OLTC data analysis

Introducción

El conmutador bajo carga (OLTC) es un elemento indispensable para la regulación de tensión en los sistemas eléctricos. De acuerdo a CIGRE Technical Brochure 761 (2019) aproximadamente un 30% de las fallas en transformadores estan ubicadas en este accesorio, siendo de suma importancia el entendimiento del mismo. En Puntano et al. (25 a 29 de mayo de 2025) se presenta una técnica de diagnóstico basada en el cálculo de un indicador proporcional a la impedancia serie. Esta técnica permitiría identificar problemas relacionados con la impedancia serie del OLTC (y por extensión del transformador) como pueden ser problemas en los bobinados o problemas en los contactos.

En este documento se realizará el analisis sobre un set de datos de un conmutador bajo carga, simulado en un entorno de inteligencia artificial (IA). El OLTC se encuentra instalado sobre un transformador de potencia (PT) de 40 MVA, 132/6.6 kV. La base de datos aporta información de las variables eléctricas (tensiones y corrientes) primarias y secundarias en bornes del PT y de la posición el OLTC.

Cálculo del indicador

En primera instancia se carga la base de datos obtenida de la simulación del sistema OLTC-PT en IA, la cual consta de datos tomados cada una hora durante un período de una semana. Se disponen como dato, las tensiones primarias y secundarias de las tres fases, corrientes primarias y secundarias también de las tres fases, posición del conmutador y fecha de medición. Al no disponer de valores de referencia para la impedancia serie de este transformador, se consideran estos datos como sanos.

Posteriormente, se realiza el cálculo del indicador a partir de los valores primarios y secundarios de tensión, referenciados por la corriente primaria. El indicador iz se calcula a partir de la suma fasorial de la impedancia de cada fase afectadas por el ángulo de la fase correspondiente (0° -120° y 120°) mediante el operador a.

\[a = -\frac{1}{2} + \frac{\sqrt3}{2}i\]

\[iz = Z_A+Z_Ba^2+Z_Ca\]

Siendo Za, Zb y Zc las impedancias de cada fase calculadas como:

\[Z_A = \frac{(V_{1A}-V_{2A})}{I_{1A}}\] \[Z_B = \frac{(V_{1B}-V_{2B})}{I_{1B}}\] \[Z_C = \frac{(V_{1C}-V_{2C})}{I_{1C}}\]

Fig. 1: presentación del indicador en diagrama polar

Análisis de datos

De acuerdo a lo presentado, al no disponer de valores de referencia para el análisis del indicador, se propone como estrategia de diagnóstico observar el comportamiento del mismo frente a las distintas posiciones del OLTC para identificar posibles contactos en mal estado. Como añadido se realiza una correlacion historica entre el modulo del indicador y la fecha de la medición para integrar como parte de un registro histórico que permita analizar la tendencia del indicador a lo largo del tiempo.

Se procede, entonces, a generar las gráficas que correlacionan el módulo del indicador con la posición del OLTC y con la fecha en la que se produjo la adquisición del dato:

Fig. 2: Análisis de correlación entre la posición del OLTC y el modulo del indicador

Fig. 3: Análisis de correlación entre la fecha de adquisición y el modulo del indicador

Conclusión

Al no disponer de valores de referencia, se analizó la tendencia del indicador para las diferentes posiciones del OLTC y también durante el transcurso del tiempo en el cual se tomaron las muestras. No se observan tendencias claras para ninguno de los dos casos, indicando que el OLTC se encuentra en buenas condiciones y sin signos de envejecimiento. Se propone la generación de un registro histórico para comparar el estado del OLTC y detectar tendencias que indiquen signos de desgaste en el equipo.

Por su parte, las diferencias presentes en el módulo del indicador pueden adjudicarse a errores propios de la técnica, de la simulación o a variaciones en las condiciones de operacion, pudiendo despreciarse por su bajo valor, generando así una zona de funcionamiento normal. El método prueba ser aplicable en entornos de simulación, quedando a futuro su implementación en campo.

CIGRE Technical Brochure 761. 2019. “Condition Assessment of Power Transformers.” W. G. A2.49 CIGRE.

Puntano, Lucas, Matías Meira, Cristian Ruschetti., Carlos Verucchi, and Raúl Álvarez. 25 a 29 de mayo de 2025. “Monitoreo En Línea de Conmutadores Bajo Carga Mediante El Análisis de Variables Eléctricas.” In XX ERIAC VIGÉSIMO ENCUENTRO REGIONAL IBERO-AMERICANO DE CIGRE. Ciudad del Este, Paraguay: ERIAC.