Pruebas electricas:Verifique la integridad del circuito de disparo mediante mediciones de resistencia de aislamiento (megóhmetro) y pruebas de alto voltaje (por ejemplo, 2 kV durante 60 segundos), certificando el aislamiento interno del relé y la confiabilidad de conmutación.

• Análisis de aceiteEspecialmente después de una falla de aceite del transformador (OSR), muestree y examine el aceite del transformador. Las evaluaciones comunes incluyen la tensión de ruptura (BDV), los gases disueltos (DGA) y la contaminación por PPM. Estas pruebas ayudan a determinar si se produjo degradación del aceite y si es necesario filtrarlo o reemplazarlo.

• Procedimientos preventivos:El uso de respiraderos de gel de sílice y sistemas de filtración ayuda a mantener la calidad del aceite a largo plazo, minimizando la entrada de humedad y la contaminación de partículas.

Además del mantenimiento mecánico, las revisiones ocasionales de los mecanismos del OLTC o de los principales componentes del transformador (así como la revisión de los motores eléctricos de los sistemas de accionamiento asociados) garantizan la integridad operativa continua. La revitalización periódica del aceite del transformador, en particular los ciclos de filtrado y deshidratación, mantiene el rendimiento dieléctrico y prolonga su vida útil.

Conclusión

El relé de sobretensión de aceite es un dispositivo de protección altamente especializado que desempeña un papel decisivo en la fiabilidad del transformador. Al detectar sobretensiones rápidas de aceite en el compartimento del OLTC y responder en cuestión de milisegundos, el OSR evita que las fallas localizadas se conviertan en fallas a gran escala del transformador. Su diferencia con el relé Buchholz garantiza que los operadores puedan identificar con precisión la ubicación de las fallas, reduciendo el tiempo de inactividad y los costes de mantenimiento.