Transformador Eficiente

TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION EFICIENTES

Departamento Técnico CEA. http://www.trafomix.com [email protected],, [email protected] [email protected] [email protected]

• Intro Introdu duccción • Sel elec ecci ción ón • Tra Transf nsforma ormador dor Eficiente • Tra Transf nsforma ormador dor Eficiente CEA • Comp ompone onente ntess • Nor Norma mass de de Fabricación • Ca Carac racterí terísti stica cass de Desempeño • Exp. de Vida • Infl Influe uenci nciaa de Sobrecargas • Infl Influe uenci nciaa de los los Armónicos • Cu Cuaadros Comp. • Cos ostos tos de dell transformador • Conc Concllus usiiones • Nu Nueevos

INTRODUCCION

Debido a que el costo de la energía es un factor muy importante en el valor de los productos manufacturados y que tiene relación directa con la competitividad. Las empresas ahora evalúan el costo del funcionamiento de los transformadores y por tanto requieren que estas unidades tengan un excelente rendimiento (pérdidas mínimas)

• Intro Introdu duccción • Sel elec ecci ción ón • Tra Transf nsforma ormador dor Eficiente • Tra Transf nsforma ormador dor Eficiente CEA • Comp ompone onente ntess • Nor Norma mass de de Fabricación • Ca Carac racterí terísti stica cass de Desempeño • Exp. de Vida • Infl Influe uenci nciaa de Sobrecargas • Infl Influe uenci nciaa de los los Armónicos • Cu Cuaadros Comp. • Cos ostos tos de dell transformador • Conc Concllus usiiones • Nu Nueevos

INTRODUCCION

Debido a que el costo de la energía es un factor muy importante en el valor de los productos manufacturados y que tiene relación directa con la competitividad. Las empresas ahora evalúan el costo del funcionamiento de los transformadores y por tanto requieren que estas unidades tengan un excelente rendimiento (pérdidas mínimas)

• Intro Introdu duccción

SELECCIÓN DE UN TRANSFORMADOR

• Sel elec ecci ción ón • Tra Transf nsforma ormador dor Eficiente • Tra Transf nsforma ormador dor Eficiente CEA • Comp ompone onente ntess • Nor Norma mass de de Fabricación • Ca Carac racterí terísti stica cass de Desempeño • Exp. de Vida • Infl Influe uenci nciaa de Sobrecargas • Infl Influe uenci nciaa de los los Armónicos • Cu Cuaadros Comp. • Cos ostos tos de dell transformador • Conc Concllus usiiones • Nu Nueevos

I.- COND CONDICIO ICION N DEL DEL MEDIO MEDIO AMBIENT AMBIENTE E

•

Grado de Contaminación.

•

Variac Vari acio ione ness de la Te Temp mper erat atur ura a am ambi bien ente te (e (ent ntre re el dí día a y la noche).

•

Altitud.

•

Nivel Isoceraunico.

•

Humedad Relativa.

•

Atmósfera salina.

•

Vientos y arena.

•

Vapores ácidos y corrosivos.



• Sel elec ecci ción ón • Tra Transf nsforma ormador dor Eficiente • Tra Transf nsforma ormador dor Eficiente CEA • Comp ompone onente ntess • Nor Norma mass de de Fabricación • Ca Carac racterí terísti stica cass de Desempeño • Exp. de Vida • Infl Influe uenci nciaa de Sobrecargas • Infl Influe uenci nciaa de los los Armónicos • Cu Cuaadros Comp. • Cos ostos tos de dell transformador • Conc Concllus usiiones • Nu Nueevos

II.-- NAT II. NATUR URALE ALEZA ZA DE CARG CARGA A •

Carga constante.

•

Carga variable.

•

Carga intermitente.

•

Regimenes de sobrecarga.

•

Cargas no lineales (Armónicos).



• Selección • Tra Transf nsforma ormador dor Eficiente • Tra Transf nsforma ormador dor Eficiente CEA • Comp ompone onente ntess • Nor Norma mass de de Fabricación • Ca Carac racterí terísti stica cass de Desempeño • Exp. de Vida

III.- PROT PROTECCI ECCION ON AMBIE AMBIENTAL NTAL

•

Nivel de Ruido.

•

Diel Di eléc éctr tric icos os que que no no cont conten enga gan n PC PCB (Bi (Bife feni nilo loss Po Poli licl clo ori rin nad ado os) s)..

•

Riesgo de Incendio.

• Infl Influe uenci nciaa de Sobrecargas

•

Materiales no tóxicos.

• Infl Influe uenci nciaa de los los Armónicos

•

Mat ater eria iale less que no co cont ntam amiine nen n el Med edio io Am Ambi bie ent nte. e.

• Cu Cuaadros Comp. • Cos ostos tos de dell transformador • Conc Concllus usiiones • Nu Nueevos

• Introducción


• Selección • Transformador Eficiente • Transformador Eficiente CEA • Componentes • Normas de Fabricación • Características de Desempeño • Exp. de Vida • Influencia de Sobrecargas • Influencia de los Armónicos • Cuadros Comp. • Costos del transformador • Conclusiones • Nuevos

IV.- COSTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

•

Transformadores con bajas pérdidas.

•

Transformadores que no requieran Mantenimiento periódico con interrupción de servicio (Lucro cesante).

•

Transformadores para servicio pesado (Heavy Duty).

• Introducción • Selección • Transformador Eficiente • Transformador Eficiente CEA • Componentes • Normas de Fabricación • Características de Desempeño • Exp. de Vida • Influencia de Sobrecargas • Influencia de los Armónicos • Cuadros Comp. • Costos del transformador • Conclusiones • Nuevos

TRANSFORMADOR EFICIENTE

Se denominan Transformadores de alta eficiencia a aquellos transformadores que tienen perdidas muy por debajo de los convencionales. La eficiencia de un Transformador depende de su dimensionamiento y de la calidad de los materiales utilizados en su fabricación. Los transformadores de mayor rendimiento tienen Núcleos fabricados con Acero al Silicio de Bajas Pérdidas con las Bobinas de Cobre o Núcleos de Acero Amorfo con Devanados de Cobre.

• Introducción • Selección • Transformador Eficiente • Transformador Eficiente CEA • Componentes • Normas de Fabricación • Características de Desempeño • Exp. de Vida


Las Bobinas de Cobre tienen resistencia más baja por área transversal que las Bobinas de Aluminio, lo que hace que las pérdidas por efecto Joule disminuyan (I 2xR); asimismo las Bobinas de Cobre requieren Núcleos más pequeños que producen pérdidas sin carga más bajas y ofrecen mayor confiabilidad.

• Influencia de Sobrecargas

La reducción de las pérdidas sin carga de los transformadores en los últimos 30 años es del orden del 60%. Esta reducción se ha logrado debido a:

• Influencia de los Armónicos

•Mejor calidad del Acero silicio (menor W/Kg. y VA/Kg.)

• Cuadros Comp.

•Mejoramiento del corte de laminaciones.

• Costos del transformador

•Mejoramiento del apilamiento de la chapas.

• Conclusiones

•Usando modelos mejorados por computadora.

• Nuevos



Los transformadores de mayor eficiencia con Núcleos hechos de Acero Amorfo tienen Pérdidas sin carga del orden del 75% que los de Núcleo de Acero Silicio. La reducción de las pérdidas sin carga también se logra usando laminaciones más finas y usando empalmes de paso traslapado, esto reduce la resistencia entre las laminaciones disminuyendo así las pérdidas por Foucault.


TRANSFORMADOR EFICIENTE CEA

CEA ha desarrollado una línea llamada Los Transformadores Eficientes los que tienen características muy especiales, las cuales le dan un valor agregado al Transformador.

• Introducción • Selección • Transformador Eficiente • Transformador Eficiente CEA • Componentes • Normas de Fabricación • Características de Desempeño • Exp. de Vida • Influencia de Sobrecargas • Influencia de los Armónicos

TRANSFORMADOR EFICIENTE CEA COMPONENTES INTERNOS: - NUCLEO DEL TRANSFORMADOR •Grano Orientado •Alta Calidad: M2H •Espesor de Lamina 0.27mm. •Corte 45° y Apilamiento traslapado.

• Cuadros Comp.

•Diseño compacto de mínimas pérdidas.


•Impregnado de Araldit para reducir el nivel de Ruido.

• Conclusiones • Nuevos


TRANSFORMADOR EFICIENTE CEA COMPONENTES INTERNOS: - BOBINAS DEL TRANSFORMADOR •Cu de alta pureza 99.9% •Puede ser Pletina Cuadrada o Alambre. •Aislamiento de Pletina con Papel Kraft. •Aislamiento de alambre doble esmaltado. Clase H •Alta resistencia mecánica. •Certificado ISO 9000


TRANSFORMADOR EFICIENTE CEA COMPONENTES INTERNOS: - AISLAMIENTO SÓLIDO •Papel Presphan, Crepe •Excelente resistencia dieléctrica. •Buenas propiedades mecánicas. •Clase de Aislamiento Ao 105°C •Certificado ISO 9000.


TRANSFORMADOR EFICIENTE CEA COMPONENTES INTERNOS: - AISLAMIENTO LIQUIDO: ACEITE MINERAL •Alta rigidez dieléctrica: •Baja Viscosidad. •Buena Transferencia Térmica. •Densidad relativa 0.84 •Libre de PCB (EPA 2002 40CFR761)


TRANSFORMADOR EFICIENTE CEA COMPONENTES INTERNOS: - AISLAMIENTO LIQUIDO: FLUIDO DE SILICONA •Fluido 561 Dow Corning. •Naturalmente Biodegradable. •Excelente Estabilidad Térmica. •Alto punto de Inflamabilidad 370°C. •Clase de Aislamiento 220°C. •Reciclable. •Cero Contenido de PCB

• Introducción


• Selección • Transformador Eficiente • Transformador Eficiente CEA • Componentes • Normas de Fabricación • Características de Desempeño • Exp. de Vida • Influencia de Sobrecargas • Influencia de los Armónicos

- VALORES TIPICOS DE LOS FLUIDOS AISLANTES • PROPIEDADES

Aceite Mineral

Fluido 561

• Dieléctricas • Rigidez Dieléctrica ASTM D 877 60 Hz ( KV)

30

35

• Factor de Disipación ASTM D 924 a 25°C

0.0004

0.0001

ASTM D 924 a 100°C

0.009

0.0015

• Térmicas

• Cuadros Comp.

• Punto de Congelamiento ASTM D97 °C

- 40

- 50


• Conduct.Térm. ASTM D 2717 Cal/seg.cm2.°C/cm

0.00029

0.00036

• Calor Específico ASTM D 2766 Cal/gm/°C 25°C

0.393

0.360

• Coeficiente de Expansión ASTM D 1903 cc/cc/°C

0.00076

0.00104


• Introducción



- VALORES TIPICOS DE LOS FLUIDOS AISLANTES • PROPIEDADES

Aceite Mineral

Fluido 561

• Físicas • Gravedad Específica ASTM D 1298 a 25°C

0.875-0.91

0.951-0.964

• Tensión Interfacial ASTM D 971 dina/cm

40

20.8

• Contenido de humedad ASTM D 1533 ppm

35

50

• Punto de Gasificación ASTM D 92 °C

150

268

• Punto de Encendido ASTM D 92 °C

160

371

Convectivo

906

53

Radiactivo

661

25

• Tasa de Liberación de Calor KW/m2


TRANSFORMADOR EFICIENTE CEA COMPONENTES EXTERNOS: - TANQUE Y RADIADORES •Nuevo diseño con mínimas uniones soldadas. •Planchas de Acero Laminado en Frió. •Decapado con sistema de Arenado en Alta Presión. •Pintura base de Zincromato Epóxico y Acabado con Esmalte Epóxico:170 micras. •Certificado de Prueba de Corrosión.


TRANSFORMADOR EFICIENTE CEA COMPONENTES EXTERNOS: - TANQUE Y RADIADORES •Radiadores de Alta capacidad de disipación.


•Radiadores de paneles: Marangoni-Brasil. •Banco de Radiadores: Perú.


•Pruebas de Hermetismo.

• Cuadros Comp. • Costos del transformador • Conclusiones • Nuevos

•Pintura Base Anticorrosivo.


TRANSFORMADOR EFICIENTE CEA COMPONENTES EXTERNOS: - AISLADORES DE SILICONA •Aisladores de compósite. •Manga aislante de silicona. •Hidrofobicidad Clase HC 1


•Nivel de Contaminación Clase IV IEC 815.


•Larga Línea de Fuga.

• Cuadros Comp.

•Excelente control de Tracking.


•Mínimo mantenimiento.

• Conclusiones

•Antivandálicos.

• Nuevos

•Ideal para ambiente salinos.


TRANSFORMADOR EFICIENTE CEA COMPONENTES EXTERNOS: - ACCESORIOS •Válvula de seguridad de Bronce de 25 y 50 KPA. •Indicador de Nivel de Aceite. •Conmutador de Tomas de AT. •Válvula de vaciado. •Tapón de llenado con resorte. •Perno de puesta a tierra de Acero Inox. •Etiquetas de seguridad.

• Introducción


• Selección • Transformador Eficiente • Transformador Eficiente CEA • Componentes • Normas de Fabricación • Características de Desempeño • Exp. de Vida

NORMAS DE FABRICACION Los Transformadores de Distribución Eficientes CEA cumplen según sea el caso con los requisitos, valores y procedimientos prescritos con las Normas Internacionales y Nacionales indicadas: •ITINTEC 370.002

:Diseño, Fabricación y Prueba de Transformadores

•IEC 60076-1

:Power Transformer Part 1-General

•IEC 60076-2

:Power Transformer Part 2-Temperature rise

•IEC 60076-3

:Power Transformer Part 3-Insulation level and dielectric test

•IEC 60296

:Specification for unused mineral insulating oils for transformer and switchgear

•IEC 60354

:Loading guide for oil-inmersed power transformers

• Cuadros Comp.

•IEC 60815


:Guide for the selection of insulators in respect of polluted conditions

•ANSI C57.12

:General requirements for liquid-immersed distribution, power and regulating transformers

•ANSI C57.91

:Guide for loading mineral oil immersed overhead and pad mounted distribution transformer

• Influencia de Sobrecargas • Influencia de los Armónicos


• Introducción



CARACTERISTICAS DE DESEMPEÑO: - PERDIDAS Comparado con otros transformadores el Transformador eficiente CEA ofrece pérdidas muy bajas. Estas pérdidas provocan un calentamiento del Transformador, estableciendo las Normas Internacionales la elevación máxima de temperatura, considerando que la temperatura ambiente sea menor a 40°C y la media diaria no sea superior a 30°C. Para estas condiciones , los límites de elevación de temperatura ofrecidos son: CEA

IEC76

ANSI C57

• Cuadros Comp.

•Media de los Arrollamientos: 55°C

65°C

65°C(*)

55ºC


•Superior del Aceite:

55°C

55°C(*)

45ºC


45°C

(*) con papel mejorado (UP GRADE)


TRANSFORMADOR EFICIENTE CEA CARACTERISTICAS DE DESEMPEÑO: - PERDIDAS EN LOS ARROLLAMIENTOS •PERDIDAS JOULE:

Son las pérdidas que surgen cuando un conductor conduce una corriente; estas pérdidas son representadas por I2.R y dependen de la carga aplicada al Transformador y de la resistencia del bobinado. •PERDIDAS ADICIONALES:

Son pérdidas ocasionadas por las corrientes parásitas, inducidas en los conductores de las bobinas o en las partes metálicas por el flujo de dispersión.

• Introducción



CARACTERISTICAS DE DESEMPEÑO: - RENDIMIENTO Es la relación entre la potencia activa entregada y la potencia activa recibida, generalmente expresado en porcentaje. η= 100 –

Pt . 100 P + Pt

η= rendimiento en %

• Cuadros Comp.

Pt = Pérdidas totales en KW


P = Pot. Activa del Transf. en KW


η= 1 –

Po + b2 . Pc x 100 (%) . . 2 . b Sn cosØ + Po + b Pc

b = Factor de carga =P / Pn Sn = Pot. Nominal (KVA) Pc = Pérdidas en Carga (KW) Po = Pérdidas en Vacío (KW) CosØ = Factor de Potencia de la carga

• Introducción



CARACTERISTICAS DE DESEMPEÑO: Eficiencia

Potencia

En Vacío

En Carga

Totales

Vcc a 75°C

(KVA)

(W)

(W)

(W)

(%)

15

120

245

365

25

160

420

580

37.5

180

620

800

50

240

750

990

75

315

1010

1325

97.96

• Cuadros Comp.

100

380

1330

1710

98.03


125

385

1700

2085

160

460

2060

2520



* El cuadro de pérdidas en 10KV.

(η) 97.22

3

97.34 97.55

3.5

4

97.72

98.08 98.18

• Introducción


• Selección • Transformador Eficiente • Transformador Eficiente CEA • Componentes • Normas de Fabricación • Características de Desempeño • Exp. de Vida • Influencia de Sobrecargas

• Influencia de los Armónicos • Cuadros Comp. • Costos del transformador • Conclusiones • Nuevos

CURVA CARACTERISTICA DE 75KVA 100 % 98.5 % 97.5 % COSØ=1

COSØ=0.9

95 %

COSØ=0.8

KW 2

2000 1800

1.6 1600 1400

1.2 1200 0.8 1000 800 0.4

600 400

0.32200 0

0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100 110 120

I%

• Introducción



- CURVA DE CALENTAMIENTO 75KVA

SOBRECALENTAMIENTO DEL ACEITE ªC 5070

4560

Sobre Elevación de Temperatura: Superior del aceite: 43ºC Media Arrollamiento: 49ºC Delta según Norma: 13ºC Del Punto Caliente: 62ºC

) C 4050 ° ( b m 35 40 a c a 30 T30 D 25

20

20

10 15

30

45

60

75

90

105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 2 85 300 315 330 345

t (min)


TRANSFORMADOR EFICIENTE CEA CARACTERISTICAS DE DESEMPEÑO: - MODELO DE DISTRIBUCION DE TEMPERATURA La guía IEC-354 propone el modelo matemático para juzgar las consecuencias de variaciones cíclicas de la carga para distintos valores de temperatura del medio refrigerante, y permiten estimar las sobre temperaturas transitorias, refiriéndose principalmente a la temperatura del punto caliente. Las formulas utilizadas se basan en las siguientes hipótesis: -La temperatura del aceite de los canales axiales de los arrollamientos se incrementan linealmente desde la parte inferior a la superior. -La sobre elevación de temperatura del devanado respecto del aceite independientemente de su posición es constante. -La sobre elevación de temperatura del punto caliente es más alta que la sobre elevación de temperatura del devanado en su parte superior. Para considerar la diferencia entre la temperatura del punto caliente y el aceite en la parte superior del devanado, se debe multiplicar la diferencia de temperatura entre el devanado medio y el aceite medio por un coeficiente H


TRANSFORMADOR EFICIENTE CEA CARACTERISTICAS DE DESEMPEÑO: - MODELO DE DISTRIBUCION DE TEMPERATURA


TRANSFORMADOR EFICIENTE EXPECTATIVA DE VIDA DE LOS TRANSFORMADORES Vida del aislamiento del Transformador.-Es el tiempo que

transcurre entre el aislamiento cuando nuevo y el aislamiento cuando ha perdido sus propiedades dieléctricas y mecánicas. Factor de aceleración de envejecimiento.- Es el grado en que el

envejecimiento del aislamiento del Transformador es acelerado con respecto a un envejecimiento a una temperatura del punto caliente de 98ºC (IEC-60354). Grado relativo del consumo de vida.- Se obtiene de la relación

entre la vida del aislamiento a una temperatura dada, comparada con la vida normal del aislamiento a una temperatura del P.C. de 98º C (IEC-60354) Grado relativo Grado relativo θc θc 80 0.125 104 2.0 86 0.25 110 4.0 92 0.5 116 8.0 98 1.0 122 16.0 134 64.0

• Introducción



EXPECTATIVA DE VIDA DE LOS TRANSFORMADORES La vida de un Transformador esta ligada a la vida de sus aislamientos sólidos por lo que el envejecimiento o deterioro de estos aislamientos determinan la expectativa de vida de un Transformador. El deterioro de los aislamientos esta en función del tiempo, de la temperatura, del contenido de humedad y el contenido de oxigeno. Con los sistemas modernos se puede minimizar las concentraciones de humedad y oxigeno, quedando la temperatura del aislamiento como factor determinante. Según C57.91. La expectativa de vida de un Transformador (vida de calculada del aislamiento) es función de la temperatura absoluta del punto más caliente, la misma que no contempla otros factores:

• Cuadros Comp.

Log10 Life(h)= A+ B/T ;


A y B: son Ctes. de los sistemas de aislamiento (55ºC y 65ºC)


T= Tp.c.+273

• Introducción


• Selección • Transformador Eficiente • Transformador Eficiente CEA • Componentes • Normas de Fabricación • Características de Desempeño • Exp. de Vida • Influencia de Sobrecargas

• Influencia de los Armónicos • Cuadros Comp. • Costos del transformador • Conclusiones • Nuevos

CURVA DE EXPECTATIVA DE VIDA ANSI C57.91 ) 1E6 s500 000 a r o200 000 H ( 1E5

50

) r H ) ( A H r ( D I A V D 0 I 1 V G 0 O G 1 L O C L º 5 C 6 º 5 o t 5 n t o i e n m e i l a m s i a l A i s A d e a d e m a t e m i s t e S s i S

100 000

a 50 000 d i 30 000 V20 000 e 10000 1E4 d 5000 a v i t 2000 a t 1E3 c 1000 e p x E

20 10

5

s2 o ñ1 A

0.1

1E2 100

240

220

200

180

160

140

120

100

Temperatura Hottest-spot (ºC)

80



SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES Los Transformadores operan generalmente con un ciclo de carga que se repite cada 24 horas. Un ciclo de carga normal típico como el que se presenta, consiste en fluctuaciones a lo largo del día. La expectativa de vida de un Transformador es la referencia convencional que considera un funcionamiento continuo con su carga nominal, un medio ambiente a una temperatura dada y con una sobre elevación de temperatura del punto caliente según la norma con que se analice Ambiente

Pto. Caliente

IEC-354

20ºC

98ºC

ANSI C57.91

30ºC

65ºC-85ºC (*)

(*)UP GRADE


TRANSFORMADOR EFICIENTE SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES En esta condición de funcionamiento el valor de la temperatura del punto caliente excede los 98°C (95-110)°C adoptado por la guía IEC354 (ANSI57.12) para Transformadores de Distribución, por lo tanto debe esperarse una reducción en el ciclo de vida. También para sobrecarga se recomienda no superar ciertos limites de corriente y temperaturas de del punto caliente y del aceite en la capa superior. De acuerdo con el ciclo de carga diario del Transformador las normas IEC y ANSI proponen curvas de consumo de vida normal, lo que permiten determinar valor pico de carga con una determinada carga inicial. Limites máximos de temperatura con sobrecarga IEC-354 Ciclica Normal

Emergencia corta duración

Corriente (pu)

1.5

1.8

Punto Caliente y partes metalicas en contacto con aislantes

140°C

=<140°C

Aceite capa superior

105°C

115°C

Para un ciclo normal el valor de sobrecarga no debe sobrepasar el 50%(1.5)



SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES La sobre carga y/o el funcionamiento con temperaturas ambientes más altas, introduce un grado de riesgo y un envejecimiento acelerado. La guía IEC 354 propone la siguiente formula en función de la temperatura del punto caliente para calcular el consumo de vida de hora en hora. GRADO RELATIVO DE CONSUMO DE VIDA 100 100

a50 i d r20 o1010 p a5.0 d i 2.0 v 1 e1.0 d 0.5 o0.3 m 0.2 u0.1 s0.1 n 0.05 o 0.03 C

9 8 (

–

3 9 , 9 / 1 ) θ

1 0 = ) í a d r / H T (

0.01 0.01

55

70

85

100

115

130

Temperatura Hottest-spot (ºC)

145



SOBRECARGA DE TRANSFORMADORES Para evaluar el consumo de vida del transformador, veamos el siguiente ejemplo: Tiempo Op. (Horas)

Temp. Pto cal. Grado relativo θ(°C)

Curva(T)

Consumo de vida (Horas equiv.)

0 - 17 Hr

92°C

0.49

8.33 Hr.

17 - 20 Hr

105°C

2.24

6.72 Hr.

20 - 24 Hr

98°C

1.00

4.00 Hr.

24 Hr

19.05 Hr

Esto quiere decir que para un servicio de 24 horas del Transformador en estas condiciones; este habrá consumido 19.05 horas de su expectativa de vida.


TRANSFORMADOR EFICIENTE INFLUENCIA DE LOS ARMONICOS EN EL TRANSFORMADOR ARMONICOS

• Es el término común utilizado para describir el resultado de cargas no lineales las cuales requieren corrientes no senoidales para operar, es un efecto en la forma de onda de Tensión de Alimentación. • Componente del arco de voltaje sinusoidal que es un múltiplo de la frecuencia fundamental.

• Introducción • Selección • Transformador Eficiente • Transformador Eficiente CEA • Componentes • Normas de Fabricación • Características de Desempeño • Exp. de Vida • Influencia de Sobrecargas • Influencia de los Armónicos

TRANSFORMADOR EFICIENTE INFLUENCIA DE LOS ARMONICOS EN EL TRANSFORMADOR Los Armónicos influyen fundamentalmente en los Transformadores reductores de baja tensión debido a las cargas electrónicas monofásicas que alimentan, en media tensión el transformador se comporta como un filtro pasa bajos teniendo armónicos de baja frecuencia en su carga. El efecto causado en los Transformadores es: • Las corrientes armónicas debido a su alta frecuencia, incrementa las perdidas magnéticas del núcleo, perdidas Eddy Current, aumenta el efecto Pelicular en los devanados. •Las corrientes armónicas de orden 3 circulan en el delta de los devanados, aumentando su resistividad y reduciendo la capacidad de carga efectiva.

Calculo del Factor K


K=

h = h max

∑

h =1

I 2h h 2


TRANSFORMADOR EFICIENTE INFLUENCIA DE LOS ARMONICOS EN EL TRANSFORMADOR Los transformadores eficientes CEA tienen una capacidad mayor frente a los armónicos que los Transformadores convencionales: •Mayor capacidad de asumir el calentamiento producido por los armónicos en los devanados debido a sus bajas perdidas. •El efecto Pelicular menor por la cantidad de platina en paralelo obteniendo mayor perímetro conductor. •Calentamiento del núcleo menor por la calidad Fe-Si y densidad de flujo usados en el diseño. •Los transformadores eficientes CEA tienen un factor K-7, ideales para aplicaciones en media tensión.

• Introducción



CUADRO COMPARATIVO

Características

Transformador CEA

Transformador Convencional


Peso

385 Kg.

430 Kg.

Volumen

760x650x990mm.

850x690x1150mm.


Rendimiento

97.96

97

θ pto. caliente

85 ºC

95 ºC

• Cuadros Comp.

Exp. de Vida

60 Años

20.5 Años


Capacidad de Sobrecarga Factor K

Superior

Según Norma

K-7

No tiene

Fluido

Silicona/ Aceite

Aceite Mineral


Aisladores



COSTOS DEL TRANSFORMADOR El análisis del costo del Transformador no debe basarse solo al costo inicial, ya que un transformador tiene un periodo típico de funcionamiento entre 25-30 años. El costo de un transformador debe evaluarse de acuerdo al ciclo de vida del mismo, lo que se denomina ANALISIS DEL COSTO DEL CICLO DE VIDA. Este método no solo abarca el costo inicial de compra sino los gastos de explotación del Transformador, siendo este método el adecuado para poder comparar diferentes tipos de transformadores.

• Introducción



COSTOS DEL TRANSFORMADOR DE MANT. Y OP. Traf. Económico Traf. Estandar Traf. CEA/ Aceite Traf. CEA/ Silicona Traf. Alta Eficiencia


0

5

10

15

20

25

30 años


Costos Mant. / Oper. Cambio de Aceite y Tratamiento Térmico.

Mant. de Aisladores

:$7.22

Mant. de Subestacion

: $20

Cambio de aceite y T. T.: $600


TRANSFORMADOR EFICIENTE COSTOS DEL TRANSFORMADOR CONSIDERANDO SU NIVEL DE PERDIDAS Este costo es inherente a todo transformador y son menores cuando la eficiencia es mayor. Estas también dependen de la cantidad de carga y del tiempo de operaciòn del transformador. Costo de Energía

: 0.045$/KW-h

Costo de Potencia

: 7.25$/KW-mes

• Introducción



ANALISIS DE COSTOS EN 30 Años

Interés anual del 10%

Potencia

Transformador Transformador Transformador Transformador Transformador

(KVA)

Económico

Estandar

Pfe

350

320

315

315

180

Pcu

1780

1650

1010

1010

990

Ptotal

2130

1970

1325

1325

990

Eficiencia

97.28

97.44

98.27

98.27

98.45

Costo Inicial $

1550

1700

1850

2450

2250

Costo anual $

951

881

604

604

534

Costo Op./mant 30años $ Costo de Cambio de fluido $

8965

8309

5692

5692

5034

5593

2506

3336

209

3336

16018

12515

10878

8350

10619

Costo total del Transformador $

CEA-Aceite

CEA-Silicona

Alta Eficiencia

• Introducción



ANALISIS DE COSTOS 16 14


c o $12512 m i ó n o E c r $10878 d o r a a d m r t a n E s s f o e i t e r n c o a a d a $10619 T r E A C n c i a o r m e r f i c o s i f n a d a E T r a o r m d o r A l t f s n a T r a o r m

12 s d10 n a s 8 u o h T 6

n s f T r a

c o n a A - s i l i E C r a d o s f o r m T r a n

$8350

4

• Cuadros Comp. • Costos del transformador

$16018

$2450 $2250 $1850 $1700 $1550

2 0

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

• Introducción



ANALISIS DE COSTOS Potencia

Transformador Transformador Transformador Transformador Transformador

(KVA)

Económico

Costo Inicial $

1550

Ahorro Falso Inicial $


Costo total del Transformador $


Ahorro real del Transformador $

16018

Estandar

CEA-Aceite


Alta Eficiencia

1700

1850

2450

2250

150

300

900

700

12515

10878

8350

10619

3503

5140

7668

5399

• Cuadros Comp. • Costos del transformador

CEA-Silicona

47.8% Porcentaje de Ahorro del Transformador

32% 21.9%

33.7%


TRANSFORMADOR EFICIENTE CONCLUSIONES •La adquisición de un transformador no solo debe considerar el precio inicial del Transformador. •Un transformador de mayor rendimiento tiene mayor costo inicial pero tiene un costo al final de su periodo de operación inferior, debido al menor gasto de operación y mantenimiento. •Los transformadores con un costo de operación bajo trabajan con un calentamiento menor. Siendo la temperatura el principal factor en la reducción de vida del transformador, se espera que estos tengan un periodo de vida mayor y probabilidad de falla más baja.


TRANSFORMADOR EFICIENTE CONCLUSIONES •Los transformadores de alta eficiencia tiene menor peso y volumen que los convencionales. •Un beneficio ambiental es que se obtiene una reducción en la emisión de gases CO2, producido por los aislamientos sólidos y conductores sometidos a sobrecargas. •Mayor capacidad frente a las sobrecargas, sin sobrepasar los limites de temperatura en el Punto más caliente. •Eliminación de la producción de gases internos en los bushing de porcelana generados por sobrecargas muy altas o continuas con la utilización de aisladores poliméricos.


TRANSFORMADOR EFICIENTE CONCLUSIONES •Expectativa de vida teórica mayor 60 años (53000 Hr) vs. Los convencionales con 20.5(18 000Hr). •Aptos para trabajar con cargas armónicas con un factor K-7 frente a los convencionales dimensionadas para trabajar con estas cargas. •Ventajas adicionales de los Transformadores CEA, son el uso de Aisladores poliméricos y el Fluido de Silicona con cuyo concurso aumentan su capacidad de sobrecarga y su idoneidad para trabajar en ambientes muy hostiles.


NUEVOS PRODUCTOS TRANSFORMADOR ECOLOGICO •Diseño compacto. •Fluido de silicona 561. •Clase H(180º C) •Mantenimiento mínimo. •Mayor Capacidad de Sobrecarga continua. •Aisladores Poliméricos con larga línea de fuga. •Desempeño superior en zonas alta polución. •Expectativa de vida superior. •Ideal para trabajar con alto


TRANSFORMADOR DE MEDICION COMBINADO TRAFOMIX PARA SERVICIO PESADO (HEAVY DUTY) •Transformador de medición compacto. •Instalación simple. •Clase de precisión garantizada en las tres fases. •Eficaz para realizar balances de energía. •Mayor resistencia contra sobretensiones y Corto circuitos. •Desempeño superior en zonas alta polución.


TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCION CON MEDICION INTEGRADA: TDMI

•Diseño compacto y Flexible. •Costo unitario y de instalación menores. •Probabilidad de conexión errónea nula. •Mantenimiento mínimo. •Transformador de Potencial desmontable.


MINITRANSFORMADOR CON MEDICION INTEGRADA: T1DMS

•Transformador Distribución encapsulado en silicona. •Potencias menores a 3 KVA. •Diseño compacto. •Bajo costo. •Mínimo mantenimiento. •Larga línea de fuga. •Resistencia a los rayos UV. •Uso exterior, superior en zonas alta polución.


TRANSFORMADOR DE MEDICION DE CORRIENTE Y TENSION ENCAPSULADOS EN SILICONA PARA USO EXTERIOR

•Transformador de medición y/ o protección. •Instalación simple. •Clase de precisión garantizada. •Tensión de operación hasta 36KV. •Excelente control de la Corriente de fuga. •Hidrofobicidad a lo largo de su vida útil. •Buena resistencia contra Sobretensiones y Efectos Electrodinàmicos.


REACTANCIAS CON NUCLEO DE HIERRO Y AIRE PARA MEDIA TENSION

•Reactancias de Amortiguamiento de Corrientes de Inserción de Bancos de Condensadores. •Reactancias de Puesta a Tierra. •Filtros de Armónicos.

Transformador Eficiente

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