Ing.. Hern Ing Hernan an Escarr Esc arria, ia, COAB COABB B PT PTII , Pereir Pereira, a, Fe Feb b 20 2011 11
Transformadores de Potencia Construcción
Transformadores de Potencia En 1890, cinco años después de la invención de los transformadores, Brown Boveri & Cie fue el primero en utilizar el aceite de base mineral como medio aislante y refrigerante de transformadores.
Transformadores de Potencia Transformador moderno
Transformadores de Potencia Transformador Moderno
Transformadores de Potencia 1. Núcleo 2. Unión de cerramiento del núcleo 3. Riostras de ensamble 4. Parte inferior de la cuba 5. Bobinas de alta tensión 6. Tapa superior 7. Radiadores 8. Conexiones 9. Conmutador para operación sin carga 10. Bujes
Transformadores de Potencia Núcleo
Núcleo Las funciones del Núcleo
Ser el medio conductor para el flujo magnético
Servir como esqueleto para la resistencia mecánica de la Parte Activa
Núcleo TiposFeatures AIR CORE
TYPE: LEGS: JOINT:
STACKED 1P SHELL
STACKED 1P CORE
S=STACKED,W= WOUND 0,1,2,3,4,5 B=BUTT,M=MITER,S=STEPL AP
STACKED 3P CORE
Single Phase STACKED 3P 4-LEG
STACKED 3P SHELL
Stacked Core
WOUND 1P SHELL
WOUND 1P CORE
WOUND 3P CORE
WOUND 3P SHELL
Wound Core
“ Puede ser aplicable a todas las tecnologias”
Three Phase
Núcleo TiposFeatures R: RECTANGULAR
B: BUTT LAP
C: CRUCIFORM
M: MITERED
O: OVAL
S: STEPLAP
Núcleo Tipos
D
T-CP
DY
TY
EY
Núcleo Acorazado (Shell type)
Núcleo Columna (Core type) EL NÚCLEO COLUMNA TIENE VARIAS VENTAJAS SOBRE EL NÚCLEO ACORAZADO : >MENOR PESO Y MENOR VOLUMEN. >MAYOR FACILIDAD DE MONTAJE NUCLEO Y PARTE ACTIVA. >PARA NÚCLEOS GRANDES EL DISEÑO PUEDE SER DIFERENTE, PERO EL CONCEPTO BÁSICO DE LOS COMPONENTES CONTINUA SIENDO EL MISMO.
Circuito magnético Pérdidas
Laso de Histéresis
Corrientes de Foucault (Eddy)
Circuito magnético Pérdidas
Distribución de pérdidas
Transformadores de Potencia Bobinas
Bobinas Materiales METALES PUROS MAS CONDUCTIVOS
+ RESISTIVIDAD + CONDUCTIVIDAD UNA CONDUCTIVIDAD DEL 100%(100 IACS) A 20ºC EQUIVALE A 0.15328 OHMS gr/m2 0.017241 OHMS mm2 /m 1.72410 MICROOHM - cm 0.67870 MICROOHM - PULGADA IACS (International Annealed Copper Standard)
Bobinas Materiales
PAPEL Y CARTON > ÓPTIMA RIGIDEZ DIELÉCTRICA (ALTA TENSIÓN) > ÓPTIMA ABSORCIÓN DEL ACEITE AISLANTE > RESISTENCIA MECÁNICA > FACILIDAD PARA TRABAJAR EL MATERIAL Otros materiales aislantes >BAQUELITA >> UTILIZADO EN LOS COMUTADORES SIN CARGA >FIBRA DE VIDRO>> UTILIZADO EN LOS COMUTADORES Y NÚCLEOS >MADERA (PERMAWOOD) >> UTILIZADO EN ANILLOS DE PRESIÓN
Bobinas Materiales
Cola
Bobinas tipos - capa 1
CAPA CON 1 ALAMBRE
CAPA CON 2 ALAMBRS //
CAPA CON 3 ALAMBRES //
Bobinas Tipos – Hélice o helicoidal 12 31 23
12 3
Hélice simple (H1) con 3 alambres// radiales.
Hélice doble (H2) con 3 alambres// radiales y 2 axiales
Bobinas Tipos – Hélice o helicoidal
Bobinas Tipos – Disco ordinario
Bobinas Tipos - disco entrelazado
9 382 71 410511612
9
3
8
2
7
1
4
10
5
11
6
12
2 1
1 5
2 0
1 4
1 9
1 3
1 6
2 2
1 7
2 3
1 8
2 4
Bobinas Tipos – disco apantallado
Bobinas Tipos – entrada multiple - regulacion
H1 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2
1
2
3
4
5
6
B0BINA AT B0BINA RG
117,3 KV
20,7 KV
CONMUTADOR
TENSIÓN (KV)
H1 – H2
117,3
H1 - 2
120,8
H1 - 3
124,25
H1 - 4
127,7
H1 - 5
131,15
H1 - 6
134,5
H1 - 7
138
Circuito eléctrico Pérdidas Pérdidas ohmicas
+ Pérdidas adicionales (Eddy)
Pérdidas totales
Bobinas Eddy en bobinas Tanque Bridas del yugo Placas de tracción Paquetes externos del núcleo Salidas de alta corriente
Circuito eléctrico Pérdidas Pared del tanque
Devanado AT Devanados BT
Circuito eléctrico Pérdidas Pared del tanque
Devanado AT Devanados BT
Circuito eléctrico Pérdidas Pared del tanque
Devanado AT Devanados BT
Circuito eléctrico Pérdidas Pared del tanque
Devanado AT Devanados BT
Circuito eléctrico Pérdidas SHUNT MAGNÉTICO
EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA, EL FLUJO CIRCULA POR EL NÚCLEO, PERO EL FLUJO DE DISPERSIÓN EN LAS PARTES SUPERIOR E INFERIOR DEL BLOQUE DE BOBINAS TOMA VALORES MUY ALTOS . PARA EVITAR ESTO SE UTILIZA: SHUNT MAGNÉTICO EN LOS EXTREMOS DE LOS BLOQUES DE BOBINAS.
Circuito eléctrico Pérdidas
BLINDAJE MAGNÉTICO
Transformadores de Potencia Parte Activa
Parte Activa Pérdidas Transformador monofásico visto desde arriba
Parte Activa Esfuerzos radiales F1 >LA BOBINA EXTERNA TIENDE A AUMENTAR SU DIÁMETRO ( FUERZAS EXPANSIVAS F1 )
BOBINA INTERNA
F1 F2
F1
F2
>LA BOBINA INTERNA TIENDE A REDUCIR SU DIÁMETRO ( FUERZAS COMPRESIVAS F2 )
F2 F2 NÚCLEO
F1
F1
F2
F2 F2
F2 F1
F1 BOBINA EXTERNA
F1
Parte Activa Esfuerzos axiales CORTO-CIRCUITO >FUERZAS AXIALES >COMPRESIÓN DEL MATERIAL AISLANTE >RIESGO DE INCLINACIÓN DEL CONDUCTOR
Parte Activa Esfuerzos axiales PARA QUE EL TRANSFORMADOR SOPORTE CORRIENTES DE CORTO-CIRCUITO HASTA QUE LAS PROTECCIONES ACTUEN, TIENE QUE ESTAR: > MUY BIEN CALCULADO Y CONSTRUIDO > BOBINAS BIEN AJUSTADAS > ESPACIADORES Y TIRAS PERFECTAMENTE ALINEADOS > CONDUCTOR DE COBRE CON LA DUREZA ESPECIFICADA > AMARRES DE LOS DISCOS Y ESPIRAS BIEN FIRMES > BOBINAS TRATADAS Y AJUSTADAS CONFORME A PROCEDIMIENTOS Y AL DISEÑO MECÁNICO > BLOQUES DE BOBINAS PERFECTAMENTE AJUSTADOS Y CON LOS EJES DE SIMETRÍA ALINEADOS > SOPORTES DE PRESIÓN, ESPACIADORES , BRIDAS, YUGOS, TIRANTES, ETC. BIEN AJUSTADOS Y ASEGURADOS
Eje de simetría de las bobinaA,B e C.
Parte Activa Esfuerzos axiales EJES de simetrÍa de las bobinas A y C .
Eje de simetría de la bobina B ( desplazado debido a una holgura en la cabeza superior).
Parte Activa Esfuerzos axiales – CORTO CIRCUITO Fuerzas de presión contra el yugo superior
F5
F5
Fuerzas de compresión En la bobina. Fuerzas de presión contra el yugo inferior
F2
F5
F4
F4
F3
F3
F4
F4
F5
F2
F2
F5
F5
F5
F2
F5
Transformadores de Potencia Refrigeracion
Refrigeración Refrigeracion de los devanados
Refrigeración Refrigeracion de los devanados
Refrigeración Refrigeracion ONAN - ONAF
ONAN ES PREFERIDO POR LOS CLIENTES (CONFIABILIDAD)
EL ACEITE FLUYE A TRAVÉS DE LAS BOBINAS POR CONVECCIÓN NATURAL
(Circuito flujo de aceite)
Refrigeración Refrigeracion ODAF
CIRCULACION NATURAL DEL ACEITE
LAS FLECHAS INDICAN EL CAMINO Y DIRECCION DE CIRCULACION DEL ACEITE.
. POCO ACEITE. >PUNTO RECALENTAMIENTO. >PERDIDA DE RIGIDEZ DIELÉCTRICA. >DESCONEXIONDEL TRANSF. POR GENERACION DE GASES , Ó C.C.
SITIO EN QUE FALTA
LAS FLECHAS INDICAN EL CAMINO
UNA GUIA DE ACEITE.
Y DIRECCION DE CIRCULACION DEL ACEITE.
Transformadores de Potencia Secado y reapriete
Secado y reaprite Cuidados especiales • TODOS LOS DEVANADOS DEL TRANSFORMADOR DEBEN SER SOMETIDOS A SECADO PARA AJUSTE Y ESTABILIZACIÓN DE LA ALTURA ( conforme para cada tipo )
• ALTURAS DIFERENTES EN LOS DEVANADOS PUEDEN LLEVAR A LA DESTRUCCIÓN DEL TRANSFORMADOR ANTE UN CORTOCIRCUITO
• DURANTE EL ENSAMBLE DE LAS BOBINAS ES MUY IMPORTANTE MANTENER LAS TIRAS Y LOS ESPACIADORES ALINEADOS PARA GARANTIZAR LA ESTABILIDAD DE LOS DEVANADOS ANTE CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO
Secado y reaprite Secado de la parte activa HORNO DE AIRE CALIENTE • ES UNA CABINA CON AISLAMIENTO TÉRMICO PARA EVITAR PÉRDIDAS DE CALOR, EL AIRE ES CALENTADO POR RESISTENCIAS O POR UN QUEMADOR DE GAS • VENTILADORES MANTIENEN CONSTANTE LA TEMPERATURA DEL AIRE DENTRO DEL HORNO • EL AIRE CALIENTE ABSORBE LA HUMEDAD (VAPOR DE AGUA) • ES NECESARIO RENOVAR EL AIRE PARA EVITAR SATURACIÓN DEL MEDIO ( EFECTO SAUNA) • INICIAR EL CALENTAMIENTO CON ELEVACIÓN CONTROLADA PARA EVITAR OXIDACIÓN • PROCESO DE SECADO DE BAJO RENDIMIENTO, ES MUY LARGO, EL GRADO DE SECADO ALCANZADO ES APROX. 1% (EN 1 TON DE PAPEL PERMANECE 10 LTS DE AGUA ).
Secado y reaprite Secado de la parte activa HORNO AUTOCLAVE + NITROGENO
• ES UN HORNO QUE OPERA CON VARIOS CICLOS DE CALENTAMIENTO DE LA PARTE ACTIVA CON NITRÓGENO SECO, Y APLICACIÓN DE ALTO VACÍO. LAS PAREDES DEL HORNO SON MECÁNICAMENTE RESISTENTES PARA SOPORTAR EL VACÍO, Y HERMÉTICAMENTE AISLADAS DEL MEDIO EXTERIOR. • HAY UNIFORMIZACIÓN DEL CALOR POR MEDIO DE VENTILADORES ( EN CADA CICLO DE CALENTAMIENTO-VACÍO SE HACE UN CAMBIO DE NITRÓGENO) • CUANDO SE ALCANZA LA TEMPERATURA DESEADA, SE DESCONECTAN LOS VENTILADORES Y SE CONECTAN LAS BOMBAS DE VACÍO. • LAS PAREDES DEL HORNO SON CALENTADAS CON ACEITE QUE CIRCULA POR UN SERPENTÍN INSTALADO EN ELLAS • ESTE SISTEMA PERMITE VALORES DE HUMEDAD EN LA PARTE ACTIVA < 0,5 % • EL TRANSFORMADOR ES CALENTADO SIN PRESENCIA DE OXÍGENO, LUEGO NO OCURRE OXIDACIÓN DE LA CELULOSA. SE PRESERVA SATISFACTORIAMENTE LA VIDA ÚTIL DE L OS AISLAMIENTOS (PAPEL, PRESSPAN).
Secado y reaprite Secado de la parte activa HORNO VAPOR PHASE
• ES EL SISTEMA DE SECADO MÁS USADO PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA • SE HACE CON VAPORIZACIÓN DE VARSOL INYECTADO A 140 °C DENTRO DE LA CAMARA DEL HORNO • EL TRANSFORMADOR ES CALENTADO SIN PRESENCIA DE OXÍGENO, LUEGO NO OCURRE OXIDACIÓN DE LA CELULOSA. SE PRESERVA SATISFACTORIAMENTE LA VIDA ÚTIL DE LOS AISLAMIENTOS (PAPEL, PRESSPAN). • CUANDO LA PARTE ACTIVA ALCANZA LA TEMPERATURA DESEADA , EL VAPORIZADOR ES DESCONECTADO Y SE INICIA LA FASE DE VACÍO • ES EL SISTEMA DE SECADO DE MENOR TIEMPO DE CICLO
Secado y reaprite Secado de la parte activa OTROS PROCESOS DE SECADO (APLICABLES EN CAMPO):
•
CIRCULACIÓN DE ACEITE CALIENTE Y APLICACIÓN DE VACÍO
•CON LA PARTE ACTIVA EN SU PROPIO TANQUE Y ACEITE CALIENTE ( +/- 100 °C ), QUE CIRCULA ENTRE EL TANQUE Y LA MÁQUINA. •CUANDO LA TEMPERATURA DE ENTRADA DEL ACEITE QUEDA IGUAL A LA DE SALIDA, SE INICIA LA FASE DE VACÍO • HOT ÓIL SPRAY •EL CALENTAMIENTO SE HACE DENTRO DEL PROPIO TANQUE CON ACEITE CALIENTE ( +/- 100 °C ), INYECTADO EN FORMA DE LLUVIA VAPOROSA ( INYECTORES ) SOBRE LA PARTE ACTIVA Y CIRCULANDO ENTRE EL TANQUE Y LA MÁQUINA. •CUANDO LA TEMPERATURA DE ENTRADA DEL ACEITE QUEDA IGUAL A LA DE SALIDA, SE INICIA LA FASE DE VACÍO
