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Bornas de transformador

Bornas de transformador

Una borna es una estructura aislante que facilita el paso de un conductor de corriente energizado a través del depósito conectado a tierra del transformador.  El conductor puede estar integrado en la borna, es decir, una borna conectada por la parte inferior, o bien puede estar construida para el paso de un conductor aparte a través de su centro, o, lo que es lo mismo, un pasante de conductor desmontable.

 

Los dos tipos principales de construcción de una borna son de tipo sólido y de tipo pasante condensador (conocidos también como de tipo condensador). Las bornas utilizadas para bobinados de baja tensión de un transformador a menudo son de tipo sólido con un aislante de porcelana o epoxi.  Las bornas de tipo condensador, diseñadas para tensiones nominales más altas, se utilizan en bobinados de alta tensión de un transformador.

 

A diferencia de las bornas de tipo sólido, en las de tipo condensador, se insertan capas conductoras a intervalos radiales predeterminados dentro del aislamiento que separa el conductor central del aislante (carcasa).  Estas múltiples inserciones conductoras crean elementos capacitivos que conectan el conductor central de la borna a tierra.  Su objetivo es controlar el campo de tensión alrededor del conductor central, de manera que la tensión se distribuya más uniformemente a través del sistema de aislamiento de la borna.

 

En las bornas de tipo sólido, a menudo se utiliza aceite mineral de grado eléctrico entre el conductor y el aislante, que puede estar contenido dentro de la borna o compartido con el transformador. El aislamiento típico utilizado en las bornas de tipo condensador es aceite impregnado de papel (OIP), papel impregnado de resinas (RIP) y papel unido con resinas (RBP).  En las bornas de tipo condensador también se utiliza aceite mineral, normalmente contenido dentro de la borna.

 

Los fallos en las bornas son a menudo una de las principales causas de fallos en el transformador, por lo que el estado de las mismas es de gran importancia para los propietarios de transformadores.   Los típicos fallos en bornas se deben a la entrada de humedad, descarga disruptiva, rayos, cortocircuito en capas de capacidad, aplicación incorrecta de bornas, azufre corrosivo, conexión rota entre funda de tierra y brida, y conexión de toma rota.  Las siguientes mediciones de campo eléctrico proporcionan información acerca de la integridad de las bornas.

 

 

Diagnóstico de bornas

  • Tangente delta/factor de disipación/capacidad (a frecuencia de línea): Tangente delta/factor de disipación evalúa la integridad del sistema de aislamiento de la borna.  Las pruebas C1 y C2 deben realizarse en bornas de tipo condensador.  La medida de factor de potencia/factor de disipación C1 comprueba el estado del aislamiento del núcleo principal de la borna, mientras que la medición de C2 sirve para evaluar el aislamiento del compartimento de toma de la borna, además de las envolturas aislantes del núcleo principal más externas y del material de relleno circundante.  A menudo, C2 sirve para la detección temprana de la entrada de humedad u otros contaminantes que se acumulan alrededor de la zona de la brida, por ejemplo, a causa de una junta de terminal de toma deteriorada o defectuosa.
  • Capacidad: realizando su medición de forma, evalúa la integridad física de la borna.  Un aumento de la capacidad C1, por ejemplo, podría indicar un cortocircuito en las capas de capacidad de la borna, un diagnóstico que justifica la sustitución inmediata de ésta.

  • Tip-up de tangente delta/factor de disipación: Tip-up de tangente delta/factor de disipación (que comprueba si el factor de disipación cambia cuando cambia la tensión de prueba), puede ser útil en la detección de conexiones flojas o defectos localizados, y puede ser eficaz en la detección de los efectos del envejecimiento cuando se combina con respuesta de frecuencia dieléctrica (DFR).  Pregúntenos cómo… 

  • Factor de disipación a frecuencia variable (VPFP): Esta prueba representa un conjunto de mediciones del factor de potencia/factor de disipación realizadas a través de un subconjunto de las frecuencias incluidas en una medición de DFR (por ejemplo, 15 - 500 Hz).  Los contaminantes conductores se detectan fácilmente a bajas frecuencias (15 Hz e inferiores), mientras que problemas como terminales de toma flojas y problemas de tipo descarga parcial (PD) pueden detectarse a frecuencias más altas (500 Hz).

  • Ensayo de collar en corriente: La prueba de collar con corriente se utiliza de manera rutinaria en bornas de tipo sólido sin tomas y es eficaz para detectar deterioro, contaminación, bajos niveles de líquido o compuesto, y vacíos en el compuesto (si procede).  También puede ser eficaz como prueba complementaria a las pruebas C1 y C2 en bornas de tipo condensador con tomas.

  • Respuesta de frecuencia dieléctrica (DFR):  En el diagnóstico de bornas, una marcada dependencia de la temperatura (es decir, el aumento del factor de potencia/factor de disipación a altas temperaturas) es un indicador claro de deterioro del aislamiento.  Las mediciones de DFR ofrecen la posibilidad de realizar una corrección individual de la temperatura con un factor de potencia/factor de disipación medido de 50/60 Hz a diferentes temperaturas con valores a una temperatura de referencia (20 ºC).  Comparando esta dependencia de la temperatura medida con los datos del fabricante de la borna para corrección de la temperatura, indicará si la borna está bien o no.  Las mediciones de DFR pueden utilizarse para evaluar la humedad de las bornas.

  • Descarga parcial (PD)

  • DGA: algunos propietarios de equipos toman muestras del aceite de una borna de tipo condensador para realizar análisis de gases disueltos. Esta no es una práctica muy extendida.