Seminario Transformadores de Potencia

Seminario: Ensayos de Predictivo en Transformadores de Potencia.

Proyecto:

98094

PONENTE

ANDRÉS TABERNERO Director de Proyectos de unitronics electric, Andrés Tabernero tiene 20 años de experiencia en el diseño y fabricación de equipos de medida para máquinas eléctricas rotativas y transformadores de potencia. Es además responsable del área de formación de unitronics electric y ha sido responsable de la instalación de sistemas de monitorización de descargas parciales en varias centrales térmicas convencionales y de ciclo combinado.

Ensayos de Predictivo en Transformadores de Potencia. El Transformador de Potencia es un fantástico ingenio eléctrico de alta fiabilidad. Aun así requiere un mínimo programa de Mantenimiento que ha demostrado ser más eficiente si incluye una acertada política de enfoque Predictivo. La realidad es que no existe una uniformidad de criterios a la hora de implantar estas políticas de Predictivo aunque es cierto que cuando falla el Transformador es cuando se replantea esta política. Este seminario pretende dar un poco más de luz en este sentido.

PROGRAMA  Introducción Unitronics electric, Megger. Objetivos del Seminario  El Transformador de Potencia en Campo.  Acercamientos On-Line.  Técnicas actuales de Predictivo.  Técnicas On-Line.  Aceites: Físico-Químicos, Gases…  Técnicas Off-Line.  Relación, Vcc(%), Resistencia, Aislamiento…  Últimas Técnicas reconocidas.  Técnicas On-Line.  Aceites: Sistemas On-Line, Furanos…  Descanso.  Técnicas Off-Line.  Respuesta en Frecuencia. Espectroscopía.  Bibliografía: Ruegos y preguntas.

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19101003

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Seminario de Predictivo en Transformadores de Potencia.

Técnicas de Predictivo en Transformadores de Potencia. Cádiz, 30 de Noviembre de 2010 .

Andrés Tabernero unitronics electric 1

Técnicas de Predictivo en Transformadores de Potencia. • • •

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Introducción Unitronics electric, Megger. Objetivos del Seminario. El Transformador de Potencia en Campo. Técnicas actuales de Predictivo. Tecnicas On-Line. Aceites: Fisico-Químicos, Gases… Técnicas Off-Line. Relación,Vcc(%), Resistencia, Aislamiento… Últimas Técnicas reconocidas. Técnicas On-Line. Aceites: Sistemas on-line, Furanos… Descanso. Técnicas Off-Line. Respuesta en Frecuencia. Espectroscopia. Bibliografía: Ruegos y preguntas. 2

¿Qué es unitronics?

• •

Unitronics nace en 1963 acercando a España los últimos avances tecnológicos en los sectores eléctrico – electrónico – proceso de datos. Hoy día el grupo unitronics consta de 2 empresas: unitronics comunicaciones. Líder indiscutido nacional de comunicaciones, multimedia, seguridad y teleconferencia.

unitronics, s.a.u. Líder nacional en el sector de la instrumentación electrónica, fundamentales: unitronics electric unitronics visión artificial unitronics telecom.

con

tres

áreas

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TP0_Seminario_Recepcion.ppt

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¿Qué es unitronics, s.a.u.?

•

UNITRONICS, S.A.U. integra los siguientes elementos en su infraestructura de apoyo al cliente:

Soporte a la venta. Departamento de Investigación y Desarrollo. Departamento de Mantenimiento. Gestión de Producción. Personal entrenado para Instalaciones. Laboratorio Calibración (con acreditación ENAC en áreas óptica y eléctrica). Formación abierta y a empresas.

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¿Qué es unitronics electric?

•

UNITRONICS, S.A.U. lanzó en 2007 la marca unitronics electric para promoción internacional .

•

unitronics electric representa en España las más reconocidas marcas en el sector eléctrico mundial.

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¿Qué es unitronics electric? SISTEMA EDA. Electronic Dielectric Analyzer

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¿Qué es unitronics electric?

SISTEMA ETP. Evaluador de Transformadores de Potencia. 7

¿Qué experiencia tiene unitronics electric? EXPERIENCIA DE unitronics electric

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14 años desarrollando equipos de medida para el sector eléctrico. 13 años de ensayos de campo. Desarrollo de programas expertos de diagnóstico y tendencias para máquinas rotativas y transformadores de potencia.

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•

Gran experiencia en medidas, problemas de medida, implementación de protocolos, interpretaciones y diagnósticos.

•

7 años formando profesionales del sector eléctrico. Formación en Mantenimiento Predictivo y Diagnóstico con alta componente práctica en:

Máquinas Rotativas. Transformadores de Potencia. Baterías. 9


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•

Asociados a los foros internacionales de normalización: IEEE, CIGRE,…

•

Colaboración activa en foros internacionales con presentación de papers, experiencias prácticas…

INSUCON 2006 (Birminghan). HYDRO 2007 (Granada). CIGRE 2008 (París). CIGRE 2010 (París). ARWtr (IEEE/CIGRE) 2010 (Santiago de Compostela). 10

¿Quién es Megger?

• • • •

Núcleo de negocio: productos y servicios para medida en el sector eléctrico. En 2009 adquiere dos empresas que complementan el catálogo: Programma y Pax Diagnostix. Representante en España: unitronics electric. Clientes en España: Eléctricas, industria…

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¿Por qué este seminario? OBJETIVOS DEL SEMINARIO

• • • •

Revisar el estado actual de la tecnología de Mantenimiento Predictivo en Transformadores de Potencia. Presentar las técnicas tradicionales de Predictivo y su implementación a través de ensayos de campo. Revisar las últimas te´cnicas reconocidas de Predictivo y el camino por recorrer. Plantear la búsqueda de uniformidad de criterios en cuanto a la implementación de Predictivo.

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El Transformador de Potencia en Campo. •

Distinción Fábrica / Campo:

En Fábrica. Se ejecutan ensayos para comprobar que el transformador cumple con los más exigentes standard de calidad.

En Campo. Aparecen condicionantes específicos del medio de aplicación. Se aprovechan las paradas para realizar ensayos off-line a realizar con unos requisitos: El equipamiento de ensayos debe de caber en el maletero de un vehículo = transportable. No es viable realizar los mismos ensayos que en fábrica. Ensayos normalizados / reconocidos. Equipo de medida comercial de medida con marcado CE. 13

Ensayos Off-Line: •

Ensayos Off-Line: Precisan de la retirada de servicio del Transformador cierto tiempo para ejecutar los ensayos. Estos ensayos tienen demostrada Fiabilidad y Utilidad. Hay normas concretas que definen los mismos en dos entornos: En Fábrica. A través del Estándar IEC 60076. En Campo. A través del Estándar IEEE 62-1995.

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Ensayos On-Line: •

¿ Y los ensayos On-Line?, ¿Cómo deberían ser?, ¿Por donde va el futuro?...:

No necesitar de personal ni mantenimiento para su operación. Máxima fiabilidad (>30años operación del Transformador). No complejos de interpretar ni gran cantidad de datos. Inmunes a interferencias. Útiles: Técnicas probadas y reconocidas. Establecer bases de datos para crear criterios de diagnóstico…

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Notas:

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Notas:

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Notas:

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Técnicas de Predictivo en Transformadores de Potencia. Técnicas actuales.

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• • •

Introducción Unitronics electric, Megger. Objetivos del Seminario. El Transformador de Potencia en Campo. Técnicas actuales de Predictivo. Técnicas On-Line. 9 Aceites: Físico-Químicos, Gases… Técnicas Off-Line. 9 Relación,Vcc(%), Resistencia, Aislamiento… Últimas Técnicas reconocidas. Técnicas On-Line. 9 Aceites: Sistemas on-line, Furanos… Descanso. Técnicas Off-Line. 9 Respuesta en Frecuencia. Espectroscopia. Bibliografía: Ruegos y preguntas. 2

Técnicas actuales de Predictivo. ● El Transformador de Potencia es una excelente Máquina Eléctrica con alta eficiencia de conversión energética y alta fiabilidad. ● Por otro lado es un elemento crítico en la misión de las redes eléctricas. ● En cualquier caso, es una máquina ”activa” que requiere un acertado programa de Mantenimiento. Si este Mantenimiento tiene una orientación Predictiva, los resultados a medio y largo plazo serán incluso mejores en cuanto a Fiabilidad, Seguridad de Operación y Producción. 3

TP1_Tecnicas_Actuales.ppt

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Técnicas actuales de Predictivo. ● En CAMPO, existe un grupo de ensayos enfocados a Mantenimiento Predictivo / Detección de averías que están históricamente establecidos. ● La norma que regula estos ensayos es la IEEE Std 62-1995. «Guía IEEE para Diagnóstico en campo de Transformadores de potencia Papel-aceite». Cableado de un ensayo de Resistencia de Bobinados.

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Técnicas actuales de Predictivo. ● Técnicas On-Line. Aceite Aislante. ● Técnicas Off-Line. Ensayo Vacío: Relación de Transformación. Grupo de Conexión. Corriente de vacío. Ensayo Cortocircuito: Vcc(%). Resistencia de bobinados. Aislamiento: 9 Resistencia de Aislamiento. 9 Índice de Polarización. 9 Tensión de Reabsorción. 9 Tangente de Delta. 5

Técnicas actuales de Predictivo. OnOn-Line. TÉCNICAS ON-LINE. ● Aceite Aislante. Ensayos Físico-Químicos: Rigidez dieléctrica, Tensión interfacial, Acidez, Inhibidores Oxidación, Agua, Color, Aspecto, Densidad, Azufre corrosivo, Lodos, Tangente de Delta…

Equipo marca Megger, modelo OTS60PB. El típico «Chispómetro» usado para determinar la rigidez dieléctrica en el aceite.

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Técnicas actuales de Predictivo. OnOn-Line. ● Aceite Aislante. Ensayos Físico-Químicos: Propiedades básicas del aceite como medio dieléctrico y difusor de calor.

Accesorio Megger: Oil Test Cell. Celda de ensayo para la determinación En Campo de la tangente de delta en el aceite. Complemento del equipo de Tangente de Delta.

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Técnicas actuales de Predictivo. OnOn-Line ● Aceite Aislante. Ensayos de Gases Disueltos (Cromatografía). Se toma una muestra conforme a la norma!!!. Se lleva a laboratorio para su análisis. Método de muestreo de aceite para la evaluación de gases: UNE-EN 60567

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Técnicas actuales de Predictivo. OnOn-Line. Evolución de gases.

● Aceite Aislante. Ensayos de Gases Disueltos (Cromatografía). Se evalúa el contenido de ciertos gases en ppm conforme a la norma.

Triángulo Duval.

de 9


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Técnicas actuales de Predictivo. OffOff-Line. TÉCNICAS OFF-LINE. ● Técnicas Off-Line. Ensayo Vacío: 9 Relación de Transformación. 9 Grupo de Conexión. 9 Corriente de vacío. Ensayo Cortocircuito: Vcc(%). Resistencia de bobinados. Aislamiento: 9 Resistencia de Aislamiento. 9 Índice de Polarización. 9 Tensión de Reabsorción. 9 Tangente de Delta.

Sistema ETP de unitronics electric.

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Técnicas actuales de Predictivo. OffOff-Line. ● Técnicas Off-Line. Ensayo Vacío: Relación, Corriente de vacío. 9 Se inyecta u1 por alta. 9 Se recoge Io por alta=Corriente de Vacío. 9 Se recoge u2 por baja: n=u2/u1. (Recorrer todo el Regulador). 9 Revisión del Grupo de Conexión.

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Técnicas actuales de Predictivo. OffOff-Line. ● Técnicas Off-Line. Ensayo Vacío: ¿Qué nos ayuda a detectar?. 9 Cortos entre espiras. 9 Cortes en bobinado. 9 Fallos en regulador. 9 Problemas en el núcleo. ¡Io!

Pantalla de medidas de ensayo de Relación. 12


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Técnicas actuales de Predictivo. OffOff-Line. ● Técnicas Off-Line. Ensayo de Cortocircuito: Zcc -> Vcc(%). 9 Se inyecta u1 por alta. Inyección por alta en el 9 Se recoge I1 por alta. de cortocircuito. La baja un corto de calidad¡¡. 9 Deducir Vcc(%).

ensayo precisa

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Técnicas actuales de Predictivo. OffOff-Line. ● Técnicas Off-Line. Ensayo de Cortocircuito: ¿Qué ayuda a detectar? 9 9 9 9

~

Movimientos debidos al transporte (FRA). Desplazamiento entre bobinados y al núcleo. Confirma problemas en bobinado. Aumento de flujos de dispersión.

A V

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Técnicas actuales de Predictivo. OffOff-Line. ● Técnicas Off-Line. Resistencia de Bobinados. ¿Parece muy sencillo? 9 Se inyecta una corriente 10-20Amp. I1 por bobinado. 9 Se recoge a 4 hilos una V1. Una vez se produce la estabilización!!!!! 9 R=V1/I1. Corrección en temperatura.

Detalle de la medida a 4 hilos. 15


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Técnicas actuales de Predictivo. OffOff-Line. ● Técnicas Off-Line. Resistencia de Bobinados. ¿Qué detecta? 9 Aflojamiento de conexiones. Puntos calientes. 9 Defectos en reguladores. Contactos flojos, Alta R… 9 Cortos entre espiras.

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Técnicas actuales de Predictivo. OffOff-Line. ● Técnicas Off-Line. Aislamiento: 9 Resistencia de Aislamiento / Índice de Polarización. 9 Se inyecta unos 5kV. CG + RA 9 Se mide Ra=V/I a 1min. 9 IP=R10m/R1m. ALTA

......

CP RP

-

BAJA

Modelo del sistema dieléctrico.

9 Ra debe compensarse en Temperatura. IP no. 9 Nos indicarán problemas genéricos en el aislamiento: Contaminación, humedad, envejecimiento… 17

Técnicas actuales de Predictivo. OffOff-Line. ● Técnicas Off-Line. Aislamiento: 9 Resistencia de Aislamiento – Índice de Polarización.

Equipo Megger de ensayo de aislamiento MIT1020. Hasta 10kV DC unos 3mA.

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Técnicas actuales de Predictivo. OffOff-Line. ● Técnicas Off-Line. Aislamiento: 9 Tensión de Reabsorción. ¡La vida del transformador es la vida del papel.!

El conjunto papel aceite se puede evaluar mediante Rp●Cp con el ensayo Tensión de Reabsorción (RVM). 19

Técnicas actuales de Predictivo. OffOff-Line. ● Técnicas Off-Line. Aislamiento: 9 Tensión de Reabsorción. Curvas Reabsorción y Constante de Tiempo.

de

Tensión

de

Curva de Resistencia de Aislamiento / IP.

Curva de Tensión de Reabsorción. En rojo Cte. De Tiempo=102seg.

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Técnicas actuales de Predictivo. OffOff-Line. ● Técnicas Off-Line. Aislamiento: 9 Tangente de Delta. Se registra capacidad y tangente de Delta para CHL, CL y CH.

Medidas en modos GST / UST. Compensación en Temperatura.

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Técnicas actuales de Predictivo. OffOff-Line. ● Técnicas Off-Line. Aislamiento: 9 Tangente de Delta. En Bornes se puede evaluar de modo independiente el aislamiento del borne. Se usaría la toma capacitiva o Hot Collar. Toma Capacitiva.

Ensayo Hot Collar.

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NOTAS:

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NOTAS:

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Técnicas de Predictivo en Transformadores de Potencia. Últimas Té Técnicas Reconocidas.

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• • •


Últimas Té Técnicas Reconocidas.

● Frente a las técnicas anteriores y explorando el mercado falta de constatamos una uniformidad de criterios a la hora de implantar el predictivo. ● En 2010 se presenta en CIGRE París un paper Español con la contribución de varias eléctricas comentando su experiencias en Predictivo de Transformadores de Potencia. ● Se evalúan los ensayos realizados tanto en Off-Line como el futuro de las propuestas On-line. 3

TP2_Tecnicas_Evolucion.ppt

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Últimas Té Técnicas Reconocidas.

● Presentaremos ciertas evoluciones tecnológicas tanto en sistemas On-Line como OffLine. ● Desde hace unos 15 años atrás se está trabajando en ciertos ensayos que tienen Reconocimiento internacional y han dejado de estar en fase experimental. Algunos como Respuesta en Frecuencia están incluso de camino hacia norma. ● Presentamos los aspectos que estimamos más relevantes de esta evolución Tecnológica.

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. ● Técnicas On-Line. Aceite Aislante. Karl-Fisher, Hydran, Furanos. Termografía. ● Técnicas Off-Line. Respuesta en Frecuencia: Espectroscopia del dieléctrico.

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OnOn-Line. TÉCNICAS ON-LINE. ● Aceite Aislante. Ensayos Físico-Químicos: Contenido de humedad. Esta prueba restringida hasta hace poco a laboratorio está disponible en campo en plataforma similar a los probadores de rigidez. 9 Solo requiere inyectar la muestra de 1ml y sale la humedad en ppm.

Equipo marca Megger, modelo KF875. Los reactivos son «de tienda». 6


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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OnOn-Line. ● Aceite Aislante. Ensayos Físico-Químicos: 9 Contenido de Furanos. La degradación del «papel» en el transformador a través de la humedad, ácidos y sobre todo calor crea unos compuestos derivados furánicos. Se trata de una herramienta útil para evaluar la degradación natural del papel sin abrir el transformador.

Transformador en fin de vida. Altos niveles de furanos. Elevado contenido de agua.

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OnOn-Line. ● Aceite Aislante. Ensayos Físico-Químicos: 9 Contenido de PCBs. La presencia de Bifenilos Policrorados (en su momento los mejores aceites aislantes) debe verificarse para asegurar estar por debajo de los límites legales.

Molécula base de los PCB.

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OnOn-Line. ● Aceite Aislante. Ensayos Físico-Químicos: 9 Azufre corrosivo. La presencia tanto de partículas metálicas como de azufre corrosivo facilitan la posibilidad de que se produzcan cortos en ciertas zonas.

Bobinado de 4 años (azufre corrosivo).

9 Se producen sulfuros metálicos conductores que dañan el papel y generan superficies conductoras reduciendo la rigidez dieléctrica. 9


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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OnOn-Line. ● Aceite Aislante. Ensayos Gases Disueltos (Cromatografía): Hay equipos que permiten registrar la evolución de gases.

Equipo marca GE, modelo Hydran M2.

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OnOn-Line. ● Termografía. Los precios de los sistemas termográficos han caído significativamente. Se pueden aprovechar para Predictivo.

Tornillería en borne mal ajustada.

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OnOn-Line. ● Descargas Parciales On-Line. En campo los niveles de interferencia son elevados. Para medidas fiables no sirven los sistemas de fábrica. Dos opciones. 9 UHF. 9 Ultrasonidos. 9 También otros acercamientos para bornes.

Diagrama acumulativo de un sistema de DP por ultrasonidos.

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. TÉCNICAS OFF-LINE. ● Tangente de Delta. Este ensayo no es nuevo. Si es novedad la excelente reducción de tamaño para mismas prestaciones del nuevo tangente de delta de Megger. 9 Delta 4000. 9 Casi una tercera parte de peso y tamaño que el anterior. 9 El más ligero del mercado 36Kg.

Equipo marca Megger, modelo Delta 4110 13

Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Tangente de Delta. Entre las mejoras adicionales de este nuevo equipo están: 9 Corrección en Temperatura. 9 Chequeo de variación de voltaje (tip-up). 9 El más rápido del mercado. 9 1-500Hz. 9 Versión con PC embebido. 9 Modo automático con PowerdB. 9 Fiable con alta interferencia 50Hz. Equipo marca Megger, modelo Delta 4310 14

Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. TÉCNICAS OFF-LINE. FRA. Respuesta en Frecuencia.

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Este ensayo evalúa el conjunto bobinados -núcleo aislamiento del Transformador. El resultado es un grupo de firmas único para cada máquina en particular. 9 El Transformador es un circuito complejo R-L-C. 9 Se realiza un barrido a cada fase en frecuencia (1Hz…10MHz) con una fuente de tensión u1 y registrando las atenuaciones u2 a u1.

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Diagrama de inserción de tensión / recogida. u2

u1

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Grupo de curvas = FIRMA. 9 La respuesta de cada una de las curvas se denomina FIRMA identificativa y es única para cada transformador. 9 Se sacan curvas que pueden detectar estos cambios y graficarlos superponiendo fases (similares – central). 9 Lo ideal es que la firma no tenga cambios. 9 Los cambios se pueden comparar: en el tiempo, entre máquinas o entre fases.

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Ejemplo de FIRMA.

9 Cada transformador tiene su Firma personalizada que servirá de referencia para futuros ensayos.

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Se trata de un ensayo de campo muy usado para detectar problemas en el transformador. Es único para detectar problemas en núcleo, bobinado, mecánicos y otras faltas… 9 Movimientos en el núcleo. 9 Puesta a tierra de núcleo con fallas.

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Otros fallos detectables:

9 Deformaciones de bobinados. 9 Desplazamiento de bobinados. 9 Colapso parcial de bobinado. 21


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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Otros fallos detectables: 9 Pandeo de flejes de fijación. 9 Estructuras de fijación rotas. 9 Espiras cortocircuitadas y bobinados abiertos.

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Problemas de Transporte: Transportista Malo.

Transportista Bueno. 23

Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Problemas de Transporte: 9 El método FRA es una buena forma de garantizar que no hubo daños durante el transporte. 9 Se hacen ensayos en Fábrica y campo. 9 Cotejando ambos se podrían detectar deformaciones…

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Equipo de Megger (Pax comprada por Megger):

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Diagrama de conexionado:

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Software completamente Guiado a través de plantillas:

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Software. Potentes herramientas de Zoom / Comparación:

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Software. Potentes herramientas de Diagnóstico:

Diagnóstico conforme a DL/T911-2004 (Norma china).

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Software. Importar: 9 Doble 9 Omicorn 9 HP 9 Y otros… Al comparar mediciones realizadas con otros fabricantes prestar especial atención a las prácticas de medida, cableado y puesta a tierra. Puede exportar medidas a: 9 Doble (SW ver. 2.3) 9 Otros bajo pedido.

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Diagnóstico.

Derivaciones y conexiones Deformaciones de arrollamientos Núcleo + arrollamientos

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Ejemplo: Comparación basada en el tiempo:

”Distorsión obvia” según norma DL/T911-2004 (falta tierra del núcleo) 32

Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Comparación basada en el tiempo (tras reparación):

”Normal” según norma DL/T911-2004 (restablecida puesta a tierra del núcleo) 33


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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia. Entre los acercamientos normativos están los siguientes:

9 IEEE PC57.149TM/D4. Draft Trial-Use Guide for the Application and Interpretation of Frequency Response Analysis for Oil Im. 2007 (Draft) 9 Cigre WGA2.26, 2008. Mechanical-condition assessment of Transformer Windings using FRA. 9 DL/T 911-2004. Frequency Response Analysis on Winding Deformation of Power Transformers. Republic of China. 9 Propias de fabricantes. ABB Std V.5. 34

Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. TÉCNICAS OFF-LINE. DFR. Respuesta en Frecuencia Dieléctrica. FDS. Espectroscopía en el Dominio de la Frecuencia.

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Evaluación del Dieléctrico. La mínima técnica establecida para evaluar el dieléctrico es Raislamiento e Índice de Polarización. Una técnica óptima para evaluar más a fondo es el ensayo de Tensión de Reabsorción (RVM). Es un ensayo en DC que nos da una curva del predominio RC. Está establecida y tiene valores empíricos de diagnóstico para curvas y constante de tiempo. Otro alcance es el de la medida de capacidad y tgδ. La técnica que presentamos ahora es la ejecución de la medida de capacidad y tgδ en un rango útil de frecuencias (Hasta KHz).

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia del Dieléctrico. Espectroscopía del Dieléctrico. Una técnica Trabajada para la evaluación del dieléctrico. Los cambios en el dieléctrico afectan a capacidad y tgδ. La medida de tgδ se puede realizar no solo de modo tradicional a 50Hz sino en Barrido de Frecuencia. Esto aporta información adicional sobre: 9 Características de aislamiento. 9 Efectos de envejecimiento. 9 Influencia de Temperatura. 9 …

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia del Dieléctrico. Medida tradicional / Barrido de frecuencia (FDS).

Tgδ

Tgδ

Frecuencia

Frecuencia 1 mHz

50 Hz

1kHz

1 mHz

50 Hz

1kHz

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia del Dieléctrico. Como cambia el factor de potencia con la frecuencia.

Factor potencia

0.32 a 0.02 Hz

0.0031 a 50 Hz

Frecuencia

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line.

- Humedad +

● Respuesta en Frecuencia del Dieléctrico. Qué afecta a la respuesta en frecuencia.

- Humedad +

- Conductividad aceite +

- Temperatura +

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia del Dieléctrico. Un valor de tgδ no es suficiente para decidir con acierto. La respuesta en Frecuencia del dieléctrico cuenta la historia. Transformador seco con aceite viejo (alta conductividad)

Transformador húmedo con aceite bueno

Igual valor de FP a 50Hz

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia del Dieléctrico. ¿Por qué evaluar el dieléctrico?. ¿Por qué medir la humedad? Un transformador con bajo contenido de humedad es comparable a una persona sana. 9 El transformador se puede cargar con confianza con riesgos de avería. 9 Una persona sana puede trabajar sin riesgo de un ataque de corazón. Un transformador húmedo es como una persona con sobrepeso, con arterias obstruidas. 9 Un transformador con humedad precisaría limitar la carga para evitar formar burbujas. 9 La humedad en el aislamiento incrementa la tasa de envejecimiento. 42


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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia del Dieléctrico. Humedad en Transformadores de Potencia. El sistema aislante de un Transformador de Potencia consiste en celulosa impregnada de aceite y aceite libre. Casi toda la humedad está en la celulosa, por ejemplo: 9 25 toneladas de aceite con contenido de agua de 20ppm=0.5Kg. 9 2.5 toneladas de celulosa con contenido de agua del 3%=75Kg. El contenido de humedad en aceite (es cási constante en la celulosa) varía con la temperatura y estado de envejecimiento del aceite.

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia del Dieléctrico. Migración de la Humedad en Papel <->Aceite.

Muestra de aceite tomada a 200C 4.0% agua = 6 ppm 1.0% agua = 3 ppm

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia del Dieléctrico. La Humedad cambia la permitividad relativa del papel.

Permitividad relativa

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia del Dieléctrico. La Humedad acelera el envejecimiento.

Aislamiento seco (0.5%) @ 900C = 40 años Aislamiento medio húmedo (2.0%) @ 900C = 4-5 años

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia del Dieléctrico. La Humedad limita la carga. 250 0.5% humedad (Nuevo) = 2000C punto caliente 3.0% humedad = 1200C punto caliente O

Hottest Spot Temperature ( C)

Limita la máxima temperatura de carga / punto caliente para comienzo de burbuja (IEEE Std C57.91-1995). Conocer el contenido de humedad permite tomar la decisión correcta: 9 Dejarlo como está 9 Secar. 9 Reemplazar. 9 Deshechar o reubicar

200

150

100 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Moisture in Insulation (% wt)

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia del Dieléctrico. Interpretación del contenido de humedad.

<0.5% 0.5-1.5% 1.5%-2.5% 2.5%-4% >4%

Transformador nuevo. Aislamiento seco. Aislamiento medio húmedo. Aislamiento húmedo. Aislamiento muy húmedo.

Interpretación de contenido de humedad de aislamiento sólido (% de peso de agua por peso de celulosa).

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia del Dieléctrico. Proceso de estimación de humedad. Medir la tgδ a 1KHz y a 2mHz. Enviar los resultados al SW MODS. Ingresar temperatura de aislamiento (en parte superior del aceite). MODS iguala la curva medida a curva de modelo (automáticamente) variando los parámetros que afectan la forma de la curva para buscar la mejor coincidencia. 9 Relación de aislamiento sólido / aceite en bobinado. 9 Humedad en aislamiento sólido. 9 Conductividad del aceite. 49

Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia del Dieléctrico. Proceso de estimación de humedad.

Celulosa: Aceite:

Color azul Color rojo

Valores típicos: X = % barreras en ducto principal (15-55%) Y= % espaciadores en la circunferencia (15-25%)

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. Clic derecho

Curva medida

Seleccionar Send to…MODS

51


17


Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. Cantidad aceite % espaciadores

% Barreras

Curva modelo

Curva medida

52


3. Clic Auto match

1. Chequear todas las cajas de texto 2. Ingresar temperatura

53


Resultado!

54


18


Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia del Dieléctrico. Equipo de Megger. 9 0-200Vp, 0-50mA 9 0.0001Hz-7KHz 9 10pF-100uF

9 SW IDAX para control y análisis de medidas. 9 SW MODS para evaluación de humedad en papel.

55

Últimas Té Técnicas Reconocidas. OffOff-Line. ● Respuesta en Frecuencia del Dieléctrico. Diagrama de la medida: Hi

V Lo

A

Ground

Mide a varias frecuencias Usa la ley de Ohm: Z (ω ) =

U (ω ) I (ω )

Z (ω ) ⇒

CHL

CL

CH

C, tand, PF (ε ′ and ε ′′) 56

Últimas Té Técnicas Reconocidas. Tratamiento de los datos. ● ¿Cómo tratamos los datos?. Existen muchos acercamientos, muchos de ellos a través de bases de datos propietarias o adaptadas. Se hace necesario un standard que consiga: 9 Interface directo a cada instrumento de medida. 9 Tendencias para predictivo. 9 Informes adaptables (+200 industriales x defecto). 9 Proceso de la información. Ecuaciones, correcciones, tablas, etc. 9 Seguimiento de la información. 9 Proceso distribuido.

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Últimas Té Técnicas Reconocidas. Tratamiento de los datos. ● El futuro sigue este camino. Standard. Los instrumentos ya tienen su driver para powerdB.

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• • •


Técnicas de Predictivo en Transformadores de Potencia. •

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IEEE Std 62-1995. “IEEE Guide for Diagnostic Field Testing of Electric Power Apparatus – Part 1: Oil Filled Power Transformers, Regulators, and Reactors”. “Service Handbook for Transformers”. Grupo Internacional de Trabajo. ABB.

•

Gracias por vuestro interés.

•

¿Preguntas?. [email protected]

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unitronics electric Avda. de la Fuente Nueva, 5 San Sebastián de los Reyes 28709 Madrid / España Tel.: 902 10 76 70 / Fax: 915401068 [email protected] http://www.unitronics-electric.com

Seminario Transformadores de Potencia

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