cm5 10 sandra vega
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Utilizacin de tecnologas modernas para el
diagnstico de transformadores
Sand ra Vega G.- [email protected] g
ICE www.grupo ice.com
Coordinadora rea Contro l de Ais lantes
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Fuentes: Informe sobre el Estado de la Nacin Costa Rica 2013,SICA y The World Fact Book (CIA
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Fuentes: www.grupoice.comLa mxima demanda registrada en el ao 2012 fue de 1 593 MW y sedio en el mes de marzo
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Fuentes: www.grupoice.com
Para el ao 2013 la capacidad instadafue de 2 067 MW.
La capacidad total de transformacin delas 41 subestaciones del sistemaasciende a 9506 MVA,
2633 MVA de capacidad elevadora,3494 MVA de capacidad reductora,1399 MVA de auto transformacin y80 MVA en reactores
2146 km de lneas de transmisin de230 kV y de 138 kV
En el Sistema de Transmisin, no sepresentaron salidas totales, siendo la
ltima registrada la del 19 de abril de2007.La generacin total del ICE en el 2013alcanz los 7 544 GWh
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Especificacindel cliente
Especificacindel diseador
NormasInternacionales
ModeloMatemtico
Tecnologa deDiseo
El
modelo
cumple?
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Fuente: Peridico La Nacin, 3 de enero del 2013
Unidad de Proceso y Anlisis
Meteorolgico
UEN PySA, C.S. Estudios Bsicos de
Ingeniera
Resumen Anual de Descargas
Atmosfricas para el ao 2013
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Mapa tectnico simplificado de Costa Rica.
Fuente: Evaluacin de la amenaza ssmica en Costa RicaInforme preparado por: lvaro Climent ICE, y otros
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OBJETIVO: Realizar un anlisis estructural de un transformador de acuerdo con los efectos de los sismos
segn la norma IEEE Std.693: Recommended practice for Seismic Design of Substations; con unaaceleracin ssmica de 0.5 G de acuerdo con estndar para los terremotos de gran intensidad
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Table 4 - Designed Short-circuit Capability
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Task Force #4 : Diagnostic and Monitoring
4.2 WINDING MOVEMENT DETECTION TECHNIQUES
The main techniques used to detect winding movement in transformers are : winding capacitances magnetising ( exciting currents ) currents short-circuit impedance / leakage reactance low voltage impulse (LVI) frequency response analysis (FRA)
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Costo promedio de un equipo de 30/45 MVA
Costo de energa
No Servida:
Costo energa x tiempo x MVA
Disponibilidad de fabricacin
Costo de la energa que no se tiene disponible
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WG A2.37 Transformer Reliability Survey:Interim Report
Pag 46 No. 261 - April 2012 ELECTRA
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Problema
dielctrico
Ruptura dielctrica
Problema
trmico
Degradacin de materiales por
sobrecalentamiento
Problema
mecnico
Deformacin mecnica por
fallas de cortocircuito
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IEEE Std. 62 1995 (R2005)
Guide for Diagnostic Field Testing ofElectric Power Apparatus- Part 1: Oil FilledPower Transformers, Regulators, andReactors.
IEEE PC57.152/D4.0 (Rev Marzo 2012)Draft Guide for Diagnostic Field Testing ofFluid Filled Transformers, Regulators andReactors
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1. Frequency Response Analysis onWinding Deformation of PowerTransformers, DL/T 911-2004, TheElectric Power Industry Standard ofPeoplesRepublic of China
2. Mechanical-Condition Assessmentof Transformer Windings Using
Frequency Response Analysis(FRA), CIGRE report 342, 20083. IEEE Std C57.149-2012 Guide
for the Application andInterpretation of FrequencyResponse Analysis for OilImmersed Transformers
4. Internal standards by transformermanufacturers, e.g. ABB FRAStandard v.5
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IEEE Std C57.149-2012 Guide for the Application and
Interpretation of Frequency Response Analysis for OilImmersed Transformers
Una poderosa herramienta para la investigacin de laintegridad mecnica de Transformadores
Cuando:1. Despus de una reubicacin2. De un incidente o falla3. La prueba inicial (huella)4. De un transporte5. Despus de un sismo
Respuesta en frecuencia
dB= 20 log10(Vout/Vin)Vout/Vin= 50/(Z+50)Z=(R2+(XL-Xc)2)
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IEEE Std C57.149-2012 Guide for the Application and Interpretation of Frequency Response Analysis for
Oil Immersed Transformers
Bobina Baja X2
Bobina Alta H2
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IEEE Std C57.149-2012 Guide for the Application and Interpretation of Frequency Response Analysis for
Oil Immersed Transformers Informacin del sismo de noviembre 2004
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FACTOR DE POTENCIA DEL AISLAMIENTO Y CAPACITANCIA
(NORMA ANSI-IEEE Std.C62 IEEE GUIDE FOR DIAGNOSTIC FIELD TESTING OF ELECTRIC POWER APPARATUSSection 6.1.6 Capacitance, power factor, and dissipation factor)
Objetivos
Detectar el estado del aislamiento de los equipos elctricos.
Obtener un valor sin dimensiones (%) que refleja la condicin del
aislamiento de un equipo, independientemente del tamao
del objeto bajo prueba.
Proveer de un valor de referencia y comparacin, para el factor de
potencia y la capacitancia, para as poder analizar el
comportamiento del aislamiento del equipo dentro de un
programa de mantenimiento preventivo.
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Marco Terico
El factor de potencia de un aislamiento es una
cantidad adimensional normalmente expresada en
porcentaje, que se obtiene del cociente de la corriente
de carga entre la corriente de prdidas que consume el
aislamiento, al aplicarle una tensin determinada, es en s, una
caracterstica propia del aislamiento al ser sometido a campos
elctricos.
Todos los dielctricos manifiestan prdidas cuando son sometidosal esfuerzo de un campo elctrico de corriente alterna, y estas
prdidas en muchos materiales aislantes dependen del grado de
contaminacin existente.
= Z (Impedance)
= Tan Loss tangent)
= Power Factor (cos or )
= C (Capacitance)j
Note: If cos and Tan small then cos =Tan
FACTOR DE POTENCIA DEL AISLAMIENTO Y CAPACITANCIA
(NORMA ANSI-IEEE Std.C62-IEEE GUIDE FORDIAGNOSTIC FIELD TESTING OF ELECTRIC POWER APPARATUS
Section 6.1.6 Capacitance, power factor, and dissipation factor)
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IEEE C57.161 DFR (draft)Dieletric Frequency Response (DFR), Task Force
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IEEE C57.161 DFR (draft)
Dieletric Frequency Response (DFR), Task Force
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La tcnica de respuesta dielctrica estudia los procesos lentos de polarizacin mediante la
medicin del parmetro de la corriente cuando se le aplica una excitacin sinusoidal.
Las variables usualmente calculadas en ingeniera elctrica para caracterizar un material
aislante son:
la capacitancia (C) yfactor de disipacin ( tand)
El metodo consiste en
hacer una medicin discreta
A un objeto bajo prueba
en un mbito de frecuencia
entre 1000 Hz y 0.001 Hz.
V
A
Hi
Lo
Ground CHL
CL CH
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Resultados obtenidos de Espectroscopia dielctrica: transformador elevador del ao 977
Medicin Tensin aplicada
(V)
Corriente medida
(mA)
Potencia
(W)
Capacitancia
(pF)
Factor de potencia
%PF
%Tan
ALTA-BAJA
ALTA TENSION
BAJA TENSION
140
140
140
0.2997
0.1855
0.6108
7.981E-5
7.694E-5
0.0006958
5678
3515
1.157E4
0.1902
0.2962
0.8136
0.1902
0.2962
0.8137
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Resultados obtenidos de Espectroscopia dielctrica: transformador elevador del ao 985
Medicin Tensin aplicada
(V)
Corriente medida
(mA)
Potencia
(W)
Capacitancia
(pF)
Factor de potencia
%PF
%Tan
ALTA-BAJA
ALTA TENSION
BAJA TENSION
140
140
140
0.5032
0.1717
0.7469
0.000137
0.000173
0.0004524
9533
3253
1.415E4
0.1944
0.7196
0.4327
0.1944
0.7196
0.4327
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Resultados obtenidos de Espectroscopia dielctrica: transformador elevador del ao 985
Medicin Tensin
aplicada
(V)
Corriente medida
(mA)
Potencia
(W)
Capacitancia
(pF)
Factor de potencia
%PF
%Tan
ALTA TENSIONANTES DEL CAMBIODE BUSHING
ALTA TENSION
DESPUES DELCAMBIO DEBUSHING
140
140
0.1717
1.489
0.000173
0.003634
3253
3291
0.7196
0.2034
0.7196
0.2034
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Resultados obtenidos de Espectroscopia dielctrica:
transformador reductor de tres devanados del ao 973Medicin Tensin
aplicada
(V)
Corriente
medida
(mA)
Potencia
(W)
Capacitancia
(pF)
Factor de
potencia
%PF
%Tan
ALTA-BAJA
ALTATENSION
BAJATENSION
140
140
140
0.2332
0.2986
0.04871
9.1E-5
0.0001374
5.601E-5
4418
5657
923
0.2788
0.3286
0.8212
0.2788
0.3286
0.8213
Resultados del modelado
Contenido de humedad: 3.1 %
Conductividad del
aceite:
7.07E-12 S/m
Temperatura: 20 C
Cantidad de barreras: 17.8 %
Cantidad de
espaciadores
6.1 %
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Resultados obtenidos de Espectroscopia dielctrica:
Seguimiento de un transformador elevador en el tiempo
Medicin Tensin aplicada
(V)
Corriente medida
(mA)
Potencia
(W)
Capacitancia
(pF)
Factor de potencia
%PF
%Tan
Baja Tensin
1era medida
140 0.5721 0.0001946 1.084E4 0.243 0.243
Baja tensin
2da medida
140 0.6223 0.0006612 1.179E4 0.7589 0.759
Baja tensin
3ra medida
140 0.6207 0.0009781 1.176E4 1.126 1.126
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ConclusionesMtodo de diagnstico no invasivo que permitan la tomade decisiones con informacin integral y veraz.
Ofrece mayor informacin del estado del aislamiento,
se diferencia entre aislante slido y lquido.
Herramientas para la medicin directa del contenido de
humedad del papel.
Herramientas con la posibilidad de analizar el desempeo mecnico del equipo
Aumenta la confiabilidad en la operacin y cargabilidad de los equipos, y en general en la toma de
decisiones
Contar con herramientas que nos permita mejorar el gerenciamiento de los activos, basados en la
condicin de los mismos