Mantenimiento de transformado transformadores res de potencia Instructor Dr. Ing. Ricardo David Medina V Experto en gestión de activos físicos Especialista en gestión de la degradación de transformadores de potencia
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Contenido 1. Introducció Introducción, n, caracter característic ísticas as e importancia importancia del TP TP
4. Crom Cromat atog ogra rafía fía de de gase gasess
2. Circuito Circuito equivalen equivalente, te, distribu distribución ción de pérdidas, pérdidas, corrien corriente te de excitación y regulación de tensión
5. Estado Estado del aislamie aislamient nto o sólido sólido 6. Termo ermogr graf afía ía
3. Tipos Tipos de trans transfo formad rmadore oress y conexion conexiones es
7. Respu Respuest esta a al barrid barrido o de frecue frecuencia ncia
4. Medio de refrige refrigeració ración n de los transfor transformadore madoress de poten potencia cia 5. Constr Construcc ucción ión del trans transfor formad mador or de potenc potencia ia 6. Datos Datos de placa placa de un trans transfor formado madorr de potenc potencia ia 7. Factores Factores que que afecta afectan n la vida útil de un un transfo transformador rmador de potencia
8. Emis Emisio ione ness acús acústi tica cass 9. Operación Operación del del inter intercambiad cambiador or de tomas bajo carga carga / sin carga 10. Evaluación del índice de riesgo de un transformador de potencia en el contexto de la gestión de activos físicos 11. Gestión Gestión del mantenimien mantenimiento to
1.
Degrada adación ión tér térmica ica
1. Mante Mantenimi nimient ento o preve prevent ntivo ivo
2.
Degr Degrad adac ació ión n quím químic ica a
2. Mante Mantenimi nimient ento o correcti correctivo vo de subsist subsistema emass
3.
Degr Degrad adac ació ión n mec mecánic ánica a
3. Mante Mantenimi nimient ento o predict predictivo ivo:: diagnósti diagnóstico co del transformador en base a pruebas en el aceite
8. Naturalez Naturaleza a de las fallas finales de un trans transforma formador dor de potencia 9. Pruebas de rutina rutina aplicadas aplicadas a transfo transformadore rmadoress de potencia potencia 1. Insp Inspec ecci ción ón visu visual al 2. Prue Prueba bass eléct eléctri rica cass
12. Acondicionamiento, pre comisionado y puesta a punto de transformadores de potencia 13. Transporte, almacenamiento almacenamiento y disposición de transformadores de potencia
1. Introducción al curso: Importancia del TP
Consecuencias de la indisponibilidad de un transformador La fall falla a o indi indisp spon onib ibil ilid idad ad de un tran transf sfor orma mado dorr prod produc uce e impa impact ctos os nega negati tivo voss en el sist sistem ema a eléc eléctr tric ico: o: •
alte altera raci cion ones es en la esta estabi bili lida dad d del del siste sistema ma,, sobrec ecar arg ga en otr otros elem elemen enttos de la red, ed, • sobr sumini nist strro de ener energí gía a con con baja baja cali calida dad. d. • sumi
1. Características del Transf Transformador ormador de Potencia Ofertas
Recepción de Ofertas
2 meses
1 - 2 meses
Solicitación de
•
Negociación Contratación, Carateristicas Técnicas
• •
1 - 2 meses
• •
Identificar la Necesidad
•
Tiempo de producción e instalación 12 - 24 meses. Transporte e instalación
Diseño
•
2 - 4 meses
• •
algunas semanas - meses
• Pruebas
Producción
Adquisición de Materiales
algunos días - semanas
2 - 4 meses
2 - 4 meses
• •
Datos del pedido Potencia nominal Número de fases Tensiones Frecuencia Altura de instalación Impedancia Número de tomas Tipo de refrigeración Nivel de aislamiento Conexiones Temperatura Sistemas de medición de temp
2. Circuito equivalente del TP Circuito equivalente completo
Circuito equivalente equivalente completo referido referido al primario
2. Circuito equivalente del TP Circuito equivalente simplificado referido al primario
PlossCU
2 I * Xeq p ↓ Xeq ↓ pérdidas ↑ ICC
P
loss
FE
K te
Potencia de salida
Req p
,
Xeq p
Rc
,
jX m
10E3-4 / 1
Pérdidas en CU Pérdidas en Fe Sis. Aux.
90-96%
3. Tipos de transformadores de potencia T ip o
Forma del núcleo
Clasificación
Construcc Construcción ión de las columnas
Armadura Acorazado Monofásico Trifásico
Número de fases Número de devanados
Cantidad de devanados por fase
Uno (autotransformador) (autotransformador) Dos Tres (fases partidas)
Medio refrigerante
Medio de evacuación del calor al ambiente
Aceite Aire
Regulación
Fijo Capacidad para regular Variable bajo carga tensión de salida Variable ariable sin carga carga
Operación
Régimen Régimen de operación operación de diseño
Operación continua Elevador Elevador / Reductor Reductor Desfasador
3. Conexiones de transformadores de potencia
Conexión Estrella
Autotransformador reductor Conexión Estrella Y
Circuitos que requieren neutro (distribución en baja tensión) Sensibles a desbalances en la carga Misma corriente en fase y línea
Conexión Triángulo D Aplicaciones de alta tensión Buen desempeño ante desbalances de carga Filtro de armónicos
Dy5 Alta
Baja Desfasaje
5. Construcción del transformador de potencia
5. Construcción del transformador de potencia
Devanados tipo disco
5. Construcción del transformador de potencia e d s n o ó i d c a c n u a r t v e s d n o C
s o d a n a v e d e d o d a c e S
Pruebas de conformidad
Llenado con aceite para limpieza
5. Construcción del transformador de potencia Bushin Bushing g / pasata pasatapas pas Vínculo necesario entre los devanados y los conectores externos que atraviesa el tanque Pasatapas de baja tensión son sólidos (cerámica, epoxy) Soportan tensiones nominales y sobretensiones (descargas atmosféricas, switching) switching) a lo largo de la vida del TP Algunos pasatapas de baja tensión emplean la refrigeración refrigeración del interior del tanque Los pasatapas de alta tensión generalmente incluyen una cámara de aceite que funciona como aislante. Este aceite puede desencadenar una
5. Construcción del transformador de potencia OIP Oil Impregn Impregnate ated d Paper
RIP / RIF ResinResin- Impregn Impregnate ated d Paper/fiberglass
Aceite es el principal aislante Susceptible al ingreso de humedad Pérdida de aceite puede producir una falla
Construido con papel / fibra de vidrio impregnado con resina epoxy Esta combinación es elimina la necesidad de aceite Es más sensible a la humedad Reduce el mantenimiento
5. Construcción del transformador de potencia Intercambiador de tomas bajo carga Permite la regulación de la tensión y corriente de salida de la unidad Generalmente se instalan en el lado de alta tensión (para reducir la corriente) El paso de tensión es de entre 0,8 – 2,5% de Vn El intercambiador de tomas bajo carga (On-Load Tap changer) permite esta operación aún con la unidad supliendo carga. Requiere un sistema mecánico que permita realizar la selección de la toma deseada. Debe realizarse de forma simultánea en las tres fases Está sumergido en aceite, en unidades antiguas el aceite aceite del del Tap Tap changer changer era el mismo de la la unidad.
5. Construcción del transformador de potencia Conservador de aceite / sistema de expansión e xpansión Permite que el aceite pueda expandirse o contraerse co ntraerse libremente conforme a las variaciones de temperatura Almacena los gases liberados por la degradación del aceite La cámara de gas en su parte superior puede ser de tipo abierto o mediante una vejiga que no permite el contacto del aire con el aceite.
5. Construcción del transformador de potencia Conservador de aceite / sistema de expansión Los gases almacenados en la cámara pueden ser analizados y ofrecer evidencia del estado de la degradación del sistema aceite / papel El relé Buchholz Buchholz compara compara la presión presión al interior de la cuba, si se está produciendo un evento térmico el relé relevará toda la unidad
4. Refrigeración de los TP winding cooling duct outlet
h
HS
Tipos de refrigeración refrigeración Refrigeración de la parte activa
f ( A , SMVA , T paramet . )
Δθ TO Δθ WO
core upper winding
Radiator
Tipo de refrigeración del tanque
Stack
1. Circulac Circulación ión convección 2. Circulac Circulación ión 3. Circulac Circulación ión
oil flow Lower winding Stack
winding cooling duct inlet
1. Sumergido Sumergido en aceite aceite con circulac circulación ión natural por convección (ON) 2. Sumergido Sumergido en aceite aceite con circulac circulación ión forzada (OF) 3. Seco con circulac circulación ión natur natural al por convección (AA) 4. Seco con circu circulac lación ión forzad forzada a (AFA) (AFA)
air flow air flow
ON / AN OF / AF OF / WF
θ A
θ ,°C
natur natural al de aire aire por (AN) forzad forzada a de aire (AF) forzad forzada a de agua (WF)
hasta un 80% de carga entre 80 – 95% de carga más allá del 95% carga
4. Refrigeración de los TP
4. Refrigeración de los TP
6. Datos de placa de un transformador de potencia
7. Vida útil de un transformador de potencia Degradación térmica 1
DPt
1
DP0
Kraft No-TUP
k t
E E E k Aox e RT Ahid e RT Apir e R T ox
HS
hid
pir
f ( A , SMVA , T paramet . ) 95-98 C
1500 5000
F AA,up
e
Mejorado TUP
1500 5000
110 273 θ HS 273
N
Dr. Ing. Ricardo Medina V.
A EQ F AAn Δt n
110 C
22
7. Vida útil de un transformador de potencia Degradación térmica IEEE C59.91
140% carga 70% carga
1h
7. Vida útil de un transformador de potencia Degradación térmica IEEE C59.91 Considerar un factor de corrección por incremento de potencia
Sobrecarga Generación de gases por degradación de aceite, aislante sólido y sistemas de retención Aumento del flujo produce calentamiento de elementos metálicos no activos, yugos, pernos Pérdida de propiedades mecánicas debido a expansión térmica térmica de conductores y elementos de retención puede llegar a deformaciones permanentes
7. Vida útil de un transformador de potencia Degradación química
Ingreso de humedad al interior de la cuba Ingreso de oxígeno Productos corrosivos generados por la degradación del aceite o aisladores
Humedad produce degradación acelerada del sistema aislante Oxígeno genera ácidos que afectan tanto a devanados como sistemas de soporte
Formación de burbujas
Degradación química Absorción de humedad en el papel
Valores de la variable pre exponencial A para la Hidrólisis us ando interpolación interpolación c uadrática. Los límites superior e inferior contienen el 95% de los datos x 10
10
Valor interpolado de A para el límite superior Valores de referencia límite superior
2.5
Valor interpolado de A para el valor promedio Valores de referencia valor promedio Valor interpolado de A para el límite inferior Valores de referencia límite inferior
2 ] 1 -
h[ o r
1.5 id
Distri Distribuc bución ión de hpapel hpapel temp y DP DP
H
A
Hpapel Hpapel vs Tasa de degradación
e d r ol a V
1
0.5
0 0
0.5
1
1.5
2 2.5 3 Humedad en el Papel [%]
3.5
4
4.5
La humedad en el aceite aumenta con el tiempo
7. Vida útil de un transformador de potencia Afectación de la parte activa 1. Deform Deformaci ación ón de devana devanados dos 2. Fallas allas en el sistema sistema de sujeción sujeción / soporte de devanados 3. Daños Daños en el interca intercambia mbiador dor de tomas bajo carga 4. Puntos Puntos calientes calientes por mal mal contac contacto to Afectación de la cuba / radiadores 1. 2. 3. 4. 5.
Deformaci Deformación ón del núcleo núcleo magnético magnético Perfo Perfora ració ción n / daño daño en la cuba cuba Daño Daño en el siste sistema ma de expa expansi nsión ón Perfo Perfora ració ción n en radiado radiadores res Estrangul Estrangulaci ación ón en en radia radiadores dores por efectos mecánicos o por acumulación de material 6. Afectaci Afectación ón a la la refrigerac refrigeración ión debido debido a deformación de devanados o sistemas de sujeción
Degradación mecánica
8. Fallas de un transformador de potencia
45% Muerte infantil!!
8. Fallas de un transformador de potencia Identificación de modos de falla
Sistema
Sub sistema Devanados
Parte activa
Tap de tomas tomas
Modo de falla Arco (baja / alta intensidad) Deformaciones
Vibraciones Generación de gases Elevación de temperatura / presión
Motor Motor no funcion funciona a Mala selección de tomas Arco alta intensidad
Vibraciones Generación de gases
Perforación del aislante
Generación de gases Elevación de temperatura
Pasatapas
Servicios auxiliares
Indicadores
Tanque Pérdida de integridad Expansor Sistema de refrigeración refrigeración Taponamiento de radiadores
Derrame Derrame de aceite aceite Ingreso de aire / humedad Baja eficiencia en refrigeración refrigeración
Sistemas de medición / protección
Error de medición Actuaciones fallidas / innecesarias
Malfuncionamiento Descalibración
8. Fallas de un transformador de potencia Intercambiador Parte Activa Pasatapas Aislamiento líquido
s a l l a f e d s o p i T
Reparables
Reemplazo
Tanque de expansión Refrigeración
Sistemas Auxiliares
Mantenimiento Tanque
Núcleo magnético No reparables (falla final) Obsolescencia
Aislamiento sólido Devanados
Sistemas Medición / control Disposición
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Evaluación Evaluación del estado global de la unidad Nivel 1: información en tiempo real – sin desconexión Temperatura, carga, gases disueltos, condición del aceite, contenido de furanos, inspección visual, hallazgos de operación información histórica del estado de la unidad. Nivel 2: pruebas de rutina con breve desconexión Pruebas eléctricas y dieléctricas, relación de transformación, flojo de dispersión, corrientes de fuga, niveles de asilamiento. Operación de OLTC – OLTC – TC, TC, integridad de pasatapas (capacitancia, pruebas al aceite) Nivel 3: pruebas complejas con desconexión prolongada Toma de muestras del asilamiento sólido só lido (papel aislante), verificación visual de deformación del núcleo magnético.
Pasatapas Análisis de aceite
d u l a s e c i d
Aceite de la cuba
Sistema de asilamiento
Devanados Pruebas eléctricas Pasatapas Integridad eléctrica
FRA
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Evaluación Evaluación del estado global de la unidad Aceptable (Verde) No presenta desviaciones de su operación normal Operación, mantenimiento y monitoreo normal No se requiere ninguna acción de mantenimiento. mantenimiento. Monitoreo (Azul) Al menos un indicador i ndicador que necesita ser monitoreado con más atención. Operación, mantenimiento normal Aumentar monitoreo y analizar hallazgos No se requiere ninguna acción de mantenimiento.
Inaceptable (rojo): Se presentan desviaciones severas de la operación normal, la unidad satisface la operación requerida, pero existe una gran probabilidad de que se presente una falla malfuncionamiento. Modificar su operación o ser retirar de servicio. Es necesario tomar
Marginal (Amarillo) Desviaciones leves de la operación normal de la unidad / operaciones transitorias indebidas. Probabilidad de daño o mal funcionamiento, funcionamiento, Operación normal Monitoreo intensivo
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Seguridad al trabajar con TP No observar las normas de seguridad puede comprometer la vida del personal
Puesta a tierra Luego de des energizar la unidad colocar a tierra todos los terminales, con el fin de evitar inducciones debidas a otras fuentes. Uso de fuentes de tensión o corriente Algunas pruebas requieren fuentes de tensión o corriente, AC o DC, durante la realización de los ensayos evitar la manipulación de las partes activas incluso si están puestas a tierra Presión En algunas pruebas se requiere tomar muestras de aceite por lo que es indispensable verificar el nivel de presión interna
El siguiente listado no pretende ser exhaustivo
indicar a los operadores y señalizar las válvulas de alimentación Sistemas Auxiliares Desconectar toda alimentación de sistemas auxiliares antes de proceder a su revisión Gas Acumulado Cuando se drena los acumuladores de gas es recomendable recomendable ventilar la zona antes de permitir el ingreso del personal Energía mecánica de resortes Algunos elementos del intercambiador intercambiador de tomas almacenan energía mecánica que debe ser liberada antes de proceder a trabajar
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Registro de las pruebas Identificación única de cada unidad Localización, fecha, hora de la toma de la muestra / inspección Condiciones ambientales, humedad, temperatura, presencia de viento / lluvia Descripción del procedimiento realizado Fotografías Resultados de las pruebas
Validación de las pruebas Análisis de tendencias Comparación con los valores esperados / pronóstico Incorporación de los eventos registrados y evaluación de la afectación sobre las pruebas Solicitud de nuevas pruebas más específicas Generación de modelos que permitan pronosticar el comportamiento futuro
Registro de las Eventos Todo lo anterior Descripción de problemas detectados y sus posibles fuentes Detalle de las acciones tomadas por el personal ante el evento Detalle de las consecuencias evidenciadas
Toma de decisiones basadas en evidencias
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Inspección visual Consiste en la revisión exhaustiva de los elementos visibles de la unidad (Tanque, (Tanque, radiadores, ventilador, tanque de expansión) en búsqueda de derrames de aceite, cambios en la forma, defectos mecánicos, etc.
Operación del intercambiador de tomas bajo/sin carga Funcionamiento del conjunto motor, motor, caja de cambios y transmisión Torque del motor Resistencia de contacto Velocidad de actuación Calidad del aceite de la cámara cámara
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Pruebas eléctricas Relación de transformación Resistencia de devanados Pruebas de aislamientos
Alteraciones en en el aislante
Capacitancia y factor de potencia Prueba de vacío del TP Reactancia de dispersión
Alteraciones en el núcleo
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Pruebas físico-químicas El aceite además de cumplir una función refrigerante y aislante almacena por largos periodos gases y elementos procedentes de su propia degradación así como la degradación del aislante sólido La mezcla de gases disueltos se mantiene uniforme en todo el aceite Su análisis es primordial en la gestión del mantenimiento Desde mediados del siglo XX se ha estudiado la presencia en el aceite de determinados compuestos de degradación y su interpretación
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Toma de muestras de aceite ASTM D3613 La calidad del análisis depende de la calidad de la muestra Debe realizarse en condiciones controladas de temperatur tem peratura ay humedad. Evitar situaciones ambientales extremas (lluvia, alta humedad, fuerte viento). Procedimiento Proced imiento (TP, (TP, OLTP, OLTP, Pasatapas) Pasatap as) 1. Ve Verific rificar ar la presión al interior interior del tanque, tanque, en caso caso de que sea negativa igualar presión con gas inerte (nitrógeno). 2. Colocar el sistema sistema de recolección recolección de aceite, aceite, incluid incluida a una válvula válvula de regulación de flujo 3. Realizar un ‘sangrado de la tubería’ para eliminar aceite estancado 4. Tomar las muestras por duplicado y etiquetar inmediatamente inmediatamente con la ID de la unidad. fecha y temperatura de toma de la muestra 5. Almacenar Almacenar de forma forma adecua adecuada da sin sin influen influencia cia de luz, calor
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Pruebas físico-químicas: Color ASTM D1500 Se determina por la luz reflejada se expresa con un valor normalizado Muy bueno
Aceptable
Marginal
Malo
Muy Malo
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Pruebas físico-químicas: Rigidez dieléctrica dieléctrica (ASTM D877 D877 y ASTM ASTM D1816) D1816) También conocida como BDV, es una medida de la capacidad del aceite ite para resis esisttir un nive ivel de tensión ión. Es una de las las valo valorracio acione ness más más fiab fiables les de la calid calidad ad del del aceit aceite, e, un bajo bajo valo valorr indi indica ca mal mal esta estado do del del acei aceite te debi debido do a cont contam amin inac ació ión n La prueba consiste, en el uso de dos electrodos separados 1 o 2mm, se aplica una tensión que se eleva e leva 0,5kV/seg. 0,5kV/seg. hasta que el aceite aislante falle
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Pruebas físico-químicas: Contenido de humedad D1533 El ensayo se lo realiza bajo la norma ASTM D1533, mide la cantidad absoluta de agua presente en los líqu líquid idos os aisl aislan ante tess medi mediaante nte la valo valora raci ción ón coul coulom omét étri rica ca de Karl Karl Fisc Fische herr. La presencia de humedad está influenciada por la temp temper erat atur uraa a la que que se tomó tomó la mues muestr traa
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Pruebas físico-químicas: Número de neutraliz neut ralización ación Acidez ASTM D974 O índice de neutralización, Contenido total de hidróxido de potasio (KOH) en el aceite Indicador del deterioro del sistema de aislamiento El valor incrementa cuando el transformador es expuesto a períodos de sobrecarga extendidos. Desencadena el deterioro del aislamiento solido, pérdida de capacidad dieléctrica del aceite y oxidación del núcleo magnético. Un valor elevado de acidez indica contaminación con residuos de la fabricación de la unidad como: pintura, barniz y otros materiales, mismos que pueden desencadenar desencadenar en la formación de
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Pruebas físico-químicas: Pruebas de PCB ASMT D4059 Los bifenilos bifenilos policlorado policloradoss (PCBs) son son compuestos compuestos aditivos de alta capacidad aislante pero con efectos cancerígenos y nocivos para la salud Primero se aplica una primera prueba cualitativa tipo ‘Libre’ / ‘no Libre’, en caso de ser ‘no Libre’ se aplica una prueba cuantitativa que mide la concentración de PCB mediante cromatografía de gases. Las regulaciones exigen que los fluidos aislantes de aparatos eléctricos y de aislamiento eléctrico que contienen PCB deben manipularse y descartarse a través de procedimientos específicos en función del contenido de PCB.
Si el aceite dieléctrico contiene contiene PCB debe ser tratado con extremo cuidado
Status
Contenido [ppm]
Acción
Libre de PCB
< 50
Operación normal
Contiene PCB
5 0- 5 0 0
Mantenimiento / filtrado
Contiene PCB
> 500
Disposición / retiro
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Cromatografía de gases Técnica que volatiliza la muestra Para identificar los compuestos con una alta sensibilidad Es necesario ajustar el detector para cada tipo de elemento elemento a detectar El aceite mantiene disuelto en si elementos productos de la degradación de papel y aceite. La interpretación de la proporción de estos compuestos permite determinar fallas incipientes
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Cromatografía de gases: TDGA TDCGA ASTM D3612 Extracción de los gases disueltos para el análisis individual Se toma una muestra de aceite (normalmente 20 ml.) y se extraen los gases contenidos en el aceite sometiendo la muestra al vacío (10^-2 Torr.) y a una agitación vigorosa. vigorosa. Los gases luego son comprimidos y enseguida inyectados en el cromatógrafo.
Depende del tipo de falla se generan gases como acetileno (C2H2), hidrógeno (H2), metano (CH4), etileno (C2H4) y etano (C2H6), mientras que la celulosa o papel genera CO y CO2 Esta mét métrica ica ide identifica la presencia de una falla más más no el tipo de fall falla, a, para para ello ello se util utiliz izan an anál anális isis is más más espe especí cífi fico coss
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Cromatografía de gases: TDGA TDCGA ASTM D3612
donde FG es la suma de H 2 , CH4 y C2 H6 , C2H2 , C2 H4 y CO (en ppm). V es el volumen total de aceite en el transformador (en litros), TDCG es el volumen total de gases combustibles disueltos en el aceite.
9. Pruebas de rutina: TDGA
C1. El transformador funciona satisfactoriamente, en caso de que uno de los gases exceda los niveles especificados debe ser analizado. C2. Indica una concentración de gases mayor a la normal, en caso de que uno de los gases exceda los niveles especificados debe ser analizado. C3. Indica un alto nivel de descomposición, en caso de que uno de los gases exceda los niveles especificados debe ser analizado. Tomar acciones correctivas C4. Este rango indica un nivel excesivo de descomposición, si la unidad continúa operando es posible que se produzca una falla del transformador. transformador.
9. Pruebas de rutina: TDGA Fallas Térmicas Aceite Fallas Eléctricas
Celulosa
Fallas Térmica
Baja Temperatura
CH4 y H2
Alta Tempertura
C2H4 C2H6
Descargas de baja intensidad
CH4 C2H2
Arco de alta intensidad
C2H2
Hidrólisis
CO, CO2, H2O
Pirólisis
O2, H2O
Oxidación
CO, CO2
Fallas térmicas Descomposición del aceite 150 – 150 – 500 ºC → bajo peso molecular CH 4 y H2 500 – 500 – 1700 ºC → mayor peso molecular C 2H4 y C2H6. Descomposición de celulosa libera CO 2 COy H2O. Radio CO2/CO es un indicador de descomposición de celulosa, comúnmente es mayor a 7, por lo general correspondiente a valores en los rangos de 5000/500 ppm, cuando CO aumenta el radio disminuye, indicando degradación degradación del papel. Fallas eléctricas Descargas de baja intensidad (Efecto Corona) PD y arcos intermitentes producen H 2 con pequeñas proporciones proporciones de CH 4 y C2H2, conforme aumenta la intensidad de las descargas descargas las proporciones proporciones de C2H2 y C2H4 aumentan significativamen si gnificativamente. te. Arco de alta intensidad Fallas son de alta intensidad se alcanzan temperaturas del orden de 700 – 700 – 1800 ºC, las proporciones de C 2H2 aumentan proporcionales a la temperatura temperatura y por ende a la intensidad de l a falla.
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Cromatografía de gases: DGA Método Método Dornen Dornenber berg g - Roger Rogerss El diagnóstico de las posibles fallas está basado en las relaciones entre las concentraciones concentraciones de distintos gases: R1 = CH4 / H2 (Acetileno /Etileno), R2 = C2H2/ CH4 (Acetileno / Metano), R3 = C2H2/ H4 (Metano / Hidrógeno), R4 = C2H6/C2H2 (Etano / Acetileno), R5 = C2H4/C2H6(Etileno / Etano), 4
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Cromatografía de gases: Método de Duval Método propuesto por el Dr. Michel Duval en los años 70’s Ampliamente utilizado en la industria por su simplicidad, facilidad de interpretación y alta confiabilidad en resultados En 2016 presenta una mejora a su método con 5 variables Se han propuesto 7 triángulos
%C2 H 2 %C2 H 4 %CH
100 * 100 *
100 *
x x y z y x y z z
; ;
% Correctos
% Casos Cas os sin resolver
% Incorrectos
Gas clave
42
0
58
Rogers
62
33
5
Doeremberg
71
25
3
IEC Radio de Gases
77
15
8
Triangulo de Duval
96
0
4
Tipo de falla
Cromatografía de gases: Método de Duval
PD
Descargas parciales
Descripción
Ca u s a s
Descargas por efecto corona
Burbujas en el aceite debido a cavitación o proceso de llenado Humedad en el aceite o en el papel.
Posible formación de materiales de degradación del aceite. (X-wax)
Descargas parciales del tipo chisporroteo, causando perforaciones y puntos carbonizados en el papel. Descargas de D1 baja energía El arco de baja energía produce la
perforación del papel y la formación de partículas de carbón en el aceite. Descargas en el papel o en el aceite que resultan en daño extenso en el papel, gran formación de partículas en el Descargas de D2 aceite y la fusión de metales. alta energía Estos eventos llevan a la actuación de los detectores de gases. T1
T2
combinación de fallas térmicas y DT descargas
T3
Fallas térmicas
T < 300 ºC Fallas térmicas 300º < T < 700ºC Fallas térmicas
Fallas térmicas, si la falla es de una T <300 ºC el papel se torna marrón.
El papel se carboniza, se detectan partículas de carbón en el aceite.
Formación de gran cantidad de partículas de carbón en el aceite, a 800º C se produce una coloración de los
Diferencias de potencial en malas conexiones, soldaduras, etc. Elevadas diferencias de potencial entre conductores y e lementos metálicos. Fallas en el ai slamiento que producen arcos entre: Bobinados Bobinados de baja - tanque tanque Bobinados – Bobinados – núcleo Sobrecargas al transformador en casos de emergencia.
Fallas del sistema de refrigeración. Malos contactos entre elementos activos. Corrientes circulantes en el núcleo, cuba, yugos. Circulación de grandes corrientes por la cuba o el núcleo. Desbalances de campos magnéticos
Cromatografía de gases: Triángulos 4 y 5
Las zonas adicionales para los triángulos 4 y 5 son: C: Falla térmica con carbonización del papel en el 80% de los casos O: Sobrecalentamiento <250°C. S: Gasificación Inesperada del aceite mineral por estrés térmico< 200°C.
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Cromatografía de gases: Método de Duval 30% de incertidumbre
El método depende de la calidad de las mediciones obtenidas en laboratorio Cuando el área de la incertidumbre cubre varias regiones no es posible brindar un resultado
Solución utilizar otros triángulos / método Corea / pentágono Verificar la precisión de los resultados de laboratorio
15% de incertidumbre
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Estado del aislamiento sólido Agentes de degradación:
Humedad Oxígeno Calor
Polímero de Celulosa
6 10 5
6 10 5
6 10 5
Aislante sólido de papel. papel .
Grado de polimerización DP Monómero de Celulosa
DP relacionado con la resistencia mecánica del papel
6 10 5
La “vida remanente del papel es la vida remanente del transformador”.
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Papel con alto DP
Estado del aislamiento sólido Inicio de la vida del papel
Operación normal de la unidad
Fin de la vida confiable
La vida confiable del papel aislante está dete determ rmin inad adaa por por su capac pacidad idad de sopo soport rtaar solici solicitac tacion iones es mecáni mecánicas cas y térmic térmicas. as.
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Estado del aislamiento sólido H2O
O2
Del ambiente
Del ambiente
Calor
Hidrólisis
Pirólisis
Oxidación
Depolimerización, ruptura de los polímeros.
División molecular de la celulosa, Formación de burbujas.
Combinación con oxígeno.
Compuestos Furanos
Fragmentación del levoglucosano
CO
CO2
H2O
H2O
Oxidación de
Oxidación del
la Celulosa
acite
O2 H2O
Ácidos
Humedad en el Aceite
CO2
CO
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Estado del aislamiento sólido: Contenido de furanos vs Grado de polimerización La obtención directa del grado de polimerización implica descubar el devanado, y extraer una muestra, la muestra más degradada se encuentra el interior de la bobina. El análisis de los compuestos furánicos disueltos en el aceite es un método no invasivo, si es aplicado sobre una unidad cuya historia de operación y mantenimiento es conocida, permite tener una aproximación bastante buena del estado del asilamiento sólido.
No-TUP
Los furanos han sido estudiados para las unidades con papel no térmicamente tratados (No-TUP) para las unidades más nuevas no existe conceso
TUP
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Contenido de furanos vs Grado de polimerización El contenido de furanos es aplicable para unidades que operan hasta a 98 ⁰C Para unidades aisladas con papel térmicamente mejorado usar el grado de polimerización
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Grado de polimerización en unidades térmicamente mejoradas mejoradas 1000
900
Entradas 2
Generador de perfiles de humedad
Mediciones de humedad en aceite
H O
P D
800 n ió c a
700 z ri e mi l o
1 P
600 e d
3
Perfil de Carga
Perfil de AMB
o
Modelo de humedad del papel
Modelo termodinámico del transformador de potencia
G
500 DP A 400
300 69
H P
la unidad
6
Proceso de despolimerización
d ar
DP A DP A
Caracteristicas de
Valor de DP 0
4
HS
k
Proceso de degradación de Arrhenius Arrhenius
71
73
Const hid
+A
oxi
75
77
+A
hid
79
82
84
86
88
90
92
95
Año
A oxi +Ahid +A pir
5 100
80
60
40
DP
pir
20
97
99
01
03
05
07
10
12
14
16
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Termografía Usa el principio de energía radiada en el espectro electromagnético Puntos calientes Contactos flojos y por ende recalentados Defectos de aislamientos Conexiones de lata resistencia
Daños internos Errores de lubricación Tuberías de refrigeración taponadas Detección de nivel de depósitos
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Termografía
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Termografía
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Termografía
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Termografía
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Termografía
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Termografía
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Análisis de la respuesta al barrido de frecuencia IEEE C57.149 C57.149 Es una técnica de diagnóstico sensible que mide la imped impedan anci cia a / capa capaci cita tanc ncia ia de los los elemen elemento toss eléct eléctri rico coss ante ante una alimen alimenta tació ción n de frecu frecuenc encia ia variab variable. le. Esta prueba permite detectar cambios en las características eléctricas en los devanados de transf transforma ormador dores es de potencia: potencia: Desp Despla laza zami mien ento to de bobi bobina nass debido a pérdidas de presión en sujetadores, fuerzas de CC. Fallas en el aislamiento. La prueba no es destr estru uctiv tiva y no intr intru usiva iva, por si sola permite identificar fallas, en conjunto con otras evid eviden enci cias as per permite mite eva evaluac luacio ione ness más con confiab iables les del del esta estado do inte integr gral al de la unid unidad ad.. Se aplic aplica a esta esta prue prueba ba Prueba de fábr fábrica ica • Prueba Instalación n o relocalizac relocalización ión • Instalació Despué uéss de un even evento to • Desp
Es una huella digital única para cada equipo
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Análisis de la respuesta al barrido de frecuencia IEEE C57.149 C57.149
Campo magnético de un
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Análisis de la respuesta al barrido de frecuencia IEEE C57.149 C57.149 Número de mediciones: • Depende del tipo y potencia de unidad • Conexión: 12 a 25 • Yy de 12 • Sin considerar las posiciones del TAP Bornes libres en corto
Bornes libres al aire
Bornes libres a tierra
Interpretación Interpretación de SFRA IEEE C57.149 Desplazamiento radial
Desplazamiento Axial
Defecto de núcleo
Las deformaciones graves (núcleo – grandes desplazamientos) desplazamientos) se evidencian ev idencian a baja frecuencia Las deformaciones deformaciones menores (desplazamiento de devanados, espiras en corto) se visualizan a alta frecuencia
9. Pruebas de rutina rutina aplicadas a los TP Emisión Emisión de vibr vibracio aciones nes - sonido La operación normal de la unidad produce vi braciones debidas a las resonancias eléctricas/mecánicas. Estas vibraciones se acentúan ante el aumento de la carga pero manteniendo frecuencia La presencia de elementos ‘flojos’ (sujetadores, espiras, yugos) producirá vibraciones anormales o no regulares Las vibraciones son detectadas por acelerómetros que registran frecuencia y amplitud Los sonidos son detectados mediante micrófonos direccionales que deben ser compensados con la anulación de ruidos ambientales, se registra magnitud, presión y densidad del sonido
10. Índice de de riesgo de un parque de TP A partir de este punto la unidad entra en falla inminente y entra en juego la actitud ante el riesgo mantenimientos NO se realizan mantenimientos Se busca reducir lo eventos que produzcan la salida de operación
Se opera de forma nominal Con observación adecuada a su estado En función de su importancia estratégica estratégica se elige una estrategia de mantenimiento
11. Gestión de mantenimiento de subsistemas Pasatapas Análisis de aceite
d u l a s e c i d n Í
Aceite de la cuba
Sistema de asilamiento
Devanados Pruebas eléctricas Pasatapas Integridad eléctrica
FRA
Operación subsistemas
Resistencia de contacto
a i c n a t r o p m I
Alteraciones eléctricas Seguridad del entorno Viabilidad económica
OLTC / TC
11. Gestión de mantenimiento de subsistemas Interpretación Interpretación de evidencias Common Common Test est
Expert Expert Criter Criteria ia
Output
Knowledge
Health Hea lth Ind Index ex
Expertice
Recomendations
Indi In dica cato torr 1 Indi In dica cato torr 2 Indi In dica cato torr 3
11. Gestión de mantenimiento de subsistemas Entradas
Integrador de Integrador de Probabilidad Índice de Salud Ocurrencia
Rigidez dieléctrica Factor de disipación
2
Contenido de humedad
Probabilidad Índice de de Ocurrencia Salud
R e g a l s
Acidez Contenido total de gases
Integrador Índice de Riesgo
Contenido Contenido de furanos
4
1
Grado de polimerización
Integrador Factor de Consecuencia Consecuencia
Sobrecarga a equipos
R e g a l s
3
Potencia desconectada
Cargas sensibles Volumen de aceite
R e g a l s
Factor de consecuencia
Proximidad Proximidad otras constr. Penalizaciones
Índice de Riesgo
11. Gestión de mantenimiento de subsistemas Entradas
Fuzzificación
Defuzzificación
Entradas
Fuzzificación
Sistema de
Sobrecarga a equipos
inferencia
Rigidez dieléctrica
difuso
Potencia desconectada
a i e c d n e r u o c t e c s a F n o C
Car as sensib sensible less Volumen de aceite
Penalizaciones
Reglas basadas en criterio experto
Afectaciones a la calidad de suministro o Afectaciones seguridad del sistema Afectaciones al entorno Viabilidad económica / costos de indisponibilidad
d u l a S e d e c i d n Í
Contenido de humedad Acidez
Contenido de furanos
Salida Salida
Sistema de inferencia difuso
Factor de disipación
Contenido total de gases
Proximidad otras constr.
Defu Defuzzifica zzificación ción
Reglas basadas en criterio experto
Grado de polimerización
Pruebas aplicadas al aceite Información de operación y eventos
11. Gestión de mantenimiento de subsistemas Importancia estratégica En base al estado global de la unidad d o subsistemas u l Influye: a Edad, eventos, S estadística e Requiere análisis c i de la información d Sistemas de n Í criticidad media Sustituye elementos ante la falla +Económico Sistemas no críticos
NO SE CONSIDERA A R E D I S N O C E S I S
n A ó i R E c I i D S d N n O o C E C S O N
SI SE CONSIDERA
CBM Mantenimiento basado en la condición
RCM Mantenimiento centrado en la confiabilidad
CM Mantenimiento Correctivo
TBM Mantenimiento Programado o basado en el tiempo
Requiere pronósticos +Costoso Sistemas críticos
En base a los reportes / eventos +Económico Sistemas no críticos
11. Gestión de mantenimiento de subsistemas Mantenimiento global de la unidad Régimen de operación / mantenimiento 1. Ligero Unidades equipadas y protegidas con componentes de alta confiabilidad Pocas operaciones y con baja carga del OLTC Unidad no opera en ambiente hostil Unidad construida construida y equipada con tecnologías avanzadas avanzadas Bajas consecuencias en caso de una falla
Evaluar el tipo/periodicidad de mantenimiento en base al riesgo de cada equipo
2. Intensivo Unidades que requieren frecuente atención Alto número de operaciones u operaciones en alta carga Unidad que opera en ambiente hostil Unidad construida o equipada con tecnologías anticuadas Altas consecuencias de la indisponibilidad de la unidad 3. Regular Cualquier situación entre las dos
11. Gestión de mantenimiento de subsistemas 35
Historia Artificial
Mantenimiento predictivo
Mediciones Reales
30
25 Función de red
Entradas
RNA
Perfil de amb
amb promedio 30
amb
Salidas
] A V 20 M [ a g r a 15 C
Red entrenada
amb
días previos o t n e i m a n e r t n E
10
Hora del día (0-23) Día de semana (1-7) Día de año (1-365) Mes (1-12) Año
RNA
Carga
5
Red entrenada Carga
0 94
Perfil de Carga Carga promedio 30 días previos
95
96
97
98
99
00
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
Año 40
35
o l u c l á C
Red Entrenada
Técnica de
amb amb
Montecarlo Perfiles
Vector fecha (desde la instalación de la unidad)
] C º [ e t n e i b m A a r u t a r e p m e T
25
20
aleatorios de
30
amb
15 15 Apr
140
Red Entrenada
120
Carga
100
Tasa histórica de crecimiento de la carga
Perfiles aleatorios de Carga
] A V M [ a g r a C
80
60
16 A pr
17 A pr
18 A pr
19 Apr
20 Apr Fecha
21 Apr
22 Apr
23 A pr
24 A pr
25 A pr
11. Gestión de mantenimiento de subsistemas Mantenimiento predictivo m ZBt
t t W W W t t n
n 1
n
n 1
m
Z t
n
n
t t t n
tn 1
m
Z t 1 t
n 1
t
t
n
Puentes Brownianos (BB)
X n
Movimiento Browniano Geométrico (GBM)
t X n
Puentes Brownianos
BAM
14
13 ] m
Mediciones
[p
p
12 et i e
Zt-1 l
A
c
11 e
Valores calculados de las muestras ras ante anteriore rioress muest
n e d
a
Wn+1
d
10 e
Wn m H
u
9
8
Dr. Ing. Ricardo Medina V.
X n
Ruido blanco distribu dis tribución ción norma normall =0
con
11. Gestión de mantenimiento de subsistemas Mantenimiento del sistema de expansión 1. Revisión de la presión presión al interior de la cuba cuba En caso de presión negativa inyectar nitrógeno hasta alcanzar la presión nominal 2. Revisió Revisión n de empaqu empaques es y juntas juntas Verificar el vertido de aceite, en caso de encontrar perdidas proceder a sustituir gomas degradadas 3. Verificar Verificar integridad de conductos, radiadores y tanque Revisar fugas de aceite y reparar mediante elementos basados en epoxy 4. Revisión de la integridad del diafragma o vejiga de aire Revisar la integridad del diafragma o la vejiga Revisar la presencia de agua líquida en la cámara de aire Revisar o sustituir los deshumidificadores deshumidificadores 5. Revisión de la operación del relé Buchholz
11. Gestión de mantenimiento de subsistemas Mantenimiento del sistema de refrigeración refrigeración 1. Revisió Revisión n de los vent ventilad iladores ores 2. Revisión Revisión las bombas bombas de aceite aceite 3. Revisión de conductos del radiador Utilizando termografía / verificando sobreesfuerzo de bombas de aceite 4. Revisión de operación sistemas de circulación de aire Revisión de bombas, almacenadores, des mineralizadores 5. Revisión de sistemas antiincendios 6. Revisión de operación de indicadores de flujo de aceite
11. Gestión de mantenimiento de subsistemas Mantenimiento del intercambiador intercambiador de tomas Contactos eléctricos Limpieza de material de arqueo Revisón de los sistemas mecánicos, resortes almacenadores de energía Mantenimiento del aceite de la cámara del selector Revisión de la resistencia de contacto Análisis termográfico Sistema mecánico Revisión del torque mecánico del motor Revisión del sistema de freno y caja de cambios
Switches Switches con transici transición ón suave Revisión de la resistencia/inductor resistencia/i nductor de contacto Switches Switches de selector selector Revisión de la resistencia contactos Limpieza de material de arqueo Mantenimiento del aceite de la cámara del selector Switch Switches es en vacío vacío Estanqueidad de la cámara de vacío
11. Gestión de mantenimiento de subsistemas Mantenimiento del intercambiador intercambiador de tomas Sistema de refrigeración Revisión exhaustiva del sistema de refrigeración Intercambiador des energizado Revisar la velocidad de conexión, optimo acoplamiento, resistencia de contacto, relación de transformación. Realizar la operación al menos una vez al año para verificar la operatividad del sistema
11. Gestión de mantenimiento de subsistemas Mantenimiento de sistemas auxiliares 1. Revisión Revisión de de la presión presión al inte interior rior de de la cuba Revisión de nivel de aceite En caso de presión negativa inyectar inyectar nitrógeno hasta alcanzar la presión nominal 2. Revisión Revisión de empaq empaques ues y juntas juntas Verificar el vertido de aceite, en caso de encontrar perdidas proceder a sustituir gomas degradadas 3. Verificar integridad de conductos, radiadores y tanque Revisar fugas de aceite y reparar mediante elementos basados en epoxy 4. Revisión de la integridad del diafragma o vejiga de aire Revisar la integridad del diafragma d iafragma o la vejiga Revisar la presencia de agua líquida en la cámara de aire Revisar o sustituir los deshumidificadores
11. Gestión de mantenimiento de subsistemas Mantenimiento de pasatapas 1. Limp Limpie ieza za Limpieza periódica del exterior, material presente reduce rigidez dieléctrica Verificar ausencia de fisuras y pérdidas de aceite Evitar convertir en un “proyectil” 2. Contac Contacto to mecá mecánic nico o Debido a movimientos y expansión térmica es necesario revisar el adecuado contacto eléctrico de los terminales mediante termografía y revisión mecánica 3. Análisis de gases del aislante Muestreo del medio aislante para determinar la presencia de fallas incipientes 4. Pruebas de rigidez y tensión de ruptura
11. Gestión de mantenimiento de subsistemas Mantenimiento del aceite aislante 1. Adición Adición de inhibid inhibidores ores de oxidaci oxidación ón Cuando se detectan altos contenidos de oxígeno es posible añadir inhibidores de oxígeno que capturan el oxígeno libre formando óxidos que forman lodos y se decantan 2. Reacondici Reacondicionami onamiento ento del del aceite aceite Consiste en la remoción de partículas y eliminación de elementos químicos mediante filtrado mecánico y químico
1.Filtrado Consiste en hacer circular el aceite del transformador atreves de filtros progresivamente más finos con el fin de tamizar las partículas, este proceso es cíclico y vuelve a depositar en la cuba el aceite ya tratado para provocar provocar un “lavado” de todo el transformador transformador
2. Deshidratación Consiste en elevar la temperatura del aceite filtrado para reducir bruscamente la presión con el fin de que el agua forme gotas que son capturadas por filtros especiales
11. Gestión de mantenimiento de subsistemas Proceso de reacondicionamiento del aceite aislante
Recircular el aceite tratado tratado con el fin de ‘lavar’ la cuba desplazando lodos del fondo y sobre los devanados
11. Gestión de mantenimiento de subsistemas Proceso de reacondicionamiento del aislante (papel aceite) Técnica de calentamiento de baja frecuencia
Analizar el beneficio obtenido vs la degradación térmica
Unid Unidad ades es pequ pequeñ eñas as es posi posibl ble e reali ealizzar el calen lentamien iento en un horno orno donde nde la unidad unidad pueda pueda ingre ingresar sar Para unidades grandes se procese a calentar los devanados a baja frecuencia (<10 Hz, 2 Hz) para que el papel aislante ceda la humedad al aceite mientras es reacondicionado por un periodo de 15 días
12. Acondicionamiento / overhauling Prec Precomi omisio sionad nado o de TP 1. Prue Prueba bass de rut rutin ina a Resistencia de devanados Relación de transformación (para cada posición del TAP) y desfasaje Impedancia de cortocircuito, perdidas de magnetización (de vacío) y su factor de potencia, pérdidas a plena carga (cortocircuito) Pruebas dieléctricas para validar la integridad de los devanados. Pruebas de sobretensión • <300 kV 2,5-3,5 Vn por un minuto • >300kV 1,3-1,5 Vn por 30 minutos Pruebas de OLTC Determinar la impedancia de secuencia cero Niveles de sonido audible : potencia, presión y densidad de sonido Respuesta al barrido de frecuencia Pruebas físico químicas
2. Pruebas Pruebas sobre sobre unidad unidades es de un lote lote nuevo nuevo / nuevo nuevo diseño diseño Prueba de aumento de temperatura • Para unidades pequeñas a tensión nominal • Para unidades grandes mediante pruebas de corto Verificar funcionamiento de sistema de refrigeración Medir temperatura en el punto caliente Realizar DGA para verificar liberación de gases durante sobrecarga Prueba de impulso para verificar el estado de aislamientos
13. Transport Transportee del transf transformador ormador de potencia Unidades nuevas Realizar SFRA antes de desplazar desp lazar Vaciar de aceite y llenarlo lle narlo con hidrógeno Realizar banco de pruebas al instalar la unidad
Unidades en antiguas Considerar el estado general de la unidad para realizar el movimiento Realizar SFRA, vibraciones y análisis de grado de polimerización Bajos valores de DP desplazamiento de devanados no realizar el movimiento Proceso similar a unidades
13. Almacenamiento de un TP Periodo corto Realizar un muestreo de aceite Verificación del estado de tanque Cubrir los pasatapas Aumentar ligeramente la presión interna mediante la inyección de nitrógeno Periodo largo Realizar un muestreo de aceite Verificación del estado de tanque Retirar los pasatapas y colocar cierres herméticos Aumentar ligeramente la presión interna mediante la inyección de nitrógeno
Reconexión corto periodo Prueba de aceite Verificación del estado e stado de pasatapas, OLTP y sistemas de refrigeración Operar un tiempo en vacío Reconexión largo periodo Mismo tratamiento que al reincorporar
13. Disposición de un TP 1
Disponer de forma adecuada el aceite y elementos contaminantes contaminantes
Preparación
Disposición del aceite
?
Repotenciación
Uso de núcleo magnético Tanque
2
Reciclaje
Reciclaje al peso de CU, Al, Fe
13. Gestión de activos
Gestió Gestión n de trans transfformado ormadore ress acor acorde de a las norma normas: s: PAS 55 / ISO 55000 Standards
Electric industry is changing
New communication technologies /networks
Distributed generation
Obj: Reduce and optimize cost
Aged units Near the end of life
Best physical assets use Optimize maintenance Life cycle management Optimal assets acquire
High quality / continuity in service Continuous monitoring Failure forecast
Asset Management
PAS 55 / ISO 55000 Standards •
Presents the main objectives and introduces the Asset Management FRAMEWORK.
•
Those ose Standa ndards bri brings a common mon languag uage and universal “game game rule rules” s” for all all the the act actors ors in the the asse assett mana manage geme ment nt cont ontext “Babel el Towe ower” r”:: We mu must st avoi oid d th the e “Bab Eac ach h ac acttor / organ aniz iza ati tio on tal alk kin ing g in thei eirr ow own n language A di dict ctio iona nary ry co coul uld d so solv lve e th this is co cond nditi ition on? ?
Diffusion of new concepts takes time and requires a lot of effort
Electri Electricc assets assets manag manageme ement nt Assets Information •
Common test
•
Measuring systems
•
SCADA
•
ADMS
•
Commercial systems
•
Assets database
•
Maintenance reports
•
Catalog data
•
Construction information
Assets Risk Models RISK INDEX Requirements
•
Risk Hierarch Hierarchy y Actions prioritization
Risk model Scenario proposal Action plan Asset Management Process
PAS 55 / ISO 55000 brings definitions and characteristics for asset management Definitions: •
•
Asset: plant plant,, machine, property,, build, property vehicle, program code or another item which has an evident value for the organization Life cycle: lapse between the identification identification of the necessity of an asset and finish with the final disposal of the
Assets info Risk Index Health Index Strategic Importance Spear measures: number of actions Oil test FRA Thermal analysis Online measures: Oil analysis Load, Current Commercial info
Entradas
Electric Asset Management Management
Failure Integrador de Probabilidad Integrador de probability Ocurrencia Índice de Salud
Rigidez dieléctrica Factor de disipación
= ( , ሻ
2
Contenido de humedad Probabilidad de Índice de Ocurrencia Salud
R e g al s
Acidez Contenido total de gases
Risk
Contenido de furanos
Integrador Index Índice de Riesgo
0.9
4
0.8
1
Grado de polimerización
Consequence Integrador Factor Factor de Consecuencia Sobrecarga a equipos
R e g al s
3
Potencia desconectada
Cargas sensibles Volumen de aceite
1
R e g al s
Factor de consecuencia
Proximidad otras constr.
ndice de Riesgo
T5 T6
T7
0.7
r a o i t c c n 0.6 a e F u c e e c s n 0.5 n o e C u r o 0.4 q t e c s a F n o 0.3 C
T1 T2
T3
T4
0.2
Penalizaciones
Priority list:
T5 T1, T2
0.1 0 0
02
04
06
08
101
1
Asset possible actions Reduce load
Acquire Solicitaciónde a ciónde Ofertas
Recepciónde Ofertas
2meses
1- 2 meses
Refurbish
Negociacióna ciónContratación, Carateristicas Técnicas 1- 2 meses
Identificarla Necesidad
Tiempo de producción e instalación 12 - 24 meses.
Diseño
T4
2- 4 meses
Transportee instalación algunassemanas-meses
Pruebas
Producción
Adquisiciónde Materiales
algunosdías- semanas
2- 4 meses
2- 4 meses
Move
Dispose
´
T4
Do nothing
Electri Electricc assets assets manag manageme ement nt Priority Units
Future Future scenarios scenarios
Actions
Move Acquire
T1
Scenario
T1
Refurbish
Move Reduce load
Generation
Dispose Refurbish
T2
T2
Reduce load
Refurbish Reduce load
No action
function function of state state of each each unit
Acquire
Tn Tn
Scenario
T1 Repair
T2 Move
Refurbish No action
Tn Dispose
T1 Repair
T2
Tn
Reubicar
Dispose
Electri Electricc assets assets manag manageme ement nt Scenario Evaluati on Evalua Eval uación ción Evaluation de d e Inv I nversiones ersiones
OF Almacenar: Evaluación Económica
Evalación Técnica Económica
min(Cost , Risk )
Ordenamiento y selección de alternativas
• • Función Objetivo
Minimize Total Park risk Minimize Investments Costs.
Asset risk model Power Power transf transforme ormerr
Power Power Switc Switch h
Inputs
Inputs
Oil moisture
Paper moisture
Load
Thermal model
Arrehenious process
Amb. temp
Unit Charact Characteristics eristics
Paper Moisture
# Operations
Load
State of contacts
Mechanical elements
Depolimerization
Integration process
Power Transformer Ageing
Switch Ageing
Electric assets management management Monitor,, which elements? elements? • Monitor Generation (Power, Active, Reactive, Frequency) Transmission (Voltage, Angle, Flow) Power transformer (Tap position, temperature, oil test) Power Switch / protection system (# of operations, oil test ) Traditional grid Distribution transformers transformers Sub transmi transmission ssion lines lines Transformation centers
Stability measuring Asset management
New grid
Advanced distribution m. s.
Common work expectatives Assets Information •
Common test
•
Measuring systems
•
SCADA
•
ADMS
•
Commercial systems
•
Assets database
•
Maintenance reports
•
Catalog data
•
Construction information
Assets Risk Models RISK INDEX Requirements
•
Risk Hierarch Hierarchy y Actions prioritization
Risk model Scenario proposal Action plan Asset Management Process
14. Trabajo práctico
APPLICABLE R ANGES ANGES FOR BDV State of insulating mineral oil
≤ 69
En New Equipment
Water Trafo Content [ppm] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
2 1. 1. 70 70 0 2 6. 6. 90 90 0 1 4. 4.5 00 00 2 1. 1. 20 20 0 1 0. 0. 00 00 0 1 5. 5.5 00 00 1 6. 6. 80 80 0 1 5. 5.0 00 00 1 7. 7.0 00 00 3 0. 0. 00 00 0 1 6. 6.2 00 00 1 5. 5.0 00 00 1 6. 6.8 00 00 1 5. 5.0 00 00 2 7. 7. 60 60 0 2 3. 3.5 00 00 2 4. 4. 80 80 0 2 3. 3.6 00 00 3 0. 0. 50 50 0 1 8. 8.4 00 00 2 1. 1. 10 10 0 8 .1 .1 00 00 1 9. 9.6 00 00 6 .0 .0 00 00 1 8. 8.4 00 00 1 1. 1. 10 10 0 2 1. 1. 50 50 0 7 .5 .5 00 00
Acidity [mg KOH/g] 0 .0 .0 24 24 0 .0 .0 98 98 0 .0 .0 33 33 0 .2 .2 26 26 0 .0 .0 10 10 0 .0 .0 75 75 0 .1 .1 67 67 0 .0 .0 92 92 0 .0 .0 35 35 0 .0 .0 88 88 0 .1 .1 81 81 0 .1 .1 55 55 0 .1 .1 15 15 0 .2 .2 10 10 0 .0 .0 89 89 0 .1 .1 06 06 0 .0 .0 12 12 0 .0 .0 70 70 0 .0 .0 73 73 0 .0 .0 63 63 0 .0 .0 19 19 0 .0 .0 10 10 0 .2 .2 16 16 0 .0 .0 10 10 0 .1 .1 52 52 0 .0 .0 32 32 0 .1 .1 47 47 0 .1 .1 60 60
BDV [kV.] 3 2. 2. 50 50 0 4 0. 0. 50 50 0 5 8. 8.0 00 00 4 8. 8. 70 70 0 7 5. 5. 00 00 0 7 1. 1.0 00 00 7 0. 0. 10 10 0 6 7. 7.8 00 00 6 2. 2.7 00 00 3 7. 7. 60 60 0 2 5. 5.5 00 00 3 7. 7.5 00 00 2 5. 5.6 00 00 5 2. 2.7 00 00 3 0. 0. 40 40 0 4 5. 5.8 00 00 2 9. 9. 90 90 0 3 9. 9.2 00 00 28 28 .7 .7 00 00 6 4. 4.5 00 00 2 8. 8. 40 40 0 6 6. 6.9 00 00 4 2. 2.2 00 00 6 7. 7.6 00 00 3 7. 7.2 00 00 6 7. 7. 20 20 0 6 0. 0. 80 80 0 7 0 1 00 00
Dissipatio n Factor [%] 0 .0 .0 75 75 0 .8 .8 94 94 0 .1 .1 40 40 0 .4 .4 24 24 0 .1 .1 11 11 0 .1 .1 43 43 0 .2 .2 55 55 0 .2 .2 11 11 0 .1 .1 13 13 0 .3 .3 53 53 0 .2 .2 01 01 0 .1 .1 82 82 0 .1 .1 74 74 0 .2 .2 20 20 0 .1 .1 28 28 0 .2 .2 07 07 0 .0 .0 68 68 0 .2 .2 03 03 6 7. 7. 00 00 0 0 .2 .2 43 43 0 .0 .0 25 25 0 .0 .0 43 43 0 .2 .2 64 64 0 .1 .1 26 26 0 .2 .2 99 99 0 .0 .0 89 89 0 .9 .9 38 38 0 .4 .4 48 48
TDCG
2-FAL
[ppm]
[ppm]
DP*
Health
Health Index
Index [1]
(proposed method)
4 83 83 .0 .0 00 00 0 .8 .8 60 60 4 66 66 .0 .0 05 05 0 .3 .3 60 60 G 2 54 54 .0 .0 00 00 0 .6 .6 50 50 5 00 00 .7 .7 44 44 0 .3 .3 00 00 G 7 8. 8. 00 00 0 0 .2 .2 60 60 6 14 14 .4 .4 41 41 0 .3 .3 00 00 G 2 15 15 .0 .0 00 00 5 .5 .5 30 30 2 35 35 .0 .0 83 83 0 .7 .7 80 80 G 1 26 26 .0 .0 00 00 0 .0 .0 60 60 7 96 96 .3 .3 90 90 0 .2 .2 00 00 VG 3 8. 8. 00 00 0 0 .5 .5 30 30 5 26 26 .0 .0 69 69 0 .3 .3 00 00 G 1 49 49 .0 .0 00 00 0 .7 .7 80 80 4 78 78 .1 .1 21 21 0 .3 .3 00 00 G 2 8. 8. 00 00 0 0 .6 .6 90 90 4 93 93 .3 .3 34 34 0 .3 .3 00 00 G 9 .0 .0 00 00 0 .2 .2 10 10 6 40 40 .9 .9 42 42 0 .2 .2 20 20 VG 1 97 97 .0 .0 00 00 0 .3 .3 10 10 5 92 92 .6 .6 16 16 0 .3 .3 00 00 G 3 5. 5. 00 00 0 8 .7 .7 60 60 1 78 78 .0 .0 04 04 0 .9 .9 40 40 VB 5 3. 3. 00 00 0 7 .2 .2 90 90 2 00 00 .7 .7 97 97 0 .9 .9 30 30 VB 7 8. 8. 00 00 0 9 .6 .6 00 00 1 66 66 .6 .6 42 42 0 .9 .9 40 40 VB 5 3. 3. 00 00 0 6 .6 .6 90 90 2 11 11 .4 .4 55 55 0 .8 .8 30 30 G 3 36 36 .0 .0 00 00 5 .1 .1 20 20 2 44 44 .6 .6 42 42 0 .7 .7 80 80 G 3 0. 0. 00 00 0 0 .2 .2 40 40 6 24 24 .3 .3 73 73 0 .3 .3 00 00 G 5 04 04 .0 .0 00 00 1 .6 .6 80 80 3 82 82 .9 .9 17 17 0 .5 .5 30 30 M 2 2. 2. 00 00 0 0 .5 .5 00 00 5 33 33 .2 .2 99 99 0 .3 .3 00 00 G 3 0. 0. 00 00 0 1 5. 5. 70 70 0 1 05 05 .6 .6 05 05 0. 0. 94 94 0 VB 6 9. 9. 00 00 0 0 .1 .1 50 50 6 82 82 .6 .6 93 93 0 .3 .3 00 00 G 1 44 44 .0 .0 00 00 0 .0 .0 20 20 9 32 32 .7 .7 11 11 0 .1 .1 50 50 VG 7 1. 1. 00 00 0 0 .0 .0 50 50 8 19 19 .0 .0 14 14 0 .1 .1 10 10 VG 4 8. 8. 00 00 0 7 .5 .5 40 40 1 96 96 .6 .6 13 13 0 .9 .9 40 40 VB 4 27 27 .0 .0 00 00 0 .0 .0 80 80 7 60 60 .6 .6 94 94 0 .3 .3 00 00 G 8 1. 1. 00 00 0 1 .1 .1 40 40 4 31 31 .0 .0 32 32 0 .5 .5 10 10 M 1 19 19 .0 .0 00 00 0 .0 .0 40 40 8 46 46 .7 .7 02 02 0 .1 .1 10 10 VG 1 68 68 .0 .0 00 00 0 .9 .9 20 20 4 57 57 .6 .6 37 37 0 .4 .4 20 20 M 1 0. 0. 00 00 0 0 .0 .0 6 7 96 96 .3 .3 90 90 0 .3 .3 00 00 G
0 .3 00 0 .3 61 0 .3 56 0 .7 75 0 .2 .2 02 02 0 .3 00 0 .4 .4 61 61 0 .4 .4 21 21 0 .2 .2 19 19 0 .3 00 0 .9 .9 39 39 0 .9 .9 18 18 0 .9 .9 39 39 0 .8 23 0 .7 75 0 .3 00 0 .5 .5 25 25 0 .3 .3 00 00 0 .9 .9 39 39 0 .3 00 0 .1 .1 56 56 0 .1 .1 10 10 0 .9 .9 39 39 0 .3 00 0 .5 .5 09 09 0 .1 .1 10 10 0 .4 .4 61 61 0 3 00
G G G B VG G M M VG G VB VB VB B B G M M VB G VG VG VB G M VG M G
BDV [kV] minimum
Operating Voltage [kV]
> 69 < 230 ≤ 69
Operating
> 69 < 230
1mm
2mm
25 30 23 28
45 52 40 47
Fin de vida del papel en función de grado de polimerización y contenido de 2-FAL Contenido de 2-FAL [ppm] 0.050 0.110 0.240 0.450 0.790 1.290 1.930 2.360 2.770 3.250 3.820 4.490 5.070 5.720 6.460
DP 800 700 610 530 460 400 350 325 305 285 265 245 230 215 200
% vida remanente 100 90 80 70 60 50 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Interpretación Degradación normal
Degradación Acelerada Zona de Alerta Alto riesgo de falla Fin de la vida confiable
•"La
vida es agradable. La muerte es tranquila. Lo malo es la transición.“
•-Isaac Asimov
¡Gracias por su atención! Ricardo D. Medina V, PhD Servicios de consultoría en Ingeniería Eléctrica E léctrica Especialista en gestión de activos físicos
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