Relé de protección de sobrecarga térmica del transformador (49)
Protección de sobrecarga térmica del transformador
Los transformadores son integrantes importantes de un sistema eléctrico, cualquier falla en éstos puede ocasionar cortes de energía o riesgos de seguridad, por lo que se debe instalar un relé de protección de sobrecarga térmica del transformador (ANSI 49). Esta protección está muy ligada a la temperatura y a la sobrecarga, dentro del relé de protección existe un modelo matemático que predice la situación térmica del transformador en todo momento.
En un transformador en seco o en resina epoxi, la temperatura y la corriente son las variables más importantes por controlar, en
Orion Italia somos expertos en la fabricación de relés de protección, miles de unidades instaladas en todo el mundo en las más variadas condiciones de temperatura ambiente. Para conocer más sobre nuestro relé de protección de temperatura para transformadores haga clic en el siguiente enlace:
Relé de protección térmica del transformador
Un relé de protección térmica para transformadores es un dispositivo capaz de estimar la sobrecarga térmica mediante un modelo matemático basado en la carga del transformador (corriente), así como la temperatura. Actualmente los relés de protección son digitales, basados en un microprocesador (o microcontrolador), esto ha mejorado considerablemente el sector eléctrico al contar con dispositivos más precisos, con una baja tasa de fallas y disponibles para operar en todo tipo de ambientes, incluso de forma remota.
Estos relés pueden integrar no solo la
protección térmica del transformador, sino algunos más, además de otras funciones como histórico, contactos auxiliares para alarmas, disparos y automatismos, también es muy común contar con un puerto de comunicación para integrarlos con sistemas informáticos remotos, ya sea dentro de la misma instalación, centros de control en una ubicación remota o con software en la nube. Todo esto para mejorar la gestión, reducir cortes de energía y aumentar la seguridad de personas e inmuebles.
Protección contra sobrecalentamiento del transformador mediante sensor térmico
El sobrecalentamiento en los transformadores en resina de tipo seco y fundido puede ser causado por diferentes situaciones: sobrecarga, temperatura ambiente alta, mala ventilación, fallas internas y/u otras condiciones eléctricas como por ejemplo, la combinación de estos factores. Se debe instalar una protección contra sobrecalentamiento con sensor térmico (sensores de temperatura PT100) para una medición directa de esta temperatura en los devanados y así poder controlarla y monitorizarla.
Dependiendo del nivel de sobrecalentamiento (exceso de temperatura) y su duración, puede afectar la vida del transformador, su rendimiento, provocar degradación de sus partes internas, cortes de energía o incluso suponer un riesgo para la seguridad de personas e inmuebles. La protección de sobrecalentamiento del transformador tiene configurados una serie de valores para los cuales activa o desactiva la ventilación forzada (FAN) a través de contactos auxiliares; también hay contactos auxiliares para alarma y disparo. La medición de estos sensores térmicos, así como otros valores del relé de protección, se pueden integrar en sistemas informáticos remotos, como SCADA, software eléctrico o sistemas de computación en la nube.
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Relé térmico para transformador 49
La protección contra daño térmico en transformadores (aceite, resina epoxi, tipo seco) se especifica bajo ANSI 49, es decir, relé térmico 49 para transformadores, bajo esta sección están también las protecciones térmicas de motores y generadores.
Mediante un modelo matemático realizado con programación en microprocesadores/microcontroladores (es la base de todos los relés digitales), se realizan cálculos para analizar esta capacidad térmica a la que está sometido el transformador debido a la corriente y temperatura ambiente, así como cualquier otro dato importante que pueda aportar una mejora al modelo numérico.
Los relés de temperatura para transformadores en seco y resina epoxi son un tipo de protección diferente, porque solo utilizan medición directa, ya que tienen sensores conectados en los devanados y monitorean directamente la temperatura en cada devanado por medición.
Relé para sobrecarga térmica del transformador
Un relé para sobrecarga térmica de transformador utiliza un modelo para estimar la sobrecarga basado en sensores de temperatura, hoy en día los relés digitales están especialmente diseñados para realizar este tipo de cálculos donde la temperatura y la sobrecarga están intrínsecamente relacionadas. El concepto "térmico" se suele asociar a los bimetales, que se calientan por efecto del aumento de temperatura hasta que se separan o activan un contacto a la temperatura deseada. Un relé de protección térmica generalmente desconecta el transformador rápidamente cuando hay valores que están por encima del funcionamiento seguro del transformador.
¿Cómo se protege un transformador del calor?
Se protege midiendo la temperatura, para realizar acciones como activar la ventilación forzada o el circuito de enfriamiento, activar señales de alarma (para reducir potencia o equilibrar cargas con otros transformadores), o en casos extremos disparando el transformador para evitar daños.
El método más utilizado para reducir el calentamiento de un transformador en resina epoxi es activar la ventilación forzada, de modo que una corriente de aire circule entre sus devanados y baje su temperatura. En relación al recinto (o habitación) donde se encuentra ubicado el transformador, se puede ventilar mediante las puertas/ventanas que se abren, para que el aire del exterior entre y expulse el aire caliente.
El método más utilizado es instalar ventiladores activados por un controlador de temperatura que mide la temperatura en los devanados. Pueden haber varios ventiladores, que se desconectan o se conectan según los diferentes ajustes de temperatura predefinidos.
Protección contra sobrecalentamiento del transformador
El sobrecalentamiento de un transformador puede causar daños, por lo que se instalan equipos para controlar la temperatura en sus devanados. La protección contra sobrecalentamiento en transformadores en seco y resina epoxi se realiza con un relé de protección de temperatura mediante sensores PT100 instalados en los devanados. En estos transformadores el material de los devanados está diseñado para soportar hasta 220 °C, a partir de ahí se degrada el material. No es necesario permitir estos altos niveles de sobrecalentamiento, los ajustes de protección de temperatura se harán de acuerdo con la información del fabricante sobre "aumento de temperatura", que en el caso de este tipo de transformador tiene 3 niveles: 80 °C, 115 °C, 150 °C (basado en una temperatura ambiente anual media de 40 °C).
Protección de sobrecarga térmica para transformador en resina epoxi y en seco
En todos los transformadores se debe instalar una protección contra sobrecargas térmicas, para los transformadores en seco y resina epoxi estas protecciones son más simples, pero por lo tanto no menos eficientes o robustas; deben ser protecciones altamente confiables ya que protegen máquinas que alimentan cargas importantes que deben operar libres de peligro.
Los transformadores en resina epoxi y en seco suelen ser MT/BT, alimentando todo tipo de cargas: centros comerciales, edificios, industrias, escuelas, hospitales, centros residenciales, servicios auxiliares en plantas industriales y plantas de generación de energía, entre muchos otros usos. La instalación de un
relé de protección de sobrecarga térmica actuará para mantener la operación del equipo en rangos de seguros, para no reducir la vida útil del transformador y operar en condiciones seguras para personas e inmuebles.
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Fabricante de Relés de protección y controladores de temperatura para aplicaciones industriales.
