mantenimiento de transformadores industriales

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Manuel Carranza

MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES INDUSTRIALES

Presentación:

“ Mantenimiento de Transformadores

Industriales “

Expositor: Manuel Carranza Arévalo

Fecha: Lima, Agosto de 2010

Mantrafo 01

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MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES INDUSTRIALES

Mantrafo 02

Contenido:

•  Aceite como aislante• Degradación del aceite en servicio

• Medidas para prolongar la vida útil del aceite

• Ejecución hermética(efecto de t iro)

• Con conservador de aceite,membrana,vejiga (bladder)

• Relé Buchholz, de presión súbita• Descargas de bajo contenido de energía

• Efecto burbuja, tierra flotante, bajada de pararrayos.

•  Análisis Fisico-Químico del aceite

•  Anális Cromatográfico del aceite

• Criterios de análisis Cromatográfico

• Triángulo de Duval

• Monitoreo Inteligente

• Bibliografía

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Mantrafo 03

Con la tecnología actual, el aislamiento de la gran mayoría detransformadores de potencia, está conformado por papel como

aislante sólido y aceite mineral como fluído aislante y refrigerante

La degradación del aceite en servicio genera productos de

descomposición que aceleran a su vez, la degradación del papel,reduciendo la vida útil de los equipos.

Los análisis periódicos de las características físico-químicas del

aceite y su contenido de gases disueltos permiten detectar, en

estado incipiente, eventuales anomalías y programar las

acciones correctivas para evitar daños de consideración.

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Guía de color 

del

aceite

Mantrafo 04

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Rigidez dieléctrica del aceite, según el contenido de agua

Mantrafo 05

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Parte activa con lodo,

Tapa corroída por la

la humedad condensada

en el interior.

Mantrafo 06

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Mantrafo 07

•

 ACEITE

CATALIZADOR: Fe, Cu OXIGENO

COMPUESTO POLAR 2

COMPUESTO POLAR 1 + AGUA

COMPUESTOS ACIDOS

OXIDACION DEL ACEITE

Compuestos ácidos + Celulosa : Sedimento (aislante térmico)

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Mantrafo 08

Núcleo

 Arrollamientos

Tanque

 Aletas

Bornes

Conservador 

Rele Buchholz

 Aceite

Desecador 

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Mantrafo 09

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Desecador de aire

Es muy importante cambiar 

la sal (silicagel), cuando está

Húmeda.

Color blanquecino)

Mantrafo 10

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Tiro interior,

En ejecución sin

conservador

de aceite

Mantrafo 11

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Ejecución con

membrana en el

conservador de aceite

Mantrafo 12

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Ejecución con vejiga (bladder)

Mantrafo 13

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Mantrafo 14

CONTROL DEL ACEITE (Análisis FisicoQuímico)

RIGIDEZ DIELECTRICA RESISTENCIA AL IMPACTO ELECTRICO

CONTENIDO DE AGUA CANTIDAD TOTAL DE AGUA

PERDIDAS DIELECTRICAS CONTAMINANTES

TENSION INTERFACIAL ACIDOS, COMPUESTOS POLARES,ETC.

INDICE DE ACIDEZ COMPUESTOS ACIDOS

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Mantrafo 15

 ANALISIS FISICO - QUIMICO

TECNOLOGIA QUE CONTRIBUYE A

PROLONGAR LA VIDA UTIL DE LOS

TRANSFORMADORES

 ANALISIS CROMATOGRAFICO

TECNOLOGIA CON LA CUAL SE PUEDE

ELIMINAR PARADAS IMPREVISTASDURANTE EL SUMINISTRO DE ENERGIA

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Mantrafo 16

INTERPRETACION DEL ANALISIS DE GASES

Temperatura Gases producidos Causa

3 000 grad. Acetileno C2H2 ArcosEtileno C2H4

1 000 Etileno C2H4 Puntos calientesEtano C2H6

150 Metano C2H4 (Puntos calientes)Hidrogeno H2 (Descargas parciales)

Normal Bióxido de C. CO2 (Envejecimiento normal)Monóxido, CO

CEI publ icación 599

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El Rele Buchholz

Mantrafo 17

Conservador 

Flotador 

 Aleta de desconexiónTanque

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Mantrafo 18

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Relé de Presión súbita

Mantrafo 19

P1 > P2 : Abre

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Mantrafo 20

DESCARGAS PARCIALES

Descargas en pequeños tramos del aislamiento, que

no comprometen el aislamiento principal

Las máquinas pueden operar en servicio.

La ionización del material en los puntos de descarga,puede conducir con el tiempo , a un deterioro químico

de los materiales aislantes.

Las normas establecen los valores admisibles para las

descargas parciales.Casos típicos: Tierra Flotante

Efecto Burbuja

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Mantrafo 21

Tierra Flotante

Esquema del campo

eléctrico entre dos

cilindros concéntricossometidos a una

diferencia de tensión.

Las líneas

equipotenciales son

círculos concéntricos.

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Tierra Flotante

Si se ubica un cuerpo

metálico, como la T

indicada en elesquema, se produce

una concentración de

las líneas de campo

eléctrico y se producendescargas en ese punto

Mantrafo 22

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Mantrafo 23

Tierra Flotante

Si se conecta la T a la pared

exterior, el aislamiento

restante es suficiente.

Hay un cambio el recorrido

de las líneas y la tensión es

soportada holgadamente.

Por esto se debe conectar al

tanque las masas y partes

expuestas al campo eléctrico.

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Mantrafo 24

Un Caso de Tierra Flotante

Un conmutador de tomas notenía su base conectada a la

tierra del tanque.

En servicio se producían

descargas en el acoplamientocon la manivela en la pared del

tanque.

El Análisis de Gases revelaba la

presencia de Arcos Eléctricos

Haciendo la conección o a tierra

se eliminó la generación de

gases (de arcos eléctricos)

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Mantrafo 25

Efecto Burbuja

Rigidez: kV/mm

 Aire 2.14 1

Resina 6.0 4

Condición:

E A *  A = ER * R

Resultado:

 Aire 6.25 kV / mm

Resina 1.25 kV / mm

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Mantrafo 26

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Mantrafo 27

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Mantrafo 28

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Mantrafo 29

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Mantrafo 30

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Mantrafo 31

Descarga provocada por una sobretensión de

impulso

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Corto circuito

provocado

por una

sobretensióon de

impulso

Mantrafo 32

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Mantrafo 33

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Triángulo de DUVAL

Mantrafo 34

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Mantrafo 35

Triangulo de DUVAL

 Azul : Descarga parcial

Rojo : FT T < 300 °C

Plomo : FT 300<T<700 °CMorado : FT T > 700 °C

 Amarillo: D Baja energía

Verde : D Alta energía

Celeste : DP y FT

IEC 60 599 / 1999

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Mantrafo 36

Circuito básico del arrollamiento del transformador 

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Mantrafo 37

Deformación de un

bobinado interior por

efecto de un severo

cortocircuito

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Mantrafo 38

Evaluación del

devanado deun

transformador

sin daño

Barrido de frecuencia = “ Huella digital “

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Evaluación

del devanado

de untransformador

averiado

Mantrafo 39

Barrido de frecuencia = “ Huella digital “

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Mantrafo 40 Manuel Carranza

Funciones de Protección del TPU 2 000 R

Protección Diferencial trifásica, dos y tres devanados

Protección de Sobrecorriente tri fásica, por devanado

Protección de Sobrecorriente de tierra

Protección de Sobrecorriente de secuencia negativa

 Adicionalmente:

Restricción de armónicas para protección diferencial

Definición de curvas características

 Ajustes de Alarmas

Registro de Operaciones

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Mantrafo 41

Monitoreo Inteligente:

Factores concurrentes ( últimas décadas ) :

a) Experiencia acumulada en Servicio

Validación de procedimientos matemáticos complejos

b) Procedimientos ComputacionalesManejo rutinario de cálculos complejos)quedó atrás el concepto de: “ Primera aproximación”

c) Elementos de estado sólidoEl desarrollo de herramientas de hardware diminutas,ha hecho l iteralmente posible agregar inteligenciaadosada a los equipos

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Mantrafo 42

Funciones incorporadas a los nuevos Relés

Generales

El gran paso dado con la informática actual está dado

por la posibilidad de conservar registros históricos de

los eventos y la capacidad de comunicación con

procesadores de mayor nivel

Los relé electromecánicos eran muy buenos pero

tenían una sóla memoria: Banderita o Boton rojo

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Mantrafo 43

Funciones incorporadas a los nuevos Relés

específicas para Transformadores

Reducción del Pico Térmico

Consecuencia del conocimiento de la diferencia de fase

entre el pico de cor iente y el pico de temperatura

Consideración de Vida ExpectableLa complejidad de los cálculos ya no es ningún

impedimento. Estos pueden ser hechos en el punto detrabajo, considerando sus resultados históricos para

definir patrones de comportamiento.

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Mantrafo 45

Diversos programas de Monitoreo

Una gama impresionante de aspectos que pueden ser

comandados para tener la explotación óptima de los

equipos. p.ej.:

Modelaje Térmico Avanzado del Calentamiento

Monitoreo Integral del Sistema de Enfriamiento

Monitoreo a Nivel Subestación o en Redes de ellas

“ Pre-Enfriamiento” basado en la Carga Real *

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Mantrafo 46

Recomendaciones para el servicio:

1 Tomar la primera muestra de barrido en frecuencia

2 Instalación con venti lación suficiente

3 Instalación correcta de pararrayos

4 Control de sobrecargas y temperaturas

5 Examen anual del aceite (Fisíco-Químico)6 Como resultado del análisis del aceite:

6.1 Trataminto y secado del aceite (Física)

6.2 Regeneración del aceite (Química)

7 Después de un evento de Protección

7.1 Examen de gases del relé Buchholz

7.2 Análisis Cromatográfico del aceite7.3 Tomar nuevo registro del barrido en frecuencia

8 Según resultados de análisis: Desencubado en Fábrica

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Bibliografía:

Transformer Maintenance Guide USA 2001

Service Handbook for Transformers Suiza ABB Ltd 2007CEI 60599 Guía para la interpretación de los anális is

de gases disueltos y libres 1999

TRANSFORMER DIAGNOSTICS June 2003

(U S DEPARTMENT OF THE INTERIOR BUREAU OF RECLAMATION)

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Manuel Carranza Arévalo

mcarranza @ terra.com.pe

Tel: 435 9127 Cel: 997 884 835

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